DE2207012C2 - Contacting semiconductor device with pN-junction by metallising - with palladium or nickel, alloying in window, peeling and gold or silver electroplating - Google Patents
Contacting semiconductor device with pN-junction by metallising - with palladium or nickel, alloying in window, peeling and gold or silver electroplatingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen mit mindestens einem pn-übergang nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruches 2.The invention relates to a method for contacting semiconductor components with at least one pn junction according to the preamble of claim 1 or according to the preamble of claim 2.
Die Oberbegriffe des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 2 beschreiben jeweils ein Verfahren zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen, wie sie aus der DE-OS 19 27 646 bekannt sind. In dieser DE-OS 19 27 646 wird nur bei dem in Verbindung mit der Fig. 10 beschriebenen Ausführungsbeispiel das Anbonden eines Drahtes erwähnt, wozu eine zusätzliche Schicht aus Aluminium, jedoch keine Haftschicht aus Palladium vorhanden ist. Bei den weiteren in der DE-OS 19 27 646 beschriebenen Ausführungsbeispielen, die eine Haftschicht aus Palladium angeben, ist über das Anbringen von Lot- oder Bondverbindungen nichts ausgesagt. Vielmehr ist in der DE-OS 19 27 646 ausgeführt, daß eine Palladium-Haftschicht, die dünner als 100 nm ist, instabil ist. Zudem ist in der DE-OS 19 27 646 ein Anlegieren der Haftschicht im Fenster nicht vorgesehen. Schließlich bleibt in der DE-OS 19 27 646 offen, wie die Verstärkungsschicht aufgebracht wird. Bei einem mit Gold oder Silber auf 1 bis 100 μπι verstärkten Kontakt verursacht eine dicke Palladiumschicht schlechtere elektrische und thermische Leitfähigkeit.The preambles of claim 1 and claim 2 each describe a method for making contact of semiconductor components, as they are known from DE-OS 19 27 646. In this DE-OS 19 27 646 is only in the embodiment described in connection with FIG. 10, the bonding of a Drahtes mentioned, including an additional layer of aluminum, but no adhesive layer of palladium is. In the further embodiments described in DE-OS 19 27 646, which have an adhesive layer made of palladium, nothing is said about the application of solder or bond connections. Rather, it is stated in DE-OS 19 27 646 that a palladium adhesive layer that is thinner than 100 nm, is unstable. In addition, DE-OS 19 27 646 is alloying the adhesive layer in the window is not provided. Finally, DE-OS 19 27 646 remains open, like that Reinforcement layer is applied. In the case of a contact reinforced with gold or silver to 1 to 100 μm a thick palladium layer causes poor electrical and thermal conductivity.
Aus der DE-AS 10 00 533 ist ebenfalls ein Verfahren zur Kontaktierung eines Halbleiterkörpers bekannt. Dabei wird zunächst eine Palladiumschicht von wenigen Alonilagcn durch Ionenaustausch aus einer Ätzlösung aufgebracht Diese Palladiumschicht muß jedoch nach Spalte 3, Zeilen 5 bis 31 der DE-AS 10 00 533 entweder mit Palladium oder mit einem anderen Material verstärkt werden, während eine Verfestigung der zuerst aus der Ätdösung aufgebrachten Palladiumschicht fortgelassen werden kann.From DE-AS 10 00 533 a method for contacting a semiconductor body is also known. First a palladium layer of a few aluminum layers is formed by ion exchange from an etching solution This palladium layer must, however, according to column 3, lines 5 to 31 of DE-AS 10 00 533 either be reinforced with palladium or with some other material, while solidifying the first Palladium layer applied from the Ätdösung omitted can be.
