DE1226855B - Process for electroless gold plating of electrodes made of aluminum or an aluminum alloy in a semiconductor arrangement - Google Patents
Process for electroless gold plating of electrodes made of aluminum or an aluminum alloy in a semiconductor arrangementInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
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C 23 cC 23 c
Deutsche Kl.: 48 b-3/00 German class: 48 b -3/00
J 20088 VI b/48 b
15. Juni 1961
13. Oktober 1966 J 20088 VI b / 48 b
June 15, 1961
October 13, 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.The invention relates to a method for electroless gold plating, in particular for targeted Deposition of gold on alloy contacts of silicon semiconductor assemblies by electroless Gild.
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. The invention is described below for the specific application in silicon diodes which Have aluminum alloys as contacts. As an aluminum alloy, both essentially pure aluminum as well as aluminum alloys are understood, which during the Alloying of rectifying pn junctions or can be used as an alloy material.
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.In view of the fact that aluminum and alloys with high aluminum content on their If the surface has an oxide layer, the attachment of lead wires hits the alloy contacts made of aluminum with silicon diodes on difficulties, since both welds and soldering can also be made more difficult by the presence of the oxide layer. The present invention intends to provide a method by which aluminum electrodes are selectively gold plated, the To facilitate making electrical contacts with these electrodes.
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.The invention therefore relates to a method for electroless gold plating made of aluminum or a Aluminum alloy electrodes of a semiconductor arrangement, in particular a silicon semiconductor arrangement, for the production of electrical contacts, according to the invention distinguishes that the semiconductor device in a hot alkali hydroxide solution of such a concentration is immersed so that only the electrode material is attacked, then the solution immersed semiconductor device is continuously diluted with hot water while draining, until it consists of clear water, then below the water with the arrangement immersed in it Maintaining a temperature of about 80 ° C a solution of a gold-amino complex for gilding added and the pH of the gold plating bath using an ammonium hydroxide solution a value between 7 and 8 is set and held.
Die weitere Ausbildung und die Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung an Hand der die Aufeinanderfolge der einzelnen Verfahrensschritte wiedergebenden Zeichnung dargestellt. The further development and advantages of the invention will become apparent in the following description Hand of the drawing showing the sequence of the individual process steps.
Der erste Verfahrensschritt nach der Erfindung Verfahren zum stromlosen Vergolden der aus
Aluminium oder einer Aluminiumlegierung
bestehenden Elektroden einer Halbleiteranordnung The first process step according to the invention process for electroless gold plating from
Aluminum or an aluminum alloy
existing electrodes of a semiconductor device
Anmelder:Applicant:
Deutsche ITT Industries
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 19German ITT Industries
Company with limited liability,
Freiburg (Breisgau), Hans-Bunte-Str. 19th
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Tmothy Mocanu, Quincy, Mass. (V. St. A.)Tmothy Mocanu, Quincy, Mass. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
V. St. v. Amerika vom 24. Juni 1960 (38 631)V. St. v. America June 24, 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. is that the completed diode array or other equivalent object in a bath is immersed, which essentially consists of a 2 normal solution of sodium or potassium hydroxide consists. The temperature of the solution is expediently kept at about 80.degree. The diving is carried out for about 3 to 4 minutes or any other suitable time during which the oxide layer is removed from the surface of the aluminum electrode of the diode without affecting the rectifying Transition or the surface properties of the silicon wafer are adversely affected.
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.At the end of the immersion time, the alkali hydroxide bath is continuously filled with hot, preferably diluted in boiling water without removing the diode from the bath. The dilution is continued until the bath is largely free of hydroxide and essentially consists of water. The temperature of the bath is preferably kept at about 80 ° C.
Durch das Wasserbad, das durch die laufende Verdünnung erhalten worden ist, wird die Diode gespült, ohne sie dabei der Luft auszusetzen.By the water bath that by the ongoing dilution has been obtained, the diode is purged without exposing it to air.
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 vorhergehendenA suitable solution of a gold-amino complex is added to the water bath. Furthermore, a sufficient amount of ammonium hydroxide is added periodically, as much as necessary is to adjust and maintain the pH of the solution between 7 and 8, as the ammonium hydroxide evaporates. As in the previous
609 670/333609 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.In process steps, the temperature of the solution is about 80 ° C within a limit of "" ± 5 ° C held. The amount of added gold-amino solution for gilding is of course dependent of the volume of the cleaning bath and the concentration required for gilding.
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.The diodes are first immersed in 50 ecm of a 2 normal sodium hydroxide solution (4 g of sodium hydroxide on 50 cm 3 of H 2 O) at a temperature of about 80 ° C. After 4 minutes, without exposure to the atmosphere, the diodes are rinsed by continuously diluting the bath with boiling water, after which the 50 cm. 3 volume of the bath consists essentially of pure water.
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. - 5 cm 3 of a gold-amino complex are added to this amount of water. If it is necessary, heat is applied in order to keep the solution at 80 + 5 ° C. After about one minute, 2 cm 3 of a 28% ammonium hydroxide solution is added to the solution in order to keep it alkaline at a pH between 7 and 8. Because ammonia vapor (NH 3 ) escapes, a further 3 cm 3 of a 28% ammonium hydroxide solution are added after 3 minutes in order to maintain the desired pH. -The gold plating is continued for a further 3 minutes, after which the diodes are removed, cleaned and dried. -
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. - ■ ' 'As a result of this treatment, the diodes have a smooth, shiny, continuous gold plating on the aluminum electrodes * without any detectable gold plating of the silicon surface. It could no gilding or impairment of the rectifying transitions nor any other disadvantageous Appearances on the semiconductor wafers can be detected. - ■ ''
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.It should be noted that it is important to avoid extreme deviations of more than + 10 0 G from the intended temperature of -80 ° C. In principle, a slightly lower temperature for the hydroxide bath would be permissible. However, in order to accelerate or facilitate the setting of the more or less critical temperature of 80 + 5 ° C., which is more or less critical for the plating bath, it is advisable to dilute the hydroxide bath with boiling or almost boiling water so that the cleaning bath obtained is a Has a temperature of almost 100 ° C. This makes it possible to add the gold plating solution and the ammonium hydroxide at room temperature without the temperature of the bath dropping significantly below 80 ° C. The supply of heat via an external heat source can then be reduced or avoided entirely.
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.The various times set are not critical, although that set for gilding Time may lead to undesired gold plating of the rectifying junction, if it is excessively elongated.
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. ■ ■ : ■ ''Essentially, the invention consists in that the oxide layer is removed from the surface of the aluminum or the aluminum alloy and that the surface is kept oxide-free until the gold layer is applied without adversely affecting the diode. ■ ■ : ■ ''
Claims (1)
Deutsche Patentschriften Nr. 813 472, 932 858;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1000 533;
Ff annhauser, »Galvanotechnik«, 1950, Bd. I, S. 912. ■"■■■"■"■ :■■■■■ Considered publications:
German Patent Nos. 813 472, 932 858;
German interpretative document No. 1000 533;
Ff annhauser, »Galvanotechnik«, 1950, vol. I, p. 912. ■ "■■■" ■ "■: ■■■■■
Applications Claiming Priority (1)
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ID=21901008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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