Brevet FR2067069A1 — publié le 19710813

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un contact ayant une bonne adhérence sur un corps semiconducteur par formation d'un eutectique à partir d'un métal et du matériau semi-conducteur, une couche de nickel étant déposée 5 sans courant sur 1'eutectique. Un tel procédé a déjà été décrit. Dans le procédé décrit, la première phase consiste à déposer par vaporisation sous vide poussé de l'argent sur un corps semi-conducteur au silicium. Dans une deuxième phase le corps semi-conducteur recouvert d'argent 10 est recuit sous atmosphère d'hydrogène à une température de 900° Cependant le recuit la couche d'argent fond avec une mince couche superficielle du corps semi-conducteur au silicium. Lors du refroidissement la zone de fusion se solidifie et forme un alliage eutectique argent-silicium. Sur cet eutectique est ensuite déposée 15 sans courant une couche de nickel. A l'aide de ce procédé on peut en général réaliser sur un corps semi-conducteur un contact offrant une bonne adhérence et sur lequel on peut facilement souder. Cependant ce procédé présente l'inconvénient que la vaporisation sous vide poussé entraine 20 des frais relativement élevé d'appareillage. Un autre inconvénient " réside dans le fait que le corps semi-conducteur doit être recuit sous atmosphère d'hydrogène, ce qui peut éventuellement nécessiter un appareillage coûteux. Dans ce cas il faut tenir compte du fait que l'oxygène réparti de manière diffuse, à des températures supé-2-5 rieures à 600° C, par diffusion préalable à l'air d'atomes d'impuretés pour la production des jonctions pn, forme dans le cas du silicium lors du refroidissement à une température comprise entre 500° et 600° C des centres de SiO^. Ces centres ont la propriété de contribuer à la conductibilité électrique et de modifier ainsi 30 le dopage du corps semi-conducteur. Le but de la présente invention est de créer-un procédé du type ci-dessus permettant d'appliquer sur un corps semi-conducteur un contact ayant une bonne adhérence et facile à souder, dans lequel on peut éviter des frais élevés d'appareillage et effectuer 35 un recuit du semi-conducteur sans difficultés et sans qu'il en résulte des perturbations dans le cristal. La présente invention réside dans le fait que l'on utilise comme métal de l'or, que cet or est déposé sans courant sur le corps semi-conducteur, et qu'ensuite le corps semi-conducteur 40 est porté à une température à laquelle une couche eutectique se 70 40206 2 2067069 forme au moins a la surface et à laquelle l'oxygène contenu dans le corps semi-conducteur est encore réparti de manière diffuse. Dans le cas d'un corps semi-conducteur au silicium il est préférable de régler la température entre 378 et 500°C et de 5 la maintenir pendant au moins 3 minutes. Dans le cas d'un corps semi-conducteur au germanium cette température est supérieure à 356°C. Un contact ayant des propriétés particulièrement bonnes peut être obtenu si on donne à la couche d'or une épaisseur d'environ 0,7 ji0 De manière appropriée du nickel est déposé sur 10 l'alliage eutectique or-semi-conducteur jusqu'à ce qu'on obtienne une épaisseur de couche de 0,8 jj. Sur la couche de nickel on peut encore déposer une couche d'or. Au cours de l'exécution du procédé, on dépose tout d'abord sans courant, sur le corps semi-conducteur en silicium par 15 exemple, une couche d'or. A cet effet on peut employer un bain de dorure classique dont le pH est compris entre 6 et 7. Le corps semi-conducteur recouvert de la couche d'or est ensuite porté à l'air à une température supérieure a 378°C. pendant une durée d'environ 30 minutes par exemple. Mais il est déjà suffisant de 20 chauffer le corps semi-conducteur pendant une durée de 3 minutes. Il se forme alors sur le corps semi-conducteur au silicium un alliage en fusion d'or et de silicium, qui lors du refroidissement se solidifie et devient au moins partiellement eutectique. Lors du refroidissement du corps semi-conducteur la plage de tem-25 pérature responsable de la formation des centres de SiO^ mentionnés précédemment, n'est pas traversée, de sorte qu'il n'apparait aucune modification perturbatrice du dopage. Ceci