Aus der US-PS 33 62 851 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Anschlußkontaktes bekannt bei dcTi eine Nickelschicht mit einer dünnen Goldschicht versehenFrom US-PS 33 62 851 is a method for production of a connection contact, known from dcTi, is provided with a nickel layer with a thin gold layer
ίο wird. Es hat sich jedoch gezeigt daß beim Aufbringen von Bleilot auf einen solchen Kontakt die Goldschicht von dem Bleilot schon während des Lötprozesses vollständig aufgelöst wird, ohne daß dabei die Haftung zwischen dem Nickel und dem Bleilot verbessert wird. Ein weiterer Nachteil der Verwendung eines Goldüberzuges besteht darin, daß das Bleibt durch das aufgenommene Gold stärker zu einer Grobkornbildung neigt, so daß es bei häufigem Temperaturwechsel selbst frühzeitig ermüdet Die durch die Anwendung eines Goldüberzuges entstehenden Mängel lassen sich auch bei Verwendung von Flußmitteln nicht beseitigen.ίο will. However, it has been shown that when applying from lead solder to such a contact, the gold layer from the lead solder completely during the soldering process is dissolved without improving the adhesion between the nickel and the lead solder. A Another disadvantage of using a gold plating is that the remains through the ingested Gold has a greater tendency to form coarse grains, so that with frequent temperature changes it even prematurely fatigued The deficiencies resulting from the application of a gold coating can also be remedied when using do not remove fluxes.
Aus der DE-AS 11 96 793 ist ein Verfahren zum Kontaktieren
von Halbleiterkörpern für Halbleiterbauelemente bekannt, bei dem eine sehr dünne Zinnschicht auf
eine dünne Nickelschicht aufgebracht wird. Dabei ist die dünne Nickelschicht dicker als die sehr dünne Zinnschicht
Die sehr dünne Zinnschicht wiederum ist dicker als 1 μπι.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugründe, ein Verfahien anzugeben, das es ermöglicht,
einen direkt lot- oder bondbaren Anschlußkontakt mit guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeil in einem
Fenster einer Isolationsschicht auf einem Halbleiterkörper ohne Justierarbeit geometriegetreu her/ustellen.
From DE-AS 11 96 793 a method for contacting semiconductor bodies for semiconductor components is known, in which a very thin tin layer is applied to a thin nickel layer. The thin nickel layer is thicker than the very thin tin layer. The very thin tin layer, in turn, is thicker than 1 μm.
The present invention is based on the object of specifying a method which enables a directly solderable or bondable connection contact with a good electrical and thermal conductivity wedge in a window of an insulation layer on a semiconductor body to be made true to geometry without any adjustment work.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit einem Verfahren nach dem Anspruch 1 bzw. mit einem Verfahren
nach dem Anspruch 2 gelöst.
Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise.This object is achieved according to the invention with a method according to claim 1 or with a method according to claim 2.
The invention makes it possible in an advantageous manner.
die Haftschicht bzw. den Kontaktfleck und die metallische Verstärkung ohne manuelle Justierarbeit geometriegetreu herzustellen. Die Kontaktfläche entspricht genau den gewünschten Maßen. Eine bei Ätzverfahren zur Herstellung des Kontaktfleckes vorhandene Unterätzung tritt nicht auf. Die einfache Verstärkung der Haftschicht gewährleistet eine gute Lötbarkeit bzw. eine gute Kontaktierbarkeit der Haftschicht. Die Verstärkung der Haftschicht mit einem gut leitenden Metall wie Gold oder Silber bringt weitere Vorteile mit sich. Diethe adhesive layer or the contact pad and the metallic Manufacture of reinforcement true to geometry without manual adjustment work. The contact area corresponds to exactly the desired dimensions. An undercut that is present in the etching process to produce the contact patch does not occur. The simple reinforcement of the adhesive layer ensures good solderability or a good contactability of the adhesive layer. Reinforcement of the adhesive layer with a highly conductive metal such as Gold or silver have other advantages. the
so gute elektrische Leitfähigkeit und Wärmeableitung sind gewährleistet. Eine gute Kontaktierbarkeit ist gewährleistet da sich Palladium oder Nickel nur dünn (ungefähr 0,1 μιτι bzw. 03 μπι) auftragen lassen. Auf diesen dünnen Schichten allein ist aber keine Thermokomprcssion durchführbar. Die Lötfähigkeit ist verbessert da sich auf Schichten, die auf 5 bis 10 μπι verstärkt sind, ein Kontaktdraht besser anlöten läßt. Hochempfindliche Halbleiterbauelemente werden unempfindlicher, wenn für die Verstärkung der Haftschicht ein duktiles Metallsuch good electrical conductivity and heat dissipation are guaranteed. Good contactability is guaranteed because palladium or nickel can only be applied thinly (about 0.1 μm or 03 μm). On this However, thermocompression cannot be carried out with thin layers alone. The solderability is there improved on layers that are reinforced to 5 to 10 μπι a Contact wire can be soldered better. Highly sensitive semiconductor components become less sensitive when a ductile metal to reinforce the adhesive layer
so verwendet wird.so is used.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich Tür die Herstellung diskreter Bauelemente, wie beispielsweise für Dioden, Transistoren, und ebenso aber auch für die Herstellung von integrierten Schaltungen.The inventive method is suitable for the production of discrete components, such as for diodes, transistors, but also for the production of integrated circuits.
