DE1152195B - Verfahren zum Kontaktieren von mit Aluminium legierten Halbleiter-anordnungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

J17815 Vmc/21g

ANMELDETAG: U. MÄRZ 1960

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

1. AUGUST 1963

Es ist bekannt, an einem Halbleiterkörper aus Silizium durch elektrolytisches Plattieren ohmsche Kontakte anzubringen, welche durch Löten kontaktiert werden. Ferner ist ein Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiterkörpern aus Silizium bekannt, bei dem der Halbleiter mit einer solchen Ätzflüssigkeit mit metallischen Verbindungen als Zusätzen behandelt wird, daß Fremdschichten, insbesondere Oxydschichten, entfernt werden und gleichzeitig auf der Halbleiteroberfläche eine Metallkontaktschicht durch Ionenaustausch niedergeschlagen wird.

Demgegenüber betrifft die vorhegende Erfindung ein Verfahren zum Kontaktieren von mit Aluminium legierten Halbleiteranordnungen, insbesondere von Transistoren und Dioden aus Silizium. Zum Unterschied zu den bekannten Verfahren sollen also durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung die durch das Einlegieren der Legierungskörper erhaltenen Aluminiumelektroden kontaktiert werden.

Bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen, bei denen die pn-Übergänge für die Emitter- und Kollektorseite durch Einlegieren von Legierungskörpern aus Aluminium oder einer aluminiumhaltigen Legierung hergestellt werden, bereitet das Anbringen der Stromzuführungsdrähte an die Aluminiumelektrode Schwierigkeiten. Diese werden dadurch verursacht, daß sich das Aluminium bekanntlich in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre sofort mit einer Oxydschicht aus Aluminiumoxyd überzieht. Diese Oxydschicht besitzt einen relativ hohen Schmelzpunkt, so daß sie bei Anwendung der üblichen Lötverfahren eine Verbindung des Anschlußdrahtes mit der Aluminiumelektrode erschwert. Es sind bereits zahlreiche Verfahren bekannt, die Aluminiumoxydhaut vor dem Kontaktieren mit dem Anschlußdraht durch chemische oder mechanische Behandlung zu entfernen. Man hat dabei jedoch darauf zu achten, daß sich keine neue Oxydhaut während oder kurz vor dem Lötvorgang bildet. Man kann das beispielsweise verhindern, indem man die Oberfläche der eingelagerten Aluminiumelektrode mit einer Nickelschicht, beispielsweise durch Plattieren, versieht. Schwierigkeiten bereitet dabei die Tatsache, daß sich auch die Siliziumoberfläche des Halbleiterkörpers mit Nickel überzieht. Aus diesem Grunde hat man bisher durch eine gezielte Behandlung nur die Oberfläche der Aluminiumelektrode mit Nickel überzogen. Es ist jedoch leicht einzusehen, daß dieses Verfahren wegen der geringen Abmessungen der Halbleiteranordnung sehr mühselig ist und hohe Anforderungen an das Arbeitspersonal stellt.

Nach der Erfindung werden Nachteile, die sich Verfahren zum Kontaktieren
von mit Aluminium legierten Halbleiteranordnungen

Anmelder:

Intermetall Gesellschaft für Metallurgie

und Elektronik m. b. H.,
Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 19

Dr. Horst Knau, Freiburg (Breisgau)-Lehen,

und Georges Calon, Freiburg (Breisgau),

sind als Erfinder genannt worden

beim gezielten Plattieren nur der Legierungselektrode ergeben, erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß nach dem Einlegieren der Legierungskörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung die gesamte Halbleiteranordnung zunächst in einem die Oxydhaut angreifenden Ätzmittel geätzt, danach unmittelbar in einem solchen Nickelbad stromlos mit Nickel plattiert wird, das auf der Aluminiumelektrode einen wesentlich dickeren Nickelüberzug abscheidet als auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers, und daß nach dem Anlöten der Zuführungsdrähte durch eine weitere Ätzbehandlung das Nickel nur von der Oberfläche des Halbleiterkörpers entfernt wird.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß zum Plattieren der Aluminiumelektroden nicht jede einzelne Halbleiteranordnung gesondert behandelt werden muß, sondern daß es möglich ist, zahlreiche Halbleiteranordnungen, die aus dem Halbleiterkörper mit dem einlegierten Legierungskörper bestehen, in ein Nickelbad zu tauchen. Es wird dabei zwar auch ein Niederschlag aus Nickel auf der Oberfläche des Halbleitermaterials erzeugt, es hat sich jedoch überraschenderweise herausgestellt, daß es verhältnismäßig leicht ist, diese an sich unerwünschte Nickelschicht auf dem Halbleiterkörper durch eine anschließende Ätzbehandlung wieder zu entfernen. Die der Erfindung zugrunde hegende Erkenntnis besteht darin, daß sich beim Eintauchen der Halbleiteranordnungen in das Nickelbad das Nickel vorzugsweise auf der Oberfläche der einlegierten Legierungskörper aus

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Aluminium oder einer aluminiumhaltigen Legierung niederschlägt und dort bereits ein fester, zusammenhängender Nickelüberzug entstanden ist, während sich auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers, beispielsweise aus Silizium, nur geringe Spuren und unzusammenhängende Schichten aus Nickel niederschlagen, die durch ein geeignetes Ätzmittel leicht wieder entfernt werden können.

