DE2548528C3 - Method for passivating semiconductor arrangements provided with metal contact mountains - Google Patents
Method for passivating semiconductor arrangements provided with metal contact mountainsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Passivieren von mit Metallkontaktbergen versehenen Halbleiteranordnungen mit einer Glasschicht, die im amorphen, nicht verfestigten Zustand aufgebracht und durch Aufschmelzen verfestigt wird und die im Bereich der Anschlußstellen weiterer Zuleitungen an den höchsten Erhebungen der Metallkontaktberge mechanisch abgetragen wird.The invention relates to a method for passivating semiconductor arrangements provided with metal contact mountains with a glass layer that is applied in the amorphous, unsolidified state and by melting is solidified and that in the area of the connection points of further supply lines at the highest elevations the metal contact mountains are mechanically removed.
Eines der gebräuchlichsten Halbleiterbauelemente ist die sogenannte DH-Diode. Eine derartige Halbleiterdiode besteht aus einem Halbleiterkörper, in dem ein sich zu einer Oberflächenseite hin erstreckender pn-Übergang verläuft. Dieser pn-Übergang ist an der Oberfläche mit einer Isolierschicht passiviert. Der Halbleiterkörper besteht meist aus Silizium und die Isolierschicht aus Siliziumoxyd oder Siliziumnitrid. Die beiden Zonen des Halbleiterkörpers werden auf einander gegenüberliegenden Oberflächenseiten mit elektrischen Anschlußkontakten versehen. Der eine Kontakt bedeckt beispielsweise die gesamte, von pn-Übergängen freie Rückseite des Halbleiterkörpers. Auf der mit einer Isolierschicht abgedeckten Vorderseite des Halbleiterkörpers wird in die Isolierschicht zunächst ein Kontaktierungsfenster eingebracht. In dieses Fenster wird eine erste Kontaktschicht eingebracht, die mit weiterem Kontaktmaterial verstärkt wird. Beispielsweise wird auf die erste Kontaktschicht weiteres Material so lange galvanisch abgeschieden, bis sich über eine die Oberfläche hochragender halbkugelförmiger oder mesaförmiger Anschlußkontakt ergibt. Diese sogenannten Metallkontaktberge bestehen beispielsweise aus Silber oder Aluminium. Ein solcher Halbleiterkörper wird abschließend zwischen zwei metallischen Anschlußstempein, die beispielsweise von den Enden zweier Kontaktierungsdrähte gebildet werden, eingeklemmt. Die Enden der Anschlußstempel bzw. der Kontaktierungsdrähte werden zusammen mit dem Halbleiterkörper mit einem Quarzglasröhrchen umgeschmolzen.One of the most common semiconductor components is the so-called DH diode. Such a semiconductor diode consists of a semiconductor body in which a pn junction runs. This pn junction is passivated on the surface with an insulating layer. Of the Semiconductor bodies usually consist of silicon and the insulating layer of silicon oxide or silicon nitride. the both zones of the semiconductor body are on opposite surface sides with provided electrical connection contacts. One contact covers, for example, the whole of pn junctions free rear side of the semiconductor body. On the front covered with an insulating layer of the semiconductor body, a contact window is first made in the insulating layer. In A first contact layer is introduced into this window, which is reinforced with additional contact material will. For example, further material is electrodeposited onto the first contact layer until results from a hemispherical or mesa-shaped connection contact protruding from the surface. These so-called metal contact mountains consist, for example, of silver or aluminum. Such a Semiconductor body is finally between two metallic connection stamps, for example from the ends of two bonding wires are formed, clamped. The ends of the connecting stamp or the contacting wires are together with the semiconductor body with a quartz glass tube remelted.
