DE2538449A1 - Verfahren zur herstellung eines kontaktes an einem halbleiterbauelement - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines kontaktes an einem halbleiterbauelementInfo
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Description
- "Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes Cn einem Halbleiterbauelement" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktes an einem Halbleiterbauelement unter Verwendung einer Elektrolytlösung, aus der das Kontaktmaterial galvanisch abgeschieden wird.
- Das Aufbringen von Kontakten an Halbleiterbauelementen erfolgt üblicherweise durch rein chemische Abscheidung des Kontaktinaterials auf der Haibleiteroberfläche oder durch Aufdampfes des Kontaktmaterials im Hochvakuum Rein galvanische Abscheidungsverfahren kommen dagegen weniger zur Anwendung, da bei derart aufgebrachten Kontakten bisweilen eine nur geringe Haftfestigkeit auf der Haibleiteroberfläche festgestellt wird und der Ubergangswiderstand zwischen Kontakt und Halbleitermaterial viel zu hohe Werte annimmt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß an der Halbleiteroberfläche Kontaminationsschichten gebildet werden, welche beistielsweise durch Reaktion mit der Umgebungsatmosphäre,insbesondere durch Reaktion mit Sauerstoff und FeuchtiSkeit,entstehen können.
- Trotzdem würde ein solches Verfahren aber auch Vorteile bieten, da beispielsweise temperaturempfindliche Halbleiter, wie etwa CdHgTe bekannt sind, bei denen die Aufdampfverfahren wegen des unzureichenden Wärmeschutzes des Halbleiters nicht zur Anwendung kommen können. Zudem erfordern solche Aufdampfverfahren, welche immer im Hochvakuum durchgeführt werden nissen, einen verhïltnismäßig hohen Aufwand an Zeit und hohe Investitionskosten.
- Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein fir die Massenfertigung billiges und reproduzierbares galvanisches Abscheidungsverfahren anzugeben, bei dem die Bildung von Kontaminationsachichten vor der Kontaktierung des Halbleiterbauelementes weitgehend verhindert werden kann.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein aus Indium oder Gallium bestehender Kontakt aus einer wäßrigen Lösung abgeschieden wird, welche zumindest ein Indimti- oder Galliumsalz sowie einen Komplexbildner enthält.
- Vor dem Kontaktierungsprozeß muß die zu kontaktierende Halbleiteroberfläche gereinigt werden. Dies geschieht zweckmäßig auf chemischen Wege in wäßrigen Ätzlösungen, wobei nach dem Ätzvorgang die Ätzlösung durch Spülen in demineralisiertem Wasser entfernt wird. Wichtig ist, daß nach dem letzten Spülvorgang die Halbleiteroberfläche nicht getrocknet, sondern in nassem Zustand sofort in das Kontaktierungsbad, d. h die Elektrolytlösung, gegeben wird.
- Dadurch wird eine Reaktion zwischen Halbleiteroberfiäche und Umgebungsatmosphäre ausgeschlossen. Weiterhin empfiehlt es sich, den zu galvanisierenden Halbleiter in der Elektrglytlösung kurzzeitig anodisch zu schalten. Dadurch erreicht man eine zusätzliche Reinigung der zu kontaktierenden Ealtlleiteroberfläche.
- Sie Eigenschaften des abgeschiedenen Indiums oder Galliums, wie z. B. Kristallinität, Haftfestigkeit, Dicke und Harte, lassen sich in weiten Grenzen durch die Abscheidungsbedingungen variieren. Die maßgeblichen Parameter hierfür sind Elektrolytzusammensetzung. Abscheidungsgeschwindigkeit. Badtemperatur, Stromdichte, Art der Anode, Feldverteilung auf der Kathode und Rührgeschwindigkeit im Elektrolyten (Badbewegung).
- Das Elektrolytbad besteht zumindest aus einer wäßrigen Indium- oder Galliun-SulfatX -Chlorid oder Acetatlösung und aus Komplexbildnern, z. B. handelsüblichen Komplexbildnern (Dinatriumsalz der Äthylendiamintetraessigsäure), organischen Säuren (Weinsäure, Zitronensäure usw.) oder deren Salzen oder Amine (Äthylendiamin usw.). Zusätze von Komplexbildnern bewirken eine gleichmäßige homogene Indium-oder Galliumabscheidung. Ohne Komplexbildner erhält man schlammige Abscheidungen mit geringer Haftfestigkeit.
- Im Falle von Indium- oder Galliumsulfatbädern ist es von Vorteil, wenn dem Bad noch Zusätze von Sulfaten der ersten Hauptgruppe des periodischen Systems, wie (NH4)2S04, Na2SO4 usw. zugesetzt werden.
- Die Menge des Indium- oder Galliumsalzes beträgt pro Liter demineralisiertem Wasser 0,1 bis 100 g, vorzugsweise 5 bis 20 g.
- Weiterhin wird man dem Elektrolytbad noch Pufferlösungen zur Einstellung des pH-Wertes beigeben, womit die Abscheidungsbedingungen für das jeweils verwendete Indium- oder Galliumsalz noch optimiert werden können. Die optimalen pH-Werte liegen bei Verwendung von Indiuni- oder Galliumsulfat etwa zwischen 3 und 4, bei Verwendung von Indium- oder alliumchlorid etwa zwischen 1,5 und 2 und bei Verwendung von organischen Indium- oder Galliumsalzen etwa zwischen 5 und 8.
- Als Anode eignet sich vorzugsweise eine Indium- oder Galliumstabanode.
