DD140941A1

DD140941A1 - Verfahren zum kontaktieren von halbleiterbauelementen

Info

Publication number: DD140941A1
Application number: DD20990178A
Authority: DD
Inventors: Detlev Keiler; Hans-Joachim Munte; Wolfgang Marschner; Ralf Reschke
Original assignee: Detlev Keiler; Munte Hans Joachim; Wolfgang Marschner; Ralf Reschke
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1980-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abscheidungsverfahren zur galvanischen Verzinnung der Basisseite von Si-Kristallscheiben. Die Erfindung dient dem Ziel, ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand die Zuverlässigkeit der Bauelemente gegenüber dem Stand der Technik zu erhöhen und hat die Aufgabe, die Abscheidung einer galvanischen Zinnschicht auf einer stromlos aufgebrachten Nickelschicht derart zu gestalten, daß bei einer maximalen Schichtdicke von 2,5 pm keine Löcher in der abgeschiedenen Schicht entstehen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der galvanischen Zinnabscheidung in einem ersten Verfahrensschritt die zwischen der Zinnelektrode' und der zu beschichtenden Si-Scheibe angelegte Gleichspannung so gewählt wird, daß sie kleiner ist als die WasserstoffÜberspannung an den Kontaktmetallen der Si-Scheibe und daß in einem zweiten Verfahrensschritt unabhängig von der angelegten Spannung eine Stromdichte gewählt wird, die zu einer glänzenden Zinnschicht führt. Das beschriebene Verfahren kann bei allen Halbleiterbauelementen Anwendung finden, wo Basis und Gehäuse'weich verlötet sind und Kunststoffverkappungen verwendet werden.

Description

Titel der Erfindung

Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiterbauelementen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiterbauelementen, die insbesondere noch unzertrennt auf einer Si-Kristallscheibe reihen- und/oder kolonnenför¹-mig angeordnet sind* Das beschriebene Verfahr-en gestattet es, durch die Wahl eines speziellen Abscheideprogramms bei der galvanischen Verzinnung der Basisseite der Si-Kristallscheibe porenfreie Zinnschichten auf stromlos niedergeschlagenen Nickelschichten herzustellen«

Die Erfindung kann bei allen Halbleiterbauelementen Anwendung finden, bei denen die Basis mit dem Gehäuse weich verlötet· wird und das fertige Gehäuse keinen hermetischen Abschluß gegen Feuchtigkeit darstellt, wie es im allgemeinen für Kunststoffverkappungen zutrifft»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Herstellung von ohmsehen Kontakten, insbesondere auf Silizium des n~Iyp^fs ist es bekannt, eine Gold-Antimon-Legierung aufzudampfen und elektrisch einzulegieren« Beschrieben ist dieses Herstellungsverfahren in den westdeutschen Offenlegungsschriften OS 14 89 902 und OS 21 09 426»

WP 57 914, DAS 12 98 82? und OS 19 4-9 754 beschreiben ein Verfahren zur stromlosen Nickelabscheidung auf Silizium· Zur Senkung des Übergangswiderstandes und Erhöhung der Haftung des Hickels wird die Schicht in das Silizium eingetempert ο

line Kombination der beiden erwähnten Verfahren ist in der DAS 12 56 081 beschrieben. Zuerst erfolgt eine Aufdampfung von GoId₈ danach die stromlose Abscheidung von Nickel mit anschließender Temperung und -eine erneute Abscheidung einer Nickelschicht» Bei diesem Verfahren wird dann die vernickelte Seite in einer Bleischmelze verbleit«

Eine andere bekannte Lösung zur Erzeugung einer gut lötbaren Basiskontaktschicht ist die galvanische Abscheidung einer Zinnschicht auf beliebiger Unterlage*

Die einfache Kombination der genannten Verfahren zur Erzeugung einer lötfähigen Basiskontaktschicht führte beim Einsatz der so hergestellten Siliziumelemente im Kunststoffgehäuse zu starken Veränderungen der elektrischen Parameter bei längerer Belastung«, Ursache dafür sind Löcher in der Zinnschicht ο Obwohl die Zinnschichtdicke bis zur maximalen Stärke von 25yum gesteigert und ein Glanzzinnbad eingesetzt wurde, sind immer wieder Löcher in der Zinnschicht beobachtet worden· Im Kunststoffgehäuse führt eindringende Feuchtigkeit zur Bildung von Lokalelement en innerhalb der verschiedenen Kontaktschichten und damit zu Korrosionserscheinungen*· Diese führen stetig zur Erhöhung des Übergangswiderstandes und letztendlich zum Ausfall der betreffenden Bauelemente* .

Ziel der Erfindung

Die Erfindung dient dem Ziel, ein Kontaktierungsverfahren für Halbleiterbauelemente mit lötfähiger Basiselektrode anzugeben, welches ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand die

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Zuverlässigkeit der Bauelemente gegenüber dem Stand der Technik erhöht,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung hat die technische Aufgabe j° die Abscheidung einer galvanischen Zinnschicht auf einer stromlos aufgebrachten und getemperten Hi ekel schicht so zu gestalten,, daß bei einer maximalen Dicke von 2,5/um keine Löcher in der Zinnschicht entstehen, die. im Betriebsfall bei Einwirkung von Feuchtigkeit zur Korrosion und zum Ausfall der Bauelemente führen·

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der galvanischen Zinnabscheidung in einem ersten Schritt, die zwischen der Zinnelektrode und der zu beschichtenden Si-Scheibe angelegte Gleichspannung so gewählt wird, daß sie kleiner ist als die Wasserstoffüber spannung an den Kontaktmetallen der Si-Scheibe, wobei die Expositionszeit derart eingestellt wird, daß mindestens 0,5/um Zinn abgeschieden werden und daß in einem zweiten Schritt unabhängig von der angelegten Spannung eine Stromdichte gewählt wird, die zu einer glänzenden Zinnschicht führt, wobei die erwähnte Expositionszeit derart eingestellt wird, daß maximal 2yum Zinn abgeschieden werden.