Im folgenden sollen an Hand eines Ausführungsbeispiels die Vorteile und weiteren Merkmale der Er- findung näher erläutert werden:

Zunächst wird ein kleines Halbleiterplättchen aus Silizium in bekannter Weise mit Legierungskörpern aus Aluminium oder einer aluminiumhaltigen Legierung, beispielsweise einer eutektischen Aluminium- Silizium-Legierung, legiert. Bei der Herstellung von Dioden wird dazu in eine Oberfläche des Halbleiterplättchens ein Legierungskörper einlegiert, während bei der Herstellung von Transistoren in beide Oberflächen je ein Legierungskörper einlegiert wird. Dieses Verfahren ist bekannt, und es soll daher nicht näher darauf eingegangen werden.

Die Halbleiteranordnung aus dem Siliziumkörper und den beiden einlegierten Legierungskörpern wird durch Eintauchen in eine Ätzflüssigkeit gereinigt. Als Ätzflüssigkeit eignet sich beispielsweise eine 5%ige Kalilauge, die außerdem noch erhitzt werden kann und die die Oxydhaut insbesondere auf der Oberfläche des Legierungskörpers entfernt.

Nach Beendigung dieser Ätzbehandlung wird die Halbleiteranordnung umgehend in ein Nickelbad gebracht. Es kann dazu irgendeine bekannte Lösung verwendet werden, die so zusammengesetzt ist, daß sich die in ihr befindlichen Nickelionen auf der Aluminiumelektrode als metallisches Nickel abscheiden. Es werden sich dabei gleichzeitig auch Nickelionen auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers absetzen. Die Affinität zu dem Silizium ist jedoch nicht so groß wie zum Aluminium, so daß sich bereits eine dichte zusammenhängende Nickelschicht auf der Oberfläche der Aluminiumelektroden gebildet hat, während erst geringe Mengen Nickel auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers abgesetzt sind. Wenn man nun die Behandlungsdauer so einrichtet, daß die Halbleiteranordnung sofort aus dem Nickelbad entfernt wird, wenn sich eine genügend dichte Nickelschicht auf der Oberfläche der Aluminiumelektroden abgesetzt hat, kann man erreichen, daß die Nickelschicht auf der Halbleiteroberfläche nur sehr dünn ist. Diese optimale Behandlungszeit kann durch einfache Versuche leicht ermittelt werden. Die so behandelte Halbleiteranordnung kann nun bequem mit den Anschlußdrähten versehen werden, indem man diese an die mit Nickel plattierten Aluminiumelektroden anlötet. Anschließend kann man die Halbleiteranordnung in bekannter Weise vervollständigen, indem man sie beispielsweise auf einen geeigneten Sockel montiert.

Diese Halbleiteranordnung besitzt noch dünne Nickelschichten auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers aus Silizium, die entfernt werden müssen. Zu diesem Zweck wird die Halbleiteranordnung (bei der Massenherstellung wieder mehrere derartige Halbleiteranordnungen) einer elektrolytischen Ätzbehandlung unterworfen. Als geeignet hat sich dafür beispielsweise eine lO°/oige Lösung von Schwefelsäure erwiesen. Diese entfernt die dünne, nicht zusammenhängende Nickelschicht auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers, ohne dabei die Lötverbindung des Anschlußdrahtes mit der Aluminiumelektrode anzugreifen. Auch dabei läßt sich wieder leicht eine optimale Ätzdauer durch Versuche ermitteln.

Die Halbleiteranordnungen können dann in bekannter Weise weiterverarbeitet und mit Umhüllungen oder Gehäusen versehen werden.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Kontaktieren von mit Aluminium legierten Halbleiteranordnungen, insbesondere von Transistoren und Dioden aus Silizium, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einlegieren der Legierungskörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung die gesamte Halbleiteranordnung zunächst in einem die Oxydhaut angreifenden Ätzmittel geätzt, danach unmittelbar in einem solchen Nickelbad stromlos mit Nickel plattiert wird, das auf der Aluminiumelektrode einen wesentlich dickeren Nickelüberzug abscheidet als auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers, und daß nach dem Anlöten der Zuführungsdrähte durch eine weitere Ätzbehandlung das Nickel nur von der Oberfläche des Halbleiterkörpers entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung so lange in das Nickelbad eingetaucht wird, bis sich auf der Aluminiumelektrode gerade ein geschlossener Nickelüberzug abgeschieden hat und die übrige Oberfläche der Halbleiteranordnung jedoch noch nicht mit einem geschlossenen Überzug versehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickel nach dem Anbringen der Zuführungsdrähte von der Oberfläche des Halbleiterkörpers durch elektrolytisches Ätzen mit einer lO°/oigen Schwefelsäure entfernt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzbehandlung so lange durchgeführt wird, bis die Nickelschicht von der Oberfläche des Halbleiterkörpers entfernt ist, jedoch die Lötverbindung zwischen dem Anschlußdraht und der Aluminiumelektrode noch nicht angegriffen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1000533; USA.-Patentschrift Nr. 2793 420.

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