DE3011660A1 - Back contact formation for semiconductor device - includes vapour deposited titanium, palladium, tin and indium layers of specified thickness - Google Patents

Abstract

The method of forming contacts with a silicon semiconductor wafer, uses conductive layers on the underside of the semiconductor material (1) which carries the epitaxial layer (2) of the same conductivity type. The first contact layer (6) is of titanium, and carries a palladium covering layer (7) and a tin layer (8) followed by an indium layer (9). Instead of the tin layer, a lead or tin-lead alloy layer may be used. The thicknesses of the titanium, palladium, tin and indium layers are respectively 0.03, 0.4, a few and one microns. The titanium and palladium layers are vapour deposited, and the tin and indium layers can be galvanically or vapour deposited. The semiconductor device can be a printed circuit.

Description

Translated fromGerman

Mehrschichtiger ohmscher Anschlußkontakt Multi-layer ohmic connection contact

Die Erfindung betrifft einen mehrschichtigen ohmschen Anschlußkontaktan ein aus Silizium bestehendes Halbleiterbauelement. Mehrschichtige Anschlußkontaktesind bereits bekannt. So ergibt sich beispielsweise aus der FR-PS 1 448 543 einemehrschichtige Leitbahn für integrierte Halbleiterschaltungen, die aus der SchichtenfolgeAluminium-Nickel-Chrom-Gold besteht. Aus der FR-PS 1 427 314 ist eine Schichtenfolgeaus Kupfer und Gold bekannt.The invention relates to a multilayer ohmic connection contactto a semiconductor component made of silicon. Multi-layer connection contactsare already known. For example, FR-PS 1 448 543 gives amulti-layer interconnect for integrated semiconductor circuits, which consist of the layer sequenceConsists of aluminum-nickel-chrome-gold. From FR-PS 1 427 314 is a sequence of layersknown from copper and gold.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Metallanschlußkontaktanzugeben, der sowohl für p- als auch für n-leitendes Siliziummaterial geeignetist und der ohne teure Edelmetalle auskommt. Ferner soll der Kontakt für einen Anschlußan einen Trägerkörper ohne die Verwendung einer zusätzlichen Lötfolie geeignet sein.Der Kontakt soll sich außerdem einfach herstellen lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäßdadurch gelöst, daß der Kontakt ausgehend vom Silizium-Halbleiterkörper aus einerTitanschicht und einer Schicht aus Zinn besteht.The invention is based on the object of a metal connection contactspecify which is suitable for both p-type and n-type silicon materialand that works without expensive precious metals. Furthermore, the contact should be used for a connectionto a carrier body without the use of an additional soldering foil.The contact should also be easy to establish. This object is achieved according to the inventionsolved in that the contact starting from the silicon semiconductor body from aTitanium layer and a layer of tin.

Zwischen die Titanschicht und die Zinnschicht kann bei einer bevorzugtenAusführungsform eine Palladiumschicht eingefügt werden. Außerdem ist es von Vorteil,auf der Zinnschicht eine Indiumschicht anzuordnen, die bei relativ niedriger Temperatureine gute Verbindung zu einem geeigneten Trägerkörper herstellt.Between the titanium layer and the tin layer can be a preferredEmbodiment, a palladium layer can be inserted. It is also advantageousto arrange an indium layer on the tin layer, which is at a relatively low temperatureestablishes a good connection to a suitable carrier body.

Die Titanschicht ist beispielsweise 0,03 um, die Palladiumschichtca. 0,4 um, die Zinnschicht einige um und die Indiumschicht ca. 1 um dick. Der erfindungsgemäßemehrschichtige ohmsche Anschlußkontakt eignet sich insbesondere als ohmscher Rückseitenkontaktfür eine Halbleiterscheibe, die eine Vielzahl von einzelnen Halbleiterbauelementenoder integrierten Halbleiterschaltungen enthält, wobei diese Halbleiterscheibe nachder Durchführung aller technologischen Arbeitsprozesse in Einzelelemente oder Einzelschaltungenzerlegt wird. Die Titanschicht und die Palladiumschicht werden vorzugsweise aufgedampft,während die Zinnschicht und die Indiumschicht sowohl aufgedampft als auch durchgalvanische Abscheidung erzeugt werden können.The titanium layer is, for example, 0.03 µm, the palladium layerapprox. 0.4 µm, the tin layer a few µm and the indium layer approx. 1 µm thick. The inventivemultilayer ohmic connection contact is particularly suitable as an ohmic rear contactfor a semiconductor wafer that contains a large number of individual semiconductor componentsor integrated semiconductor circuits, this semiconductor wafer according tothe implementation of all technological work processes in individual elements or individual circuitsis dismantled. The titanium layer and the palladium layer are preferably vapor deposited,while the tin layer and the indium layer are both vapor-deposited and throughgalvanic deposition can be generated.

