DE2031078A1 - Semiconductor diode - with migration - inhibiting intermediate contact layers - Google Patents

Semiconductor diode - with migration - inhibiting intermediate contact layers

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DE2031078A1
DE2031078A1 DE19702031078 DE2031078A DE2031078A1 DE 2031078 A1 DE2031078 A1 DE 2031078A1 DE 19702031078 DE19702031078 DE 19702031078 DE 2031078 A DE2031078 A DE 2031078A DE 2031078 A1 DE2031078 A1 DE 2031078A1
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metal layer
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Hans Dipl.-Phys. Dr. 6380 Bad Homburg; Kosak Wolodimir 7129 Talheim. M Jäger
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Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Description

  • "Halbleiteranordnung" Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit mindestens einem Metall-Halbleiterkontakt mit Richtwirkung, bei der eine erste Metallschicht, die mit dem Halbleiterkörper die Richtwirkung erzeugt, unmittelbar auf der Halbleiteroberfläche angeordnet ist und diese erste Metallschicht mit einer zweiten, leicht kontaktierbaren Metallschicht bedeckt ist.
  • Die erste, unmittelbar auf der Halbleiteroberfläche angeordnete Metallschicht wird nach den Richtwirkungseigenschaften ausgesucht, die sie in Verbindung mit dem Halbleiterkörper aufweist. Diese erste Metallschicht läßt sich jedoch in vielen Fällen nicht oder nur sehr schwer kontaktieren.
  • Aus diesem Grund bringt man auf die erste Metallschicht eine weitere Metallschicht auf, die leicht mit einem Draht, beispielsweise durch Thermokompression, in Verbindung gebracht werden kann. Solche leicht kontaktierbaren Schichten bestehen beispielsweise aus Aluminium oder Gold.
  • Die Halbleiterbauelemente müssen beim Einbau in ein Gehäuse erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden. Dies ist beispielsweise beim Auflöten des Halbleiterkörpers auf eine metallische Grundplatte der Fall. Auch bei der Herstellung der Thermokompressionsverbindung wirken auf das Bauelement Temperaturen zwischen 400 bis 5000 C ein. Möchte man ein Halbleiterbauelement mit einem Kunststoffgehäuse fertigen, so wird das Bauelement auch beim Eingießen in die Kunststoffmasse stark thermisch belastet. Bei den bisher bekannten Halbleiterbauelementen mit gleichrichtenden Metall-Halbleiterübergängen, sogenannten Schottky-Kontakten, durfte das Bauelement keiner erhöhten Temperatur ausgesetzt werden. Bei Temperaturen zwischen 400 bis 5000 c diffundierte das Kontaktmaterial der oberen Metallschicht durch die den Schottky-Kontakt bildende Metallschicht hindurch in den Halbleiterkörper ein.
  • Hierdurch wurden die Bauelemente zerstört. Es bestand somit bei den bekannten Schottky-Bauelementen keine Möglichkeit, gegossene Kunststoffgehäuse zu verwenden.
  • Zur Vermeidung der genannten Nachteile wird nun erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die beiden Metallschichten durch eine metallische Zwischenschicht voneinander getrennt sind, die die Eindiffusion des Materials der zweiten Kontaktschicht in den Halbleiterkörper verhindert.
  • Eine relativ dünne, diffusicnshemmende Metallschicht ist ausreichend, um die Zerstörung der Halbleiterbauelemente durch die Eindiffusion der Kontaktschicfit in den Halbleiterkörper bei der Löt-, Kontaktierungs und Gießtemperatur zu verhindern. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es erstmals möglich, kunststoffvergossene Schottky-Dioden und andere Bauelemente mit Schottky-Kontakten herzustellen0 Nun ist es auch möglich, die Halbleiterkörper auf Metallstreifen aufzulöten und dabei Temperaturen anzuwenden, die eine gute mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Streifen und dem Halbleiterkörper garantieren.
  • Als Material für die diffusionshemmende Schicht hat sich be sonders Tantal und Molybdän als geeignet erwiesen. Diese Materialien finden besonders dann Anwendung, wenn die erste unmittelbar auf der Halbleiteroberfläche angeordnete Metallschicht aus Nickel und die Kontaktschicht auf der Zwischen schicht auf Gold, Aluminium oder einer Legierung aus den beiden genannten Metallen besteht0 Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im folgenden anhand der Figuren 1 bis 4 noch näher erläutert werden.
  • In der Figur i ist die erfindungsgemäße Halbleiteranordnung am Beispiel einer Schottky-Diode dargestellt. Es soll darauf hingewiesen werden, daß die erfindungsgemäße Zusatmensetung des Gesamtkontaktes bei allen Bauelementen oder integrierten Schaltungen gewählt werden kann, die gleichrichtende Metall-Halbleiterübergänge enthalten. In der Schnittdarstellung in der Figur 1 ist ein metallischer Grundkörper 6 dargestellt, der fur die Aufnahme eines Halbleiterbauelementes vorgesehen ist. Der Halbleiterkörper 1 besteht beispielsweise aus n- oder pçleitendem Silizium. Die eine großflächige Oberflächenseite des Halbleiterkörpers ist mit einer isolierenden Passivierungsschicht 2 bedeckt, die beispielsweise aus Siliziumdioxyd oder aus Siliziumnitrid besteht. Zur Herstellung des gleichrichtenden Metall-Halbleiterkontaktes wurde in die Isolierschicht eine bis zur Halbleiteroberfläche reichende Öffnung eingebracht0 In dieser Öffnung wird nun auf dem Halbleiterkörper ein mehrschichtiger Metallkontakt hergestellt, der sich, wie dies in der Figur i angedeutet ist, vorzugsweise auf die Isolierschicht 2 erstreckt. Die Metallschichten werden beispielsweise nacheinander auf die Halbleiteroberfläche aufgedampft.
