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Verfahren zum Ileisteilen eines mehrschichtigen
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Metallanschlußkontaktes für ein Halbleiterbauelement Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Metallanschlußkontaktes
für ein Halbleiterbauelement, der sich von der Öffnung in einer auf einem Halbleiterkörper
angeordneten Isolierschicht auf diese Isolierschicht erstreckt und dessen oberste
Schicht auf der Isolierschicht an einer für den Anschluß an ein weiteres Kontaktelement
vorgesehenen Stelle einen gal-anisch abgeschiedenen Metallkontaktberg trägt.
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Halbleiterb2uelemellte mit mehrschichtigen Metallanschlußkontakten,
die an einer Stelle mit einem über die Halbleiteroberfläche hochragenden Metallkontaktberg
versehen sind, werden beispielsweise für drahtlos zu kontaktierende Halbleiterbauelemente
benötigt. Bei der drahtlosen Kontaktierung wird ein Halbleiterkörper mit seiner
Rückseite beispielsweise auf einen ersten Trägerkörper aufgesetzt, der im allgemeinen
aus einem strukturierten Kontaktierungsstreifen mit zahlreichen Zinken besteht.
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Auf die mit den Metallkontaktbergen versehene Oberflächenseite des
Ttaibleiterkörper wird dann ein zweiter Kontaktierungsstreifen, der beispi--lsweise
von einem rahmenförm L<jen Gebilde audgehende, nach innen tragende und der Zahl
der Metall};orltakEberge entsprechende Kontaktierungszungen aufweist, so aufgesetzt,
daß die Enden dieser Kontaktierungszungen mit den Oberflächen der Metallkontaktberge
in Berührung kommen, so daß in einem Arbeitsgang alle Metallkontaktberge mit den
ihnen zugeordneten Kontak tierung szung en verschweißt oder verlötet werden können.
Der Rahmen dieses Kontaktierungsstreifens wird danach so mit Teilen des den Halbleiterkörper
tragenden I<ontaktierungsstreifens verschweißt, daß nach dem Durchtrennen des
Rahmens zwischen den eineinen Kontaktierungszungen die Metallkontaktberge auf dem
Halbleiterkörper mit zugeordneten Anschlußteilen des ersten Kontaktierungsstreifens
elektrisch in Verbindung stehen.
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Auch bei Halbleiterbauelementen, bei denen der Halbleiterkörper, beispielsweise
eine Diode, zwischen Anschlußstempeln befestigt wird, die mit dem Halbleiterkörper
Berührungskontakte bilden, wird vielfach zumindest eine Halbleiterzone mit einem
über die Halbleiteroberfläche hochragenden Metallkontaktberg versehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum tiers
teilen eines mehrschichtigen Metallanschlußkontaktes ilt einem Metalikontaktberg
anzugeben, bei dem der Bedarf an teurem Kontaktmetall, beispielsweise Gold, möglichst
gering ist. Außerdem soll sichergestellt sein, daß die Metallkontaktberge, die galvanisch
abgeschieden werden, nur an den dafür vorgesehenen Stellen aufwachsen und Leitbahnbrüche
an den Rändern des Kontaktierungsfensters vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst eine oder mehrere Metailschichcen
ganzfiächig auf die mit der Isolierschicht versehene Oberflächenseite des Halb leiterkörper
aufgedampft oder aufgesputtert werden, daß dann diese Metallschichten alt einer
Photolackmaske bedeckt werden, die nur die für die Leitbahnen vorgesehenen Bereiche
frei läßt, daß an diesen Bereichen eine Metallschicht galvanisch abgeschieden wird,
daß auf die Halbleiteroberfläche danach eine zweite Lackmaske aufgebracht wird,
die die erste Lackmaske und TeiLe der galvanisch abgeschiedenen Metallschicht Bedeckt
und in dem für die Abscheidung des Kontaktberges vorgesehenen Oberflächenteil eine
öffnung aufweist, daß in cl i eer öffnung auf der galvanisch abgeschiedenen Metallschicht
ein
dicker Metal L1ontaktberg gleichfalls galvanisch abgeschieden wird und daß schließlich
die Lackmasken und die nicht zu den Leitbahnen gehörenden Teile der aufgedampften
bzw. aufgesputterten Metallschichten wieder entfernt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die oberste Leitbahn,
die unmittelbar unter dem Metallkontaktberg angeordnet ist, nur noch in dern für
die Leitbahn vorgesehenen Bereich abgeschieden wird. Bei einem älteren Verfahren
war es üblich, auch diese Metallschicht ganzflächig auf~ die Oberfläche des Halbieiterkörpers
aufzudampfen und später an den nicht für die Leitbahn vorgesehenen Stellen wieder
abzuätzen.
