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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode auf einem Halbleiterkörper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Hochfrequenztransistoren haben bekanntlich sehr oberflächennahe Basis- und Emitterbereiche, also eine geringe Eindringtiefe der jeweiligen Dotierungsstoffe von der Oberfläche aus in den Halbleiterkörper. So soll beispielsweise die Eindringtiefe des Emitterbereiches kleiner als 0,5 mm sein.
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Wenn nun derart vorbehandelte Halbleiterkörper beispielsweise mit Aluminium für die Kontaktierung der einzelnen Bereiche metallisiert werden, kann nach dem Auftragen der Metallschicht keine Behandlung bei höheren Temperaturen mehr vorgenommen werden, ohne gegebenenfalls Emitter-Basis-Nebenschlüsse oder -Kurzschlüsse zu erzeugen. Dies gilt insbesondere bei Hochfrequenztransistoren mit einem sogenannten "Emitter zweiter Art", also mit einem Emitter, dessen Anschlußöffnungen für die Metallschicht identisch sind mit dem Emitter-Diffusionsfenster beziehungsweise dem Emitter-Implantatsionsfenster.
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Bisher wird bei derartigen Hochfrequenztransistoren die Metallbedampfung, insbesondere mit Aluminium, auf geheizten Scheiben vorgenommen wodurch bereits eine Lösung von Silicium in Aluminium erfolgt. Hierzu werden die Scheiben bis 300°C erwärmt. Diese Temperatur sollte nun bei später erfolgenden Prozessen nicht wesentlich überschritten werden, so auch zum Beispiel bei der Erzeugung der Rückseitenmetallisierung und beim Temperprozeß zur Wiedergewinnung der Stromverstärkungs-Linearität.
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Bisher wird nun der kollektorseitige ohmsche Kontakt durch kurzzeitiges Legieren von Gold über 400°C in einer inerten Atmosphäre hergestellt. Infolge dieser hohen Temperatur wird auf die Stromverstärkungs-Linearität verzichtet.
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Der deutschen Offenlegungsschrift 20 28 491 kann ein Verfahren entnommen werden, bei dem eine Metallschicht auf einen Halbleiterkörper aufgebracht und bei 380 bis 420°C während einer Zeit von 5 bis 15 min getempert wird. Die Metallschicht selbst weist dabei eine Schichtenfolge aus Silber, Antimon und Gold auf. Das Problem der Linearität der Stromverstärkung wird in dieser Veröffentlichung nicht angesprochen.
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Die Veröffentlichungen US-PS 30 25 439, DE-OS 20 62 897, DE-AS 20 64 281 und DE-OS 27 34 072 betreffen jeweils die Herstellung von Elektroden aus Gold auf einem Halbleiterkörper aus Silicium. In US-PS 30 25 439 und in DE-OS 20 62 897 istjeweils ausgeführt, daß eine Goldschicht auf einen erwärmten Halbleiterkörper aus Silicium aufgedampft wird. jedoch wird in US-PS 30 25 439 nichts über die Temperaturbehandlung der Goldschicht mit dem Bezugszeichen 36 ausgesagt. In DE-OS 20 62 897 wird die Temperaturbehandlung gerade nicht bei einer Temperatur unterhalb der eutektischen Temperatur des Systems Gold-Silicium durchgeführt, dies gilt auch für das aus der DE-AS 20 64 281 bekannte Verfahren. Bei der DE-OS 27 34 072 wird zwar eine Temperaturbehandlung unterhalb der eutektischen Temperatur des Systems Gold-Silicium durchgeführt, jedoch befindet sich zwischen der Goldschicht und dem Halbleiterkörper noch eine Chromschicht. Bei all den bekannten Verfahren wird das Problem der Linearität der Stromverstärkung nicht angesprochen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das bei einfacher Durchführbarkeit eine hohe Linearität der Stromverstärkung gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.
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Vorzugsweise wird die Metallschicht bei einer Temperatur von 300°C während 60 min und bei einer Temperatur von 350°C während 30 min getempert.
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Die Metallschicht, die auf eine Siliciumscheibe als Halbleiterkörper aufgetragen wird, kann aus reinem Gold oder aus mit einem Dotierstoff dotierten Gold oder aus einer Schichtenfolge von dotiertem und undotiertem Gold bestehen. Die Gesamtdicke der Goldschicht liegt dabei vorzugsweise zwischen 0,1 µm und 1,0 µm.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur ein mit einer Goldschicht versehener Halbleiterkörper gezeigt ist.
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In eine Halbleiterschicht 1 aus Silicium werden zunächst in üblicher Weise ein Basisbereich 2 und ein Emitterbereich 3 durch Diffusion mittels einer Markoder Implantation eingebracht. Die Eindringtiefe des Basisbereichs 2 beziehungsweise des Emitterbereichs 3 in die Halbleiterscheibe 1 ist dabei infolge der angestrebten Hochfrequenzeigenschaften sehr gering. Anschließend wird auf die eine Oberfläche der Halbleiterscheibe 1 eine aus Siliciumdioxid bestehende Isolierschicht 1 eine aus Siliciumdioxid bestehende Isolierschicht 4 aufgetragen, in die Fenster für Kontakte 5, 6 zum Basisbereich 2 und zum Emitterbereich 3 eingebracht werden. Diese Kontakte 5, 6 bestehen aus Aluminium. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Emitterkontakt 6 ein sogenannter "Emitter zweiter Art"; dieser wird erzielt, indem das Fenster für den Emitterkontakt 6 auch für die Diffusion des Emitterbereichs 3 verwendet wird.
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Die andere Oberfläche beziehungsweise Scheibenrückseite wird dann nach dem Dickenschleifen mit einer reduzierenden Säure, wie beispielsweise verdünnter Flußsäure, behandelt, um Oxide zu entfernen; anschließend wird eine Goldschicht 7 aufgedampft. Es kann sich dabei um reines Gold oder Gold mit einem Dotierungselement handeln; gegebenenfalls kann auch eine Schichtenfolge aus einer Schicht 8 mit dotiertem Gold und einer Schicht 9 mit undotiertem Gold verwendet werden. Die Gesamtdicke der Schicht 7 liegt etwa zwischen 0,1 µm und 1,0 µm.
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Diese Goldschicht 7 muß nun so thermisch behandelt werden, daß sie einerseits einen guten ohmschen Kontakt mit dem Silicium der Halbleiterscheibe 1 bildet und andererseits bei den anschließenden Montageprozessen, wie beispielsweise Ritzen, Brechen und Abnehmen mit einer Saugpinzette von der später auf der anderen Oberfläche angebrachten Klebefolie haften bleibt.
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Hierzu wird die Halbleiterscheibe 1 mit der aufgedampften Goldschicht 7 bei Temperaturen zwischen 300°C und 350°C getempert mit Wasserstoff oder einem Wasserstoff-Inertgas-Gemisch; diese Temperung erfolgt bei etwa 350°C während etwa 30 min oder bei etwa 300°C während etwa 60 min.
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Obwohl es bei diesen Temperaturen zu keiner Überschreitung der eutektischen Temperatur kommt, bildet sich in überraschender Weise dennoch ein ausgezeichneter ohmscher Kontakt. Außerdem läßt sich die Halbleiterscheibe 1 aus Silicium problemlos ritzen und brechen oder sägen und auf einen Chipträger auflegieren. Zusätzlich wird durch die Wasserstoffatmosphäre die Zwischenfläche zwischen dem Siliciumkörper 1 und der Siliciumdioxidschicht 4 günstig beeinflußt, das heißt, die Termdichten werden reduziert und dadurch die Stromverstärkungs-Linearität erheblich verbessert.