DE19506323A1 - Halbleitervorrichtung mit aufgerauhter Halbleiteroberfläche - Google Patents

Halbleitervorrichtung mit aufgerauhter Halbleiteroberfläche

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper, bei dem zumindest ein Teil der nicht mit einer Kontaktmetallisierung versehenen Oberfläche eine Aufrauhung aufweist, insbesondere eine Halbleitervorrichtung zum Senden oder Empfangen von optischen Signalen.
Eine solche Halbleitervorrichtung ist beispielsweise in der Patentschrift DD 2 51 905 A3 beschrieben. Darin ist eine lichtaussendende Halbleitervorrichtung mit einem III-V-Ver­ bindungshalbleiterkörper offenbart. Seine Oberfläche ist mit einer Aufrauhung versehen. Zur elektrischen Kontaktierung sind auf Teilbereichen der III-V-Verbindungshalbleiterober­ fläche Kontaktmetallisierungen, bestehend aus einer Gold­ beryllium- und einer Goldschicht, aufgebracht.
Die Aufrauhung verringert die Totalreflexion der in der Halbleitervorrichtung erzeugten Lichtstrahlung an der Ober­ fläche. Folglich ist die Abstrahlstärke und damit auch der externe Quantenwirkungsgrad der lichtaussendenden Halbleiter­ vorrichtung erhöht.
Große Schwierigkeiten bei der Herstellung dieser Halbleiter­ vorrichtungen bereiten jedoch die Kontaktmetallisierungen aus Goldberyllium und Gold.
Als erstes sind hierzu Schwierigkeiten bei der automatischen optischen Erkennung der Goldmetallisierungen zu nennen. Der Grund dafür ist ein ungünstiges Kontrastverhältnis zwischen Halbleiteroberfläche und Goldkontaktoberfläche. Die herkömm­ lich in den Chip-Montagelinien verwendeten Kamerasysteme müssen speziell für diese Materialkombination justiert wer­ den. Ohne dieser Justierung ist eine einigermaßen sichere automatische optische Erkennung nicht möglich. Jede Neuju­ stierung in Chip-Montagelinien ist jedoch mit zusätzlichen Kosten verbunden.
Große Schwierigkeiten bereitet auch die Tatsache, daß die Verbindungsstelle zwischen dem herkömmlich verwendeten Bond­ draht aus Gold und einem Bondpad aus Gold nur eine geringe mechanische Festigkeit aufweist. Damit steigt die Gefahr des Abreißens der Anschlußverdrahtung während der Chip-Herstel­ lung, beispielsweise beim Umhüllen.
Dieser Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Halb­ leitervorrichtung mit aufgerauhter Halbleiteroberfläche zu entwickeln, die eine Kontaktmetallisierung aufweist, deren Kontrastverhältnis zum Halbleitermaterial eine sichere auto­ matische optische Erkennung mit herkömmlichen in der Chip- Produktion eingesetzten Kamerasystemen gewährleistet und deren Verbindung zum Bonddraht eine hohe mechanische Festig­ keit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Halbleitervorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kontaktmetallisierung aus einem bondfähigen unedelen metallischen Werkstoff be­ steht.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteran­ sprüchen.
Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Halbleiter­ vorrichtung sind Gegenstand von Nebenansprüchen.
Eine Kontaktmetallisierung aus einem unedelen metallischen Werkstoffe wie beispielsweise Aluminium oder eine Aluminium- Basislegierung weist im allgemeinen ein besseres Kontrastver­ hältnis zum Halbleitermaterial auf als die bekannte Metalli­ sierung aus Gold. Sie gewährleistet damit eine zuverlässige automatische optische Erkennung mit herkömmlich eingesetzten optischen Erkennungssystemen. Die mechanische Festigkeit der Verbindung zwischen Aluminium-Bondpads und Bonddrähten aus Gold ist bedeutend höher als die einer Gold-Gold-Verbindung.
Die Verwendung von unedelen metallischen Werkstoffen wie beispielsweise Aluminium hat zudem den Vorteil, daß zur Herstellung der Kontaktmetallisierungen keine Sonderzyklen außerhalb der herkömmlich eingesetzten Produktionslinien notwendig sind.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in Ver­ bindung mit der Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Halbleitervorrichtung gemäß der Erfin­ dung.
In der Figur ist ein Querschnitt durch eine lichtemittierende Diode dargestellt. Auf einem p-leitenden GaAs-Substrat (1) ist eine p-leitende AlxGa1-xAs-Schicht (2) aufgebracht, auf der wiederum eine n-leitende AlxGa1-xAs-Schicht (3) aufge­ bracht ist. Die Unterseite des p-leitenden Substrats (1) ist ganzflächig mit einer Kontaktmetallisierung (4) aus einem unedlen metallischen Werkstoff bedeckt. Auf der Oberseite der n-leitenden AlxGa1-xAs-Schicht (3) ist eine zweite Kontaktme­ tallisierung (5) aus einem unedlen metallischen Werkstoff aufgebracht, die jedoch nur einen kleinen Teil der Oberfläche der n-leitenden AlxGa1-xAs-Schicht (3) bedeckt. Die Kontakt­ metallisierungen (4, 5) bestehen beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminium-Basislegierung. Die freien Oberflächen des GaAs-Substrats (1) und der AlxGa1-xAs-Schichten (2, 3) weisen eine Aufrauhung (6) auf.
Zur Herstellung einer solchen Halbleitervorrichtung ist ein Verfahren erforderlich, das einerseits die Oberfläche der Halbleitermaterialien aufrauht und andererseits die Oberflä­ che der Kontaktmetallisierungen (4, 5) zum Erhalt der Bondpad- Eigenschaften nicht angreift.
Ein solches Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervor­ richtung mit aufgerauhten GaAs- und AlxGa1-xAs-Oberflächen mit einem Al-Gehalt von x 0,40 und Kontaktmetallisierungen mit Aluminiumoberflächen weist beispielsweise folgende auf­ einanderfolgende Schritte auf:
  • a) Herstellen des Halbleiterkörpers;
  • b) Aufbringen der Kontaktmetallisierungen aus Aluminium;
  • c) Vorreinigen der Halbleiteroberfläche zur Herstellung einer hydrophilen Halbleiteroberfläche beispielsweise durch Wasser­ spülen, eventuell mit Detergenzzusatz;
  • d) Aufrauhätzen mit einer Ätzmischung aus Wasserperoxid ( 30%) und Flußsäure ( 40%) (1000:6) über eine Dauer von 1 bis 2,5 min.;
  • e) Nachätzen mit einer verdünnten Mineralsäure, wie z. B. Schwefelsäure (15%), bei 35°C über eine Dauer von 1 bis 2 min.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit aufgerauhten GaAs- und AlxGa1-xAs-Oberflächen mit einem Al- Gehalt von 0 x 1 und Kontaktmetallisierungen mit Alumini­ umoberflächen weist beispielsweise folgende aufeinanderfol­ gende Schritte auf:
  • a) Herstellen des Halbleiterkörpers;
  • b) Aufbringen der Kontaktmetallisierung aus Aluminium;
  • c) Vorreinigen der Halbleiteroberfläche zur Herstellung einer hydrophilen Halbleiteroberfläche beispielsweise durch Wasser­ spülen, eventuell mit Detergenzzusatz;
  • d) Aufrauhätzen mit Salpetersäure (65%) bei Temperaturen zwischen 0°C und 30°C.
Je nach Aluminiumgehalt x muß für das Aufrauhätzen die Tem­ peratur und die Ätzdauer angepaßt werden.
Zur Herstellung der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung werden die bekannten Waferherstellungsprozesse eingesetzt. Dies bedeutet, daß kein zusätzlicher kostensteigernder Auf­ wand zur Herstellung der Halbleitervorrichtung mit aufgerauh­ ter Oberfläche notwendig ist. Die Oberflächenaufrauhung erfolgt als letzter Schritt am Ende des Waferherstellungspro­ zesses nach der Vereinzelung in Chips auf einer Trägerfolie. Soll beispielsweise nur die Oberseite oder die Oberseite und Teilbereiche der seitlichen Oberfläche des in der Figur gezeigten Halbleiterkörpers aufgerauht werden, wird die Aufrauhung vor der Vereinzelung in Chips bzw. nach Ansägen der Trennlinien zwischen den Chips vorgenommen. Die bereits fertiggestellten Strukturen bleiben unbeeinträchtigt, so daß zur Vergütung, Passivierung und Kontaktierung der Chips keine besonderen Verfahren notwendig sind.

Claims (6)

1. Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkörper, bei dem zumindest ein Teil der nicht mit einer Kontaktmetallisierung versehenen Oberfläche eine Aufrauhung aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Metallisierung aus einem bondfähigen unedelen metallischen Werkstoff besteht.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Metallisierung aus Aluminium besteht.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung aus einer Aluminium-Basislegierung besteht.
4. Halbleitervorrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus AlxGa1-x AS besteht.
5. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verfah­ rensschritte
  • a) Herstellen des Halbleiterkörpers;
  • b) Aufbringen der Kontaktmetallisierung;
  • c) Vorreinigen der Halbleiteroberfläche zur Herstellung einer hydrophilen Halbleiteroberfläche;
  • d) Aufrauhätzen mit einer Ätzmischung aus Wasserstoffperoxid und Flußsäure;
  • e) Nachätzen mit einer verdünnten Mineralsäure.
6. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verfah­ rensschritte
  • a) Herstellen des Halbleiterkörpers;
  • b) Aufbringen der Kontaktmetallisierung;
  • c) Vorreinigen der Halbleiteroberfläche zur Herstellung einer hydrophilen Halbleiteroberfläche;
  • d) Aufrauhätzen mit Salpetersäure.
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