Die beschriebene Diode wird, wie dies auch bei anderen Halbleiterbauelementen der Fall ist, in großer Stückzahl aus einer Halbleiterscheibe gewonnen. Hierzu werden beispielsweise die bekannten Maskierungs-, Dii'fusions- und Ätzprozesse verwendet. Nach der Durchführung aller Verfahrensschritte wird die Scheibe in Einzelelemente der beschriebenen Art zerteilt.As is also the case with other semiconductor components, the diode described is large in size Number of pieces obtained from a semiconductor wafer. For this purpose, for example, the known masking, Dii'fusion- and etching processes used. After all procedural steps have been carried out, the Disc divided into individual elements of the type described.
Es hat sich nun gezeigt, daß im Randbereich zwischen den Mjtallkontaktbergen und der auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Oxydschicht Unregelmäßigkeiten und Störeffekte auftreten, die vielfach zum Ausfall des Halbleiterbauelementes führen. Um diese Störursache zu beseitigen, wurde — wie dies beispielsweise aus der DE-OS 22 37 616 bekannt ist - auf die mit dem r, Metallkontaktberg versehene Oberflächenseite des Halbleiterelementes eine zusätzliche Passivierungsschicht aufgebracht, die beispielsweise aus B2O] besteht. Diese Passivierungsschicht gettert positive Ionen an der an den Metaükontaktberg angrenzenden Oxydschicht-ίι) kante und verhindert, daß Verunreinigungen durch diese Bruchstelle zur Halbleiteroberfläche gelangen. Bei dem bisher üblichen Verfahren wurden die Einzeldioden nach deir, Aufteilen der Halbleiterscheibe mit B2O; passiviert und in ein Glasgehäuse eingeschmolzen. « Dabei wurde die auf dem Metallkontaktberg vorhandene, isolierende Passivierungsschicht mit Hilfe des Anschlußstempels verdrängt, so daß eine elektrische Verbindung zwischen dem Anschlußstompel und dem Kontaktberg zustande kam.It has now been shown that irregularities and disruptive effects occur in the edge region between the metal contact mountains and the oxide layer located on the semiconductor surface, which in many cases lead to failure of the semiconductor component. In order to eliminate this cause of interference, an additional passivation layer was applied to the surface side of the semiconductor element provided with the metal contact mountain, for example, which consists of B2O]. This passivation layer gets positive ions on the edge of the oxide layer adjoining the metal contact mountain and prevents impurities from reaching the semiconductor surface through this break point. In the previously common method, the individual diodes were divided according to deir, dividing the semiconductor wafer with B 2 O; passivated and fused in a glass case. «In doing so, the insulating passivation layer on the metal contact mountain was displaced with the help of the connection stamp, so that an electrical connection was made between the connection stem and the contact mountain.
r'(> Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Verfahrensweise zahlreiche Bauelemente unzureichend passiviert sind, so daß sie als Ausfall ausgesondert werden mußten. Ferner ist aus der GB-PS 10 74 974 ein Verfahren bekannt, bei dem die Kontaktberge in Glas eingeschmolzen werden, ■>r> um danach den Legierungsprozeß zwischen dem Metall des Kontaktberges und dem darunterliegenden Leitbahnmetall durchführen zu können. Danach wird ein Teil des Kontaktberges zusammen mit dem darüberliegenden aufgeschmolzenen Glas durch Polieren oder bo Ätzen entfernt. r '(> It has been shown that with this procedure numerous components are inadequately passivated, so that they had to be sorted out as failure. Furthermore, GB-PS 10 74 974 discloses a method in which the contact peaks are melted in glass , ■> r > in order to then be able to carry out the alloying process between the metal of the contact mountain and the interconnecting metal underneath. Then a part of the contact mountain together with the molten glass above is removed by polishing or etching.