DE2543518A1 - Halbleiterbauelement mit einem mehrschichtigen ohmschen anschlusskontakt - Google Patents

Halbleiterbauelement mit einem mehrschichtigen ohmschen anschlusskontakt

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DE2543518A1
DE2543518A1 DE19752543518 DE2543518A DE2543518A1 DE 2543518 A1 DE2543518 A1 DE 2543518A1 DE 19752543518 DE19752543518 DE 19752543518 DE 2543518 A DE2543518 A DE 2543518A DE 2543518 A1 DE2543518 A1 DE 2543518A1
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Manfred Gogola
Klaus Wedermann
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Description

  • Halbleiterbauelement mit einem mehr-
  • schichtigen ohmsche Anschlußkot #kt Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem mehrschichtigen ohmschen Anschlußkontakt an eine p-teitende, relativ schwach dotierte Zone eines Halbleiterkörpers, der beim Einkapseln in ein Gehäuse, insbesorSere in ein Glasgehäuse, hohen Temperaturen ausgesetzt wird Die Kontakte an eine Halbleiterzone müssen mehrere Bedingungen erfüllen. So verlangt man beispielsweise, daß die Metallkontakte gegen Umgebungsgase, die bei den verschiedenen Arbeitsprozessen auftreten, inaktiv sind. werner sollen die Kontakte auf dem Halbleitermaterial und auf den Oxydschichten möglichst gut haften. Ferner wird natürlich verlangt, daß die Kontakte einen möglichst guten ohmschen Übergang zur Halbleiterzone erzeugen. Bei Halbleiterbauelementen, die in das gehäuse eingeschmolzen werden, treten Einschrnelztemperaturen zwischen 600 und 7000C auf. Es lieg auf der Hand, da die verwendeten Anschlußkontakte an das Halbleiterbauelement diesen Temperaturen wiederstehen müssen.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen mehrschichtigen ohmschen Anschlußkontakt anzugeben, der den genannten hohen Temperaturen standhält und zugleich zur Kontaktierung relativ schwach dotierter p-leitender Zonen geeignet ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei 8einem Halbleiterbauelement der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die erste, auf der p-leitenden Zone angeordnete Schicht aus Aluminium, die das Aluminium bedeckende Schicht aus Titan, Nickel oder Chrom und die Deckschicht aus Silber besteht.
  • Die Metallschicht aus Titan, Nickel oder Chrom stellt die geforderte hohe Temperaturfestigkeit sicher. Diese Schicht wird mit einer Silberschicht abgedeckt, so daß der Anschlußkontakt gegen die Umgebungsgase wie Stickstoff, Argon oder Sauerstoff inaktiv ist.
  • Zwischen die temperaturfeste Metallschicht aus Titan, Chrom oder Nickel und die Deckschicht aus Silber kann noch eine korrosionshemmende Schicht aus Palladium (der Rhodium angeordnet werden. werner ist es möglich, die genannten Schichtenfolgen mit einer nicht oxydierenden Schicht, die beispielsweise aus Gold besteht, zu bedecken.
  • Die genannte Schicht aus Titan, Chrom oder Nickel haftet gut auf dem Halbleiterkbrper und den den Hal#leiterkörper tilweise bedeckenden Passivierungsschichten , Ni diesen Schichten erzielt man jedoch nur dann gute ohmsche Anschlußkontakte an eine p-leitende Zone, wenn die Störstellenkonzentration an der Oberfläche der zu kontaktierenden Zone sehr groß ist.
  • Bei zahlreichen Halbleiterbauelementen muß jedoch die Störslellenkonzentration der p-leitenden Zone aus elektrischen Gründen relativ gering sein Um bei diesen Bauelementen trotzdem einen ohmschen Kontakt mit Hilfe einer Titan-, Chrom oder Nickelschicht erzeugen zu können, hat man bisher in die schwach dotierte p-leiter.de Zone im Bereich der Oberfläche zusätzlicne Störstellen in einem weiteren Diffusionsprozeß eindiffundiert.
  • Auf diese Weise erhält man in der p-leitenden Zone eine dünne, hochdotierte Kontaktzone an der Oberfläche, während der restli##he Teil der p-leitenden Zone schwach dotiert bleibt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß ein zusätzlicher Dif£usionsprozeß und die dazu erforderlichen Maskierungsprozesse notwendig waren.
  • Wird dagegen, wie beim vorliegenden Anmeldungsgegenstand, unter der Metallschicht aus Chrom, Nickel oder Titan eine dünne Schicht aus Aluminium angeordnet, so erhält man mit der sich ergebenden Schichtenfolge auch an relativ schwach dotierten, p-leitenden Halbleiterzonen ohmsche Anschlußkontakte. Mit einer Titan-oder Chromschicht ließen sich bisher nur gute ohmsche Anschlüsse erzielen, wenn die Oberflächenstörstellenkonzentration einer p-leitenden Zone in einem Siliziumhalbleiterkörper größer als 5 x 1019 Atome je cm3 war. Bei Nickelkontakten müßte die Störstellenkonzentration an der Oberfläche über 1019 Atomen je cm3 liegen. Der erf.indungsgemäße Anschlußkontakt mit einer untersten Kontaktschicht aus Aluminium wird daher vorzugsweise dann verwendet, wenn die Störstellenkonzentration an der Oberfläche der p-leitenden Zone bei Verwendung einer Al-Ni-Ag-Schicht unterhalb von ca. 10191 und bei Verwendung einer Al-Ti-Ag-Schicht oder einer Al-Cr-Ag-Schicht unterhalb von etwa 5 x 1019 Atomen je cm3 liegt.
  • Die Aluminiumschicht hat beispielsweise eine Dicke von ca.
  • 300 i. Da die Aluminiumschicht in den Halbleiterkörper einlegiert, muß sie relativ dünn gewählt werden, um ein Durchlegieren der diffundierten -p-leitenden ,Halbleiterzone zu verhindern.
  • Außerdem wird die Dicke der Aluminiumschicht nach technologischen Gesichtspunkten an die Dicke der übrigen Metallschichten so angepasst, daß alle Schichten gut aufeinander haften und nicht voneinander abplatzen können.
  • Die Erfindung soll im weiteren anhand eines Ausführurlgsbei spieles näher erläutert werden.
  • In der Figur 1 ist im Schnitt ein Hablbeiterbauelement dargestellt, daß aus einem n-leitenden Halbleitergrundkörper 1 und einer eindiffundierten p-leitenden Zone 2 besteht. Die beiden Zonen bilden miteinander eine Diode. Der n-leitende Halbleiterkörper ist mit einem Anschlußkontakt 3 versehen, der nicht Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung ist. Die dem Kontakt 3 gegenüberliegende Oberflächenseite des Halbleiterkörpers ist mit einer Passivierungsschicht 4 bedeckt, die aus einem Oxyd, einem Nitrid oder einem anderen Glas besteht. Bei Siliziumhalbleiterkörpern werden vorzugsweise Siliziumoxyd schichten oder Siliiumnitridschichten verwendet. In diese Passivierungsschicht 4 wurde über der p-leitenden Zone 2 ein bis zum Ha#bleiterkörper reichendes Kontaktierungsfenster eingebracht. Auf die freigelegte Oberfläche der p-leitenden Zone werden nacheinander die Kontaktschichten aufgedampft. Zunächst wird beispielsweise eine 300 i dicke AluminiUmschicht 5 aufgedampft und in die p-leitende Zone einlegiert. Auf diese Aluminiumschicht wird eine Titanschicht 6 aufgedampft, die eine Dicke von ca. 1000 i aufweist. Bei der Verwendung von Nickel- oder Chromschichten können die gleichen Schichtdic en verwendet werden. Die Titan schicht wird noch mit einer korrosionshemmenden Schicht 7 aus Palladium bedeckt. Die Palladiumschicht ist beispielsweise 300 i dick. Als Abdeckschicht wird zuletzt auf die Halbleiteranordnung eine Silberschicht aufgedampft, die beispielsweise 5000 A dick ist Alle Schihten erstrecken sich vorzugsweise auf die das Kontaktfenster umgebende Passivierungsschicht 4 Es besteht die Möglichkeit, die Aluminiumschicht vor oder nach der Aufdampfung der breiteren Metallsthichten in die p-leitende Halbleiterzone ein.ulegierenD Die anhand der Figur 1 beschriebene Anordnung eignet sich besonders für den Einbau in ein Glasgehäuse So wird die Anordnung der Figur l beispielsweise zu einer DH-Diode der Figur 2 wei-erverarbeitet Diese DH-Dioden bestehen aus zwei Wärmeabführungen 9 und 10, die an den beiden Anschlußkontakten des Halbleil.erbauelements befestigt wurden Das Halblelterbauelement und die Wärmeabführungen werden in ein Glasgehäuse ll bei Temperaturen zwischen 500 und 700 OC eingeschmolzen Auf diese Weise erhält man eine GlSiode mit zwei aus dem Glasgehäuse herausgeführten drahtförmigen Zuleitungen 12 und 13 Halbleiterbauelemente mir dem beschriebenen Anschlußkontakt eignen sich ferner für Hochfrequenzregeldioden, Avalanchedioden und Zenerdioden. Ferner können auch Transistoren oder integrierte Schaltkreise mit derartigen Kontakten versehen werden

