DE2143906A1 - Verfahren zur herstellung einer metallisierung auf einem substrat - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung einer Metallisierung auf einem Substrat Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer lötfähigen Metallisierung mit hoher elektrischer Querleitfähigkeit auf einem Substrat.
• Aus der britischen Patentschrift 1 22 361 ist es bekannt, bei einem Substrat, das bereits eine dünne Metallschicht tragt, durch Aufbringen von flüssigem Blei-Zinn-Lot auf diese Metallschicht eine Verstarkuncg der Metallisierung vorzunehmen. Dieses Verfahren bleibt aber auf Substrate mit relativ großflächiger Metallisierung beschrankt, da das flüssige Lot einerseits nicht beliebig kleine metallische Kontaktflächen benetzen kann und andererseits einen relativ hohen spezifischen elektrischen Widerstand hat, so daß die elektrische Querleitfähigkeit nur innerhalb bestimmter Grenzen erhöht werden kann.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren der eingangs genannten Art zu beseitigen.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf das Substrat zuerst eine mindestens 3um dicke Aluminiumschicht und auf diese eine vergleichsweise dünne Nickelschicht aufgebracht wird, das anschlieBend ein TemperprozeE in einer nicht oxidierenden Atmosphäre unterhalb einer Temperatur durchgeführt wird, bei der an der Grenze zwischen dem Substrat und dem darauf aufgebrachten Aluminium eine flüssige Phase entsteht, und daß dann auf der metallisierten Oberfläche-eine zweite Nickelschicht abge schieden wird, welche im Vergleich zur Aluminiumschicht ebenfalls dünn ist.
• Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren 1 bis 6 zeigen einen in Planartechnik ausgeführten, monolithischen Darlingtonverstärker im Schnitt bei den verschiedenen erfindungsgemäß auszuführenden Verfahrensschritten Der monolithische Darlingtonverstärker nach den Figuren 1 bis 6 enthalt in bekannter Weise eine doppelte npn-Zonenfolge: in eine Haibleiterscheibe 1 aus n-Silizium sind zwei p-leitende Basiszonen 2 und 3 und in diese Sasiszonen je eine n-leitende Emitterzone 4 und 5 oindiffundiürt. Auf diese Weise entstehen in dem Substrat 1 zwei Transistoren mit einem gemeinsamen Kollektor 1 nämlich ein durch die Zonenfolge 1', 2 und 4 gebildeter erster Transistor T1 und ein durch die Zonenfolge 1', 3 und 5 gebildeter zweiter Transistor T2. Diese beiden Transistoren T1 und T2 sollen nun in Darlingtonschaltung miteinander verbunden werden. Hierzu ist, wenn davon ausgegangen wird, daß der erste Transistor T1 den Treibertransistor und der zweite Transistor T2 den Leistungstransistor des Darlingtonverstärkers bildet, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Emitterzone 4 des ersten Transistors T1 und der Basiszone 3 des zweiten Transistors T2 erforderlich.
• Diese elektrisch leitende Verbindung kann durch eine Metallisierung gebildet werden, die sich von der Emitterzone 4 des ersten Transistors T1 über die Siliziumdioxidschicht 6 bis zur ßasiszone 3 des zweiten Transistors T2 erstreckt. Außerdem sind an der Basiszone 2 des ersten Transistors T1 und en der Emitterzone 5 des zweiten Transistors T2 jeweils Metallisierungen zum Anbringen äußerer Anschlüsse erforderlich.
• Diese Metallisierungen werden in der folgenden Weise hergestellt: In die Siliziumscheibe 1 seien bereits die Oasiszcnen 2 und 3 und die Emitterzonen 4 und 5 eindiffundiert. Außerdem sei die Siliziumscheibe 1 zum Schutz der pn-Übergänge mit einer durchgehenden Siliziumdioxidschicht 6 bedeckt. Mit Hilfe eines photolithographischen Prozesses werden nun gemäß Fig. 1 in diese Siliziumdioxidschicht 6 Kontaktfenster 2', 3', 4' und 5' in bekannter Weise eingeätzt. Danach wird die Scheibe sorgfältig gereinigt und getrocknet.
