DE2603745C3 - Mehrschichtiger Metallanschlußkontakt und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Mehrschichtiger Metallanschlußkontakt und Verfahren zu seiner Herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft einen mehrschichligen 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 Euteklikumstemperatur 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 7000C 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 700° C 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 Gesamtkentakt 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 Halbleiterkörper bzw. an einer anderen Zone Metallschichten galvanisch
jo abzuscheiden. Hierbei dient der mehrschichtige GoIdkontakl als Anschluß an die bei der galvanischen Abscheidung verwendete Spannungsquelle. Außerdem können vor der Abscheidung der Nickel- und der Silberschicht auf dem mehrschichtigen Goldkontakt 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. Halbleilerzonen aus 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
Fig. 3 ist die Diode nach der Passivierung der
5r> 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 Halbleiterdiode.
In der Fig. 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 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
Rückseitenoberfläche 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 μΐπ und enthält keine Verunreinigungen. Die zweite Goldschicht 6 ist beispielsweise 0,3 μίτι 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 Störstellenmatenal 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 μΐη auf.
Der aus den drei Goldschichten 5, 6, 7 bestehende Metallanschlußkontakt wird nun gemäß F i g. 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 μηη.
Gemäß Fig.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 700°C 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 anlegieiten, mehrschichtigen Metallkontakt
Nach diesen Zwischenbehandlungsschritten werden gemäß Fig.4 die restlichen Schichten 11, 12 des
ίο mehrschichtigen Anschlußkontaktes an die N-Ieitende Zone 2 hergestellt Zuerst wird auf die oberste Goldschicht 7 eine beispielsweise 0,15 μιη 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 um aufweist. Die Aufdampfternperaturen für die Schichten 11,12 liegen in der Größe von 350" C oder darunter.
In der Fig.5 ist schließlich die gebrauchsfertige DH-Diode d rgestellt Hierzu wird eine Diode gemäß Fig.4 zwisc. en zwei Stempel 14, 15 gebracht, die vorzugsweise aus Kupfer bestehen und nur einen geringen Obergangswiderstand 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. 7000C erforderlich.
Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäß ausgebildeten Halbleiteranordnungen so gut wie keine durch die Kontakte bedingten Ausfälle mehr aufweisen.
jo 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. Patentansprüche:
    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 dpß auf den Goldschichten eine Nickelschicht (11) und schließlich auf der Nickelschicht die Silberschicht (12) angeordnet ist.
  2. 2. Metallanschlußkontakt nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verwendung als Kontakt für einen N-leitenden Halbleiterkörper bzw. eine N-leitende Halbleiterzone (2), wobei die zweite Goldschicht (6) Antimon, Phosphor oder Arsen enthält.
  3. 3. Metallanschlußkontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Goldschicht (6) das Störstellenmaterial zu einem Anteil von ca. 1% enthält.
  4. 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 Goldkoniakt aufgedampft werden.
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