DE2603745B2 - Mehrschichtiger Metallanschlußkontakt und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Mehrschichtiger Metallanschlußkontakt und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen Metallanschlußkontakt
an einen Halbleiterkörper bestimmten Leitungstyps, bei dem eine Schicht aus Gold und eine
weitere Schicht aus Silber besteht.
Es sind bereits Anschlußkontakte aus Gold- und Silberschichten an Halbleiterkörpern (DE-OS
62 897) bekannt. Diese Goldkontakte haben eine relativ geringe Temperaturfestigkeit, da die Eutektikumstemperatur
zwischen Gold und dem Halbleitermaterial aus Silizium ca. 3700C beträgt. Halbleiteranordnungen
mit solchen Kontakten können daher nicht für den Einbau in Glasgehäuse verwendet werden, da bei
der Glaseinschmelzung Temperaturen zwischen 500 und 700°C angewandt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen mehrschichtigen Metallanschlußkontakt anzugeben, der
auf dem Halbleiterkörper gut haftet und eine hohe Temperaturfestigkeit aufweist. Der Kontakt soll mindestens
Temperaturen bis zu 7000C widerstehen. Außerdem wird verlangt, daß der Kontakt eine
niederohmige Verbindung zum Halbleiterkörper darstellt und der Übergangswiderstand zu weiteren
Anschlußleitungen möglichst gering bleibt.
Diese Aufgabe wird bei einem mehrschichtigen Metallanschlußkontakt der angegebenen Art erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß unmittelbar auf dem Halbleiterkörper eine Goldschicht angeordnet ist, daß
diese Goldschicht mit einer weiteren Goldschicht bedeckt ist, die ein den Leitungstyp des Halbleiterkörpers
bestimmendes Störstellenmaterial enthält, daß diese Goldschicht mit einer dritten Goldschicht bedeckt
ist und daß auf den Goldschichten eine Nickelschicht und schließlich auf der Nickelschicht die Silberschicht
angeordnet ist
Bei einem derartigen Kontakt gewährleisten die Goldschichten eine gute Haftfestigkeit auf dem
Halbleiterkörper und eine niederohmige Verbindung ίο mit der angeschlossenen Halbleiterzone. Eine zusätzliche
Verbesserung der Obergangseigenschaften zwischen dem Metall und dem Halbleiter ergibt sich durch
die Verwendung eines Dotierungsstoffes in der mittleren Goldschicht Da diese Dotierstoffe bei
erhöhter Temperatur zur Halbleiteroberfläche gelangen, verhindern sie die Bildung von Sperrschichten an
dieser Oberfläche. Da die Goldschichten mit weiteren Metallschichten aus Nickel und Silber abgedeckt sind,
weist der Gesamtkontakt eine hohe Temperaturfestigkeit auf und gewährleistet ferner eine niederohmige
Verbindung zu weiteren Anschlußelementen.
Die beschriebene Schichtenfolge hat ferner den wesentlichen Vorteil, daß vor der Abscheidung der
Nickel- und der Silberschicht an der Halbleiteranordnung Zwischenbehandlungsverfahren durchgeführt
werden können. So besteht beispielsweise die Möglichkeit, nach der Abscheidung der Goldschichten an einer
anderen Oberflächenseite des Halbleiterkörpers bzw. an einer anderen Zone Metallschichten galvanisch
jo abzuscheiden. Hierbei dient der mehrschichtige Goldkontakt als Anschluß an die bei der galvanischen
Abscheidung verwendete Spannungsquelle. Außerdem können vor der Abscheidung der Nickel- und der
Silberschicht auf dem mehrschichtigen Goldkontakt J5 Teile des Halbleiterkörpers mit einer Passivierungsschicht,
die vorzugsweise aus Glas besteht, überzogen werden.
Der beschriebene mehrschichtige Metallanschlußkontakt eignet sich insbesondere für Halbleiterbauelemente,
die bei hohen Temperaturen in ein Gehäuse eingebaut werden. Dies gilt beispielsweise für DH-Dioden,
die in ein Glasgehäuse eingeschmolzen werden. Der Kontakt wird vorzugsweise an einkristalline,
N-leitende Halbleiterkörper bzw. Halbleiterzonen aus •tr>
Silizium angebracht.
Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im folgenden noch anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert werden. Die
F i g. 1 zeigt im Schnitt eine Halbleiterdiode nach dem Aufbringen der 3 Goldschichten auf eine Oberflächenseite.
Die
Fig.2 zeigt die Diode in einem Fertigungsstadium
nach Herstellung des zweiten Kontaktes. In der
F i g. 3 ist die Diode nach der Passivierung der μ Halbleiteroberfläche mit einer Glasschicht dargestellt.