• Dann wird die Scheibe im Hochvakurn zwischen 1 t« 6 und 10-5 Torr mit einer durchgehenden Aluminiumschicht 7 vrjn etwa 10 µm Starke und anschliet3end - ohne Unterbrechung des Vakuums - mit einer durchgehenden Nickelschicht 8 von etwa 0,2 Zum Stärke bedampft.
• Fig. 2 zeigt die die Siliziumscheibe 1 nach dem Aufdam;ifen der Aluminiumschicht 7, Fig. 3 zeigt sie nach dem Aufdamrefen der Nickel schicht 8.
• Nun wird die aus den Schichten 7 und 8 bestehende Metallisierung mit Hilfe eines photolithographischen Prozesses dort abgetragen, wo sie nicht benötigt wird. Nachdem die nicht zu entfernenden bereiche der Metallisierung 7, 0 mit einer aus Photolack bestehenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Maske abgedeckt worden sind, wird die Halbleiterscheihe in ein Gemisch eingetaucht, welches überwiegend Phosphorsäure und daneben Salpetersäure und Wasser enthält. Die Behandlungstemperatur liegt dabei vorzugsweise zwischen 50°C und 70°C. Hierbei werden die von der Photolackmaske nicht bedeckten Bereiche der Metallisierung 7,8 weggeätzt. Die Scheibe mit den hierbei noch verbleibenden Teilen der Metallisierung 7,8 ist in Fig. 4 dargestellt.
• Nun wird die Scheibe gründlich gewaschen und getrocknet und anschließend in einer nicht oxidierenden Atmosphäre bei einer Temperatur zwischen 4500 C und 5500 C getempert. Diese Temperatur liegt unterhalb derjenigen Temperatur, bei der an der Grenze zwischen der Aluminiumschicht 7 und dem halbleitenden Substrat 1 eine flüssige Phase entsteht. Der tamper - Prozeß dient zur Erzielung eines guten elektrischen und mechanischen Kontaktes auf dem Silizium beziehungsweise auf de Siliziumdioxid. Dabei dringt ein Teil des Nickels aus der Nickelschicht. 6 in die Aluminium~ schicht 7 ein, und umgekehrt gelangt Aluminium durch die Nickelschicht 8 an die Oberfläche, so daß man nicht mehr von zwei yetrennten Schichten 7 und 8 sprechen kannr man erhält eine einzige Schicht 7', welche aus Aluminium und Nickel besteht (Fig. 5).
• Da die Schich- 7' mit in der Halbleitertechnik üblichen Loten sehr schwer benetzbar ist, wird auf ihr nach dem Temperprozeß gemaß Fig. 6 noch eine dnne Nickelschicht 9 stromlos abgeschieden. Als Brhandlurlgsbad dienst dabei eine wässrige Lösung folgender Zusammensetzung: 30 g/l Nickelchlorid 10 g/l Natriumhypophosphit 65 g/l Ammoniumcitrat 50 g/l Ammoniumchlorid pH-Wert:8 bis 10 Der pH-Wert wird dabei mit Ammoniaklösung eingestellt. Die Behendlungstemperatur beträgt etwa 900 C.

Claims (4)

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer lötfähigen Metallisierung mit hoher elektrischer Querleüfähigkeit auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Substrat zuerst eine min-- d-estens 3 jjm dicke Aluminiumschicht und auf diese eine vergleichsweise dünne Nickelschicht aufgebracht wird, daß anschließend ein Temperprozeß in einer nicht oxidierenden Atmosphäre unterhalb einer Temperatur durchgeführt wird, zwei der an der Grenze zwischen dem Substrat und dem darauf aufgebrachten Aluminium eine flüssige Phase entsteht, und daß dann auf der metallisierten Oberfläche eine zweite Nickelschicht abgeschieden wird, welche im Vergleich zur Aluminiumschicht ebenfalls dünn ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine als Leistgselement dienende Halbleiteranordnung aus Silizium ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Isolator ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur beim Temperprozeß zwischen 4500 C und 5500 C liegt.

5, Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolator aus Siliziumdioxid besteht.