DE2348182B2

DE2348182B2 - Verfahren zur galvanischen Abscheidung einer Metallschicht auf der Oberfläche eines Halbleiterkörpers

Info

Publication number: DE2348182B2
Application number: DE19732348182
Authority: DE
Inventors: Eckart Neubert; Werner Dipl.-Phys. Spaeth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-09-25
Filing date: 1973-09-25
Publication date: 1978-07-27
Also published as: DE2348182C3; DE2348182A1

Description

50

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur galvanisehen Abscheidung einer Metallschicht nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der DE-OS 2041035 bekannt. In dieser Druckschrift ist bereits diskutiert worden, auf Halbleiterkörpern mittels einer Gleichspannung gal- _bo vanisch Metallschichten abzuscheiden. Bei der Herstellung von n- auf p-Dioden - darunter werden Dioden verstanden mit einer p-leitenden Halbleitersubstratscheibe, in die ein η-leitender Bereich eindiffundiert ist — sollen auf der einen Oberfläche eines b5 Halbleiterkörpers dicke Metallschichten oder Metallpodeste mit einer Schichtdicke von etwa 50 μηι abgeschieden werden, die zur späteren Kontaktgabe in einem Gehäuse dienen. Versuche haben jedoch ergeben, daß es nicht möglich ist, derartige dicke Metallschichten oder Metallpodeste mittels einer Gleichspannung auf der η-Seite des Halbleiterkörper galvanisch abzuscheiden, da der im Halbleiterkörper vorgesehene pn-übergang bei einer negativen Polung der p-Seite den Stromfluß zur η-Seite sperrt, weshalb in diesem Falle keine Metallabscheidung auf der n-Seite stattfindet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung anzugeben, das auch die Abscheidung von dicken Metallschichten auf solchen Bereichen eines Halbleiterkörpers ermöglicht, bei dem eine galvanische Beschichtung aus den eben angeführten Gründen nicht durchführbar ist. Das Verfahren soll insbesondere dazu geeignet sein, eine Herstellung von Metallpodesten für n- auf p-Dioden zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 genannten Verfahrensschritte gelöst.

Mit dem beanspruchten Verfahren ist es möglich, einen zur Herstellung von n- auf p-Dioden vorgesehenen Halbleiterkörper mit dicken Metallschichten galvanisch zu versehen. Das Verfahren kann einfach durchgeführt werden und erfordert lediglich eine Lichtquelle und ein galvanisches Bad mit einem geeigneten Elektrolyten.

Das Abscheiden von Metallschichten auf p-leitenden Oberflachenteilen zeitlich vor der Metallbeschichtung der η-leitenden Oberflächenteile des Halbleiterkörpers bietet den Vorteil, daß bei der Metallbeschichtung der η-leitenden Oberflächenteile mittels Photostrom keine eigens in das galvanische Bad eingeführten metallischen Elektroden verwendet werden müssen und somit auch keine Kontaktierung dieser metallischen Elektroden an der p-Seite des Halbleiterkörpers nötig ist, falls die Metallschichtcn der υ-Bereiche in das Bad eintauchen.

Eine gleichzeitige metallische Beschichtung der p- und n-leite.nden Oberflächenbereicl e wäre z. B. bei einem planaren Halbleiterbauelement denkbar, bei dem sowohl die n- als auch die p-leitenden Bereiche in das galvanische Bad eintauchen und gleichzeitig beschichtet werden.

Einen erheblichen Vorteil bringt dabei die gleichzeitige Ersparnis an Arbeitszeit und Arbeitsaufwand.

Eine Anordnung mit Saughalterung hat den Vorteil, daß eine metallische Saughalterung an der p-Seite eines Halbleiterkörpers zugleich das Problem der Halterung als auch dasjenige der elektrischen Kontaktierung der p-Seite löst.

Besonders vorteilhaft ist eine derartige Anordnung für die n-seitige Metallbeschichtung von Halbleiterkörpern, bei denen nicht alle mit Metall zu beschichtenden p- und η-leitenden Oberflächenbereiche gleichzeitig in das galvanische Bad eingetaucht werden können, weshalb auch eine gleichzeitige Beschichtung von n- und p-Bereichen eines solchen Halbleiters nicht möglich ist.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen mit Licht bestrahlten Halbleiterkörper in einem galvanischen Bad,

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Transistor mit Metallkontakten und Siliciumdioxidbereichen an der Oberfläche.

