JPS6351630A - Method of forming electrode for silicon substrate - Google Patents
Method of forming electrode for silicon substrateInfo
- Publication number
- JPS6351630A JPS6351630A JP19404886A JP19404886A JPS6351630A JP S6351630 A JPS6351630 A JP S6351630A JP 19404886 A JP19404886 A JP 19404886A JP 19404886 A JP19404886 A JP 19404886A JP S6351630 A JPS6351630 A JP S6351630A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base metal
- silicon substrate
- evaporation source
- source supply
- nickel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 88
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 87
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 87
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 124
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 63
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims abstract description 60
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 51
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 45
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 29
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 16
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 69
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 24
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N nickel phosphide Chemical compound [Ni]=P#[Ni] FBMUYWXYWIZLNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N Nickel(2+) Chemical compound [Ni+2] VEQPNABPJHWNSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021586 Nickel(II) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L nickel dichloride Chemical compound Cl[Ni]Cl QMMRZOWCJAIUJA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M phosphinate Chemical compound [O-][PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000001603 reducing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- SIGUVTURIMRFDD-UHFFFAOYSA-M sodium dioxidophosphanium Chemical compound [Na+].[O-][PH2]=O SIGUVTURIMRFDD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001379 sodium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- NMJKIRUDPFBRHW-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti].[Ti] NMJKIRUDPFBRHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、シリコン基板への電極形成法、特にアルゴン
プラズマを利用してイオンブレーティングを行うシリコ
ン基板への電極形成法に関連する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method of forming electrodes on a silicon substrate, particularly to a method of forming electrodes on a silicon substrate that performs ion blating using argon plasma.
灸來夙抜宜
汎用形パワートランジスタ及び整流ダイオード等の個別
半導体装置におけるシリコン基板電極の形成法としては
、無電解ニッケルメッキ法が多用されている。無電解ニ
ッケルメッキ法を使用する理由は、ニッケルに対する半
田の濡れ性が良好で、また、前記半導体装置の製造の際
、金属製リード材やステム材等の外部電極とシリコン基
板とを半田で接続すると、良好な電気的特性、熱的特性
及び大きな機械的強度の接続を得ることができるからで
ある。Electroless nickel plating is often used as a method for forming silicon substrate electrodes in individual semiconductor devices such as general-purpose power transistors and rectifier diodes. The reason for using the electroless nickel plating method is that the wettability of solder to nickel is good, and when manufacturing the semiconductor device, external electrodes such as metal lead materials and stem materials are connected to silicon substrates using solder. This is because a connection with good electrical properties, good thermal properties, and high mechanical strength can be obtained.
次に、無電解ニッケルメッキ法によってシリコン基板に
電極を形成する工程を示す第4図(a’)〜(d)に従
って説明する0図中(a)において、41は、既に熱拡
散法による不純物導入でP−N接合が形成されたシリコ
ン基板である。42は、シリコン基板41の表面に無電
解ニッケルメッキ法で形成されたニッケルを主成分とす
るニッケルメッキの第1層である。Next, in FIG. 4 (a), which will be explained in accordance with FIG. This is a silicon substrate on which a PN junction is formed by introduction. Reference numeral 42 denotes a first layer of nickel plating, the main component of which is nickel, formed on the surface of the silicon substrate 41 by electroless nickel plating.
第4図(b)は、(a)のシリコン基板を窒素ガス中、
550〜700℃で30分〜1時間熱処理を施した状態
を示す、42aは、第1層42の一部が熱処理によりシ
リコン基板41に拡散した残部である。43は、第1r
tj42がシリコン基板41に拡散して形成されたニッ
ケルシリサイド層である。FIG. 4(b) shows the silicon substrate of (a) in nitrogen gas.
42a, which shows a state where heat treatment has been performed at 550 to 700° C. for 30 minutes to 1 hour, is the remainder of a portion of the first layer 42 that has been diffused into the silicon substrate 41 by the heat treatment. 43 is the 1st r
tj42 is a nickel silicide layer formed by diffusion into the silicon substrate 41.
熱処理前の状態(a)の第1層42は、シリコン基板4
1への密着力が弱い上に、半導体装置の電気的特性とし
て必要な抵抗性接触(オーミック接触)は得られない、
しかし、熱処理後の状態(b)では、密着力が強化され
、抵抗性接触も得られる。The first layer 42 in the state (a) before heat treatment is the silicon substrate 4
The adhesion to 1 is weak, and the resistive contact (ohmic contact) necessary for the electrical characteristics of a semiconductor device cannot be obtained.
However, in state (b) after heat treatment, the adhesion is strengthened and resistive contact is also obtained.
ただし、外部電極と接続するため残部42aに溶融半田
を接触させても、濡れ性を得ることはできない。即ち、
無電解ニッケルメッキ法に使用されるメッキ浴は、主成
分である塩化ニッケルと添加剤のフォスフイン酸ソーダ
とを含み、フォスフイン酸の還元作用を利用してニッケ
ルをシリコン基板上に析出させる。従って、析出したニ
ッケル層中には多量(3〜10重量%)の燐が含有され
ている。この析出したニッケル層は、熱処理によって相
変化を起こし、非晶質から結晶質に転じ燐化ニッケル(
Ni、P)を生じる。この際1反応に関与しない余剰の
燐成分は気中に蒸発する。燐化ニッケルは化学的にも安
定な成分であり、燐化ニッケルを含むニッケル層では溶
融半田に対する濡れ性を得ることができないのである。However, even if the remaining portion 42a is brought into contact with molten solder for connection with an external electrode, wettability cannot be obtained. That is,
The plating bath used in the electroless nickel plating method contains nickel chloride as a main component and sodium phosphinate as an additive, and uses the reducing action of phosphinate to deposit nickel on a silicon substrate. Therefore, the deposited nickel layer contains a large amount (3 to 10% by weight) of phosphorus. This precipitated nickel layer undergoes a phase change through heat treatment, changing from amorphous to crystalline and nickel phosphide (nickel phosphide).
Ni, P) is produced. At this time, excess phosphorus components that do not participate in one reaction evaporate into the air. Nickel phosphide is a chemically stable component, and a nickel layer containing nickel phosphide cannot achieve wettability with molten solder.
従って、溶融半田に対する濡れ性を得るためには、更に
下記の処理が必要である。Therefore, in order to obtain wettability to molten solder, the following treatment is additionally required.