Die Erfindung und ihre vorteilhafte Ausgestaltung wird im weiterenan Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention and its advantageous embodiment is described belowexplained in more detail using an exemplary embodiment.

In der Figur ist ein Ausschnitt einer Halbleiterscheibe aus Siliziumdargestellt, der beispielsweise zwei Planartransistoren umfaßt. Die einkristallineHalbleiterscheibe 1 weist beispielsweise ein niederohmiges Grundsubstrat la vomersten Leitungstyp auf, auf der sich eine epitaktische Halbleiterschicht 2 gleichenLeitungstyps befindet, die die Kollektorzone der Transistoren bildet. In die Kollektorzone werden die Basis zonen drei und die Emitterzonen 4 beispielsweise durch Diffusioneingebracht.The figure shows a section of a semiconductor wafer made of siliconshown, which includes, for example, two planar transistors. The single crystalSemiconductor wafer 1 has, for example, a low-resistance base substrate la fromfirst conductivity type on which an epitaxial semiconductor layer 2 is the sameConduction type is located, which forms the collector zone of the transistors. In the collectorzone are the base zones three and the emitter zones 4, for example by diffusionbrought in.

Der erfindungsgemäße Halbleiterkontakt befindet sich beispielsweiseauf der Rückseite des Halbleiterkörpers 1, die den Halbleiterzonen 3 und 4 gegenüberliegt.Die erste Schicht 6 besteht aus Titan, die auf die Halbleiteroberfläche aufgedampftwird und ca. 0,03 um dick ist. Diese Titanschicht wird auf die Halbleiteroberflächebei einer Temperatur von ca. 25 CC aufgedampft. Auf die Titanschicht 6 folgt einePalladiumschicht 7, die gute thermische und elektrische Eigenschlften aufweist undmit dem Titan einen guten ohmschen Übergang bildet. Die Palladiumschicht, diegleichfallsvorzugsweise aufgedampft wird, hat eine Dicke von ca. 0,4 um.The semiconductor contact according to the invention is located, for exampleon the rear side of the semiconductor body 1, which is opposite the semiconductor zones 3 and 4.The first layer 6 consists of titanium, which is vapor-deposited onto the semiconductor surfaceand is about 0.03 µm thick. This titanium layer is applied to the semiconductor surfaceevaporated at a temperature of approx. 25 CC. The titanium layer 6 is followed by aPalladium layer 7, which has good thermal and electrical properties andforms a good ohmic transition with the titanium. The palladium layer thatsame to youis preferably vapor deposited, has a thickness of about 0.4 µm.

Schließlich wird auf die Palladiumschicht eine Zinnschicht 8 aufgebracht,die beispielsweise 4 um dick ist. Zinn hat sehr gute thermische und elektrischeEigenschaften und einen niederen Schmelzpunkt von 232 °C, Die Schichtdicke kannso variiert werden, daß sich ein optimaler Lötprozeß an dem Trägerkörper für dasHalbleiterbauelement einstellt. Die Zinnschicht kann auch durch eine Bleischichtoder durch eine Zinn-Blei-Legierung ersetzt werden. Diese Schicht wird entwederauf die darunterliegende Metallschicht 7 aufgedampft oder auf dieser galvanischabgeschieden.Finally, a layer of tin 8 is applied to the palladium layer,which is, for example, 4 µm thick. Tin has very good thermal and electrical propertiesProperties and a low melting point of 232 ° C, the layer thickness canbe varied so that an optimal soldering process on the carrier body for theSemiconductor component adjusts. The tin layer can also be replaced by a lead layeror replaced by a tin-lead alloy. This layer will eithervapor-deposited onto the underlying metal layer 7 or galvanically thereondeposited.

Schließlich wird noch auf die Zinnschicht eine Indiumschicht aufgedampftoder galvanisch aufgebracht, die ca. 1 um dick ist. Auch Indium hat sehr gute thermischeelektrische Eigenschaften und einen niederen Schmelzpunkt von 157 °C. Die Schichtdickedes Indiums kann gleichfalls den Erfordernissen des Lötprozesses angepaßt werden.Es besteht auch die Möglichkeit, auf die Indiumschicht völlig zu verzichten.Finally, an indium layer is vapor-deposited onto the tin layeror electroplated, which is about 1 µm thick. Indium also has very good thermal propertieselectrical properties and a low melting point of 157 ° C. The layer thicknessof the indium can also be adapted to the requirements of the soldering process.There is also the option of doing without the indium layer entirely.