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe Ausfälle, die auf verschlechterten Kenndaten oder unzureichender Kontaktierung beruhen, verhindert werden und gleichzeitig t>5 eine gute Passivierung der Halbleiterbauelemente erzielt wird. Außerdem soll verhindert werden, daß Teile des Kontaktberges selbst abgetragen werden müssen.The invention is based on the object of specifying a method with the aid of which failures occur worsened characteristics or insufficient contact are prevented and at the same time t> 5 good passivation of the semiconductor components is achieved. In addition, it should be prevented that parts of the contact mountain itself are removed have to.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß zumindest der größte Teil der auf die mit den Metallkontaktbergen versehene eine Oberflächenseite einer eine Vielzahl von Halbleiteranordnungen enthaltenden Halbleiterscheibe aufgebrachten Glasschicht vor dem Aufschmelzen der Glasschicht mechanisch abgetragen wird und daß die Halbleiteroberfläche nach dem Aufschmelzen der Glasschicht so lange einem das Glas angreifenden chemischen Ätzmittel ausgesetzt wird, bis die auf den Metallkontaktbergen zurückgebliebenen Reste der Glasschicht ahgetragen sind.This object is achieved according to the invention in that at least the majority of the with the Metal contact ridges provided a surface side of a one containing a plurality of semiconductor devices Semiconductor wafer applied glass layer before melting the glass layer mechanically is removed and that the semiconductor surface after the melting of the glass layer for so long Chemical etchants that attack glass are exposed until they remain on the metal contact peaks Remnants of the glass layer are worn.
Das Glas wird auf den Metallkontaktbergen beispielsweise mit Hilfe eines scharfkantigen Gegenstandes abgestreift, der in beiden Richtungen diagonal zu den Bruchlinien der Halbleiterscheibe über diese hinweggeführt wird. Dadurch ist sichergestellt, daß auch bei unterschiedlicher Höhe der verschiedenen Metallkontaktberge zumindest der größte Teil der Glasschicht von deren höchsten Erhebung abgestreift wird, ohne daß die Metallkontaktberge selbst angegriffen werden.The glass is placed on the metal contact mountains, for example with the help of a sharp-edged object stripped of that in both directions diagonally to the Break lines of the semiconductor wafer is passed over this. This ensures that also with different heights of the various metal contact mountains, at least most of the glass layer is stripped from the highest elevation without attacking the metal contact mountains themselves.
Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im folgenden noch anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention and its further advantageous refinement will be described in the following on the basis of an exemplary embodiment are explained in more detail.
In der Fig. 1 ist eine Halbleiterscheibe 1 dargestellt, die eine Vielzahl von Planardioden 2 enthält. Die eine Zone jeder Planardiode ist mit einem Metallkontaktberg 3 versehen, während der Kontakt an die zweite Zone durch eine die ganze Rückseite der Halbleiterscheibe bedeckende Metallschicht gebildet wird. In der F i g. 1 sind die Bruchlinien 5 und 6 angedeutet, an denen die Halbleiterscheibe zur Vereinzelung der Bauelemente durchgetrennt wird. Ferner erkennt man in der Fig.! einen scharfkantigen Gegenstand 7 bzw. 8, der diagonal zu den Bruchünien 5 und 6 in beiden Richtungen über die Halbleiterscheibe geführt wird. Bei dem scharfkantigen Gegenstand kann es sich beispielsweise um eine dünne und federnd nachgebende Metall-, Kunststoffoder Gummileiste handeln.In Fig. 1, a semiconductor wafer 1 is shown, which contains a plurality of planar diodes 2. One zone of each planar diode is with a metal contact mountain 3 provided, while the contact to the second zone through a whole back of the semiconductor wafer covering metal layer is formed. In FIG. 1 the break lines 5 and 6 are indicated on which the semiconductor wafer is cut through to separate the components. Furthermore, one recognizes in the figure! a sharp-edged object 7 or 8, which is diagonal to the Bruchünien 5 and 6 in both directions the semiconductor wafer is guided. The sharp-edged object can be, for example, a act thin and resiliently yielding metal, plastic or rubber strips.