- Für eine kristalline Indium- oder Galliumabscheidung empfiehlt es sich, die Abscheidung in mehreren Schritten mit unterschiedlicher Stromdichte durshzufEren Da sich bei der galvanischen Abscheidung aus den genannten Elektrolyten für jede Stromdichte eine andere ra?'--odische Stromausbeute einstellt, kann mit diesem Verfahren auch die bei sonst ungünstigen Stromausbeuten leicht eintretende Unterwanderung einer eventuell vorhandenen Galvanoresist-Schicht verhindert werden.
- Zum Zwecke der galvanischen Abscheidung des Kontaktmaterials wird das Halbleiterbauelement als Kathode geschaltet. Hierbei wird zunächst eine möglichst niedrige Stromstärke etwa 150 bis 200 uA/cm2 eingestellt, wodurch Kristallisationakeime auf der Halbleiteroberfläche gebildet werden. Dieser Verfshrensschritt garantiert große Haftfestigkeit, gleichmäßiges und kristallines Indium- oder Galliumwachstum und verhindert außerdem eine spätere Unterwanderung der Kanten des als Galvsnoresist dienenden Photolackes. Starkes Rühren des Indium- oder Galliumbades bewirkt einen raschen Austausch der Oberflächenschichten.
- Anschließend arbeitet man bei höheren Stromdichten, wobei man zunächst vorteilhaft bei einer Stromdichte von 2 bis 4 mA/cm2 die Indiwn- oder Galliumabscheidung vornimmt. In der Endphase der Abschoidung regelt man die Stromdichte auf 4 bis 8 mA/cm2. Dadurch werden die Indium- oder Galliumabscheidungen glänzend und dicht. Diese letztgenannten Ei genschaften können durch Zusatz von Alkohols vorzugsweise Isoprophylalkohol, in der Elektrolytlösung noch weiter verbessert werden.
- Das Verfahren läßt sich mit Vorteil bei allen bekannten Halbleitermaterialien anwenden, also etwa bei Ge, Si, III-V-Halbleiter, wie z. B. GaAs, InSb usw., II-VI-Halbleiter, wie z 3 Code, ZnSe usw. oder anderen Mehrkomponentenhalbleitern, wie z. B. CdHgTe usw. Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich aus dieser Zusammenstellung noch insbesondere die temperaturempfindlichen Halbleitermaterialien hervorheben, welche in erster Linie unter den Nehrkomponentenhalbleitern anzutreffen sind.
Claims (13)
- PatentansrücheVerfahren zur Herstellung eines Kontaktes an einem Halbleiterbauelement unter Verwendung einer Elektrolytlösung, aus der das Kontaktmaterial galvanisch ab;,eschieden wird, dadurch gekennme chnet, daß ein aus Indium oder Gallium bestehender Kontakt aus einer wäßrigen Löslmg abgeschieden wird, welche indest ein Indium- oder Galliumsalz sowie einen Koriplexbildner enthalt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Indium- oder Galliumsalz ein Sulfat, Chlorid oder ein organisches Salz, vorzugsweise ein Acetat, ein Tartrat oder ein Citrat verwendet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner ein handelsüblicher Komplexbildner, eine organische Säure, ein Salz einer organischen Säure oder ein Glykol verwendet wird.
- 4. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytlösung ein Sulfat der ersten Hauptgruppe des periodischen Systems zugesetzt wird.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytlösung ein Alkohol, vorzugsweise Isopropylalkohol, zugesetzt wird.
- 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolytlösung eine Pufferlösung zugesetzt wird.
- 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Indium- oder Galliumsulfat ein pH-Bereich von etwa 3 bis 4 eingestellt wird.
- 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Indi1lm- oder Galli1zmchlorid ein pH-Bereich von etwa 1,5 bis 2 eingestellt wird.
- 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von organischen Iedil1m- oder Galliumsalzen ein pR-Bereich von etwa 5 bis 8 eingestellt wird.
- 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 99 dadurch gekennzeichnet daß vor Abscheidung des Kontaktmaterials das Halbleiterbauelement gereinigt, sodann in demineralisiertem Wasser gespült und schließlich in noch nassem Zustand in die Elektrolytlösung eingebracht wird.
- 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Reinigung und Aktivierung der Halbleiteroberfläche vor der Abscheidung des Kontaktmaterials das Halbleiterbauelement kurzzeitig als Anode geschaltet wird.
- 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Abscheidung das Halbleiterbauelement als Kathode geschaltet wird und daß die Abscheidung des Kontaktmaterials zunächst bei einer geringen Stromdichte, vorzugsweise zwischen 100 und 300/uA/cm2 und anschließend bei einer höheren Stromdichte, vorzugsweise zwischen 2 und 8 mA/cm2 erfolgt.
- 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Verwendung bei einem Verbindungshalbleiter, vorzugsweise bei einem III-V- oder II-IV-Halbleiter.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0080844A1 (de) * | 1981-11-25 | 1983-06-08 | The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and | Herstellung von für die Gewinnung von Materialien aus Halbleiterverbindungen verwendbaren Addukten |
| CN109273357A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-25 | 中科芯电半导体科技（北京）有限公司 | 改善低掺杂浓度材料表面欧姆接触的方法及表面生长Ga金属的低掺杂浓度材料 |
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1975
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109273357A (zh) * | 2018-09-28 | 2019-01-25 | 中科芯电半导体科技（北京）有限公司 | 改善低掺杂浓度材料表面欧姆接触的方法及表面生长Ga金属的低掺杂浓度材料 |
| CN109273357B (zh) * | 2018-09-28 | 2021-03-23 | 中科芯电半导体科技（北京）有限公司 | 改善低掺杂浓度材料表面欧姆接触的方法及材料 |
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