DE1915148C3

DE1915148C3 - Verfahren zur Herstellung metallischer Höcker bei Halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE1915148C3
Application number: DE1915148A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Sagamihara Hishikawa
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1968-03-25
Filing date: 1969-03-25
Publication date: 1981-09-17
Also published as: DE1915148B2; DE1915148A1; GB1217293A; US3585713A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei diesem bekannten Verfahren wird die erste Metallschicht geschmolzen und zieht sich aufgrund ihrer großen Affinität zum Elektrodenmaterial, jedoch ihrer geringen Affinität zur Isolierschicht auf den Elektroden zusammen. Beim Aufbringen der zweiten Metallschicht mittels einer Maske bilden sich am Rand der Elektroden überschüssige Materialreste, in dem Spalt, der zwischen der Maske und der Elektrodenanordnung besteht, wenn Unebenheiten auftreten. Diese Materialreste können zu Kurzschlüssen mit benachbarten Elektroden führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß an den Elektrodenrändern keine überschüssigen Metallreste auftreten.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmaie. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den IJnteransprüchen.

Bei dem in dieser Weise ausgebildeten Verfahren treten zwar ebenfalls überschüssige Metallreste an den Elektrodenrändern auf, jedoch werden diese durch das nachfolgende Schmelzen der ersten Metallschicht beseitigt, da sie sich ebenfalls auf den Elektroden ansammeln, wobei im Randbereich der Elektroden eine Legierung der beiden Schichten gebildet wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. I und 2 beispielsweise erläutert, die einzelne Verfahrensschritte des bekannten und des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen.

In F i g. I ist ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines metallischen Höckers bei einer Halbleiteranordnung gc/cigt. Die Halbleiteranordnung I enthält eine Zone 2, die einen Halbleiterübergangy bildet und die mit einer Anschlußelektrode versehen werden soll. Hierzu wird auf der Oberfläche der Halbleiteranordnung 1 eine Isolierschicht 3 z. B. aus Glas aufgebracht, die im Kontaktbereich der zu bildenden Anschlußelektrode eine öffnung 3a hat, durch das die Elektrode 4 z. B. aus Aluminium aufgedampft wird (Fig. IA). Danach wird die Oberfläche der Halbleiteranordnung 1 mit einer Metallschicht SiB. aus Zinn überzogen, das 'reine

to Affinität zu der Isolierschicht 3, jedoch zur Elektrode 4 und zu dem schließlich gebildeten metallischen Höcker hat (Fig. IB). Danach wird die Halbleiteranordnung 1 erhitzt, so daß die Zinnschicht 5 schmilzt und sich aufgrund ihrer Oberflächenspannung zusammenzieht, da sie eine geringe Affinität zur Glasschicht 3, jedoch eine große Affinität zur Elektrode 4 hat (F i g. 1 C).

Hiernach wird ein metallischer Höcker 7 z. B. aus Blei auf der sich auf der Elektrode 4 befindenden Zinnschicht 5' durch eine Maske 6 aufgedampft. Da die Maske 6 und die Halbleiteranordnung 1 in der Praxis nicht vollständig eben sind, ergibt sich ein Spalt g zwischen diesen, in dem Höckermaterial eindringt und überschüssige Reste 7a am Rande der Elektrode bildet, die mit benachbarten metallischen Höckern bzw. Elektroden insbesondere dann einen Kurzschluß hervorrufen können, wenn eine große Anzahl von Elektroden vorhanden ist.

Anhand der Fig.2 wird nun das Verfahren der Erfindung erläutert. Mit 11 ist eine Halbleiteranordnung bezeichnet, auf deren Zone 12, die einen Halbleiterübergang / bildet, eine Anschlußelektrode aufgebracht werden soll.