第4図(c)は、(b)の表面層である残部42aを王
水又は熱硝酸を主成分とするエツチング剤で溶解除去し
た状態を示す、(d)は、ニッケルシリサイド層43の
上に、更に、無電解ニッケルメッキ法により、ニッケル
層44を形成した状態を示す。FIG. 4(c) shows a state in which the remaining portion 42a, which is the surface layer in FIG. 4(b), has been dissolved and removed using an etching agent mainly composed of aqua regia or hot nitric acid. In addition, a nickel layer 44 is shown formed by electroless nickel plating.
ニッケル層44は、多量の燐を含有するが、熱処理を行
っていないから、溶融半田に対する濡れ性を得ることが
できる。Although the nickel layer 44 contains a large amount of phosphorus, it is not heat-treated, so it can have wettability with molten solder.
上述のように無電解ニッケルメッキ法によって形成され
るニッケル電極は、下記問題を発生する。The nickel electrode formed by the electroless nickel plating method as described above causes the following problems.
■ シリコン基板上に付着する析出物が、燐とニッケル
との混合物及び化合物を含むため、後の熱処理で相変化
及び組成変化を起こす。また、溶融半田を接触させたと
き燐ガスが蒸発し、凝固した半田内に微少気泡を残す、
これらのため、半田の接着強度が不十分となる。(2) Since the precipitates deposited on the silicon substrate contain mixtures and compounds of phosphorus and nickel, phase and composition changes occur during subsequent heat treatment. Also, when molten solder comes into contact with the phosphorus gas, it evaporates, leaving microbubbles in the solidified solder.
For these reasons, the adhesive strength of the solder becomes insufficient.
■ ニッケルの析出速度がシリコン基板の表面状態及び
履歴に影響され易いこともあって、ニッケルの厚さを正
確に制御することが困難である。(2) It is difficult to accurately control the thickness of nickel because the deposition rate of nickel is easily influenced by the surface condition and history of the silicon substrate.
■ シリコン基板のP形不純物が拡散された面とN形不
純物が拡散された面とで析出速度が異なる。■ The deposition rate is different between the surface of the silicon substrate where P-type impurities are diffused and the surface where N-type impurities are diffused.
これは、両不純物の表面濃度に差がある場合顕著となる
。This becomes noticeable when there is a difference in surface concentration of both impurities.
■ シリコン基板の表面に微かな汚れがあるとメッキの
不析出部ができ易い。■ If there is slight dirt on the surface of the silicon substrate, non-deposited plating areas are likely to form.
■ メッキ工程の前処理及び後処理で多量の水を使用す
る。■ A large amount of water is used in pre-treatment and post-treatment of the plating process.
■ メッキ廃液処理が必要である。■ Plating waste liquid treatment is required.
■ 半導体装置の電気的特性として必要な電極の抵抗性
接触を得るためには、熱処理が必要である。(2) Heat treatment is necessary to obtain resistive contact between electrodes, which is necessary for the electrical properties of semiconductor devices.
■ 溶融半田に対する濡れ性を確保するため、上記熱処
理後、再度メッキ処理を行う必要がある。(2) To ensure wettability with molten solder, it is necessary to perform plating treatment again after the above heat treatment.
上記無電解ニッケルメッキ法の欠点を改善するため、真
空蒸着法を利用することも行われている。In order to improve the drawbacks of the electroless nickel plating method, a vacuum evaporation method has also been used.
真空蒸着法で半田接続可能なニッケルの電極を形成する
場合、シリコン基板に直接にニッケルを蒸着したのでは
、充分な密着性及び抵抗性接触は得られない、このため
、チタン、クロム、モリブデン等のベース金属をシリコ
ン基板に蒸着し、その上にニッケルを蒸着するという二
層構造とする。When forming nickel electrodes that can be soldered using vacuum evaporation, it is not possible to obtain sufficient adhesion and resistive contact by directly depositing nickel on a silicon substrate. The base metal is deposited on a silicon substrate, and nickel is deposited on top of the base metal, creating a two-layer structure.
明が解決しようとする問題へ しかし、上記蒸着法でも下記の欠点がある。To the problem that Ming tries to solve However, even the above vapor deposition method has the following drawbacks.
■ ベース金属及びニッケルを単に蒸着した状態では、
電極として密着力が不十分である。充分な密着力を得る
ためには、無電解ニッケルメッキ法の場合と同様に、蒸
着後、更に熱処理を必要とする。■ When the base metal and nickel are simply vapor-deposited,
Adhesion is insufficient as an electrode. In order to obtain sufficient adhesion, heat treatment is required after vapor deposition, as in the case of electroless nickel plating.
■ 蒸着前に行われるシリコン基板への洗浄処理の良否
が電極の密着力に大きな影響を与えるので、電極密着力
の低下及びバラツキ幅の拡大が生じ易い、また、電極密
着力の低下及びバラツキ幅の拡大を最小限の抑えるため
に、蒸着前のシリコン基板の洗浄処理及び取扱いを極め
て厳密に行う必要がある。■ The quality of the cleaning process performed on the silicon substrate before vapor deposition has a large effect on the adhesion of the electrode, so it is likely that the electrode adhesion will decrease and the width of variation will increase. In order to minimize the spread of silicon substrates, cleaning and handling of silicon substrates prior to deposition must be extremely rigorous.
本発明は、熱処理を行わない場合でも、高い電極密着力
及び低抵抗性接触が安定して得られるシリコン基板への
電極形成法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a method of forming electrodes on a silicon substrate that can stably obtain high electrode adhesion and low resistance contact even without heat treatment.
問題声を解決するための手段
本発明のシリコン基板への電極形成法は、高周波プラズ
マ励起用コイルを介して蒸発源供給部に対向して配置さ
れたシリコン基板の雰囲気をチタン又はクロムから選択
されたベース金属及びニッケルの蒸発が可能な真空度ま
で排気する排気工程、前記蒸発源供給部に対して前記シ
リコン基板部分が負となる直流電圧を印加し、前記雰囲
気中に希ガスを導入すると共に、前記高周波プラズマ励
起用コイルに高周波電力を供給して希ガスのプラズマを
発生させ、前記シリコン基板に希ガスのイオンでWR撃
を与えてシリコン基板の表面をクリーニングするクリー
ニング工程、前記直流電圧の印加状態でかつ前記希ガス
のプラズマの発生状態で。Means for Solving the Problems The method of forming electrodes on a silicon substrate according to the present invention is such that the atmosphere of the silicon substrate, which is placed opposite to the evaporation source supply section, is changed from titanium or chromium through a high-frequency plasma excitation coil. an evacuation step of evacuation to a degree of vacuum that allows evaporation of the base metal and nickel; applying a DC voltage that makes the silicon substrate part negative to the evaporation source supply section; and introducing a rare gas into the atmosphere; , a cleaning step of supplying high frequency power to the high frequency plasma excitation coil to generate rare gas plasma, and cleaning the surface of the silicon substrate by applying WR bombardment to the silicon substrate with rare gas ions; in an applied state and in a state in which plasma of the rare gas is generated.