Durch das Anlegieren der Palladiumschicht bzw. der Nickelschicht im Fenster ist beispielsweise eine Thermokompression möglich, ohne daß ein zusätzlicher Fotolacktechnikschritt erforderlich istBy alloying the palladium layer or the For example, the nickel layer in the window is thermocompression possible without the need for an additional photoresist technology step
3 43 4
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Oberfläche des Haftmetalls bewirken, was eine Haf wird an Hand der Figuren beschrieben. Es zeigen tungsminderung der nachfolgenden MetallverstärkungAn embodiment of the present invention of the surface of the adhesive metal cause what a Haf is described on the basis of the figures. They show a reduction in performance of the subsequent metal reinforcement
F i g. 1 und 2 ein Ausführungsbeispie! des erfindungs- zur Folge haben kann.F i g. 1 and 2 an exemplary embodiment! can result in the invention.
gemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kontaktes Anschließend wird der Halbleiterkörper 1 oder dieaccording to the method for producing a contact The semiconductor body 1 or the
aufeincm Halbleiterkörper. 5 mehrere Bauelemente cnihallcnde Halbleiierkristall-on one cm semiconductor body. 5 multiple components resounding semiconductor crystal
In den Figuren werden sich entsprechende Teile mit scheibe auf ihrer Rückseile angesaugt und ein clcktriden gleichen Bezugszeichen versehen. scher Kontakt gebildet Nach der Einschaltung des Stro-In the figures, corresponding parts with washers are sucked in on their back cables and a clcktriden provided with the same reference numerals. Shear contact formed After switching on the power
In einem η-dotierten Halbleiterkörper 1 ist eine p-do- mes und einem waagrechten Aufsetzen auf einen enttierte Zone 2 vorgesehen. Zwischen dem Halbleiterkör- sprechenden handelsüblichen Elektrolyten wird die eiperl und der Zone 2 liegt ein pn-Übergang 3. Die Zone to nen Kontaktfleck bildende verbliebene Haftschicht 10 2 und der Halbleiterkörper 1 bilden ein Halbleiterbau- mit Silber oder Gold galvanisch auf eine Stärke von 1 element Auf einer Halbieiterkristallscheibe können bis 100 μπι verstärkt Ein schräges oder senkrechtes Einmehrere solche Halbleiterbauelemente vorgesehen bringen der Anordnung in einen Elektrolyten ist sehr sein. Die Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 wird von aufwendig und liefert keine reproduzierbaren Aufeiner Siliciumdioxidschichf. 4 bedeckt Die Siliciumdio- 15 wachsraten. Auf diese Weise entsteht die Metallverstärxidschicht 4 weist ein Fenster 6 zur Zone 2 auf. Das kung 11 (F i g. 2). Als Material für die Metallverstärkung Fenster 6 kann mit der bekannten Fototechnik herge- 11 ist Gold oder Silber oder ein anderes galvanisierbasiellt werden. Die Zone 2 kann durch Eindiffusion von res Metall geeignet Die Metallverstärkung 11 kann p-dotierendem Material, wie beispielsweise Bor, durch auch mhr Hilfe von Gleichstrom ?ufwachsen, wenn das Fenster 6 in der Siliciumdioxidsckicht 4 erzeugt wer- 20 Wucherungen nicht stören. Im übrigen kann aber nach den. Die Siliciumdioxidschicht 4 und ein TeJl des Fen- der bereits genannten deutschen DE-Ob 2041 035 versters 6 sind mit einer Passivierungsschicht 7 versehen. fahren werden.In an η-doped semiconductor