DE1915148C3 - Verfahren zur Herstellung metallischer Höcker bei Halbleiteranordnungen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung metallischer Höcker bei HalbleiteranordnungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei diesem bekannten Verfahren wird die erste Metallschicht geschmolzen und zieht sich aufgrund ihrer
großen Affinität zum Elektrodenmaterial, jedoch ihrer geringen Affinität zur Isolierschicht auf den Elektroden
zusammen. Beim Aufbringen der zweiten Metallschicht mittels einer Maske bilden sich am Rand der Elektroden
überschüssige Materialreste, in dem Spalt, der zwischen der Maske und der Elektrodenanordnung besteht, wenn
Unebenheiten auftreten. Diese Materialreste können zu Kurzschlüssen mit benachbarten Elektroden führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden,
daß an den Elektrodenrändern keine überschüssigen Metallreste auftreten.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angegebenen Merkmaie. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den IJnteransprüchen.
Bei dem in dieser Weise ausgebildeten Verfahren treten zwar ebenfalls überschüssige Metallreste an den
Elektrodenrändern auf, jedoch werden diese durch das nachfolgende Schmelzen der ersten Metallschicht
beseitigt, da sie sich ebenfalls auf den Elektroden ansammeln, wobei im Randbereich der Elektroden eine
Legierung der beiden Schichten gebildet wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Fig. I
und 2 beispielsweise erläutert, die einzelne Verfahrensschritte des bekannten und des erfindungsgemäßen
Verfahrens zeigen.
In F i g. I ist ein bekanntes Verfahren zur Herstellung
eines metallischen Höckers bei einer Halbleiteranordnung gc/cigt. Die Halbleiteranordnung I enthält eine
Zone 2, die einen Halbleiterübergangy bildet und die mit einer Anschlußelektrode versehen werden soll. Hierzu
wird auf der Oberfläche der Halbleiteranordnung 1 eine Isolierschicht 3 z. B. aus Glas aufgebracht, die im
Kontaktbereich der zu bildenden Anschlußelektrode eine öffnung 3a hat, durch das die Elektrode 4 z. B. aus
Aluminium aufgedampft wird (Fig. IA). Danach wird die Oberfläche der Halbleiteranordnung 1 mit einer
Metallschicht SiB. aus Zinn überzogen, das 'reine
to Affinität zu der Isolierschicht 3, jedoch zur Elektrode 4 und zu dem schließlich gebildeten metallischen Höcker
hat (Fig. IB). Danach wird die Halbleiteranordnung 1
erhitzt, so daß die Zinnschicht 5 schmilzt und sich aufgrund ihrer Oberflächenspannung zusammenzieht,
da sie eine geringe Affinität zur Glasschicht 3, jedoch eine große Affinität zur Elektrode 4 hat (F i g. 1 C).
Hiernach wird ein metallischer Höcker 7 z. B. aus Blei
auf der sich auf der Elektrode 4 befindenden Zinnschicht 5' durch eine Maske 6 aufgedampft. Da die Maske 6 und
die Halbleiteranordnung 1 in der Praxis nicht vollständig eben sind, ergibt sich ein Spalt g zwischen diesen, in
dem Höckermaterial eindringt und überschüssige Reste 7a am Rande der Elektrode bildet, die mit benachbarten
metallischen Höckern bzw. Elektroden insbesondere dann einen Kurzschluß hervorrufen können, wenn eine
große Anzahl von Elektroden vorhanden ist.
Anhand der Fig.2 wird nun das Verfahren der Erfindung erläutert. Mit 11 ist eine Halbleiteranordnung
bezeichnet, auf deren Zone 12, die einen Halbleiterübergang / bildet, eine Anschlußelektrode aufgebracht
werden soll.
Zunächst wird auf der Oberfläche der Halbleiteranordnung 11 eine Isolierschicht 13 aus Glas oder
Siliziumdioxid gebildet. Die Isolierschicht 13 wird im Kontaktbereich der Anschlußelektrode ζ. Β. durch
Fotoätzung entfernt, so daß ein Fenster 13a entsteht, durch das eine Elektrode 14 aufgebracht wird (F i g. 2A).