前記蒸発源供給部から前記ベース金属を蒸発させ、クリ
ーニングした前記シリコン基板の表面に第1のベース金
属層を形成する第1ベース金属層形成工程、前記雰囲気
中に窒素含有ガスを導入し、前記直流電圧の印加状態で
、前記高周波プラズマ励起用コイルに高周波電力を供給
して窒素のプラズマを発生させると共に、前記蒸発源供
給部から前記ベース金属を蒸発させ、前記第1のベース
金属層の上に前記ベース金属の窒化物層を形成する窒化
物層形成工程、前記窒素含有ガスの導入を停止し、前記
直流電圧の印加状態でかつ前記希ガスのプラズマの発生
状態に戻して、前記蒸発源供給部から前記ベース金属を
蒸発させ、前記窒化物層の上に第2のベース金属層を形
成する第2ベース金属層形成工程、及び前記直流電圧の
印加状態でかつ前記希ガスのプラズマの発生状態で、前
記蒸発源供給部からニッケルを蒸発させ、前記第2のベ
ース金属層の上にニッケル層を形成するニッケル層形成
工程、を含む。a first base metal layer forming step of evaporating the base metal from the evaporation source supply unit and forming a first base metal layer on the cleaned surface of the silicon substrate; introducing a nitrogen-containing gas into the atmosphere; While applying a DC voltage, high-frequency power is supplied to the high-frequency plasma excitation coil to generate nitrogen plasma, and the base metal is evaporated from the evaporation source supply section, and the base metal is evaporated onto the first base metal layer. In the nitride layer forming step of forming a nitride layer of the base metal, the introduction of the nitrogen-containing gas is stopped, and the DC voltage is applied and the rare gas plasma generation state is returned to the evaporation source. a second base metal layer forming step of evaporating the base metal from a supply part and forming a second base metal layer on the nitride layer; and generating plasma of the rare gas while the DC voltage is applied. and a nickel layer forming step of evaporating nickel from the evaporation source supply unit to form a nickel layer on the second base metal layer.
務亙
蒸発源供給部に対してシリコン基板部分が負となる直流
電圧を印加し、高周波プラズマ励起用コイルに高周波電
力を供給して希ガスのプラズマを発生させ、シリコン基
板の表面に加速された希ガスのイオンで衝撃を与えるこ
とにより、シリコン基板の表面は、予めクリーニングさ
れる。その後、蒸発源供給部から蒸発したベース金属粒
子は、希ガスのプラズマ領域において、高周波プラズマ
励起用コイルに供給される高周波電力のエネルギを受け
て、励起粒子、イオン粒子又は中性粒子となって加速さ
れてシリコン基板に到達する。この結果、シリコン基板
の表面に強固に何者した第1のベース金属層が形成され
る。次に、窒素含有ガスを導入し、窒素のプラズマを発
生させると共に、ベース金属を蒸発させると、第1のベ
ース金属層の上に強固に付着したベース金属の窒化物層
が形成される。その後、窒素含有ガスの導入を停止し、
前記希ガスのプラズマの発生状態に戻して、ベース金属
を蒸発させると、前記窒化物層の上に強固に付着した第
2のベース金属層が形成される。最後に、蒸発源供給部
からニッケルを蒸発させると、第2のベース金属層の上
に強固に付着したニッケル層が形成される。A DC voltage that makes the silicon substrate part negative is applied to the evaporation source supply section, and high-frequency power is supplied to the high-frequency plasma excitation coil to generate rare gas plasma, which is accelerated onto the surface of the silicon substrate. The surface of the silicon substrate is pre-cleaned by bombarding it with rare gas ions. Thereafter, the base metal particles evaporated from the evaporation source supply section become excited particles, ion particles, or neutral particles by receiving the energy of high-frequency power supplied to the high-frequency plasma excitation coil in the rare gas plasma region. It is accelerated and reaches the silicon substrate. As a result, a solid first base metal layer is formed on the surface of the silicon substrate. Next, a nitrogen-containing gas is introduced to generate nitrogen plasma and evaporate the base metal, thereby forming a base metal nitride layer firmly adhered to the first base metal layer. After that, the introduction of nitrogen-containing gas is stopped,
When the rare gas plasma generation state is returned and the base metal is evaporated, a second base metal layer is formed that is firmly adhered to the nitride layer. Finally, nickel is evaporated from the evaporation source supply to form a firmly adherent nickel layer on the second base metal layer.
1直斑 以下1本発明の実施例を図面について説明する。1 straight spot An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図は、本発明によるシリコン基板への電極形成法に
使用するイオンブレーティング装置の概略図である。図
中、1はベースプレート、2はステンレス製ペルジャー
、3は真空チェンバ、4はベース金属としてのチタン及
びニッケルを入れた回転切換式のルツボ(図示せず)を
備えた蒸発源供給部、5は蒸発源供給部4に対向して基
板ホルダ6に取付けたシリコン基板、7は蒸発源供給部
4とシリコン基板5との間に配置された高周波プラズマ
励起用コイル、8は高周波電源、9は高周波電源8と高
周波プラズマ励起用コイル7の間にあるマツチングボッ
クス、10は蒸発源を加熱する電子銃(図示せず)に電
力を供給する蒸発用電源、11はシリコン基板に向かっ
て移動する正イオンを加速する直流電圧を印加する加速
用直流電源。FIG. 1 is a schematic diagram of an ion blating apparatus used in the method of forming electrodes on a silicon substrate according to the present invention. In the figure, 1 is a base plate, 2 is a stainless steel Pel jar, 3 is a vacuum chamber, 4 is an evaporation source supply unit equipped with a rotary switching crucible (not shown) containing titanium and nickel as base metals, and 5 is an evaporation source supply unit. A silicon substrate is mounted on a substrate holder 6 facing the evaporation source supply unit 4, 7 is a high-frequency plasma excitation coil placed between the evaporation source supply unit 4 and the silicon substrate 5, 8 is a high-frequency power source, and 9 is a high-frequency power source. A matching box is located between the power source 8 and the high-frequency plasma excitation coil 7, 10 is an evaporation power source that supplies power to an electron gun (not shown) that heats the evaporation source, and 11 is a positive electrode that moves toward the silicon substrate. Accelerating DC power supply that applies DC voltage to accelerate ions.