In der Fig. 2 ist die Halbleiterscheibe im Schnitt dargestellt. Über die Halbleiteroberfläche ragen die halbkugelförmigen oder mesaförmigen Metallkontaktberge 3, die unterschiedliche Größen und unterschiedliche Formen an der Oberfläche aufweisen können. Der nicht von den Metallkontaktbergen bedeckte Teil der Halbleiteroberfläche ist mit einer die pn-Übergänge 9 überdeckenden Oxydschicht 4 abgedeckt. Die Rückseite der Halbleiterscheibe ist beispielsweise mit einem mehrschichtigen Metallkontakt 12 versehen. Auf diese Halbleiteranordnung wird nun eine amorphe Glasschicht 10 aufgebracht. Dies geschieht vorzugsweise durch Sedimentation in einer Glassuspension. Das Glas besteht beispielsweise aus einem Zinkborsilikatglas oder einem Aluminiumborsilikat mit einem Schmelzpunkt in der Größenordnung von etwa 6000C. Als Suspensionslösung wird beispielsweise Isopropylalkohol und Essigsäureäthyl verwendet. Die Halbleiterscheibe wird in der Suspension in eine Zentrifuge eingebracht, so daß sich beim Zentrifugieren auf der Halbleiteroberfläche eine amorphe Glasschicht niederschlägt, die auch nach dem Trocknen mit mechanischen Mitteln leicht entfernt werden kann.In Fig. 2, the semiconductor wafer is shown in section. The hemispherical or mesa-shaped metal contact peaks 3, which can have different sizes and different shapes on the surface, protrude above the semiconductor surface. The part of the semiconductor surface not covered by the metal contact mountains is covered with an oxide layer 4 covering the pn junctions 9. The rear side of the semiconductor wafer is provided with a multilayer metal contact 12, for example. An amorphous glass layer 10 is then applied to this semiconductor arrangement. This is preferably done by sedimentation in a glass suspension. The glass is for example, a zinc borosilicate glass or aluminum borosilicate one having a melting point in the order of about 600 0 C. The suspension solution is, for example, isopropyl alcohol and Essigsäureäthyl used. The suspension of the semiconductor wafer is placed in a centrifuge so that an amorphous glass layer is deposited on the semiconductor surface during centrifugation and can easily be removed by mechanical means even after drying.
Diese amorphe Glasschicht wird von den höchsten Erhebungen der Metallkontaktberge 3 mit Hilfe des über die Halbleiterscheibe geführten scharfkantigen Gegenstandes 8 abgestreift. Dieser Zustand ist in der Fig.3 dargestellt. Da die Metallkontaktberge teilweise uneben sind oder Absenkungen aufweisen, verbleiben auf ihnen die Reste 11 der Glasschicht 10. Oft handelt es sich dabei nur um wenige Glaspartikel, die aber eine ohmsche Kontaktierung der Metallkontaktberge verhindern. This amorphous glass layer is from the highest elevations of the metal contact mountains 3 with the help of The sharp-edged object 8 guided over the semiconductor wafer is stripped off. This state is in the Fig. 3 shown. Since the metal contact mountains partially are uneven or have depressions, the remnants 11 of the glass layer 10 remain on them. Often it is are only a few glass particles, which prevent ohmic contact with the metal contact mountains.
Um auch diese Glasreste 11 von der Oberfläche der Metallkontaktberge entfernen zu können, muß die Glasschicht zunächst auf die Scheibenoberfläche aufgeschmolzen werden. Dies geschieht je nach Glasart bei Temperaturen zwischen 500° und 6000C und dauert in der Regel einige Minuten. Durch diese Temperaturbehandlung erhall man eine feste, polykristalline und in der Regel durchsichtige Glasschicht 10.In order to be able to remove these glass residues 11 from the surface of the metal contact mountains, the glass layer must first be melted onto the pane surface. This is done depending on the type of glass at temperatures between 500 ° and 600 0 C and usually takes a few minutes. This temperature treatment gives a solid, polycrystalline and generally transparent glass layer 10.