Besteht die Halbleiteranordnung 11 aus Silizium, so wird
die Elektrode 14 durch Aufbringen einer Aluminiumschicht 14a, das eine große Affinität zu Silizium hat,
durch Aufbringen einer Titanschicht 146 auf der Aluminiumschicht 14a und Aufbringen einer Nickelschicht
14c auf der Titanschicht 146 gebildet, wodurch sich eine Elektrode sehr hoher Festigkeit ergibt.
Auf der Oberfläche der Halbleiteranordnung 11 einschließlich der so gebildeten Elektrode 14 wird
schließlich eine Metallschicht 15 ζ. Β. aus Zinn aufgebracht, das eine große Affinität zur Elektrode 14,
d. h. zur Schicht 14c, dagegen eine geringe Affinität zur isolierschicht 13 hat (F ig. 2B).
Zur Bildung des metallischen Höckers wird nun mittels einer metallischen Maske 16 mit Öffnungen 164
in einer Dicke von 30 bis ΙΟΟμιτι eine Schicht 17' z. B.
aus Metall und darauf eine Schicht 18 z. B. aus Silber
5r> (Fig. 2C) gebildet. Auch in diesem Falle bildet das
aufgedampfte Material der Schicht 17' am Rande der Elektrode in dem Spalt G zwischen der Maske 16 und
der Halbleiteranordnung Il überschüssige Metallreste
17a'.
w> Als nächstes wird die Halbleiteranordnung 11 auf eine
Temperatur von z.B. 43O0C erhitzt, die oberhalb der
Schmelztemperatur der Metallschicht 15 liegt. Da die Metallschicht 15 eine geringere Affinität zur Isolierschicht
13, jedoch eine größere zur Elektrode 14 und zu
h~> der den metallischen Höcker bildenden Schicht 17' hat,
sammelt sich das Material der Schicht 15 aufgrund seiner Oberflächenspannung auf der Elektrode 14 an.
Gleichzeitig wird eine Legierung erzeugt, die sich aus
dem Zinn der Schicht 15', dem Blei der Schicht 17' und dem Silber der Schicht 18 zusammensetzt, wodurch der
Hocker 17 (Fig.2D) entsteht. Der Höcker 17 besteht
aus einer Zinn-Blei-Silber-Legierung, wobei jedoch das Silber an der Oberfläche des Höckers und das Zinn an
der Seite der Elektrode 14 vorherrscht. Die überschüssigen Metallreste 17a' werden beim Schmelzen der
Metallschicht 15 beseitigt, da sich deren Material auf der Elektrode Hansammelt.
Wenn das Zimi der Schicht 15 teilweise aut der Isolierschicht 13 zurückbleibt, kann ein Flußmittel wie z. B. ein Harz auf die Isolierschicht 13 aufgebracht und die Halbleiteranordnung bis auf etwa 340"C erhitzt werden, wodurch sich das Zinn auf dem Hocker 17 ansammelt.
Wenn das Zimi der Schicht 15 teilweise aut der Isolierschicht 13 zurückbleibt, kann ein Flußmittel wie z. B. ein Harz auf die Isolierschicht 13 aufgebracht und die Halbleiteranordnung bis auf etwa 340"C erhitzt werden, wodurch sich das Zinn auf dem Hocker 17 ansammelt.
Auf diese Weise gebildete Hocker dienen zur Verbindung mit einer gedruckten Schaltungsplatte. Die
Hocker werden zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit der Schalungsplatte geschmolzen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung metallischer Höcker bei Halbleiteranordnungen, bei dem zunächst auf der
Oberfläche der Halbleiteranordnung eine in den Kontaktbereichen mit Öffnungen versehene Isolierschicht
aufgebracht wird und durch die Öffnungen hindurch die Anschlußelektroden gebildet werden
und danach auf die Elektroden eine erste Metallschicht aufgebracht wird, die eine große Affinität zu
dem Material der Elektroden und dem Material der anschließend als zweite Metallschicht auf den
Elektroden gebildeten Höcker hat, dagegen eine geringe Affinität zur Isolierschicht besitzt, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Metalischicht (15) auf den Elektroden (14) nach Bildung
der zweiten Metallschicht (17') geschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Metallschicht (16) aus Zinn
besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Metallschicht (17') aus Blei besteht
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallschicht (17')
aus einer Blei- und einer Silberschicht besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Isolierschicht (13) vor der
Erhitzung ein Flußmittel aufgetragen wird.
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