Claims (5)

  1. Patentansprüche X Halbleiterbauelement mit einem mehrschichtigen ohmschen Anschlußkontakt an eine p-leitende, relativ schwach dotierte Zone eines Halbleiterkörpers, der beim Einkapseln in ein Gehause, insbesondere in ein Glasgehäuse hohen Temperaturen ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, auf der p-leitenden Zone angeordnete Schicht aus Aluminium, die das Aluminium bedeckende Schicht aus Titan, Nickel oder Chrom und die Deckschicht aus Silber besteht.
  2. 2) Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Titan-, Chrom- oder Nickel schicht und der Silberschicht eine Palladiumschicht oder Rhodiumschicht angeordnet ist
  3. 3) Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumschicht ca. 300 i dick ist und in die Oberfläche der p-leitenden Zone einlegiert ist, urd daß die übrigen Metallschichten auf den Halbleiterkörper aufgedampft sind
  4. 4) Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellenkonzentration an der Oberfläche der p-leitenden Zone bei Verwendng einer Al-Ni-Ag-Schicht unterhalb von ca 101 Atomen je 3 cm liegt.
  5. 5) Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellenkonzentration an der Oberfläche der p-leitenden Zone bei Verwendung einer Al-Ti-(Pd)-Ag- oder einer Al-Cr-Ag-Schicht unterhalb von ca.
    5 x 1019 Atomen je cm3 liegt 6) Halbleiterbauelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung für DH-Dioden in Glasgehäusen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3823347A1 (de) * 1988-07-09 1990-01-11 Semikron Elektronik Gmbh Leistungs-halbleiterelement
DE10064479A1 (de) * 2000-12-22 2002-07-04 United Monolithic Semiconduct Verfahren zur Herstellung eines mikroelektronischen Bauelements

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