12は真空チェンバ3内に供給する希ガス又は窒素含有
ガスの流量を制御する制御バルブである。12 is a control valve that controls the flow rate of the rare gas or nitrogen-containing gas supplied into the vacuum chamber 3.
上記構成において、予め表面を清浄に処理した複数のシ
リコン基板5を基板ホルダ6に取り付け、ベルジャ2を
閉鎖して、真空チェンバ3内を排気する。真空チェンバ
3内が、5X10”−’Pa(パスカル)以下の真空度
に達したとき、制御バルブ12を開弁じて、真空チェン
バ3内にアルゴンガスを導入し、その分圧を4X10−
’Paに保持する。その後、高周波プラズマ励起用コイ
ル7に500Wの高周波電力を供給すると、高岡波プラ
ズマ励起用コイル7を中心として蒸発源供給部4とシリ
コン基板5を含む広い範囲にアルゴンのプラズマが発生
する。このとき、シリコン基板5の表面は、電子とイオ
ンの易動度の差によるセルフ・バイアス効果により直流
電界が印加された状態と等価となる。更に、アルゴンイ
オンの移動速度を加速するため、蒸発源供給部4を接地
し、これと基板ホルダ6との間に基板ホルダ6@を負と
する500Vの直流電圧を印加する。従って、アルゴン
イオンは、基板ホルダ6とほぼ同電位となるシリコン基
板5に向かって高速度で移動し、シリコン基板5の表面
に衝突(ボンバードメント)する。In the above configuration, a plurality of silicon substrates 5 whose surfaces have been previously treated to be clean are attached to the substrate holder 6, the bell jar 2 is closed, and the inside of the vacuum chamber 3 is evacuated. When the inside of the vacuum chamber 3 reaches a degree of vacuum of 5X10''-'Pa (Pascal) or less, the control valve 12 is opened and argon gas is introduced into the vacuum chamber 3, and its partial pressure is reduced to 4X10''-'Pa (Pascal) or less.
'Hold at Pa. Thereafter, when a high frequency power of 500 W is supplied to the high frequency plasma excitation coil 7, argon plasma is generated in a wide area including the evaporation source supply section 4 and the silicon substrate 5, with the Takaoka wave plasma excitation coil 7 as the center. At this time, the surface of the silicon substrate 5 becomes equivalent to a state where a DC electric field is applied due to the self-bias effect due to the difference in mobility between electrons and ions. Further, in order to accelerate the moving speed of argon ions, the evaporation source supply section 4 is grounded, and a DC voltage of 500 V is applied between it and the substrate holder 6 with the substrate holder 6 being negative. Therefore, the argon ions move at high speed toward the silicon substrate 5, which has approximately the same potential as the substrate holder 6, and bombard the surface of the silicon substrate 5.
従って、シリコン基板5の表面はイオンエツチングによ
りクリーニングされる。このクリーニング工程の時間は
、約20分である。Therefore, the surface of the silicon substrate 5 is cleaned by ion etching. The duration of this cleaning step is approximately 20 minutes.
その後、500Vの直流電圧の印加はそのままに、アル
ゴン圧力をやや低めて2XIO−”Paに保持し、蒸発
源供給部4に置かれたベース金属としてのチタンに電子
銃から発せられた電子ビー11を当ててチタンを蒸発さ
せる。蒸発したチタン粒子は、アルゴンプラズマの中心
領域である高周波プラズマ励起用コイル7の付近で高周
波電力のエネルギを受けて励起粒子、イオン粒子又は中
性粒子となり、高速度でシリコン基板5に向かって移動
してこれに付着し、チタンの第1のベース金属層を形成
する。この場合、第1のベース金属層は、約i 、 o
oo人の膜厚に形成される。Thereafter, the argon pressure was slightly lowered to 2XIO-''Pa while keeping the DC voltage of 500V applied, and the electron beam 11 was emitted from the electron gun onto the titanium base metal placed in the evaporation source supply section 4. The evaporated titanium particles receive the energy of high-frequency power near the high-frequency plasma excitation coil 7, which is the central region of the argon plasma, and become excited particles, ionic particles, or neutral particles, which generate high-speed particles. to form a first base metal layer of titanium, the first base metal layer having a thickness of approximately i,o.
It is formed to a film thickness of oo people.
第1のベース金属層の形成後、アルゴンガスの代りに窒
素ガスを導入して、窒素のプラズマを発生させると共に
、蒸発源供給部4からチタンを蒸発させる。この結果、
窒素とチタンが反応して得られる窒化チタン(TiN)
から成る窒化物層が第1のベース金属層の上に形成され
る。窒化物層は、約2 、000人の膜厚に形成される
。なお、窒素ガスの代りにアンモニアガスを導入して窒
素のプラズマを発生させてもよい。After forming the first base metal layer, nitrogen gas is introduced instead of argon gas to generate nitrogen plasma and evaporate titanium from the evaporation source supply section 4. As a result,
Titanium nitride (TiN) obtained by reacting nitrogen and titanium
A nitride layer consisting of is formed over the first base metal layer. The nitride layer is formed to a thickness of approximately 2,000 nm. Note that nitrogen plasma may be generated by introducing ammonia gas instead of nitrogen gas.
次に、窒素ガスの導入を停止し、直流電圧の印加状態で
かつアルゴンのプラズマの発生状態の下で、蒸発源供給
部4からチタンを蒸発させると、窒化物層の上に第2の
ベース金属層としてチタン膜が形成される。第2のベー
ス金属層は、約1,000人の膜厚に形成される。Next, the introduction of nitrogen gas is stopped, and when titanium is evaporated from the evaporation source supply section 4 while applying a DC voltage and generating argon plasma, a second base is formed on the nitride layer. A titanium film is formed as a metal layer. The second base metal layer is formed to a thickness of approximately 1,000 nm.
