DE1226855B

DE1226855B - Verfahren zum stromlosen Vergolden der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Elektroden einer Halbleiter-anordnung

Info

Publication number: DE1226855B
Application number: DEJ20088A
Authority: DE
Inventors: Tmothy Mocanu
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1960-06-24
Filing date: 1961-06-15
Publication date: 1966-10-13
Also published as: US3099576A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag:
Auslegetag:

C 23 c

Deutsche Kl.: 48 b-3/00

J 20088 VI b/48 b
15. Juni 1961
13. Oktober 1966

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum stromlosen Vergolden, insbesondere zum gezielten Abscheiden von Gold auf Legierungskontakten von Silicium-Halbleiteranordnungen durch stromloses Vergolden.

Die Erfindung wird im folgenden für die spezielle Anwendung bei Silicium-Dioden beschrieben, die Aluminiumlegierungen als Kontakte besitzen. Als Aluminiumlegierung sollen im folgenden sowohl im wesentlichen reines Aluminium als auch Aluminiumlegierungen verstanden werden, die während des Legierens von gleichrichtenden pn-Übergängen entstehen oder als Legierungsmaterial verwendet werden.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß Aluminium und Legierungen mit hohem Aluminiumgehalt auf ihrer Oberfläche eine Oxydschicht aufweisen, stößt das Anbringen von Zuleitungsdrähten auf die Legierungskontakte aus Aluminium bei Siliciumdioden auf Schwierigkeiten, da sowohl Schweißungen als auch Lötungen durch die Anwesenheit der Oxydschicht erschwert werden. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt mit einer Methode, nach der Aluminiumelektroden selektiv mit Gold versehen werden, die Herstellung von elektrischen Kontakten mit diesen Elektroden zu erleichtern.

Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zum stromlosen Vergolden der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehenden Elektroden einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Silicium-Halbleiteranordnung, für die Herstellung von elektrischen Kontakten, das sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß die Halbleiteranordnung in eine heiße Alkalihydroxydlösung einer solchen Konzentration getaucht wird, daß nur das Elektrodenmaterial angegriffen wird, anschließend die Lösung bei eingetauchter Halbleiteranordnung fortlaufend mit heißem Wasser unter Ablaufenlassen verdünnt wird, bis sie aus klarem Wasser besteht, sodann dem Wasser mit der darin eingetauchten Anordnung unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von etwa 80° C eine Lösung eines Gold-Amino-Komplexes zum Vergolden zugefügt und der pH-Wert des Vergoldungsbades mittels einer Ammoniumhydroxydlösung auf einen Wert zwischen 7 und 8 eingestellt und gehalten wird.

Die weitere Ausbildung und die Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung an Hand der die Aufeinanderfolge der einzelnen Verfahrensschritte wiedergebenden Zeichnung dargestellt.

Der erste Verfahrensschritt nach der Erfindung Verfahren zum stromlosen Vergolden der aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
bestehenden Elektroden einer Halbleiteranordnung

Anmelder:

Deutsche ITT Industries
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 19

Als Erfinder benannt:

Tmothy Mocanu, Quincy, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. Juni 1960 (38 631)

besteht darin, daß die fertiggestellte Diodenanordnung oder ein entsprechender anderer Gegenstand in ein Bad getaucht wird, das im wesentlichen aus einer 2normalen Lösung von Natrium- oder Kaliumhydroxyd besteht. Die Temperatur der Lösung wird zweckmäßig auf etwa 80° C gehalten. Das Tauchen wird etwa 3 bis 4 Minuten oder über eine sonstige geeignete Zeit durchgeführt, während der die Oxydschicht von der Oberfläche der Aluminiumelektrode der Diode entfernt wird, ohne daß dabei der gleichrichtende Übergang oder die Oberflächeneigenschaften des Siliciumplättchens nachteilig beeinflußt werden.

Am Ende der Tauchzeit wird das Bad aus Alkalihydroxyd fortlaufend kontinuierlich mit heißem, vorzugsweise kochendem Wasser verdünnt, ohne dabei die Diode aus dem Bad zu entfernen. Die Verdünnung wird so lange fortgesetzt, bis das Bad weitestgehend frei von Hydroxyd ist und im wesentlichen aus Wasser besteht. Dabei wird die Temperatur des Bades vorzugsweise auf etwa 80° C gehalten.

Durch das Wasserbad, das durch die laufende Verdünnung erhalten worden ist, wird die Diode gespült, ohne sie dabei der Luft auszusetzen.

Dem Wasserbad wird eine geeignete Lösung aus einem Gold-Amino-Komplex zugegeben. Ferner wird eine ausreichende Menge von Ammoniumhydroxyd periodisch zugefügt, und zwar so viel, wie notwendig ist, um den pH-Wert der Lösung zwischen 7 und 8 einzustellen und zu halten, da das Ammoniumhydroxyd verdampft. Wie in den vorhergehenden

609 670/333

Verfahrensschritten wird die Temperatur der Lösung bei etwa 80° C innerhalb einer Grenze von" "±5° C gehalten. Die Menge der zugefügten Gold-Amino-Lösung zum Vergolden ist selbstverständlich abhängig vom Volumen des Iteinigungsbades und der für das Vergolden benötigten Konzentration.