Die nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kontaktierten Halbleiterscheiben sind durch das Fehlen von Löchern in der Glanzzinnschicht gekennzeichnet» Nach dem Vereinzeln, Z₀ Bo durch Ritzen und Brechen der Scheiben, und dem Verkappen der Chips in Kunststoff zeigen die so hergestellten Bauelemente bei Einwirkung von Feuchtigkeit keine Korrosion der Kontaktschichten und die elektrischen Parameter, insbesondere

JO Zo Be die Flußspannung von Dioden, bleiben völlig konstante

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung so3.X nachfolgend an einem Ausführung s bei spiel und einer dazugehörigen Zeichnung näher erläutert werden·

Auf einer η-leitenden Si-Scheibe. 1 wird eine Oxidschicht 2 aufgebracht. In die Oxidschicht 2 werden mit bekannten photolithographisehen Methoden öffnungen im Eastermaß von 0,4 mm für die Dioden 3 und das Eitzgatter 5 eingebracht« Bei der darauffolgenden Diffusion entstehen unter den Öffnungen pn~Übergänge 4_C Anschließend wird durch eutektische Bedampfungen mit Gold-Antimon (99 ϊ 1 %) öler Planar sei te und der Basisseite der Metall-Halbleiter-Kontakt 6 hergestellte Die Schichtdicke beträgt dabei etwa 0,2/um. Von der Planarschicht wird das überflüssige Gold durch Abwischen mit Watte entfernte Danach wird die Planarseite mit einem Abdecklack vollständig bedeckt und in einem Nickelbad mit Natriumhypophosph.it als Reduktionsmittel bei 96⁰O in 3 Minuten eine ca« 0,5/um Nickelschicht 7 auf der Basisseite abgeschieden* Zur Haftverbesserung erfolgt dann nach Entfernung des Abdecklackes eine Vakuumtemperung zwischen 350 und 450°C«

Mit bekannten Verfahren wird auf der Planarseite über den Dioden 3 ein Silberhügel 9 mit einer Höhe von ca, 50/um niedergeschlagen, wobei im Eitzgatter 5 keine Abscheidung erfolgt« Derartig vorbehandelte Scheiben werden durch kurzzeitiges Überätzen der Basis mit verdünnter Salpetersäure aktiviert und in ein handelsübliches Glanzzinnbad getaucht. Im ersten Abscheidungsschritt wird eine Abscheidespannung von 0,4 Y angelegt, wodurch eine Stromdichte zwischen 6-8· mA/cm erreicht wird. Nach 90 Sekunden wird <|£e Abscheidespannung so lange erhöht, bis die Stromdichte auf 20 mA/cm² angestiegen ist«. Nach weiteren 90 Sekunden wird die Verzinnung beendet. Die Gesamtzinnschichtdicke 8 beträgt dann etwa 2 ,um und weist keine Löcher auf*

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Nach dem Vereinzeln der Scheibe durch Ritzen und Brechen werden die Elemente im Kunststoffgehäuse verkappt»

Ein großer· Vorteil dos Verfahrens ist der geringe Mehraufwand gegenüber der bisherigen Technik· Anstelle der Abscheidung des Zinns in etwa 2 Minuten benötigt man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren etwa 5 Minuten*

Claims

Erfindungsanspruch

1· Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiterbauelementen, die reihen- und/odervkolonnenförmig auf einer Si-Kristallscheibe angeordnet sindj deren Basisseite großflächig mit einer stromlos abgeschiedenen Nickelschicht überzogen, getempert und danach in einem Glanzzinnbad galvanisch mit einer· Zinnschicht bedeckt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß die Zinnabscheidung in der Weise erfolgt, daß in einem ersten Verfahrensschritt die zwischen der Zinnelektrode und der zu beschichtenden Si-Scheibe angelegte Gleichspannung so gewählt wird, daß sie kleiner ist als die Wasserstoffüberspannung an den Kontaktmetallen der Si-Scheibe_s wobei die Bxpositionszeit derart eingestellt wird, daß mindestens 0,3/um Zinn abgeschieden werden und daß in einem zweiten Verfahrensschritt unabhängig von der angelegten Spannung eine Stromdichte gewählt wird, die zu einer glänzenden, dichten Zinnschicht führt, wobei die erwähnte Expositionszeit derart eingestellt wird, daß maximal 2/um Zinn abge- schieden werden·

2* Verfahren zum Kontaktieren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß im erwähnten ersten Verfahrensschritt eine Abscheidegleichspannung kleiner als 0,5 V eingestellt wird·

3« Verfahren zum Kontaktieren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im erwähnten zweiten Verfahrensschritt eine Stromdichte von 20 mA/cm eingestellt wird·

Hierzu yf Seite Zeichnung