Die
F i g. 4 zeigt die Halbleiterdiode nach der Herstellung sämtlicher Kontaktschichten. Die
Fig.5 zeigt die in ein DH-Gehäuse eingebaute W) Halbleiterdiode.
In der F i g. 1 ist ein Halbleiterkörper 1 dargestellt,
der beispielsweise aus N-Ieitendem Silizium besteht. Zur Herstellung eines PN-Überganges wird in den Halbleiterkörper
eine P-Ieitende Zone 3 durch die Öffnung in hr>
einer die Halbleiteroberfläche bedeckenden Oxidmaske 4 eindiffundiert. Auf diese Weise entsteht eine Diode aus
der P-Ieitenden Zone 3 und der N-leitenden Halbleiterzone 2, wobei sich letztere über die gesamte
Rflckseitenoberfläche des Halbleiterkörpers erstreckt
Auf diese Rückseite werden nun zur Kontaktierung der N-leitenden Zone nacheinander drei Goldschichten
5, 6, 7 aufgedampft Die erste Goldschicht 5 hat eine Dicke von beispielsweise 0,15 μπι und enthält keine
Verunreinigungen. Die zweite Goldschicht 6 ist beispielsweise 03 um dick und enthält mit einem Anteil
von ca. 1% ein Störstellenmaterial, das den in der Zone
2 vorhandenen Leitungstyp im Halbleiterkörper erzeugen würde. Dieses Störstellenmaterial ist vorzugsweise
Antimon; es kann aber auch aus Phosphor oder Arsen bestehen.
Durch diese mit einem Störstellenmaterial versetzte Goldschicht wird die Donatordichte an der Halbleiteroberfläche
erhöht, wenn in einem nachfolgenden Temperaturprozeß die Antimonatome zur Halbleiteroberfläche
gelangen. Die dritte Schicht 7 besteht wiederum aus reinem Gold und weist vorzugsweise eine
Dicke von 0,15 μπι auf.
Der aus den drei Goldschichten 5, 6, 7 bestehende
Metallanschlußkontakt wird nun gemäü Fig.2 als
elektrischer Anschluß bei einem nachfolgenden galvanischen Abscheidungsprozeß benötigt Zunächst wird
aber gemäß F i g. 2 auf die P-leitende Zone 3 ein dünner Vorderseitenkontakt 8 üblicher Art aufgebracht. Dieser
Kontakt kann beispielsweise aus Titan, Palladium und Silber bestehen. Danach wird auf dieser dünnen
Kontaktschicht 8 in einem galvanischen Abscheidungsprozeß ein dicker Silberberg 9 abgeschieden. Dieser
Silberkontakt 9 hat eine Dicke von etwa 20 bis 50 μιτι.
Gemäß F i g. 3 wird dann die mit der Oxidschicht 4 bedeckte Oberflächenseite des Halbleiterkörpers mit
einer zusätzlichen Glasschicht 10 passiviert, durch die Verunreinigungen vom Halbleiterkörper ferngehalten
und Inversionsschichten im Halbleiterkörper verhindert werden. Diese Glasschicht 10 wird bei einer Temperatur
von 500 bis 7000C auf die Oberfläche aufgeschmolzen.
Bei diesem Temperaturpozeß gelangen Antimonatome aus der Goldschicht 6 zur Halbleiteroberfläche und
sorgen so für einen niederohmigen Anschlußkontakt zwischen dem Halbleiterkörper und dem durch die
Temperaturbehandlung anlegierten, mehrschichtigen Metallkontakt
Nach diesen Zwischenbehandlungsschritten werden gemäß Fig.4 die restlichen Schichten 11, 12 des
ίο mehrschichtigen Anschlußkontaktes an die N-leitende
Zone 2 hergestellt Zuerst wird auf die oberste Goldschicht 7 eine beispielsweise 0,15 uxn dicke
Nickelschicht 11 aufgedampft Danach wird auf die Nickelschicht 11 eine Silberschicht 12 aufgedampft die
ihrerseits eine Dicke von vorzugsweise 0,1 bis 0.6 μπι
aufweist Die Aufdampftemperaturen für die Schichten 11,12 liegen in der Größe von 350° C oder darunter.
In der Fig.5 ist schließlich die gebrauchsfertige DH-Diode dargestellt Hierzu wird eine Diode gemäß
Fig.4 zwischen zwei Stempel 14, 15 gebracht die vorzugsweise aus Kupfer bestehen und nur einen
geringen Übergangswiderstand zu den Silberkontakten aufweisen. Die Kupferstempel 14,15 werden zusammen
mit dem Halbleiterbauelement 1 in ein Glasgehäuse 13 eingeschmolzen. Hierzu ist eine Temperatur von ca.