body 1 there is a p-domes and a horizontal placement on a deflated Zone 2 provided. The eiperl and zone 2 has a pn junction 3. Remaining adhesive layer 10 which forms the zone to a contact patch 2 and the semiconductor body 1 form a semiconductor structure with silver or gold galvanically to a thickness of 1 element On a semi-conductor crystal disk, up to 100 μm can be reinforced Such semiconductor components provided bringing the assembly into an electrolyte is very much be. The surface of the semiconductor body 1 is complex and does not provide any reproducible results Silica layer 4 covers the silicon dioxide 15 wax rates. In this way the metal reinforcement layer is created 4 has a window 6 to zone 2. The kung 11 (Fig. 2). As a material for metal reinforcement Window 6 can be produced with the known photographic technology. It is gold or silver or some other electroplated base will. The zone 2 can be suitable by diffusion of res metal. The metal reinforcement 11 can p-doping material, such as boron, by also growing with the help of direct current, if the window 6 produced in the silicon dioxide top layer 4 will not interfere with growths. Otherwise, however, can after the. The silicon dioxide layer 4 and part of the window of the German DE-OB 2041 035 already mentioned 6 are provided with a passivation layer 7. will drive.
Als Passivierungsschicht 7 ist beispielsweise Siliciumni- Nachdem die erforderliche Kontakthöhe erreichtFor example, silicon nitride is used as the passivation layer 7 after the required contact height has been reached
trid geeignet Die Passivierungsschicht 7 weist ihrerseits wurde, erfolgt eine Spülung und Trocknung in bekanncbenfalls ein Fenster 8 auf, das etwas kleiner ist als das 25 ter Weise. Waren ursprünglich Ritzbahnen vorgesehen. Fenster 6. Auch das Fenster 8 führt zur Zone Z Auf die so werden die zur Verstärkung isolierten Ritzbahnen Passivierungsschicht 7 und auf den durch das Fenster 8 nunmehr durch Ätzen wieder freigelegt an die Oberfläche tretenden Teil der Zone 2 wird ganz- Anstelle einer Haftschicht aus Palladium kann auchtrid suitable The passivation layer 7, for its part, is rinsed and dried as is known a window 8 that is slightly smaller than the 25th way. Ritz tracks were originally intended. Window 6. Window 8 also leads to zone Z. On which the scratch tracks isolated for reinforcement are placed Passivation layer 7 and then exposed again through the window 8 by etching The part of zone 2 that comes to the surface becomes completely. Instead of an adhesive layer of palladium, it is also possible
flächig als Haftmetall Palladium in einer Schichstärke eine Haftschicht aus Nickel verwendet werden. Nickel von 50 bis 100 nm aufgedampft Die so hergestellte An- 30 kann stromlos oder galvanisch mit Gleichstrom- oder Ordnung ist in der F i g. 1 dargestellt Wechselstromimpuisen (vergleiche die bereits genannteAn adhesive layer of nickel can be used flatly as the adhesive metal palladium in one layer thickness. nickel vapor-deposited from 50 to 100 nm Order is in the fig. 1 shown alternating current impulses (compare the already mentioned
Anschließend wird das Haftmetall, das eine PaIIa- DE-OS 20 41 035) abgeschieden werden.The adhesive metal, which is a Palla DE-OS 20 41 035), is then deposited.