Die Oberfläche der Halbleiterscheibe wird nun einer Ätzlösung ausgesetzt, die einen kleinen Teil der Glasschicht 10 abträgt. Wenn von einer beispielsweise 5 μΓΠ dicken Glasschicht in der Ätzlösung 1 μηι abgetragen wird, hat dies keinen negativen Einfluß auf die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente. Bei dieser Abtragung werden aber die Reste 11 der Glasschicht 10 auf den größten Erhebungen der Metallkontaktberge sicher entfernt, so daß nun eine elektrische Kontaktierung der Metallkontaktberge mit den Anschlußstempeln eines Gehäuses keine Schwierigkeiten mehr bereitet.The surface of the semiconductor wafer is now exposed to an etching solution that contains a small part of the Glass layer 10 removes. If, for example, a 5 μΓΠ thick glass layer in the etching solution 1 μηι is removed, this has no negative effect on the electrical properties of the components. at However, this removal is the remnants 11 of the glass layer 10 on the largest elevations of the Metal contact peaks safely removed, so that electrical contact is now made with the metal contact peaks the connection stamps of a housing no longer causes problems.
In der Fig.4 ist die Halbleiteranordnung nach dem Ätzen dargestellt. Die Glasschicht bedeckt nur noch die Seitenflächen der Metallkontaktberge und die Oxydschicht 4. Als Ätzlösung wird beispielsweise ein Gemisch aus Flußsäure und Salzsäure verwendet. Bei einer geeigneten Konzentration und Mischungsverhältnis der Lösung reichen oft wenige Sekunden, um die Glasschicht 20 so weit abzutragen, daß auf den Kontaktbergen keine Glaspartikel mehr verbleiben. Die in der F i g. 4 dargestellte Halbleiterscheibe muß nun noch entlang der Bruchünien 5 und 6 in Einzelelemente aufgeteilt werden. Ein Einzelelement wird dann gemäß Fig.5 in ein Glasgehäuse 13 eingeschmolzen. Das Gehäuse besteht aus zwei an die Zuleitungsdrähte angebrachten Anschlußstempen 14 und 15, zwischen denen das Halbleiterbauelement 1 angeordnet ist. Die Metallschicht 12 des Rückseitenkontaktes steht mit dem Stempel 14 in elektrischem Kontakt, während der Metallkontaktberg 3 mit dem Anschlußstempel 15 elektrisch leitend verbunden ist. Die Kontaktstempel bestehen vielfach aus Molybdän. Sie werden mit einem Glasrohr 16 umschmolzen, das dann das Gehäuse für die DH-Diode bildet.In Figure 4, the semiconductor device is after Etching shown. The glass layer only covers the side surfaces of the metal contact mountains and the oxide layer 4. A mixture of hydrofluoric acid and hydrochloric acid, for example, is used as the etching solution. at A suitable concentration and mixing ratio of the solution are often enough to achieve the To remove glass layer 20 so far that no more glass particles remain on the contact mountains. the in FIG. The semiconductor wafer shown in FIG. 4 must now be broken down into individual elements along the break lines 5 and 6 be divided. An individual element is then melted into a glass housing 13 as shown in FIG. That Housing consists of two connection temples 14 and 15 attached to the lead wires, between which the semiconductor component 1 is arranged. The metal layer 12 of the back contact is with the Stamp 14 in electrical contact, while the metal contact mountain 3 with the connection stamp 15 is electrically connected. The contact stamps are often made of molybdenum. You will be with one Molten glass tube 16, which then forms the housing for the DH diode.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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| DE19752548528 DE2548528C3 (en) | 1975-10-30 | 1975-10-30 | Method for passivating semiconductor arrangements provided with metal contact mountains |
Applications Claiming Priority (1)
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Families Citing this family (2)
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1975
- 1975-10-30 DE DE19752548528 patent/DE2548528C3/en not_active Expired
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: TELEFUNKEN ELECTRONIC GMBH, 7100 HEILBRONN, DE |
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