700° C erforderlich.
Es hat sich gezeigt daß die erfindungsgemäß ausgebildeten Halbleiteranordnungen so gut wie keine
durch die Kontakte bedingten Ausfälle mehr aufweisen.
Außerdem kann bei der beschriebenen Verfahrensweise auf Kontaktdiffusionen zur Erzeugung eines niederohmigen
Anschlußkontaktes an eine N-leitende Halbleiterzone verzichtet werden. Ferner besteht nun die
Möglichkeit, in einem Fertigungszwischenstadium für den mehrschichtigen Anschlußkontakt die galvanische
Abscheidung vorzunehmen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Mehrschichtiger Metallanschlußkontakt an einem Halbleiterkörper bestimmten Leitungstyps,
bei dem eine Schicht aus Gold und eine weitere Schicht aus Silber besteht, dadurch gekennzeichnet,
daß unmittelbar auf dem Halbleiterkörper eine Goldschicht (5) angeordnet ist, daß diese
Goldschicht mit einer weiteren Goldschicht (6) bedeckt ist, die ein den Leitungstyp des Halbleiterkörpers
bestimmendes Störstellenmaterial enthält, daß diese Goldschicht (6) mit einer dritten
Goldschicht (7) bedeckt ist und daß auf den Goldschichten eine Nickelschicht (11) und schließlich
auf der Nickelschicht die Silberschicht (12) angeordnet ist
2. Metallanschlußkontakt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ve.-wendung als Kontakt
für einen N-leitenden Halbleiterkörper bzw. eine N-Ieitende Halbleiterzone (2), wobei die zweite
Goldschicht (6) Antimon, Phosphor oder Arsen enthält.
3. Metallanschlußkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Goldschicht
(6) das Störstellenmaterial zu einem Anteil von ca. 1% enthält.
4. Verfahren zum Herstellen eines Metallanschlußkontaktes nach einem der Patentansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Goldschichten nacheinander auf den Halbleiterkörper aufgedampft
werden, daß die Halbleiteranordnung danach bei einer Temperatur behandelt wird, die über
der Eutektikumstemperatur des Goldes mit dem Halbleitermaterial liegt und daß schließlich die
beiden restlichen Schichten auf den Goldkontakt aufgedampft werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2603745A DE2603745C3 (de) | 1976-01-31 | 1976-01-31 | Mehrschichtiger Metallanschlußkontakt und Verfahren zu seiner Herstellung |
US05/762,455 US4142202A (en) | 1976-01-31 | 1977-01-25 | Multi-layer metal connecting contact and method for making it |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2603745A DE2603745C3 (de) | 1976-01-31 | 1976-01-31 | Mehrschichtiger Metallanschlußkontakt und Verfahren zu seiner Herstellung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2603745A1 DE2603745A1 (de) | 1977-08-11 |
DE2603745B2 true DE2603745B2 (de) | 1980-10-16 |
DE2603745C3 DE2603745C3 (de) | 1981-07-23 |
Family
ID=5968758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2603745A Expired DE2603745C3 (de) | 1976-01-31 | 1976-01-31 | Mehrschichtiger Metallanschlußkontakt und Verfahren zu seiner Herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2603745C3 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2634263A1 (de) * | 1976-07-30 | 1978-02-02 | Licentia Gmbh | Mehrschichtiger metallanschlusskontakt |
EP0127089A1 (de) * | 1983-05-18 | 1984-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Halbleiterelement mit zwei Elektroden und Verfahren zu seiner Herstellung |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1374183A (fr) * | 1962-11-15 | 1964-10-02 | Westinghouse Brake & Signal | Procédé pour la fixation d'un premier élément sur un second élément de contact en molybdène |
GB1337283A (en) * | 1969-12-26 | 1973-11-14 | Hitachi Ltd | Method of manufacturing a semiconductor device |
-
1976
- 1976-01-31 DE DE2603745A patent/DE2603745C3/de not_active Expired
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE2634263A1 (de) * | 1976-07-30 | 1978-02-02 | Licentia Gmbh | Mehrschichtiger metallanschlusskontakt |
EP0127089A1 (de) * | 1983-05-18 | 1984-12-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Halbleiterelement mit zwei Elektroden und Verfahren zu seiner Herstellung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2603745A1 (de) | 1977-08-11 |
DE2603745C3 (de) | 1981-07-23 |
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