diumschicht 10 bildet, im Fenster 8 einlegiert und von Forms medium layer 10, alloyed in the window 8 and of
der Passivierungsschicht 7abgeschält Hierzu ist kein Ju- Hierzu 1 Blau Zeichnungenthe passivation layer 7 peeled off
stieren erforderlich. Beim Anlegieren wird die Palladi- 35
umoberfläche verändert Eine chemische Behandlung
ermöglicht es aber, sicherzustellen, daß eine noch aufzutragende Metallverstärkung sicher haftetbulls required. When alloying, the Palladian 35
surface changed A chemical treatment
however, it makes it possible to ensure that a metal reinforcement that is still to be applied is securely adhered
Enthält -ine Halbieiterkristallscheibe Ritzbahnen
zum Trennen der einzelnen Halbleiterbauelemente, so 40
müssen die Ritzbahnen vor dem Auftragen der Haftschicht 10 in irgendeiner Weise gegenüber dem elektrischen
Strom isoliert werden. Dies ist beispielsweise
durch folgende Verfahren möglich:Contains -a semi-conductor crystal disc scoring tracks
for separating the individual semiconductor components, see above 40
the scoring tracks must be insulated from the electrical current in some way before the adhesive layer 10 is applied. This is for example
possible through the following procedures:
a) Durch eine thermische Oxidation, bei der zur Diffusion nur die Fenster geöffnet werden.a) Through thermal oxidation, in which only the windows are opened for diffusion.
b) Durch eine anodische Oxidation gemäß dem in der
DE-OS 20 41 035 vorgeschlagenen Verfahren. Anschließend werden die Fenster mit Hilfe der übli- 50
chen Fotolacktechnik geöffnet.b) By anodic oxidation according to the in
DE-OS 20 41 035 proposed method. Then the windows are opened with the help of the usual 50
chen photoresist technology open.
c) Durch eine Oxidation und anschließende öffnung
der Fenster mit Hilfe der Fotolacktechnik.c) By an oxidation and subsequent opening
the window with the help of the photoresist technique.
d) Durch eine Fotolacktechnik nach der Herstellung
dcseigcntlichten Kontaktfleckes. 55d) By a photoresist technique after manufacture
the cleared contact patch. 55
c) Durch Passivicrungsschichten oder durch Nitridschichten.
0 Durch Beschichten mit handelsüblichen Lacken.c) By passivation layers or by nitride layers.
0 By coating with commercially available paints.
Diese Verfahrensschritte sind erforderlich, da einer- 60
scits das Haftmetall Palladium nicht sicher aus den Ritzbiihncn
entfernt werden kann (vergleiche die DE-OS
20 41 035) und da andererseits beim Verstärken mit
Gleichstrom in der ersten Zeit des Verstärkens ein Nebenschluß über die Ritzbahn entsteht. Beim Verstärken 55
mit Wechselstrom wird das Haftmetall größtenteils aus
der Rii/bahn abgetragen. Dies würde wiederum eine
grolic Wasserstoffentwicklung und eine VeränderungThese procedural steps are necessary because one- 60
scits the adhesive metal palladium cannot be safely removed from the scribing lines (compare DE-OS
20 41 035) and on the other hand when reinforcing with
Direct current in the first time of amplification creates a shunt across the scoring track. When reinforcing 55
with alternating current, the adhesive metal is mostly off
the Rii / Bahn removed. Again, this would be a
grolic hydrogen evolution and a change
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19722207012 DE2207012C2 (en) | 1972-02-15 | 1972-02-15 | Contacting semiconductor device with pN-junction by metallising - with palladium or nickel, alloying in window, peeling and gold or silver electroplating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19722207012 DE2207012C2 (en) | 1972-02-15 | 1972-02-15 | Contacting semiconductor device with pN-junction by metallising - with palladium or nickel, alloying in window, peeling and gold or silver electroplating |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2207012A1 DE2207012A1 (en) | 1973-08-23 |
DE2207012C2 true DE2207012C2 (en) | 1985-10-31 |
Family
ID=5835980
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DE19722207012 Expired DE2207012C2 (en) | 1972-02-15 | 1972-02-15 | Contacting semiconductor device with pN-junction by metallising - with palladium or nickel, alloying in window, peeling and gold or silver electroplating |
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