Beispiel,.

Die Dioden werden zunächst in 50 ecm einer 2normalen Natriumhydroxydlösung (4 g 'Natriumhydroxyd auf 50 cm³ H₂O) bei einer Temperatur von etwa 80° C getaucht. Nach 4 Minuten werden die Dioden, ohne der Atmosphäre ausgesetzt zu werden, gespült durch fortlaufendes Verdünnen des Bades mit kochendem Wasser, nach deren Ablauf das 50-cm.³-Volumen des Bades im wesentlichen aus reinem Wasser besteht.

Dieser Menge Wasser werden 5cm³ eines GoId-Amino-Komplexes zugegeben. Wenn es notwendig ist, wird Wärme zugeführt, um die Lösung auf 80 + 5⁰C zu halten. Nach etwa einer Minute werden der Lösung 2 cm³ einer 28 %igen Ammonium-.hydroxydlösung zugefügt, um diese alkalisch auf einem pH-Wert zwischen 7 und 8 zu halten. Wegen des Austritts von Ammoniakdampf (NH₃) werden nach 3 Minuten weitere 3 cm³ einer 28 °/bigen Ammoniumhydroxydlösung zugefügt, um den gewünschten pH-Wert zu halten. -Die- Vergoldung wird für weitere 3 Minuten fortgesetzt, nach denen'die Dioden entfernt, gereinigt und getrocknet werden. -

Als Ergebnis dieser Behandlung weisen die Dioden eine glatte, glänzende, zusammenhängende Goldplattierung auf den Aluminiumelektroden* auf ohne nachweisbare Vergoldung der Siliciumoberfläche. Es konnte keine Vergoldung Oder Beeinträchtigung der gleichrichtenden Übergänge noch sonstige nachteilige Erscheinungen auf den Halbleiterplättchen nachgewiesen werden. - ■ ' '

Es sei darauf hingewiesen, daß es wichtig ist, extreme Abweichungen über +1O⁰G von der vorgesehenen Temperatur von- 80° C zu vermeiden. Grundsätzlich wäre eine etwas -niedrigere Temperatur für das Hydroxydbad zulässig. Um jedoch die Einstellung der für das Plattierungsbad mehr oder weniger kritischen Temperatür von 80 + 5⁰C zu beschleunigen bzw. zu erleichtern, ist es zweckmäßig, die Verdünnung des Hydroxydbades mit kochendem öder nahezu kochendem- Wasser vorzunehmen, so daß das erhaltene - Reinigungsbad eine Temperatur von nahezu 100° C aufweist. Dadurch ist es möglich, die Vergoldungslösung und das Ammoniumhydroxyd bei Zimmertemperatur hinzuzufügen, ohne daß-dabei die-Temperatur des Bades wesentlich unter 80° C absinkt. Die Zuführung von Wärme über eine äußere Wärmequelle kann dann verringert, oder gänzlich vermieden werden.

Die verschiedenen festgesetzten Zeiten sind nicht kritisch, obwohl die für die Vergoldung festgesetzte Zeit unter Umständen zu einer unerwünschten Vergoldung des gleichrichtenden Überganges führt, wenn sie übermäßig verlängert wird.

Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, daß die Oxydschicht von der Oberfläche des Aluminiums bzw. der Aluminiumlegierung entfernt wird und daß die Oberfläche bis zum Aufbringen der Goldschicht oxydfrei gehalten wird, ohne dabei' die Diode nachteilig zu beeinflussen. ■ ■ ^: ■ ''

Claims

Patentanspruch: '" "

Verfahren zum stromlosen -Vergolden der aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung be-' stehenden: Elektroden einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Silicium-Halbleit&ränöfdnurig", für- die Herstellung von-elektrischen¹ -Kontakten, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiteranordnung in eine heiße Alkalihydroxydlösung einer solchen Konzentration getaucht wird, daß nur das Elektrodenmaterial angegriffen wird, anschließend^ die Lösung bei eingetauchter Halbleiteranordnung -fortlaufend -mit heißem Wasser unter Ablaufenlassen verdünnt wird; bis sie -aus -klarem Wasser besteht, sodann dem Wasser mit der darin eingetauchten Anordnung "unter Aufreehtefhaltung" einer Temperatur von etwa 80° C eine Lösung eines Gold-Amino-Kom-■plexes zum Vergolden zugefügt und der pH-Wert des Vergoldungsbades mittels einer 'Ammonium-■hydroxydlösung'auf einen Wert zwischen' 7 und 8 eingestellt und gehalten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 813 472, 932 858;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1000 533;
Ff annhauser, »Galvanotechnik«, 1950, Bd. I, S. 912. ■"■■■"■"■ :■■■■■

609 670/333 10.66 © Bundesdruckerei Berlin