最後に、蒸発源をニッケルに切換え、上記チタンの蒸発
工程と同条件で蒸発源供給部4からニッケルを蒸発させ
る。従って、ニッケル粒子は、高周波プラズマ励起用コ
イル7の付近で高周波電力のエネルギを受けて励起粒子
、イオン粒子又は中性粒子となり、高速度でシリコン基
板5に向かって移動してこれに付着し、第2のベース金
属層の上にニッケル層を形成する。この場合、ニッケル
層は、約6,000人の膜厚に形成される。従って、第
2図に示すように、シリコン基板5には、このシリコン
基板5の上に付着した第1のベース金属層13、第1の
ベース金属層13の上に付着した窒化物層14、窒化物
M14の上に付着した第2のベース金属MI5及び第2
のベース金属層15の上に付着したニッケル層16から
なる電極が形成される。Finally, the evaporation source is switched to nickel, and nickel is evaporated from the evaporation source supply section 4 under the same conditions as in the titanium evaporation step. Therefore, the nickel particles receive the energy of high-frequency power in the vicinity of the high-frequency plasma excitation coil 7, become excited particles, ion particles, or neutral particles, move toward the silicon substrate 5 at high speed, and adhere thereto. A nickel layer is formed on the second base metal layer. In this case, the nickel layer is formed to a thickness of approximately 6,000 nm. Therefore, as shown in FIG. 2, the silicon substrate 5 includes a first base metal layer 13 deposited on the silicon substrate 5, a nitride layer 14 deposited on the first base metal layer 13, A second base metal MI5 deposited on top of the nitride M14 and a second
An electrode is formed consisting of a nickel layer 16 deposited on top of the base metal layer 15.
本発明の電極形成法で得られる電極は、シリコン基板を
半田で外部電極と接着する場合に良好な付着力を示す。The electrode obtained by the electrode forming method of the present invention exhibits good adhesion when bonding a silicon substrate to an external electrode using solder.
また、アルミニウム線のワイヤボンディングによる接続
やアルミニウムろう材による外部電極との接続を行う場
合に有効である。即ち、窒化物層14が介在しない場合
、アルミニウムとシリコンの反応が起こり易いことから
、ニッケル)?!J15の上に来るアルミニウム材とシ
リコン基板5のシリコンの反応が生じることがある。こ
の反応が生じた場合、電極の密着力及び外部電極の接続
強度が低下する。N形感電性シリコンの部分でこの反応
が起こると、N形感電性シリコンがP形導電性シリコン
に転換する危険もある。しかし、本発明の電極形成法で
得られる電極では、窒化物層】4が極めて緻密に形成さ
れるため、窒化物層14がアルミニウムとシリコンの相
互拡散を阻止し、これらの反応を確実に防止する。It is also effective when connecting aluminum wires by wire bonding or connecting external electrodes using aluminum brazing material. That is, if the nitride layer 14 is not present, the reaction between aluminum and silicon is likely to occur. ! A reaction may occur between the aluminum material on J15 and the silicon of the silicon substrate 5. When this reaction occurs, the adhesion of the electrodes and the connection strength of the external electrodes decrease. If this reaction occurs in the N-type conductive silicon, there is a risk that the N-type conductive silicon will convert to P-type conductive silicon. However, in the electrode obtained by the electrode forming method of the present invention, the nitride layer 4 is formed extremely densely, so the nitride layer 14 prevents the mutual diffusion of aluminum and silicon and reliably prevents these reactions. do.
本発明のシリコン基板への電極形成法では、充分に低抵
抗の抵抗性接触特性(オーミック接触)が得られる。こ
の抵抗性接触特性は、比抵抗0.018Ω・■、厚さ2
80μmのN形シリコンウェハに表面不純物濃度I X
11021a’−’、深さ1.7 p mのN十形拡
散層を形成したものに本発明の方法により電極・を形成
したときのデータで、接触抵抗値は9mΩである。一方
、シリコン母材比抵抗と2.2m角(4,84am2)
に切り出したチップ寸法から計算で求められた抵抗値は
10.4mΩである。従って、完全に近い抵抗性接触特
性を得ている。In the method of forming electrodes on a silicon substrate according to the present invention, resistive contact characteristics (ohmic contact) with sufficiently low resistance can be obtained. This resistive contact characteristic has a specific resistance of 0.018Ω・■ and a thickness of 2
Surface impurity concentration IX on 80 μm N-type silicon wafer
11021a'-', a contact resistance value of 9 mΩ is obtained when an electrode is formed by the method of the present invention on an N-type diffusion layer with a depth of 1.7 pm. On the other hand, the silicon base material resistivity and 2.2m square (4.84am2)
The resistance value calculated from the chip dimensions cut out is 10.4 mΩ. Therefore, nearly perfect resistive contact characteristics are obtained.
第3図は、2.lnn”の面積を有するシリコン基板に
本発明の方法、真空蒸着法及び無電解ニッケル′ メ
ッキ法により電極を形成した上で、これらに半田を介し
てリード線を接続し、引張試験にて電極の密着力を測定
した結果を示す。この引張試験では、各電極に対し20
個のサンプルを準備した(図中の丸印がそれぞれの測定
値を示す)0図中、Aは、本発明で得られたチタン−窒
化チタン−チタン−ニッケルの四PIJ電極の密着力を
示す、Bは、真空蒸着法で得られた同じくチタンとニッ
ケルの二N電極の密着力を示す。Cは、無電解ニッケル
メッキ法で得られたニッケルシリサイドとニッケルの二
層電極の密着力を示す、この図から明らかな通り、Aは
、三角形印で示される平均値で11.7kgの密着力を
示し、かつ破断個所は電極部でなくシリコン基板結晶内
である。これに対し、B及びCの平均密着力は、それぞ
れ7.5 k g及び10.4 kgで、Aよりかなり
低く、かつ上下限のバラツキが非常に大きい。なお、真
空蒸着法によるBのデータは、蒸着後の熱処理を施して
いないものである。しかし、蒸着後に熱処理を施したと
しても。Figure 3 shows 2. After forming electrodes on a silicon substrate having an area of 100 mm by the method of the present invention, vacuum evaporation method, and electroless nickel plating method, lead wires were connected to these through solder, and the electrodes were tested in a tensile test. The results of measuring the adhesion force are shown. In this tensile test, each electrode was
Samples were prepared (the circles in the figure indicate the respective measured values). In the figure, A indicates the adhesion strength of the titanium-titanium nitride-titanium-nickel four-PIJ electrode obtained in the present invention. , B indicates the adhesion strength of the 2N electrodes made of titanium and nickel also obtained by vacuum evaporation. C indicates the adhesion force of a two-layer electrode of nickel silicide and nickel obtained by electroless nickel plating. As is clear from this figure, A indicates the adhesion force of 11.7 kg as an average value indicated by the triangle mark. , and the fracture location is not in the electrode portion but within the silicon substrate crystal. On the other hand, the average adhesion strength of B and C is 7.5 kg and 10.4 kg, respectively, which is considerably lower than that of A, and the variation in the upper and lower limits is very large. Note that the data for B obtained by the vacuum evaporation method was obtained without heat treatment after the evaporation. However, even if heat treatment is performed after vapor deposition.
