DE1621342C - Verfahren zum Herstellen von Aufdampfkontakten mit Kontakthöhen > 10 Mikrometer, insbesondere für Planarbauelemente - Google Patents

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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

21 342 Patentansprüche:

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.