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Hierdurch gehen erhebliche Mengen des unnötig aufgedampften Metalls,
das meist aus Gold besteht, verloren.
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Bei dem genannten Verfahren, bei dem die oberste Metallschicht ganzfläching
auf die Halbleiteroberfläche aufgedampft wird, ergibt sich beim chemischen Ätzen
der Leitbahnstruktur zwangsläufig eine von der Dicke der zu ätzenden Schicht abhängige
Leitbahnunterätzung, durch die eine optimale Flächenausnutzung verfindert wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen verfahren entfällt dieser Äteprozeß, so
daß die Herstellung eng benachbarter, relativ breiter Leitbahnen möglich ist, wodurch
die zur Verfügung stehende Oberfläche optimal für die herzustellenden Leitbahnen
ausgenutzt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren hat darüber hinaus den Vorteil, daß
bei der Abscheidung der Metallkontaktberge große Teile der Halbleiteroberfläche
von zwei übereinanderliegenden Lackschichten maskiert sind.
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Sollten in der unter Lackschicht unerwünschte, aber meist nicht vermeidbare
öffnungen enthalten sein, so werden diese Öffnungen durch die zweite Lackschicht
geschlossen. Wäre die zweite Lackschicht nicht vorhanden, so würden in den unerwünschten
Öffnungen der ersten Lackschicht gleichfalls unerwünschte Kontaktberge aufwachsen,
die möglicherweise zur Unbrauchbarkeit des Bauelementes oder der integrierten Schaltung
führen würden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die beiden n Lackmasken
in einem Arbeitsgang -fiea-r entfernt werden. Auf diese Weise wird ein Reinigungsprozeß
eingespart.
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Das neue Verfahren hat auch den Vorteil, daß Leitbahnbrüche, die vielfach
an den Rändern der Kontaktierungsfenster bei aufgedampften Leitbahnschichten entstehen,
bei der galvanischen Abscheidung der obersten Leitbahnschicjit wieder zuwachsen.
Mit dem erfindungsgemäßen verfahren lassen sich daher Leitbahnbrüche mit Sicherheit
ausschließen. Da die oberste Leitbahn galvanisch abgeschieden wird und nicht mehr
durch Ätzen strukturiert
werden muß, ist auch die Gefahr der Leitbahnunterätzung
beseitigt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird auf eine oder mehrere aufgedampfte oder aufgesputterte Metallschichten von
der galvanischen Abscheidung einer Goldschicht zunächst eine dünne Schicht aus Gold
ganzflächig aufgedampft oder aufgesputtert. Bei einer Ausführungsform wird beispielsweise
zunächst auf den Halbleiterkörper eine Mischschicht aus Titan und Wolfram aufqedampft
oder aufgesputtert, die eine Dicke von 0,4 µm aufweist.
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Auf diese Titan-Wolfram-Schicht wird dann eine ca.
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0,1 µm dünne Goldschicht ganzflächig aufgedampft oder aufgesputtert,
bevor die Halbleiteroberfläche mit einer die Leitbahnbereiche freilassenden Lackmaske
versehen wird. In den Öffnungen dieser Lackmaske werden dann Goldschichten mit einer
Dicke von ca. 2 µm galvanisch abgeschieden. In einem weiteren Abscheidungsprozeß,
der nach dem Aufbringen der zweiten lackmaske durchgeführt wird, wächst schließlich
auf der aus Gold bestehenden Beitbahn ein metallkontaktberg auf, der vorzugeweise
wiederum aus Gold besteht und eine Dicke von ca. 25 µm aufweist.
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Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll an
Hand eines Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden.
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In den Figuren 1 bis 8 sind verschiedene Fertigungsstadien dargestellt,
wobei im Schnitt jeweils der eine einzige Leitbahn umfassende Teil eines Halbleiterkörpers
wiedergegeben wird. Es ist selbstverständlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren
vorzugsweise zur gleichzeitigen Harstellung einer Vielzahl von Leitbahnen und Metallkontaktbergen
für eine große Anzahl von auf einer Halbleiterscheibe angeordneten Halbleiterbauelementen
eingesetzt wird.
