DE1621342C - Verfahren zum Herstellen von Aufdampfkontakten mit Kontakthöhen > 10 Mikrometer, insbesondere für Planarbauelemente - Google Patents
Verfahren zum Herstellen von Aufdampfkontakten mit Kontakthöhen > 10 Mikrometer, insbesondere für PlanarbauelementeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
eines Metallkontaktes für ein Halbleiterbauelement durch Aufdampfen durch eine Maske mit einer oberen
und einer unteren Öffnung, die so ausgebildet sind, daß der Durchmesser der oberen Öffnung auf der dem zu
kontaktierenden Halbleiterbauelement abgewandten Seite der Maske kleiner ist als der Durchmesser der
unteren Öffnung.
Für die rationelle Fertigung von. Halbleiterbauelementen,
insbesondere von Halbleiterbauelementen,
deren Herstellen auf der Planartechnik beruht, ist das
Anbringen der Kontakte an den Elektroden von großer Bedeutung. Außer dem sehr kostspieligen Kugelkonipressionsverfahren
ist es bekannt, Metallkontakte durch entsprechende Masken aufzudampfen. Die so aufgedampften
Kontakte weisen eine Schichtdicke von nur wenigen μπι auf und müssen für viele Verwendungszwecke oft noch nachträglich in einem zusätzlichen
Arbeitsgang verstärkt werden. Hierfür sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden; so kann
die Verstärkung der Metallkontakte beispielsweise auf
galvanischem Wege, aber auch durch Anbringen einer zusätzlichen Lotkugel mittels des bekannten Thermokompressionsverfahrens
erfolgen. Eine weitere Möglichkeit ist dadurch gegeben, daß man den Aufdampfvorgang unter Verwendung einer entsprechend dickeren
Maske so lange fortsetzt, bis die gewünschte
Kontakthöhe erreicht ist. Mit zunehmender KontakthÖ-he wird es aber schwierig, die Maske von der zu
bedampfenden Oberfläche abzuheben, ohne daß dabei die darunterliegende, sehr empfindliche Halbleiterkristallscheibe
beschädigt wird. Außerdem wird auch, durch das anhaftende Aufdampfmaterial bedingt, die
Maske beim Abheben erhöhten Spannungen ausgesetzt, was ebenfalls sehr oft zu einem Ausfall der Maske führt.
Da diese Masken außerdem sehr kostspielig sind, müssen sie für viele Aufdampfprozesse verwendet
werden, wobei nach jedem Aufdampfvorgang ein
Reinigungsprozeß erforderlich ist.
Aus der ÜS-PS 32 86 690 ist eine aus Silicium und
Siliciumoxid bestehende Maske zur Erzeugung von Metallkontakten auf Halbleiterbauelementen bekannt.
Die bekannte Maske besteht aus einem Teil und wird aus einer polykristallinen Siliciumscheibe, welche
beidseitig mit je einer etwa 6000-Ä-Einheiten dicken
Oxidschicht belegt ist, mittels Aushöhlung der einen Siliciumpxidschicht und der Siliciumsehicht erzeugt, so
daß nur eine zweite der abgetragenen Oxidschicht gegenüberliegende Oxidschicht erhalten bleibt, in die
Mittels photolithographischer Verfahren dem anzubringenden Metallkontaktmuster entsprechende Fenster
eingeätzt werden. Die bekannte" Maske besteht aus ίο einem Teil, da sich die Siliciumoxidschichten von der
Siliciumsehicht der Maske nicht mehr trennen lassen.
Eine solche Maske weist jedoch keine große mechanische
Stabilität auf, insbesondere bezüglich desjenigen
Maskenteils, der losgelöst von der Siliciumunterlage aus
einer nur 6000 Ä starken Siliciumoxidschicht besteht.
Wegen der mechanischen Instabilität und wegen der Schwierigkeit, eine solche Maske zum Zwecke einer
Wiederverwendung, unbeschädigt zu reinigen, läßt die
bekannte Maske im allgemeinen nur eine einmalige Verwendung zu. Ein Verfahren zur Herstellung von
Metallkontakten auf Halbleiterbauelementen mittels Einmalmasken ist wegen des Zeit- und Kostenaufwands
zur Herstellung der Einmalmasken entsprechend teuer und langwierig. .
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum
Herstellen von Metallkontakten mit Kontakthöhen größer als 10 μπι "mittels Masken anzugeben, bei dem
die verwendeten Masken bei ihrem Entfernen nicht beschädigt werden und somit wiederverwendbar sind. ^
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Maske aus zwei aufeinandergelegten Teilen besteht, und daß die Dicke des Teils mit der größeren
Öffnung mindestens die angestrebte Kontakthohe,
nämlich 10 μπι aufweist.
Durch die besondere Form der Maske können die Aufdampfkontakte beliebig hoch hergestellt werden,
ohne daß dabei das Abheben der Maske beeinträchtigt wird. Gleichzeitig bietet das erfindungsgemäße Verfahren
den Vorteil, daß sich eine anschließende Verstärkling der aufgedampften Kontakte erübrigt. Es können
also in:, einem einzigen Arbeitsgang extrem hohe
Kontakthöhen von 100 μιη und mehr erzeugt werden,
ohne daß dabei ein Substratbruch oder eine Beschädigung der Maske mit in Kauf genommen werden muß.