Erwähnt sei noch, daß die Halbleiterzonen 3 und 4 beispielsweise mittelsAluminiumleitbahnen 10, die sich auf eine Oxidschicht 11 erstrecken, kontaktiertwerden können.It should also be mentioned that the semiconductor zones 3 and 4, for example, by means ofAluminum interconnects 10, which extend onto an oxide layer 11, contactedcan be.

Der erfindungsgemäße Rückseitenkontakt ermöglicht es, die Einzelelementenach der Zerteilung der Halbleiterscheibe ohne eine zusätzliche Lötfolie auf einemTrägerkörper zu befestigen. Der Trägerkörper, der selbst beispielsweise aus Kupfer-Eisenoder Kupfer-Zinn besteht, ist vorzugs-# weise versilbert, vergoldet oder mit Zinnbeschichtet.The rear contact according to the invention enables the individual elementsafter dividing the semiconductor wafer without an additional soldering foil on oneTo attach carrier body. The support body, which itself is made of copper-iron, for exampleor copper-tin, is preferably silver-plated, gold-plated or with tincoated.

Durch den Verzicht auf eine zusätzliche Lötfolie kann insbesonderedie Taktzeit bei der Befestigung der Halbleiterbauelemente auf den Trägerkörpernwesentlich erhöht werden.By dispensing with an additional soldering foil, in particularthe cycle time when fastening the semiconductor components on the carrier bodiescan be increased significantly.

Dies ergibt eine erhebliche Kosteneinsparung und Steigerung der Produktivität.This results in considerable cost savings and an increase in productivity.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (7)

Translated fromGerman

Patentansprüche Mehrschichtiger ohmscher Anschlußkontakt an ein ausSilizium bestehendes Halbleiterbauelement, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktausgehend vom Silizium-Halbleiterkörper aus einer Titanschicht (6) und einer Schichtaus Zinn (8) besteht. Claims Multi-layer ohmic connection contact on one offSemiconductor component consisting of silicon, characterized in that the contactstarting from the silicon semiconductor body consisting of a titanium layer (6) and a layermade of tin (8). 2) Mehrschichtiger ohmscher Anschlußkontakt nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß zwischen der Titanschicht (6) und der Zinnschicht (8) eine Schichtaus Palladium (7) angeordnet ist. 2) Multi-layer ohmic connection contact according to claim 1, characterizedcharacterized in that there is a layer between the titanium layer (6) and the tin layer (8)made of palladium (7) is arranged. 3) Mehrschichtiger ohmscher Anschlußkontakt nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Zinnschicht (8) noch zusätzlich eine Schichtaus Indium (9) angeordnet ist. 3) Multi-layer ohmic connection contact according to claim 1 or2, characterized in that there is also an additional layer on the tin layer (8)made of indium (9) is arranged. 4) Mehrschichtiger ohmscher Anschlußkontakt nach Anspruch 3, dadurchgekennzeichnet, daß die Zinnschicht (8) durch eine Schicht aus Blei oder eine Zinn-Blei-Legierungersetzt ist. 4) multilayer ohmic connection contact according to claim 3, characterizedcharacterized in that the tin layer (8) by a layer of lead or a tin-lead alloyis replaced. 5) Mehrschichtiger ohmscher Anschlußkontakt, dadurch gekennzeichnet,daß die Titanschicht (6) ca. 0,03 um, die Paladium-Schicht (7) ca. 0,4 um, die Zinnschicht(8) einige um und die Indiumschicht (9) ca. 1 um dick ist. 5) Multi-layer ohmic connection contact, characterized in thatthat the titanium layer (6) approx. 0.03 µm, the palladium layer (7) approx. 0.4 µm, the tin layer(8) a few µm and the indium layer (9) approx. 1 µm thick. 6) Mehrschichtiger ohmscher Anschlußkontakt nach einem der vorangehendenAnsprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung als ohmscher Rückseitenkontaktan einer eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen oder integrierten Halbleiterschaltungenenthaltenden Halbleiterscheibe (1). 6) Multi-layer ohmic connection contact according to one of the precedingClaims, characterized by its use as an ohmic rear contacton a multitude of semiconductor components or integrated semiconductor circuitscontaining semiconductor wafer (1).7) Verfahren zum Herstellen eines Kontaktes nach einem der vorangehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Titan- und die Palladiumschicht aufgedampftund die Zinn-und die Indium-Schicht aufgedampft oder galvanisch abgeschieden werden.7) Method of making a contact according to one of the precedingClaims, characterized in that the titanium and palladium layers are vapor-depositedand the tin and indium layers are vapor-deposited or electrodeposited.