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Die Figur 1 zeigt einen Teil eines Halbleiterkörpers 1, der beispielsweise
aus Silizium besteht, in den die mit einer Leitbahn kontaktierende Zone 2 eingelassen
wurde.
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Die Zone 2 wurde beispielsweise in den Halbleiterkörper unter Verwendung
einer Oxidmaske 3 (z. B. aus SiO2)eindi fEundierL. Hierzu wurde Ln die Oxidmaske
ein Diffusionsfenster 4 eingebracht, durch das Störstellen in den Halbleiterkörper
1 unter Bildung einer Zone 2 bestimmten Leitungstyps und bestimmter Leitfähigkeit
eindiffundiert wurden. Dieses Diffusionsfenster 4 soll in dem zu beschreibenden
Ausführungsbeispiel gleichzeitig das Kontaktierungs fenster sein, in dem die de
Zone 2 anschließende Leitbahn
ihren Ausgang nimmt und sich von
dort auf die Isolierschicht 3 erstreckt.
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Zunächst wird im allgemeinen im Kontaktierungsfenster eine extrem
dünne Platinschicht (z. B. 50 nm dick) niedergeschlagen, die nach einem TetnperpL-ozeß
mit dem aus Silizium bestehenden flalbleiterkörper Piatinsilizid 13 bildet.
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Gemäß der Figur 2 wird dann auf die gesamte, mit der Isolierschicht
3 bedeckte Oberflächenseite des Halbleiterkörpers eine erste Metallschicht 5 aufgedampft,
die beispielsweise aus einer Titan-Wolfram-Legierung besteht und ca. 0,4 d um dick
ist. Diese Schicht 5 wird gleichfalls ganzflächig mit einer dünnen Schicht 6 bedeckt,
die beispielsweise aus Gold besteht und ca. 0,1 um dick ist. Beide Schichten 5 und
6 können aufgedampft oder aufgesputtert werden.
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Gemäß Figur 3 wird dann die Halbleiteroberfläche mit einer Photolackmaske
7 bedeckt, die nur an der für die Leitbahn vorgesehenen Stelle 8 eine Öffnung aufweist.
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in einem handelsüblichen Galvanisierbad wird dann in dieser Öffnung
8 eine Goldschicht 9 abgeschieden. (Fig. 4) Diese Goldschiciat ist beispielsweise
2 um dick und erstreckt sich vom Kontaktierungsfenster bis zu dem Teil der
Halbleiteroberfläche,
der für den Metallkontaktberg vorgesehen ist. Im Galvanisierbad dienen die Schichten
5 und 6, die aufgedampft odet- aufgesputtert wurden, als elektrisher Anschluß.
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Danach wird gemäß Figur 5 auf die Halbleiteroberfläche eine zweite
Photolacksehicht 10 aufgebracht, die nur an der für die Abscheidung des Metallkontaktberges
vorgesehenen Stelle eine Öffnung 11 aufweist. Die Halbleiteranordnung wird dann
erneut in ein Galvanisierbad eingebracht, indem der Metallkontaktberg 12 gemäß Figur
6 an der dafür vorgesehenen Stelle auf der Goldschicht 9 aufwächst. Dieser Metallkontaktberg
ist beispielsweise 25 /um dick und ist mesaförmig oder pilsförmig ausgebildet.
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Schließlich werden in einem Arbeitsgang die beiden übereinander angeordneten
Photolackschichten 7 und 10 von der Halbleiteroberfläche auf herkömmliche Weise
entfernt. Dieses Herstellungsstadium ist in der Figur 7 dargestellt.
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Schließlich werden noch gemäß Figur 8 die Goldschichten 5 und 6 an
der nicht fur dle Leitbahn vorgesehenen Stelle von der iialbleiteroberfiäche wieder
entfernt. Hierbei dient
die Goldschicht 9 als Ätzmaske, da sie
so dick ist, daß ein geringer Dickeabtrag ohne Bedeutung bleibt. Die Schichten 5
und 6 können mit herkömmlichen Ätzlösungen oder durch Ionenätzen entfernt werden.