Zunächst wird auf der Oberfläche der Halbleiteranordnung 11 eine Isolierschicht 13 aus Glas oder Siliziumdioxid gebildet. Die Isolierschicht 13 wird im Kontaktbereich der Anschlußelektrode ζ. Β. durch Fotoätzung entfernt, so daß ein Fenster 13a entsteht, durch das eine Elektrode 14 aufgebracht wird (F i g. 2A). Besteht die Halbleiteranordnung 11 aus Silizium, so wird die Elektrode 14 durch Aufbringen einer Aluminiumschicht 14a, das eine große Affinität zu Silizium hat, durch Aufbringen einer Titanschicht 146 auf der Aluminiumschicht 14a und Aufbringen einer Nickelschicht 14c auf der Titanschicht 146 gebildet, wodurch sich eine Elektrode sehr hoher Festigkeit ergibt.

Auf der Oberfläche der Halbleiteranordnung 11 einschließlich der so gebildeten Elektrode 14 wird schließlich eine Metallschicht 15 ζ. Β. aus Zinn aufgebracht, das eine große Affinität zur Elektrode 14, d. h. zur Schicht 14c, dagegen eine geringe Affinität zur isolierschicht 13 hat (F ig. 2B).

Zur Bildung des metallischen Höckers wird nun mittels einer metallischen Maske 16 mit Öffnungen 164 in einer Dicke von 30 bis ΙΟΟμιτι eine Schicht 17' z. B. aus Metall und darauf eine Schicht 18 z. B. aus Silber

5^r> (Fig. 2C) gebildet. Auch in diesem Falle bildet das aufgedampfte Material der Schicht 17' am Rande der Elektrode in dem Spalt G zwischen der Maske 16 und der Halbleiteranordnung Il überschüssige Metallreste 17a'.

w> Als nächstes wird die Halbleiteranordnung 11 auf eine Temperatur von z.B. 43O⁰C erhitzt, die oberhalb der Schmelztemperatur der Metallschicht 15 liegt. Da die Metallschicht 15 eine geringere Affinität zur Isolierschicht 13, jedoch eine größere zur Elektrode 14 und zu

^h~> der den metallischen Höcker bildenden Schicht 17' hat, sammelt sich das Material der Schicht 15 aufgrund seiner Oberflächenspannung auf der Elektrode 14 an. Gleichzeitig wird eine Legierung erzeugt, die sich aus

dem Zinn der Schicht 15', dem Blei der Schicht 17' und dem Silber der Schicht 18 zusammensetzt, wodurch der Hocker 17 (Fig.2D) entsteht. Der Höcker 17 besteht aus einer Zinn-Blei-Silber-Legierung, wobei jedoch das Silber an der Oberfläche des Höckers und das Zinn an der Seite der Elektrode 14 vorherrscht. Die überschüssigen Metallreste 17a' werden beim Schmelzen der Metallschicht 15 beseitigt, da sich deren Material auf der Elektrode Hansammelt.
Wenn das Zimi der Schicht 15 teilweise aut der Isolierschicht 13 zurückbleibt, kann ein Flußmittel wie z. B. ein Harz auf die Isolierschicht 13 aufgebracht und die Halbleiteranordnung bis auf etwa 340"C erhitzt werden, wodurch sich das Zinn auf dem Hocker 17 ansammelt.

Auf diese Weise gebildete Hocker dienen zur Verbindung mit einer gedruckten Schaltungsplatte. Die Hocker werden zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Schalungsplatte geschmolzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung metallischer Höcker bei Halbleiteranordnungen, bei dem zunächst auf der Oberfläche der Halbleiteranordnung eine in den Kontaktbereichen mit Öffnungen versehene Isolierschicht aufgebracht wird und durch die Öffnungen hindurch die Anschlußelektroden gebildet werden und danach auf die Elektroden eine erste Metallschicht aufgebracht wird, die eine große Affinität zu dem Material der Elektroden und dem Material der anschließend als zweite Metallschicht auf den Elektroden gebildeten Höcker hat, dagegen eine geringe Affinität zur Isolierschicht besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metalischicht (15) auf den Elektroden (14) nach Bildung der zweiten Metallschicht (17') geschmolzen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallschicht (16) aus Zinn besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallschicht (17') aus Blei besteht

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallschicht (17') aus einer Blei- und einer Silberschicht besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Isolierschicht (13) vor der Erhitzung ein Flußmittel aufgetragen wird.