Cと同′8度の電極密着力が得られるだけで、平均値及
びバラツキのいずれにおいてもAより劣っている。The electrode adhesion force of only 8 degrees, which is the same as that of C, is obtained, but it is inferior to A in both the average value and the dispersion.
本発明のシリコン基板への電極形成法では、真空チェン
バ3内に供給する希ガスは、実用的にはアルゴンが最適
である。In the method of forming electrodes on a silicon substrate of the present invention, argon is practically the most suitable rare gas to be supplied into the vacuum chamber 3.
本発明のシリコン基板への電極形成法では、各粒子を加
速するため、蒸発源供給部とシリコン基板部分との間に
直流電圧を印加する。この直流電圧を大きくすると、シ
リコン基板に到達するイオン(アルゴンイオン、窒素イ
オン、ベース金属イオン、ニッケルイオン)の運動エネ
ルギが大きくなり、アルゴンイオンによるクリーニング
効果が大きくなり、またベース金属イオン及びニッケル
イオンのシリコン基板へのくい込み力が高まる。In the method of forming electrodes on a silicon substrate of the present invention, a DC voltage is applied between the evaporation source supply section and the silicon substrate portion in order to accelerate each particle. When this DC voltage is increased, the kinetic energy of ions (argon ions, nitrogen ions, base metal ions, and nickel ions) reaching the silicon substrate increases, and the cleaning effect of argon ions increases. The penetration force into the silicon substrate increases.
しかし、電極の密着力がシリコン基板の剥離強度で制限
されることから、蒸着源供給部とシリコン基板の間の空
間の電界強度がIOV/1程度で電極の密着力は飽和の
傾向を示す、また、この電界強度が30 V / cm
程度を越えると、付着した金属層がイオンのスパッタリ
ング作用によって荒れてしまうので好ましくない、従っ
て、この電界強度が10〜30V/cmとなるように直
洸電圧を印加するのがよい。However, since the adhesion force of the electrode is limited by the peel strength of the silicon substrate, the adhesion force of the electrode tends to be saturated when the electric field strength in the space between the evaporation source supply part and the silicon substrate is about IOV/1. Moreover, this electric field strength is 30 V/cm
If this level is exceeded, the deposited metal layer will become rough due to the sputtering action of the ions, which is undesirable. Therefore, it is preferable to apply the direct voltage so that the electric field strength is 10 to 30 V/cm.
シリコン基板とニッケル層との間に介在させるベース金
属としては、緻密な窒化物層を形成できる点を含めて、
チタン又はクロムのいずれでも使用できる。ただし、本
発明の方法によって形成したクロムは、ケミカルエツチ
ングによって加工するのが困難である。また、リード線
を半田接続する際に塩素系のフラックスを使うと、クロ
ム層が塩素で腐食して電極の密着力が低下する。ベース
金属として使用されるチタンは、電極の加工性、半田接
続、示度する上での安定性のいずれにおいても問題ない
上に、電極の密着力もクロムの場合より大きい値が得ら
れる。例えば、チタン及びクロムを比較した実験では、
下記の結果が得られた。As a base metal interposed between the silicon substrate and the nickel layer, there are several advantages, including the ability to form a dense nitride layer.
Either titanium or chromium can be used. However, chromium formed by the method of the present invention is difficult to process by chemical etching. Additionally, if chlorine-based flux is used to solder the lead wires, the chlorine will corrode the chromium layer and reduce the adhesion of the electrodes. Titanium, which is used as the base metal, has no problems in terms of electrode workability, solder connection, and stability in reading, and also provides greater electrode adhesion than chromium. For example, in an experiment comparing titanium and chromium,
The following results were obtained.
ベース金属 密着力(kg)
チタン 11・5
クロム 10.0
従って、チタンをベース金属として介在させるのが好適
である。Base metal Adhesion (kg) Titanium 11.5 Chromium 10.0 Therefore, it is preferable to use titanium as the base metal.
なお、フラックスを使わないで半田接続を行う場合、ニ
ッケル面では半田に対する濡れ性が不足することがある
。このような場合は、ニッケル層16の形成後に蒸発源
を銀に切換え、ニッケル層16の上に約2,000人の
銀層を形成すればよい。Note that when making solder connections without using flux, the nickel surface may lack wettability to the solder. In such a case, after forming the nickel layer 16, the evaporation source may be switched to silver, and a silver layer of approximately 2,000 layers may be formed on the nickel layer 16.
見肌匹夏釆
上記のように、本発明のシリコン基板への電極形成法で
は、シリコン基板上に順次、第】のベース金属層、窒化
物層、第2のベース金属層及びニッケル層が強固に付着
する。従って、電極の熱処理工程を必要とすることなく
、シリコン基板上に従来以上に高い密着力で低抵抗接触
性の電極が形成される。また、この電極は、外部電極と
の接続状態も良好かつ安定している。即ち、本発明のシ
リコン基板への電極形成法は、従来の無電解ニッケルメ
ッキ法あるいは真空蒸着法に比べ、下記の利点がある。As described above, in the method of forming electrodes on a silicon substrate of the present invention, the base metal layer, the nitride layer, the second base metal layer, and the nickel layer are formed on the silicon substrate in order. Attach to. Therefore, an electrode with a lower resistance contact property can be formed on a silicon substrate with a higher adhesion force than before, without requiring a heat treatment process for the electrode. Furthermore, this electrode has a good and stable connection with the external electrode. That is, the method of forming electrodes on a silicon substrate according to the present invention has the following advantages over the conventional electroless nickel plating method or vacuum evaporation method.
■ 無電解ニッケルメッキ法と真空蒸着法のいずれに対
しても、電極の密着力が向上し、密着力のバラツキも少
ない。■ The adhesion of the electrode is improved for both electroless nickel plating and vacuum evaporation, and there is little variation in adhesion.
