DE2009863C3 - Non-blocking contact made of several layers for silicon semiconductor components - Google Patents
Non-blocking contact made of several layers for silicon semiconductor componentsInfo
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Description
Für die nichtsperrende Kontaktierung von Silizium-Halbleiterbauelementen sind zahlreiche Schichten und Schichtenfolgen bekanntgeworden. Sie sollen neben einem möglichst niederohmigen elektrischen Kontakt eine Reihe von Forderungen erfüllen, die einen störungsfreien Betrieb der Bauelemente gewährleisten. Zu diesen Forderungen gehören außer einem niedrigen Übergangswiderstand unter anderen gute Haftfestigkeit, gute Lötbarkeit, gute Tempera.turwechselbeständigkeit, gute Benetzbarkeit, gute Wärmeleitfähigkeit, Vermeidung von unerwünschten Diffusionsvorgängen, Vermeidung von Versprödungserscheinungen bei der Lötung sowie gute Ätzbeständigkeit.For non-blocking contacting of silicon semiconductor components numerous layers and layer sequences have become known. In addition to an electrical contact with the lowest possible resistance meet a number of requirements that ensure trouble-free operation of the components. In addition to a low contact resistance, these requirements include good adhesive strength, good solderability, good resistance to temperature changes, good wettability, good thermal conductivity, Avoidance of unwanted diffusion processes, avoidance of embrittlement phenomena in the Soldering as well as good etch resistance.
Ein Teil dieser Bedingungen wird gemäß der CH-PS 4 57 627 durch einen aus drei Schichten bestehenden Kontakt erfüllt. Als unterste Schicht kann im bekannten Fall unter anderem Vanadium oder Chrom verwendet werden, während die mittlere Schicht beispielsweise aus Nickel, Kobalt oder anderen Materialien bestehen kann. Für die oberste Schicht wird ein Edelmetall verwendet. Bei diesem Kontakt kann die unterste Schicht in den Halbleiterkörper eingebrannt werden. Ferner tritt bei der dort angegebenen Möglichkeit der Kombination einer Nickelschicht mit einer Goldschicht eine Versprödung des Kontaktes auf. Anstelle der Goldschicht kann jedoch auch eine Silber- oder Platinschicht verwendet werden.According to CH-PS 4 57 627, part of these conditions is provided by a three-layer system Contact fulfilled. In the known case, inter alia, vanadium or chromium can be used as the lowest layer while the middle layer can be made of nickel, cobalt or other materials, for example. A precious metal is used for the top layer. With this contact, the bottom layer can enter the Semiconductor bodies are burned in. In addition, the combination option specified there occurs a nickel layer with a gold layer on an embrittlement of the contact. Instead of the gold layer you can however, a silver or platinum layer can also be used.
Aus der US-PS 34 36 614 ist auch ein Kontakt aus zwei Schichten bekannt, bei dem die auf dem Halbleiterkörper direkt aufliegende Schicht aus einer Chrom-Nickel-Legiening oder einer Vanadiumlegierung bestehen kann.From US-PS 34 36 614 a contact consisting of two layers is known in which the on the Semiconductor body directly overlying layer made of a chromium-nickel alloy or a vanadium alloy can exist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kontakt aus mehreren Schichten für Silizium-Halbleiterbauelemente verfügbar zu machen, der sich durch geringere Übergangswiderstände und bessere Haftfestigkeit unter Vermeidung von Versprödungserscheinungen auszeichnet.The invention is based on the object of providing a contact made up of several layers for silicon semiconductor components to make available, which is characterized by lower contact resistance and better adhesive strength while avoiding embrittlement phenomena.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß sich unmittelbar auf dem Halbleiterkörper eine aufgedampfte Schicht aus Chrom und Vanadium befindet, daß auf dieser eine Nickelschicht vorgesehen ist, die von einer Silberschicht bedeckt ist, und daß sich auf der Silberschicht eine Gold- und/oder Chromschicht befindet.This object is achieved according to the invention in that directly on the semiconductor body a vapor-deposited layer of chromium and vanadium is located that a nickel layer is provided on this which is covered by a silver layer, and that a gold and / or chromium layer is on the silver layer is located.
Besonders vorteilhaft ist eine Schicht aus Chrom und Vanadium, die aus etwa 10 bis 70% Vanadium, vorzugsweise 35 bis 40% Vanadium, besteht und d-e durch gleichzeitiges Aufdampfen von Chrom und Vanadium hergestellt wird.A layer of chromium and vanadium, which consists of about 10 to 70% vanadium, is particularly advantageous preferably 35 to 40% vanadium, and d-e by simultaneous vapor deposition of chromium and Vanadium is produced.
Als gegen das Auflösen durch das Lot weitgehend beständige und gut benetzbare Metallschicht ist Nickel geeignet, das ein Durchfressen des Lotes durch die einzelnen Schichten — z. B. eine Silberschicht — zur Chrom-Vanadium-Legierung verhindert. Da das Aufbringen des Nickels im Vakuum, d. h. also unter Bedingungen der Abwesenheit von Sauerstoff, erfolgt, zeigt es eine von Oxiden freie Oberfläche mit der geforderten guten Benetzbarkeit.Nickel is the metal layer that is largely resistant to being dissolved by the solder and easily wettable suitable that the solder through the individual layers - z. B. a silver layer - for Chrome-vanadium alloy prevents. Since the application of the nickel in a vacuum, i. H. so under In conditions of the absence of oxygen, it shows an oxide-free surface with the required good wettability.
Als gut lötende Schicht befindet sich auf dem Nickel eine Silberschicht, die gegenüber einer Goldschicht den Vorteil zeigt, daß sie das Weichlot nicht versprödet und natürlich auch wesentlich billiger ist.As a well-soldering layer there is a silver layer on the nickel, which is opposite to a gold layer The advantage shows that it does not embrittle the soft solder and is of course much cheaper.
Auf der Silberschicht befindet sich eine — während der Schlußätzung der Bauelemente beständige — Goldschicht und/oder eine ätzbeständige Schicht aus Chrom, die auch gegenüber einem langer andauernden Angriff beständig ist.On the silver layer there is a - which persists during the final etching of the components - Gold layer and / or an etch-resistant layer made of chrome, which is also against a longer lasting Attack is persistent.
Man erreicht mit der Kontaktschicht, daß durch die Kombination von Chrom und Vanadium sowohl eine gute Haftfestigkeit zwischen dem Halbleiterkörper und der Kontaktschicht aus Chrom und Vanadium besteht, gleichzeitig aber außerdem ein niedriger Übergangswiderstand erhalten wird. Der Kontakt bietet daher gegenüber einer allein aus Chrom bestehenden Schicht, die, wenn sie aufgedampft wird, ebenfalls eine gute Haftfestigkeit zeigt, den Vorteil des niedrigen Übergangswiderstandes·, während eine Chromschicht sonst — zumal bei niedriger Dotierung des Siliziums — unerwünscht hohe Übergangswiderstände mit sich bringt.One achieves with the contact layer that by the combination of chromium and vanadium both a good adhesive strength between the semiconductor body and the contact layer made of chromium and vanadium, at the same time, however, a low contact resistance is also obtained. The contact therefore offers compared to a layer consisting of chromium alone, which is also a good one when it is vapor-deposited Adhesive strength shows the advantage of the low contact resistance, while a chromium layer otherwise - especially with low doping of the silicon - brings undesirably high contact resistance with it.
Dagegen zeichnet sich eine allein aus Vanadium bestehende- Schicht durch verhältnismäßig niedrige Übergangswiderstände aus, besitzt jedoch dafür den Nachteil der schlechteren Haftfestigkeit.In contrast, a layer consisting solely of vanadium is characterized by relatively low layers Contact resistances, but has the disadvantage of poorer adhesive strength.
Claims (5)
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