s'applique au germanium. - Sur l'alliage eutectique or-silicium est alors déposée 30 sans courant une couche de nickel, en immergeant le corps semiconducteur recouvert de cet alliage eutectique dans un bain de nickelage connu. Un tel nickelage sans courant d'un alliage eutectique or-silicium est possible parce que cet alliage eutectique se situe visiblement au dessous du nickel dans la série des ten-35 . sions électrochimiques. La couche de nickel déposée sert de surface de contact sur laquelle des électrodes par exemple peuvent être soudées. Si de tels corps semi-conducteurs munis de contacts doivent être stockés pendant une longue période, il est conseillé, pour éviter l'oxydation, de dorer la surface du nickel. Une telle 40 couche d'or permet aussi d'améliorer le mouillage de la couche de 70 402.06 3 2067069 nickel par une soudure au plomb» Le dessin représente la coupe transversale d'un élément semi-conducteur dans lequel le corps semi-conducteur recevant le contact est soudé sur une plaque de base. Cette plaque de base, 5 désignée par 1, est constituée par du fer nickelé, du cuivre ou du laiton. La plaque de base 1 est soudée au corps semi-conduc-teur recevant le contact par l'intermédiaire d'une couche de soudure 2. On peut utiliser par exemple pour cela une soudure au plomb-argent-indium ou une soudure au plomb-étain. L'élément 10 semi-conducteur proprement dit se compose d'un corps semi-conducteur 5, présentant une zone d'alliage eutectique or-sil.icium 6. A cet alliage eutectique or-silicium 6 est liée la couche de nickel représentant le contact propre 4. Sur ce contact de nickel est appliquée une couche d'or 3, qui, comme mentionné précédemment, 15 doit permettre un mouillage parfait de la couche 4 par la soudure 2. Cette couche d'or se dissout dans la soudure 2 lors du soudage. Des essais ont montré que l'élément semi-conducteur réalisé suivant l'invention était insensible aux variations de charge thermique. Il n'est apparu aucune séparation entre le corps 20 semi-conducteur et le contact ni entre le contact et la soudure. Il est surtout avantageux d'utiliser l'élément semi-conducteur suivant l'invention, dans le cas où, pour des raisons de prix, on soude d'abord le corps semi-conducteur sur une plaque ayant à peu près le même coefficient de dilatation thermique que ce 25 dernier et constitué par exemple par du molybdène ou du tungstène. Les avantages du procédé suivant l'invention résident surtout dans le fait qu'il n'a pas d'action indésirable sur le dopage déjà existant du corps semi-conducteur. De plus ce procédé n'entraine que peu de frais et convient en particulier pour les très grandes 30 séries. 70 40206 4 2067069 REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'un contact ayant une bonne adhérence sur un corps semi-conducteur par formation d'un eutectique à partir d'un métal et du matériau semi-conducteur, une ^ couche de nickel étant déposée sans courant sur 1'eutectique, caractérisé par le fait que l'on utilise comme métal de l'or, que cet or est déposé sans courant sur le corps semi-conducteur, et qu'ensuite le corps semi-conducteur est porté à une température à laquelle une couche eutectique se forme au moins à la 10 surface et à laquelle l'oxygène contenu dans le corps semiconducteur est encore réparti de manière diffuse. 2) Procédé suivant la revendication 1, applicable à un corps semi-conducteur en silicium, caractérisé par le fait que le corps semi-conducteur est porté et maintenu au minimum 15 pendant 3 minutes à une température supérieure à 378° C. 3) Procédé suivant la revendication 1, applicable à un corps semi-conducteur en germanium, caractérisé par le fait que le corps semi-conducteur est porté et maintenu au minimum pendant 3 minutes à une température supérieure à 356° C. 20 4) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'épaisseur de la couche d'or est d'environ 0,7>J. 5) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le nickel est déposé sur l'alliage eutectique or-silicium jusqu'à ce qu'on obtienne une épaisseur de couche de 25 o,8 p . 6) Procédé suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on dépose une couche d'or sur la couche de nickel.