In Fig. 1 ist im Querschnitt ein p-leitender Halblei-

terkörper 1 dargestellt, an dessen einer Oberfläche sich η-leitende Bereiche 2, 3, 4 befinden, auf denen wiederum Metallschichlen 6, 7, 8 angebracht sind. Außerdem befinden sich auf dieser Oberflächenfläche noch SiO₂-Bereiche 9,10,11,12,13,14. Der Halblei- ", terkörper 1 taucht mit der eben beschriebenen Oberfläche in ein galvanisches Bad 28 mit zur Metallabscheidung geeigneten Ionen, die symbolisch mit den Kreisen 20 bezeichnet sind, ein, welches sich in einer lichtdurchlässigen Wanne 5 befindet. Durch die lichtdurchlässige Wanne 5 und das galvanische Bad 28 hindurch werden die pn-Ubergänge 30, 31, 32 des Halbleiterkörpers 1 mit Licht, das symbolisch durch die Pfeile 22 angedeutet wird, beleuchtet. Die elektromagnetische Strahlung wird dabei von einer Licht- ι -, quelle 25 mit Hilfe einer optischen Vorrichtung 23 erzeugt. Diese optische Vorrichtung 23 kann unter anderem ein optisches Filter 24 enthalten. Der p-leitende Halbleiterkörper 1 wird an einer vom galvanischen Bad 28 nicht benetzten Oberfläche 27 mit einer >u metallischen Saughalterung 19 versehen, welche an eine Vakuumpumpe 21 angeschlossen und außerdem mittels einer elektrisch leitenden Verbindung 29 an eine in das galvanische Bad 28 eintauchende Metallelektrode 18 angeschlossen werden kann. Der Pfeil 26 deutet symbolisch die Saugrichtung der Vakuumpumpe 21 an.

Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch einen Transistor 51 dar, an dessen einer Oberfläche 70 n-leitende Zonen 54,55,56 vorhanden sind. Auf den η-leitenden jo Zonen 54, 55, 56 befinden sich wiederum Metallschichten 61,62, 63. Weitere Metallschichten 57, 58, 59, 60 sind auf p-leitenden Bereichen dieser Oberfläche 70 dargestellt. Außerdem weist die Oberfläche 70 SiO₂-Bereiche 75, 76, 77, 78, 79, 80 auf. An den p-leitenden Bereich 53 grenzt der η-leitende Halbleiterbereich 51 an, der mit einer metallischen Saughalterung 65 versehen ist. Die metallische Saughalterung

65 ist mittels einer elektrisch leitenden Verbindung 68 mit dem negativen Pol einer Gleichspannung 71 verbunden, während der positive Pol dieser Gleichspannung 71 über eine elektrisch leitende Verbindung

66 an eine Metallelektrode 67 angeschlossen ist. Die gesamte Anordnung der Fig. 2 kann anstelle des mit Saughalterung und Metallelektrode bestückten Halbleiterkörpers 1 in das galvanische Bad 28 der Fig. 1 eingeführt werden.

1. Ausführungsbeispiel

N-Bereiche von Planar- oder Mesa-Transistoren oder aber von Planar- oder Mesa-Dioden sollen in einem galvanischen Bad mit einer Metallschicht versehen werden. Dazu wird der Transistor oder die Diode in ein metallabscheidendes galvanisches Bad getaucht, so daß alle zu beschichtenden η-leitenden Bereiche vom galvanischen Bad benetzt werden, wobei eine Anordnung wie in Fig. 1 dargestellt ist, verwendet werden kann. An einem vom Bad nicht benetzten p-leitenden Oberflächenteil wird ein metallischer Kontakt angebracht, der beispielsweise, wie in Fig. 1 gezeigt, als metallische Saughalterung 19 ausgebildet sein kann. Dieser metallische Kontakt wird über eine elektrisch leitende Verbindung und mittels einer geeigneten metallischen Elektrode in das galvanische Bad abgeleitet. Sorgt man nun dafür, daß die _b5 zugehörigen pn-Übergänge der zu beschichtenden nleitenden Bereiche beleuchtet werden, wozu eine Anordnung wie sie Fig. 1 zeigt verwendet werden kann, so baut sich eine Photospannung zwischen den p- und den η-Bereichen der bestrahlten pn-Übergänge auf. Da die p-Seite des Halbleiters, wie oben beschrieben, elektrisch leitend mit dem galvanischen Bad verbunden ist, Scann der von der Photospannung erzeugte Photostrom von der p-Seite des Halbleiters über das galvanische Bad zur η-Seite des Halbleiters fließen, wobei sich Metallschichten der im galvanischen Bad enthaltenen Metallionen an denjenigen n-leitenden Oberflächenteilen des Halbleiters abscheiden, die in das galvanische Bad eintauchen, an beleuchtete pn-Ubergänge angrenzen und keine die Metallabscheidung verhindernde Schutzschicht aufweisen.

Als geeignete Kombinationen von Metallelektroden mit metallabscheidenden Bädern wären folgende zu nennen:

1. Eine Platinelektrode in goldabscheidenden Bädern,

2. eine Silberelektrode in silberabscheidenden Bädern,

3. eine Nickelefektrode in nickelabscheidenden Bädern,

4. eine Kupferelektrode in kupferabscheidenden Bädern,

5. eine Bleielektrode in bleiabscheidenden Bädern,

6. eine Zinnelektrode in zinnabscheidenden Bädern.

Außer der bereits erwähnten Möglichkeit einer elektrischen Verbindung der p-Seite eines Halbleiterkörpers mit einem galvanischen Bad wäre eine zweite zu nennen, bei der auf p-leitenden Bereichen eines Halbleiters geeignete Metallschichten bereits aufgebracht sind und die gleichzeitig mit den mit Metall zu beschichtenden n-ieitenden Halbleiterbereichen in das galvanische Bad eintauchen. Dabei kann die Metallbeschichtung auf den p-leitenden Bereichen z. B. durch Galvanisieren mittels einer äußeren Spannung erfolgen.

Die Metallschichten auf den p-leitenden Bereichen erfüllen in dieser Anordnung die gleiche Funktion wie die bereits beschriebene, in ein galvanisches Bad eintauchende Metallelektrode, die mittels elektrisch leitender Verbindung und metallischen Kontakts an die p-leitende Seite des Halbleiterkörpers angeschlossen ist.

2. Ausführungsbeispiel

Weiterhin kann eine gleichzeitige Metallbeschichtung der p- und η-Bereiche von Halbleitergebilden vereinfacht und zeitsparend vorgenommen werden, indem in einem metallabscheidenden galvanischen Bad mittels Anlegen einer äußeren Spannung p-leitende Halbleiterbereiche mit Metallschiuhten versehen werden und durch gleichzeitige Beleuchtung entsprechender pn-Übergänge mit elektromagnetischer Strahlung Photospannungen erzeugt werden, die einen Photostrom bewirken, welcher einen Teil der Metallschicht, die sich mittels der äußeren angelegten Spannung an den p-Zonen abscheidet, wieder ablöst und an den vom galvanischen Bad benetzten n-leitenden Oberflächenteilen niederschlägt. Ein in dieser Weise beschichteter Transistor ist beispielsweise in Fig. 2 dargestellt. Bringt man die Anordnung der Fig. 2 anstelle des mit Saugrohr und Metallelektrode bestückten Halbleiterkörpers 1 der Fig. 1 in das galvanische Bad 28 der Fig. 1 ein, so können die Metallschichten auf den p-leitenden Bereichen 57, 58, 59, 60 galvanisch mittels einer äußeren Spannung 71 ab-

geschieden werden, während die Metallschichten 61, 62, 63 auf den η-leitenden Bereichen mittels Photostrom und unter teilweiser Auflösung der Metallschichten 57, 58,59.60 auf den p-leitenden Bereichen aufgebracht werden.

Oberflächenteile des Transistors, die nicht mit M tallschichten versehen werden sollen, werden mit g eigneten Schutzschichten, z. B. Lacken oder SiC Schichten, 75, 76, 77, 78, 79, 80, wie aus Fig. ersichtlich, versehen.

Hierzu I Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur galvanischen Abscheidung einer Metallschicht auf einem Oberflächenteil eines η-leitenden Bereichs eines Halbleiterkörpers, der mindestens einen pn-übergang aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Beleuchtung des pn-Übergangs erzeugte Photospannung bei geeigneter, elektrisch leitender Verbin- to dung zwischen den bestrahlten p-leitenden und η-leitenden Halbleiterbereichen mittels eines elektrischen Kontakts am p-leitenden Halbleiterbereich, der in das galvanische Bad abgeleitet wird, einen Photostrom erzeugt, der in ein galvanisches Bad mit zur Metallabscheidung geeigneten Metallionen abgeleitet wird, das die zu beschichtenden Oberflächenteile bedeckt und aus der die Metallschicht abgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zeitlich vor oder während der Metallabscheidung an den η-leitenden Oberflächenteilen des Halbleiterkörpers mittels Photostrom alle p-leitenden, in ein metallabscheidendes galvanisches Bad eintauchenden und mit keiner Schutzschicht überzogenen Oberflächenteile mittels Anlegen einer äußeren Spannung mit weiteren Metallschichten versehen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt durch eine metallische Saughalterung an einem vom galvanischen Bad nicht benetzten p-leitenden Oberflächenteil gebildet wird und daß diese in elektrisch leitender Verbindung mit einer in das galvanische Bad eintauchenden Metallelektrode r> steht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt durch mindestens eine Metallschicht auf einem p-leitenden Halbleiterbereich gebildet wird, die in das galvanische Bad eintaucht.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem galvanischen Bad Silber abgeschieden wird, und der in das galvanische Bad eintauchende Kontaktteil aus Silber besteht oder einen Silberüberzug aufweist.