  • Die erste Metallschicht 3 besteht beispielsweise aus Nickel und ist in einer bevorzugten Ausführungsform 0,1bis 0,6 /um dick. Auf diese erste Matallschicht 3, die in Verbindung mit dem Halbleiterkörper 2 einen gleichrichtenen Kontakt ergibt, wird eine Zwischenschicht 4 aus Tantal oder Molybdän aufgebracht. Auch die Dicke dieser Schicht wird torzugsweise in der Größenordnung zwischen 0,15 und 0,5 /um liegen. Auf diese diffusionshemmende Zwischenschicht -4 wird abschließend eine leicht kontaktierbare Schicht aus Gold, Aluminium, Ti/ At, einer Gold-Aluminium-Legierung oder einem anderen geeigneten Metall aufgebracht.
  • Nach der Fertigstellung des Kontaktes in der angegebenen Weise wird das Bauelement in der Fertigmontage auf einen Träger aufgelötet, mit einem Kontaktierungsdraht verbunden und in ein Gehäuse eingebracht. Auf den Träger 6, der beispielsweise auf einem vergoldeten Metallstreifen besteht, wird eine Lötfolie 7 aufgebracht, die aus einer Gold-Antiomon-Legierung bestehen kann Danach wird der Halbleiterkörper mit seiner dem Metallkontakt gegenüberliegenden Oberflächen seite auf den Träger bei Temperaturen zwischen 450 bis 5000 C aufgelötet. Bei dieser Temperatur verhindert die Tantal-oder Molybdän-Zwischenschicht das unerwünschte Eindringen von Gold- oder Aluminium-Atomen in den Halbleiterkörper.
  • Der Metall-Schottky-Kontakt wird mit Hilfe eines dünnen Zuleitungsdrahtes 8 an weitere Verbindungselemente angeschlossen.
  • Diese Verbindung kann durch Thermokompression oder mit Hilfe von Ultraschall erfolgen, In der Figur 2 ist ein Kontaktierungsstreifen 10 dargestellt, auf dem in einer Serienfertigung eine Vielzahl gleichartiger Schottky-Dioden befestigt werden. Man erkennt, daß jedem Bauelement zwei von einem Rahmen nach innen ragende Konw taktierungsstege 6 und 9 zugeordnet sind, Auf den einen Steg 6 wird der Halbleiterkörper i aufgelötet, während der Schottky-Metall-Kontakt beispielsweise mit einem dunnen Aluminiumdra-!mit dem Kontaktierungssteg 9 verbunden ist.
  • Nach der Kontaktierung der Bauelemente werden diese in einer bevorzugten Ausführungsform in der in der Figur 3 dargestellten Weise in einen Kunststoffblock 11 eingegossen. Dieser Block besteht beispielsweise aus Epoxyharz und die Gieß temperatur liegt zwischen 400 bis 4500 Ce Da der Halbleiter körper durch die Zwischenschicht aus Tantal oder Molybdän von der oberen Kontaktschicht aus Gold oder Aluminium abgesohirmt ist, kann der Halbleiteranordnung auch durch den Eingießprozess kein Schaden zugefügt werden0 In der Figur 3 ist auch ein Ausschnitt des gesamten Kontaktierungsstreifens mit den die Kontaktierungszungen verlängernden Zuleitungsstege 12 und 13 dargestellt, die zur Erhaltung der mechanischen Stabilität des Streifens gleichfalls rahmenförmig von weiteren Streifenteilen umgeben sindo In der Figur 4 ist schließlich das fertige Bauelement dargestellt, nachdem die Zuleitungen aus dem Streifen ausgestanzt worden stand, Das Gehäuse besteht aus einem kompakten Kunststoffkörper 11, der den Halbleiterkörper 3, den Zu leitungsdraht 8 und die Kontaktierungszungen 6 und 9 umschließt. Aus diesem Kunststoffblock ragen in Verlängerung der Kontaktierungszungen 6 und 9 die bandförmigen Zuleiten gen 12 und 13 auf einander gegenüberliegenden Seiten heraus.
  • Da sich neuerdings immer mehr integrierte Festkörperschaltungen mit Schottky-Kontakten durchsetzen, ist es selbstverständlich, daß die erfindungsgemäße und allgemein für.
  • Schottky-Kontakte aller Art geltende Maßnahme auch auf diese Halbleiteranordnungen übertragen wird. Es soll auch darauf hingewiesen werden, daß neben den genannten Materialien für die d usionshemmende Schicht auch andere Metalle in Frage kommen können, wenn Sie bei den vorkommenden Temperatur ren das Eindiffundieren von Metallatomen weiterer Kontaktschichten in den Halbleiterkörper verhindern.
  • In jüngster Zeit sind auch Schottky-Dioden bekannt geworden, die am Rande des gleichrichtenden Metall-Kontaktes im Halbleiterkörper eine eindiffundierte, beispielsweise ringförmige Zone von dem zum übrigen Halbleiterkörper entgegengesetzten Leitungstyp aufweisen. Diese Zonen dienen als Schutzdioden für den empfindlichen Metall-Halbleiterkontakt. Es ist selbst verständlich, daß der erfindungsgemäße Aufbau des Kontaktes auch bei derartigen Schottky-Dioden in besonders vorteilhafter Weise gewählt werden kann,