■ 緻密な窒化物層の存在によって、外部電極との接続
に使用される半田材やアルミニウム材とシリコン基板と
の反応が確実に防止され、この反応による電極密着力の
低下及び外部電極の接続強度の低下が生じない。■ The presence of a dense nitride layer reliably prevents the reaction between the solder material or aluminum material used for connection with the external electrode and the silicon substrate, resulting in a decrease in electrode adhesion due to this reaction and a reduction in the connection strength of the external electrode. There is no decrease in
■ 無電解ニッケルメッキ法では、第1層目のメッキ、
熱処理及び第2層目のメッキ等の処理、及びこれらの処
理の前後処理を含む複雑かつ煩瑣な処理コニ程を含み、
必然的に全処理工程時間が長くなる。これに対して本発
明の方法では、全処理工程時間を大幅に短縮することが
できる。■ In the electroless nickel plating method, the first layer plating,
Including heat treatment, second layer plating, etc., and complex and troublesome processing steps including pre- and post-processing of these processes,
This necessarily increases the overall processing time. In contrast, with the method of the present invention, the total processing time can be significantly shortened.
■ 真空蒸着法に対しても、電極の熱処理を必要としな
い分、全処理工程時間を短縮することができる。■ Compared to the vacuum evaporation method, the entire process time can be shortened because no heat treatment of the electrode is required.
■ 無電解ニッケルメッキ法で必要な予示の化学薬品及
び水を使用することなく、これに伴って廃液処理という
問題もない。■ It does not require the use of chemicals and water, which are required in the electroless nickel plating method, and there is no problem with waste liquid treatment.
■ 無電解ニッケルメッキ法の場合の燐のような後工程
で不具合を招く成分を含ませないように電極を形成でき
る。従って、半田によるリード線接続のための熱処理工
程で不具合成分が電極から蒸発して接続不良を起こすよ
うなことはない。■ Electrodes can be formed without containing components that cause problems in subsequent processes, such as phosphorus in the case of electroless nickel plating. Therefore, there is no possibility that defective components will evaporate from the electrodes and cause connection failures during the heat treatment process for connecting lead wires using solder.
■ 真空蒸着法と比べて、電極の結晶方位がそろってお
り、密度も高い、従って、外部電極との接続状態が良好
かつ安定している。■ Compared to the vacuum evaporation method, the crystal orientation of the electrodes is aligned and the density is high, so the connection with the external electrode is good and stable.
■ 真空蒸着法と比べて、電極形成前のシリコン基板の
処理によって電極の密着力が左右されない。■ Compared to the vacuum evaporation method, the adhesion of the electrodes is not affected by the treatment of the silicon substrate before electrode formation.
従って、シリコン基板の取扱が簡単であるし、上記■の
利点を生む一因ともなっている。Therefore, handling of the silicon substrate is easy, and this is also one of the reasons for the above-mentioned advantage (2).
第1図は、本発明によるシリコン基板への電極形成法に
使用するイオンブレーティング装置の概略図、第2図は
、本発明のシリコン基板への電極形成法で電極が形成さ
れたシリコン基板の断面図、第3図は5本発明による電
極と従来の電極の密着力を示すグラフ、第4図は、従来
の無電解ニッケルメッキ法によるシリコン基板への電極
の形成状態を示す断面図である。
10.ベースプレート、 20.ペルジャー。
30.真空チェンバ、 46.蒸発源供給部、56.シ
リコン基板、 61.基板ホルダ、7.。
高周波プラズマ励起用コイル、 80.高周波電源、
96.マツチングボックス、 10.、蒸発用電
源、11.、加速用直流電源、 12.。
制御バルブ、130.第1のベース金属層、 140.
窒化物層、 150.第2のベース金属層、160.
ニッケル層、
特許出願人 サンケン電気株式会社同
村 山 洋 −
(は刀11名J
第1図
第2図
第3図
BA
第4図
(a) (b)FIG. 1 is a schematic diagram of an ion blating apparatus used in the method of forming electrodes on a silicon substrate according to the present invention, and FIG. FIG. 3 is a graph showing the adhesion between the electrode according to the present invention and a conventional electrode. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the state of electrode formation on a silicon substrate by the conventional electroless nickel plating method. . 10. base plate, 20. Pelger. 30. Vacuum chamber, 46. Evaporation source supply section, 56. silicon substrate, 61. substrate holder, 7. . Coil for high frequency plasma excitation, 80. high frequency power supply,
96. Matching box, 10. , evaporation power source, 11. , DC power supply for acceleration, 12. . control valve, 130. first base metal layer, 140.
nitride layer, 150. second base metal layer, 160.
Nickel layer, patent applicant Sanken Electric Co., Ltd.
Hiroshi Murayama - (11 swords J Figure 1 Figure 2 Figure 3 BA Figure 4 (a) (b)
Claims (2)
部に対向して配置されたシリコン基板の雰囲気をチタン
又はクロムから選択されたベース金属及びニッケルの蒸
発が可能な真空度まで排気する排気工程、 前記蒸発源供給部に対して前記シリコン基板部分が負と
なる直流電圧を印加し、前記雰囲気中に希ガスを導入す
ると共に、前記高周波プラズマ励起用コイルに高周波電
力を供給して希ガスのプラズマを発生させ、前記シリコ
ン基板に希ガスのイオンで衝撃を与えてシリコン基板の
表面をクリーニングするクリーニング工程、 前記直流電圧の印加状態でかつ前記希ガスのプラズマの
発生状態で、前記蒸発源供給部から前記ベース金属を蒸
発させ、クリーニングした前記シリコン基板の表面に第
1のベース金属層を形成する第1ベース金属層形成工程
、 前記雰囲気中に窒素含有ガスを導入し、前記直流電圧の
印加状態で、前記高周波プラズマ励起用コイルに高周波
電力を供給して窒素のプラズマを発生させると共に、前
記蒸発源供給部から前記ベース金属を蒸発させ、前記第
1のベース金属層の上に前記ベース金属の窒化物層を形
成する窒化物層形成工程、 前記窒素含有ガスの導入を停止し、前記直流電圧の印加
状態でかつ前記希ガスのプラズマの発生状態に戻して、
前記蒸発源供給部から前記ベース金属を蒸発させ、前記
窒化物層の上に第2のベース金属層を形成する第2ベー
ス金属層形成工程、及び 前記直流電圧の印加状態でかつ前記希ガスのプラズマの
発生状態で、前記蒸発源供給部からニッケルを蒸発させ
、前記第2のベース金属層の上にニッケル層を形成する
ニッケル層形成工程、を含むシリコン基板への電極形成
法。(1) An evacuation process in which the atmosphere of the silicon substrate placed opposite the evaporation source supply unit is evacuated to a degree of vacuum that allows evaporation of the base metal selected from titanium or chromium and nickel through a high-frequency plasma excitation coil. , Applying a DC voltage that makes the silicon substrate portion negative to the evaporation source supply unit, introducing a rare gas into the atmosphere, and supplying high frequency power to the high frequency plasma excitation coil to excite the rare gas. a cleaning step of generating plasma and bombarding the silicon substrate with rare gas ions to clean the surface of the silicon substrate; supplying the evaporation source while the DC voltage is applied and the rare gas plasma is generated; a first base metal layer forming step of evaporating the base metal from the surface of the silicon substrate and forming a first base metal layer on the surface of the cleaned silicon substrate; introducing a nitrogen-containing gas into the atmosphere and applying the DC voltage; In this state, high frequency power is supplied to the high frequency plasma excitation coil to generate nitrogen plasma, and at the same time, the base metal is evaporated from the evaporation source supply section, and the base metal is deposited on the first base metal layer. a nitride layer forming step of forming a nitride layer, stopping the introduction of the nitrogen-containing gas and returning to the state where the DC voltage is applied and the rare gas plasma is generated,
a second base metal layer forming step of evaporating the base metal from the evaporation source supply unit to form a second base metal layer on the nitride layer; A method for forming an electrode on a silicon substrate, the method comprising the step of forming a nickel layer on the second base metal layer by evaporating nickel from the evaporation source supply section in a state where plasma is generated.