Es ist vorteilhaft, daß die Dicke des Maskenteils mit
den kleineren öffnungen höchstens 20 μπι beträgt.
Die Maske wird vorteilhafterweise aus einem
Material hergestellt, welches ein nachträgliches Ablösen der aufgedampften Metallschicht auf chemischem oder
mechanischem Wege gestattet und somit die Wiederverwendung
der Maske, zuläßt. Als besonders gut geeignet hat sich Tantalblech erwiesen.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand von
Ausführungsbeispielen und der Zeichnung, aus denen
weitere Einzelheiten und Vorteile hervorgehen, näher
erläutert werden.
In Fi g, 1 ist im Schnitt ein Ausschnitt aus einer
Maske, bestehend aus zwei Teilen 11 und 21, dargestellt, wobei der Teil 11- aus einem 10 bis 20 μιη starken
Tantelblech besteht, in welches öffnungen 12 mit einem,
Durchmesser von JiOO μιη gestanzt sind, während der
Teil 21 aus einem ca. 100 μπι dicken Tantalblech gefertigt ist, welches mit öffnungen 22 von einem
Durchmesser von 300 μιη versehen ist. Die aus den zwei
Teilen 11, 21 bestehende Maske ist auf einer Halbleiterkristallscheibe 4 angeordnet, die bis auf
Fensteröffnungen an gewissen Kontaktstellen, mit einer Oxidscheibe 3 versehen ist. Mittels des erfindungsgemä-
ßen Verfahrens werden Aufdampfkontakte 5 an den
Kontaktstellen angebracht. Die Maskenteile 11, 21 werden in einen, in der Zeichnung nicht dargestellten
Rahmen eingespannt, auf die Halbleiterkristallscheibe 4 aufgebracht und auf dieser bezüglich der aufzubringenden
Kontakte justiert. Dabei werden die beiden Maskenteile 11, 21 so aufeinandergelegt, daß der
Maskenteil 21, der die größeren Öffnungen 22 aufweist, direkt auf die zu bedampfende Oberfläche zu liegen
kommt. Die Dicke des Maskenteils 21 wird stets so gewählt, daß sie mindestens der angestrebten Höhe der
Aufdampfkontakte 5 entspricht.
Fig.2zeigt im Schnitt eine nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Silicium-Planardiode vor dem Einbau in ein Miniaturglasgehäuse. Diese Anordnung
wurde durch Zerteilen einer, eine Vielzahl von Bauelementen enthaltenden Halbleiterkristallscheibe 4
erhalten. In einer Halbleiterkristallscheibe 4, einer η-dotierten Siliciumeinkristallscheibe von 200 μπι Dikke,
wurde durch Diffusion aus der Gasphase mittels Bor im Bereich eines Oxidfensters 7 eine p-dotierte Zone 8
mit einer Tiefe von 5 μΐη erzeugt. Mit 3 sind die Reste
der Oxidschicht bezeichnet, die bei der Fensterätzung auf der Oberfläche der Kristallscheibe verblieben sind.
Die p-dotierte Zone 8 wird nochmals überätzt und dann
nach dem Auflegen der Maske nach Fig. 1 mit einem Aufdampfkontakt 5, beispielsweise aus Silber bestehend,
versehen, wobei der Durchmesser des Aufdampffleeks in der Größenordnung von 200 μην liegt und die
Höhe der aufgedampften Schicht ca. 90 μιη beträgt. Der
Aufdampfprozeß erfolgt in an sich bekannter Weise in einer aus einem Rezipienten bestehenden Aufdampfapparatur
bei einem Druck von 10-5Torr. Das zur
Bedampfung vorgesehene Metall, beispielsweise Silber, wird aus einer auf ungefähr 12000C erhitzten Wolframwendel
verdampft. Nach Entfernung der Maske können die Planarsysteme nach Zerteilen der Kristallscheibe in
die einzelnen Elemente sofort auf ihre Sockel montiert und in das Glasgehäuse eingebaut werden. Dabei
verhindert die kegelförmige Abscheidung des Kontaktmetalls (5) auf der p-dotierten Zone 8, daß zwischen
Kontaktbügel und dem η-dotierten Grundmaterial (4) Kurzschlüsse entstehen.
Fig.3 zeigt eine nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren mit einem Aufdampfkontakt 5 versehene, in ein Glasgehäuse 9 eingebaute Planardiode (4, 8),
nachdem sie auf einen Sockel 10 montiert und mit dem Bügel 13 kontaktiert wurde. Der Kontaktbügel 13 kann
auch als Feder oder S-förmig ausgebildet sein.
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen eines MetaHköntafctes
für ein Halbleiterbauelement durch Aufdampfen durch eine Maske mit einer oberen und einer
unteren öffnung, die so ausgebildet sind, daß der Durchmesser der oberen öffnung auf der dem zu
kontaktierenden Halbleiterbauelement abgewandten Seite der Maske kleiner ist als der Durchmesser
der unteren Öffnung, da durch g e k en η ζ ei c h>
net, daß die Maske aus zwei aufeinandergelegten
Teilen (11, 21) besteht, und daß die Dicke des Teils
(21) mit der größeren Öffnung (22) mindestens die
angestrebte Kontakthöhe, nämlich10 μm aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Maskenteils (11) mit den
kleineren Öffnungen (12) höchstens 20 μΐη beträgt. .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß als Maskenmaterial Tantalblech verwendet wird.
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