Claims (8)

  1. Patentansprüche Halbleiteranordnung mit mindestens einem Met all-Halbleiterkontakt mit Richtwirkung, bei der eine erste Metallschicht, die mit dem Halbleiterkörperdie Rlchtwirkung erzeugt, unmittelbar auf der Halbleiteroberfläche angeordnet ist und diese erste Metallschicht mit einer zweiten, leicht kontaktierbaren Metallschicht bedeckt ist, dadurch gekennseichret, daß die beiden Metallschichten durch eine metallische Zwischenschicht voneinander getrennt sind, die die Eindiffusion des Materials der zweiten Kontakt schicht in den Halbleiterkörper verhindert
  2. 2) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Molybdän oder Tantal besteht.
  3. 3) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unmittelbar auf der Halbleiteroberfläche angeordnete erste Metallschicht aus Nickel besteht.
  4. 4) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus diffusionshemmendem Material 0,15 bis 0,5 /um dick ist,
  5. 5) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kontaktschicht aus Gold, Aluminium oder einer Gold-Aluminium-Legierung besteht.
  6. 6) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Metallkontakt gegenüber liegende Oberflächenseite des Halbleiterkörpers mit einem großflächigen Metallkontakt verbunden ist.
  7. 7) Halbleiteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung in Kunststoff eingebettet ist.
  8. 8) Halbleiteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus Epoxyharz besteht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3124879A1 (de) * 1980-07-18 1982-03-18 Naamloze Vennootschap Philips' Gloeilampenfabrieken, 5621 Eindhoven "halbleiteranordnung"

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DE3124879A1 (de) * 1980-07-18 1982-03-18 Naamloze Vennootschap Philips' Gloeilampenfabrieken, 5621 Eindhoven "halbleiteranordnung"

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