1)項記載のシリコン基板への電極形成法。(2) The rare gas is argon.
1) Method of forming electrodes on a silicon substrate as described in section 1).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19404886A JPS6351630A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Method of forming electrode for silicon substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19404886A JPS6351630A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Method of forming electrode for silicon substrate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6351630A true JPS6351630A (en) | 1988-03-04 |
JPH0581050B2 JPH0581050B2 (en) | 1993-11-11 |
Family
ID=16318075
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19404886A Granted JPS6351630A (en) | 1986-08-21 | 1986-08-21 | Method of forming electrode for silicon substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6351630A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5231053A (en) * | 1990-12-27 | 1993-07-27 | Intel Corporation | Process of forming a tri-layer titanium coating for an aluminum layer of a semiconductor device |
US5488014A (en) * | 1990-08-28 | 1996-01-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Interconnection structure of semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thererfor |
JP2001189473A (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Photosensor and manufacturing method therefor |
KR100458294B1 (en) * | 1997-12-30 | 2005-02-23 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming barrier metal layer of semiconductor device to form stable contact |
WO2013149481A1 (en) * | 2012-04-05 | 2013-10-10 | 中国科学院微电子研究所 | Atmospheric-pressure plasma free radical cleaning system |
JP2014500620A (en) * | 2010-11-10 | 2014-01-09 | クリー インコーポレイテッド | Contact pad and manufacturing method thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56142633A (en) * | 1980-04-08 | 1981-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | Forming method for back electrode of semiconductor wafer |
JPS58102521A (en) * | 1981-12-14 | 1983-06-18 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPS58158918A (en) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of metal nitride thin film |
JPS59208727A (en) * | 1983-05-12 | 1984-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | Plasma etching apparatus |
JPS605560A (en) * | 1983-06-23 | 1985-01-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
-
1986
- 1986-08-21 JP JP19404886A patent/JPS6351630A/en active Granted
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56142633A (en) * | 1980-04-08 | 1981-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | Forming method for back electrode of semiconductor wafer |
JPS58102521A (en) * | 1981-12-14 | 1983-06-18 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JPS58158918A (en) * | 1982-03-16 | 1983-09-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of metal nitride thin film |
JPS59208727A (en) * | 1983-05-12 | 1984-11-27 | Mitsubishi Electric Corp | Plasma etching apparatus |
JPS605560A (en) * | 1983-06-23 | 1985-01-12 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5488014A (en) * | 1990-08-28 | 1996-01-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Interconnection structure of semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thererfor |
US5231053A (en) * | 1990-12-27 | 1993-07-27 | Intel Corporation | Process of forming a tri-layer titanium coating for an aluminum layer of a semiconductor device |
KR100458294B1 (en) * | 1997-12-30 | 2005-02-23 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming barrier metal layer of semiconductor device to form stable contact |
JP2001189473A (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Photosensor and manufacturing method therefor |
JP2014500620A (en) * | 2010-11-10 | 2014-01-09 | クリー インコーポレイテッド | Contact pad and manufacturing method thereof |
US9607955B2 (en) | 2010-11-10 | 2017-03-28 | Cree, Inc. | Contact pad |
WO2013149481A1 (en) * | 2012-04-05 | 2013-10-10 | 中国科学院微电子研究所 | Atmospheric-pressure plasma free radical cleaning system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0581050B2 (en) | 1993-11-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100631275B1 (en) | Sputtering target producing few particles or backing plate and sputtering method producing few particles | |
KR100672101B1 (en) | Method of depositing a copper seed layer which promotes improved feature surface coverage | |
JP3791829B2 (en) | Sputtering target with less generation of particles | |
JPS6351630A (en) | Method of forming electrode for silicon substrate | |
JPS59126779A (en) | Method of roughening copper surface | |
US6191485B1 (en) | Semiconductor device | |
Ishida et al. | Contact and interconnect formation on compound semiconductor devices by ionized-cluster beam deposition | |
JPS6351629A (en) | Method of forming electrode for silicon substrate | |
JPH0193149A (en) | Semiconductor device | |
TW201250019A (en) | Electronic component manufacturing method including step of embedding metal film | |
JP2934263B2 (en) | Aluminum material and method of manufacturing the same | |
JP3573218B2 (en) | Thin film manufacturing method | |
US5496772A (en) | Method of manufacturing film carrier type substrate | |
CN111129193A (en) | Atomic oxygen protection silver interconnection sheet for space solar cell and preparation method | |
JPH02156066A (en) | Method for cleaning base material | |
JPS5928568A (en) | Dry plating method | |
JP3079765B2 (en) | Materials for electrical contacts | |
JPH07122581A (en) | Method and device for solder bonding | |
JP2600336B2 (en) | Method of manufacturing base material for high thermal conductive IC | |
JP2560451B2 (en) | Cu metallization method for Al ceramic material by O ion mixing | |
JPH06293581A (en) | Metallizing method for surface of aln ceramic material | |
JP3060709B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing electrical contact material | |
WO2000046830A1 (en) | Diaphragm plate and its processing method | |
KR960014958B1 (en) | Shield manufacturing method for semiconductor sputtering apparatus | |
JPS6066815A (en) | Manufacture of semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |