WO2009118118A1 - Corrosion protection layer for semiconductor components - Google Patents

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WO2009118118A1
WO2009118118A1 PCT/EP2009/001933 EP2009001933W WO2009118118A1 WO 2009118118 A1 WO2009118118 A1 WO 2009118118A1 EP 2009001933 W EP2009001933 W EP 2009001933W WO 2009118118 A1 WO2009118118 A1 WO 2009118118A1
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layer
corrosion protection
protection layer
semiconductor
diffusion barrier
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PCT/EP2009/001933
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Inventor
Andreas Krause
Bernd Bitnar
Holger Neuhaus
Original Assignee
Deutsche Cell Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02—Details
    • H01L31/0224—Electrodes
    • H01L31/022408—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425—Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor element with a corrosion protection layer and a method for producing the same.
  • Copper has good electrical conductivity and is relatively inexpensive. The disadvantage is that copper oxidizes very easily and then can not be soldered well. In addition, the oxidation reduces the conductivity of copper. For this reason, a copper conductor layer generally needs to be covered with a corrosion protective layer. As corrosion protection usually tin or silver are used. While silver is very expensive, a tin corrosion protection layer has a typical thickness of at least 3 microns. If the semiconductor device is a solar cell and the corrosion protection layer is applied to the front contact, a 3 ⁇ m thick tin layer would lead to increased shadowing and thus to a reduction in the efficiency of the solar cell.
  • the essence of the invention is to form the corrosion protection layer at least partly from nickel.
  • a protective layer can be much thinner than a corrosion protective layer of tin, which leads in the case of a solar cell front contact to a lower shading and thus to an increased efficiency of the solar cell.
  • the material costs of nickel are significantly lower.
  • the nickel surface is still good solderable even after prolonged storage in air. "Good solderability" in this context means that soldering is possible by means of a soldering process. [Weiterestein] Further advantages of the invention can be found in the subclaims.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a section through a semicon ter-component with a front contact
  • Fig. 2 is a schematic representation of a section through a semiconductor device with a back contact.
  • the semiconductor component 1 may in particular be a solar cell.
  • the semiconductor device 1 comprises a plurality of layers, in particular a semiconductor substrate 2, a seed layer 3 in direct contact therewith, a diffusion barrier 4 arranged thereon, a line layer 5 arranged thereon and a corrosion protection layer 6 arranged thereon germinal Layer 3, the diffusion barrier 4, the line layer 5 and the corrosion protection layer 6 together form a contact structure 9.
  • the contact structure 9 may form a grid, in particular a Vorderactedgrid, with a busbar.
  • the contact structure 9 preferably has a total thickness of less than 100 ⁇ m, in particular less than 50 ⁇ m, in particular less than 40 ⁇ m.
  • a semiconductor substrate 2 is used in particular a silicon substrate.
  • the semiconductor substrate 2 may be used as well.
  • the semiconductor substrate 2 is substantially flat with a first side and a second side opposite thereto. In this case, the first side forms a front side 7, while the second side forms a rear side 8 of the semiconductor substrate 2.
  • the seed layer 3 which is arranged on the front side 7 of the semiconductor substrate 2, is in electrical contact with the semiconductor substrate 2. It is made of an electrically conductive material, in particular of a metal, which has an extremely low diffusion coefficient with respect to the Material of the semiconductor substrate 2 has. In particular, the seed layer has a high silver content. It can also be made entirely of pure silver.
  • the seed layer 3 is, in particular, printed conductors applied to the front side 7 of the semiconductor substrate 2 in the screen printing process.
  • the seed layer 3 has a height of at most 50 ⁇ m, in particular at most 15 ⁇ m.
  • the diffusion barrier 4 which completely covers the seed layer 3, is made of a material, in particular a metal, which has a negligible diffusion coefficient and a negligible miscibility with respect to the material of the seed layer 3 has.
  • the diffusion barrier 4 has at least one nickel or cobalt component.
  • the diffusion barrier 4 has a thickness of less than 5 ⁇ m, in particular less than 2 ⁇ m.
  • the conductive layer 5 is made of an electrically conductive, in particular highly conductive material.
  • the conductive layer 5 is in particular made of copper. However, it may also be partially formed of another material with high electrical conductivity.
  • the line layer 5 is completely covered by a solderable, in particular easily solderable corrosion protection layer 6. It thus prevents the access of corrosive media to the conductive layer 5. It therefore forms a passive corrosion protection.
  • the corrosion protection layer 6 is in particular made of a material with a higher electronegativity than the material of the conductive layer 5. It therefore also preferably serves as an active cathodic corrosion protection.
  • the corrosion protection layer 6 is advantageously made of a spontaneously self-passivating material. As a result, the corrosion protection is further improved.
  • the corrosion protection layer 6 can be soldered well, especially in the passivated state.
  • the corrosion protection layer 6 has a thickness D in the range of 0.2 ⁇ m to 3 ⁇ m, in particular in the range of 0.3 to 2 ⁇ m, in particular in the range of 0.5 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • the corrosion protection layer 6 has a nickel content.
  • the nickel content is preferably at least 50%, in particular at least 90%, in particular at least 99%.
  • the diffusion barrier 4 has the same chemical composition as the corrosion protection layer 6.
  • the diffusion barrier 4 may also have a different chemical composition than the corrosion protection layer 6.
  • the seed layer 3 is applied to the semiconductor substrate 2.
  • the semiconductor substrate 2 is provided and provided with the seed layer 3 on the front side 7 by means of a screen printing method.
  • the semiconductor substrate 2 with the seed layer 3 applied thereon is coated with the diffusion barrier 4.
  • This can be done in particular by electrolytic deposition of cobalt or nickel or an alloy of both metals.
  • electrolytic deposition of cobalt or nickel or an alloy of both metals for details, reference is made to DE 10 2007 031 958.
  • the electrolytic deposition of the diffusion barrier 4 in wad-type baths which have a moderately acidic pH, in particular pH 3 to 5, is carried out.
  • the electrolytic deposition of the diffusion barrier 4 is in the case of a solar cell by irradiation with Light of suitable intensity and wavelength supportable (light-induced electroplating).
  • a second electrolytic deposition the line layer 5 is applied to the diffusion barrier 4.
  • the semiconductor device 1 is immersed in an acid copper bath.
  • the electrolytic deposition of the conductive layer 5 can be assisted by irradiation with light of suitable intensity and wavelength (light-induced electroplating).
  • a good solderable corrosion protection layer 6 is applied to the line layer 5.
  • the method step provided for this purpose preferably corresponds at least largely to the method step for applying the diffusion barrier 4.
  • the separation into seed layer 3 and diffusion barrier 4 is omitted.
  • diffusion barrier 4 is deposited directly onto semiconductor substrate 2.
  • the corrosion protection layer 6 may consist of the same material as the diffusion barrier 4, in particular of nickel.
  • the conductive layer 5 is thus preferably completely encased by layers 4, 6, which have at least one nickel content.
  • FIG. 1 Identical parts are given the same reference numerals as in the example of Figure 1, the description of which is hereby incorporated by reference.
  • the main difference with respect to the semiconductor device 1 according to FIG. 1 is that the configuration Clock structure 9 of the layers 3, 4, 5 and 6 on the back 8 of the semiconductor substrate 2 is arranged.
  • a dielectric passivation layer 10 may be located between the substrate 2 and the seed layer 3.
  • the seed layer 3 is in particular made of aluminum.
  • the diffusion barrier 4 is dispensed with.
  • the seed layer 3 and the conductive layer 5 are formed as a single layer, in particular of aluminum.
  • the layer sequence in this embodiment is thus aluminum and nickel.
  • the line layer 5 is completely coated with the corrosion protection layer 6.
  • the entire contact structure 9 is completely covered with the corrosion protection layer 6 in all embodiments. It is therefore protected against oxidation and even after prolonged storage in air still good solderable.

Abstract

The invention relates to a semiconductor component (1) having a corrosion protection layer (6) made at least partially of nickel.

Description

Korrosionsschutzschicht für Halbleiter-Bauelemente Corrosion protection layer for semiconductor devices
Die Erfindung betrifft ein Halbleiter-Element mit einer Korrosions- Schutzschicht sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben.The invention relates to a semiconductor element with a corrosion protection layer and a method for producing the same.
Der prinzipielle Aufbau und ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-Bauelements mit einer Leitungsschicht aus Kupfer ist in der DE 10 2007 031 958.6 beschrieben.The basic structure and a method for producing a semiconductor device with a conductor layer made of copper is described in DE 10 2007 031 958.6.
Kupfer weist eine gute elektrische Leitfähigkeit auf und ist relativ kostengünstig. Nachteilig ist, dass Kupfer sehr leicht oxidiert und sich dann nicht mehr gut verlöten lässt. Außerdem wird durch die Oxidation die Leitfähigkeit von Kupfer vermindert. Aus diesem Grund muss eine Leitungsschicht aus Kupfer im Allgemeinen mit einer Korrosions-Schutzschicht abgedeckt werden. Als Korrosions-Schutz werden üblicherweise Zinn oder Silber eingesetzt. Während Silber sehr teuer ist, hat eine Korrosions-Schutzschicht aus Zinn eine typische Dicke von mindestens 3 μm. Wenn es sich bei dem Halbleiter-Bauelement um eine Solarzelle handelt und die Korrosionsschutzschicht auf den Frontkontakt aufgebracht wird, würde eine 3 μm dicke Zinnschicht zu einer erhöhten Abschattung und somit zu einer Verminderung des Wirkungsgrades der Solarzelle führen.Copper has good electrical conductivity and is relatively inexpensive. The disadvantage is that copper oxidizes very easily and then can not be soldered well. In addition, the oxidation reduces the conductivity of copper. For this reason, a copper conductor layer generally needs to be covered with a corrosion protective layer. As corrosion protection usually tin or silver are used. While silver is very expensive, a tin corrosion protection layer has a typical thickness of at least 3 microns. If the semiconductor device is a solar cell and the corrosion protection layer is applied to the front contact, a 3 μm thick tin layer would lead to increased shadowing and thus to a reduction in the efficiency of the solar cell.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Korrosions- Schutzschicht zu schaffen.It is therefore an object of the invention to provide an improved corrosion protection layer.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 9 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, die Korrosions-Schutzschicht zumindest anteilsweise aus Nickel auszubilden. Eine derartige Schutzschicht kann wesentlich dünner als eine Korrosions-Schutzschicht aus Zinn ausgebildet sein, was im Falle eines Solarzellen Frontkontaktes zu einer geringeren Abschattung und somit zu einem erhöhten Wirkungsgrad der Solarzelle fuhrt. Im Vergleich zu Silber sind die Materialkosten von Nickel deutlich geringer. Außerdem ist die Nickel-Oberfläche auch nach längerer Lagerung an Luft noch gut lötbar. „Gut lötbar" meint in diesem Zusammenhang, dass eine Lötung mittels Weichlötverfahren möglich ist. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is solved by the features of claims 1 and 9. The essence of the invention is to form the corrosion protection layer at least partly from nickel. Such a protective layer can be much thinner than a corrosion protective layer of tin, which leads in the case of a solar cell front contact to a lower shading and thus to an increased efficiency of the solar cell. Compared to silver, the material costs of nickel are significantly lower. In addition, the nickel surface is still good solderable even after prolonged storage in air. "Good solderability" in this context means that soldering is possible by means of a soldering process. [Weitere Weitere] Further advantages of the invention can be found in the subclaims.
Zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Es zeigen:Additional features and details of the invention will become apparent from the following description of several embodiments with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein Halblei- ter-Bauelement mit einem Frontkontakt und1 is a schematic representation of a section through a semicon ter-component with a front contact and
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Schnitts durch ein Halbleiter-Bauelement mit einem Rückkontakt.Fig. 2 is a schematic representation of a section through a semiconductor device with a back contact.
Rein vorsorglich wird darauf hingewiesen, dass die Figuren nicht maßstabsgerecht sind.As a precaution, it should be noted that the figures are not to scale.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figur 1 ein Halbleiter- Bauelement 1 beschrieben. Bei dem Halbleiter-Bauelement 1 kann es sich insbesondere um eine Solarzelle handeln. Das Halbleiter-Bauelement 1 umfasst mehrere Schichten, insbesondere ein Halbleiter-Substrat 2, eine in direktem Kontakt mit diesem stehende Keimschicht 3, eine darauf angeordnete Diffusionsbarriere 4, eine darauf angeordnete Leitungs-Schicht 5 sowie eine auf dieser angeordnete Korrosions-Schutzschicht 6. Die Keim- schicht 3, die Diffusionsbarriere 4, die Leitungs-Schicht 5 und die Korrosions-Schutzschicht 6 bilden zusammen eine Kontakt- Struktur 9. Die Kontakt-Struktur 9 kann ein Grid, insbesondere ein Vorderseitengrid, mit einem Busbar bilden. Vorzugsweise hat die Kontakt-Struktur 9 eine Gesamt- dicke von weniger als 100 μm, insbesondere weniger als 50 μm, insbesondere weniger als 40 μm.In the following, a semiconductor device 1 will be described with reference to FIG. The semiconductor component 1 may in particular be a solar cell. The semiconductor device 1 comprises a plurality of layers, in particular a semiconductor substrate 2, a seed layer 3 in direct contact therewith, a diffusion barrier 4 arranged thereon, a line layer 5 arranged thereon and a corrosion protection layer 6 arranged thereon germinal Layer 3, the diffusion barrier 4, the line layer 5 and the corrosion protection layer 6 together form a contact structure 9. The contact structure 9 may form a grid, in particular a Vorderseitengrid, with a busbar. The contact structure 9 preferably has a total thickness of less than 100 μm, in particular less than 50 μm, in particular less than 40 μm.
Als Halbleiter-Substrat 2 dient insbesondere ein Siliziumsubstrat. Als Halbleiter-Substrat 2 kann jedoch ebenso ein anderes Halbleiter-Substrat dienen. Das Halbleiter-Substrat 2 ist im Wesentlichen flächig ausgebildet mit einer ersten Seite und einer dieser gegenüberliegenden zweiten Seite. Die erste Seite bildet hierbei eine Vorderseite 7, während die zweite Seite eine Rückseite 8 des Halbleiter- Substrats 2 bildet.As a semiconductor substrate 2 is used in particular a silicon substrate. As the semiconductor substrate 2, however, another semiconductor substrate may be used as well. The semiconductor substrate 2 is substantially flat with a first side and a second side opposite thereto. In this case, the first side forms a front side 7, while the second side forms a rear side 8 of the semiconductor substrate 2.
Die Keimschicht 3, welche auf der Vorderseite 7 des Halbleiter-Substrats 2 angeordnet ist, steht in elektrischem Kontakt mit dem Halbleiter-Substrat 2. Sie ist aus einem elektrisch leitenden Material, insbesondere aus einem Metall, welches einen äußerst geringen Diffusionskoeffizienten in Bezug auf das Material des Halbleiter- Substrats 2 aufweist. Die Keimschicht weist insbesondere einen hohen Silberanteil auf. Sie kann auch vollständig aus reinem Silber bestehen. Bei der Keimschicht 3 handelt es sich insbesondere um im Siebdruck- Verfahren auf die Vorderseite 7 des Halbleiter- Substrats 2 aufgebrachte Leiterbahnen. Die Keimschicht 3 hat eine Höhe von höchstens 50 μm, insbesondere höchstens 15 μm.The seed layer 3, which is arranged on the front side 7 of the semiconductor substrate 2, is in electrical contact with the semiconductor substrate 2. It is made of an electrically conductive material, in particular of a metal, which has an extremely low diffusion coefficient with respect to the Material of the semiconductor substrate 2 has. In particular, the seed layer has a high silver content. It can also be made entirely of pure silver. The seed layer 3 is, in particular, printed conductors applied to the front side 7 of the semiconductor substrate 2 in the screen printing process. The seed layer 3 has a height of at most 50 μm, in particular at most 15 μm.
Die Diffusionsbarriere 4, welche die Keimschicht 3 vollständig abdeckt, ist aus einem Material, insbesondere einem Metall, welches einen vernachlässigbaren Diffusionskoeffizienten und eine vernachlässigbare Mischbarkeit in Bezug auf das Material der Keimschicht 3 besitzt. Die Diffusionsbarriere 4 weist insbesondere zumindest einen Anteil Nickel oder Kobalt auf. Die Diffusionsbarriere 4 hat eine Dicke von weniger als 5 μm, insbesondere weniger als 2 μm.The diffusion barrier 4, which completely covers the seed layer 3, is made of a material, in particular a metal, which has a negligible diffusion coefficient and a negligible miscibility with respect to the material of the seed layer 3 has. In particular, the diffusion barrier 4 has at least one nickel or cobalt component. The diffusion barrier 4 has a thickness of less than 5 μm, in particular less than 2 μm.
Die Leitungs-Schicht 5 ist aus einem elektrisch leitenden, insbesondere gut leitenden Material. Die Leitungs- Schicht 5 ist insbesondere aus Kupfer. Sie kann jedoch auch teilweise aus einem anderen Material mit hoher elektrischer Leitfähigkeit ausgebildet sein.The conductive layer 5 is made of an electrically conductive, in particular highly conductive material. The conductive layer 5 is in particular made of copper. However, it may also be partially formed of another material with high electrical conductivity.
Die Leitungs-Schicht 5 ist vollständig von einer lötbaren, insbesondere gut lötbaren Korrosions-Schutzschicht 6 abgedeckt. Sie verhindert somit den Zugriff korrodierender Medien auf die Leitungs- Schicht 5. Sie bildet daher einen passiven Korrosions-Schutz. Die Korrosions-Schutzschicht 6 ist ins- besondere aus einem Material mit höherer Elektronegativität als das Material der Leitungs-Schicht 5. Sie dient somit vorzugsweise auch als aktiver kathodischer Korrosions-Schutz.The line layer 5 is completely covered by a solderable, in particular easily solderable corrosion protection layer 6. It thus prevents the access of corrosive media to the conductive layer 5. It therefore forms a passive corrosion protection. The corrosion protection layer 6 is in particular made of a material with a higher electronegativity than the material of the conductive layer 5. It therefore also preferably serves as an active cathodic corrosion protection.
Die Korrosions-Schutzschicht 6 ist vorteilhafterweise aus einem spontan selbstpassivierenden Material. Hierdurch wird der Korrosions-Schutz weiter verbessert. Die Korrosions-Schutzschicht 6 ist insbesondere auch im passivierten Zustand gut verlötbar.The corrosion protection layer 6 is advantageously made of a spontaneously self-passivating material. As a result, the corrosion protection is further improved. The corrosion protection layer 6 can be soldered well, especially in the passivated state.
Die Korrosions-Schutzschicht 6 hat eine Dicke D im Bereich von 0,2 μm bis 3 μm, insbesondere im Bereich von 0,3 bis 2 μm, insbesondere im Bereich von 0,5 μm bis 1 μm. Die Korrosions-Schutzschicht 6 weist einen Anteil Nickel auf. Der Nickel- Anteil beträgt vorzugsweise mindestens 50 %, insbesondere mindestens 90 %, insbesondere mindestens 99 %.The corrosion protection layer 6 has a thickness D in the range of 0.2 μm to 3 μm, in particular in the range of 0.3 to 2 μm, in particular in the range of 0.5 μm to 1 μm. The corrosion protection layer 6 has a nickel content. The nickel content is preferably at least 50%, in particular at least 90%, in particular at least 99%.
Vorteilhafterweise weist die Diffusionsbarriere 4 die gleiche chemische Zusammensetzung wie die Korrosions-Schutzschicht 6 auf. Selbstverständlich kann die Diffusionsbarriere 4 auch eine andere chemische Zusammensetzung als die Korrosions-Schutzschicht 6 aufweisen.Advantageously, the diffusion barrier 4 has the same chemical composition as the corrosion protection layer 6. Of course, the diffusion barrier 4 may also have a different chemical composition than the corrosion protection layer 6.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiter-Bauelements 1 beschrieben. In einem ersten Schritt wird die Keimschicht 3 auf das Halbleiter-Substrat 2 aufgebracht.Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device 1 will be described. In a first step, the seed layer 3 is applied to the semiconductor substrate 2.
In einem ersten Verfahrensschritt wird das Halbleiter-Substrat 2 bereitge- stellt und mittels eines Siebdruck- Verfahrens auf der Vorderseite 7 mit der Keimschicht 3 versehen.In a first method step, the semiconductor substrate 2 is provided and provided with the seed layer 3 on the front side 7 by means of a screen printing method.
In einem weiteren Verfahrensschritt einer ersten elektrolytischen Abscheidung wird das Halbleiter- Substrat 2 mit der darauf aufgebrachten Keim- schicht 3 mit der Diffusionsbarriere 4 überzogen. Dies kann insbesondere durch elektrolytische Abscheidung von Kobalt oder Nickel oder einer Legierung aus beiden Metallen geschehen. Für Details wird auf die DE 10 2007 031 958 verwiesen.In a further method step of a first electrolytic deposition, the semiconductor substrate 2 with the seed layer 3 applied thereon is coated with the diffusion barrier 4. This can be done in particular by electrolytic deposition of cobalt or nickel or an alloy of both metals. For details, reference is made to DE 10 2007 031 958.
Insbesondere wird die elektrolytische Abscheidung der Diffusionsbarriere 4 in Wattstype-Bädern, die einen moderat sauren pH- Wert, insbesondere pH 3 bis 5 aufweisen, durchgeführt. Die elektrolytische Abscheidung der Diffusionsbarriere 4 ist im Falle einer Solarzelle durch Bestrahlung mit Licht geeigneter Intensität und Wellenlänge unterstützbar (Lichtinduzierte Galvanik).In particular, the electrolytic deposition of the diffusion barrier 4 in wad-type baths which have a moderately acidic pH, in particular pH 3 to 5, is carried out. The electrolytic deposition of the diffusion barrier 4 is in the case of a solar cell by irradiation with Light of suitable intensity and wavelength supportable (light-induced electroplating).
In einem weiteren Verfahrensschritt, einer zweiten elektrolytischen Ab- Scheidung, wird die Leitungs-Schicht 5 auf die Diffusionsbarriere 4 aufgebracht. Hierzu wird das Halbleiter-Bauelement 1 in ein saures Kupfer-Bad eingetaucht. Die elektrolytische Abscheidung der Leitungs-Schicht 5 ist im Falle einer Solarzelle durch Bestrahlung mit Licht geeigneter Intensität und Wellenlänge unterstützbar (Lichtinduzierte Galvanik).In a further method step, a second electrolytic deposition, the line layer 5 is applied to the diffusion barrier 4. For this purpose, the semiconductor device 1 is immersed in an acid copper bath. In the case of a solar cell, the electrolytic deposition of the conductive layer 5 can be assisted by irradiation with light of suitable intensity and wavelength (light-induced electroplating).
Schließlich wird auf der Leitungs-Schicht 5 eine gut verlötbare Korrosions- Schutzschicht 6 aufgebracht. Der hierfür vorgesehene Verfahrensschritt entspricht vorzugsweise zumindest weitestgehend dem Verfahrensschritt zur Aufbringung der Diffusionsbarriere 4.Finally, a good solderable corrosion protection layer 6 is applied to the line layer 5. The method step provided for this purpose preferably corresponds at least largely to the method step for applying the diffusion barrier 4.
In einem weiteren - nicht in den Figuren dargestellten - Beispiel entfällt die Trennung in Keimschicht 3 und Diffusionsbarriere 4. Die Diffusionsbarriere 4 wird in diesem Ausführungsbeispiel direkt auf das Halbleiter- Substrat 2 abgeschieden. In gleicher Weise wie beim oben dargestellten Beispiel kann die Korrosions-Schutzschicht 6 aus demselben Material wie die Diffusionsbarriere 4, insbesondere aus Nickel bestehen. Die Leitungs-Schicht 5 ist somit vorzugsweise komplett durch Schichten 4, 6 ummantelt, welche zumindest einen Anteil an Nickel aufweisen.In another example, not shown in the figures, the separation into seed layer 3 and diffusion barrier 4 is omitted. In this exemplary embodiment, diffusion barrier 4 is deposited directly onto semiconductor substrate 2. In the same way as in the example presented above, the corrosion protection layer 6 may consist of the same material as the diffusion barrier 4, in particular of nickel. The conductive layer 5 is thus preferably completely encased by layers 4, 6, which have at least one nickel content.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Identische Teile erhalten dieselben Bezugszeichen wie bei dem Beispiel gemäß Figur 1, auf dessen Beschreibung hiermit verwiesen wird. Der zentrale Unterschied gegenüber dem Halbleiter-Bauelement 1 gemäß Figur 1 besteht darin, dass die Kon- takt-Struktur 9 aus den Schichten 3, 4, 5 und 6 auf der Rückseite 8 des Halbleiter-Substrats 2 angeordnet ist. Zwischen dem Substrat 2 und der Keimschicht 3 kann sich insbesondere noch eine dielektrische Passivie- rungsschicht 10 befinden.In the following, a further embodiment of the invention will be described with reference to FIG. Identical parts are given the same reference numerals as in the example of Figure 1, the description of which is hereby incorporated by reference. The main difference with respect to the semiconductor device 1 according to FIG. 1 is that the configuration Clock structure 9 of the layers 3, 4, 5 and 6 on the back 8 of the semiconductor substrate 2 is arranged. In particular, a dielectric passivation layer 10 may be located between the substrate 2 and the seed layer 3.
Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel ist die Keimschicht 3 insbesondere aus Aluminium.In this exemplary embodiment, the seed layer 3 is in particular made of aluminum.
In einem weiteren, nicht in den Figuren dargestellten Ausfuhrungsbeispiel entfällt die Diffusionsbarriere 4. Weiter sind in diesem Ausführungsbei- spiel die Keimschicht 3 und die Leitungs- Schicht 5 als eine einzige Schicht ausgebildet, insbesondere aus Aluminium. Die Schichtfolge in diesem Ausführungsbeispiel ist somit Aluminium und Nickel.In another exemplary embodiment, which is not shown in the figures, the diffusion barrier 4 is dispensed with. Furthermore, in this exemplary embodiment, the seed layer 3 and the conductive layer 5 are formed as a single layer, in particular of aluminum. The layer sequence in this embodiment is thus aluminum and nickel.
Selbstverständlich ist es möglich, die Ausfuhrungsformen gemäß Figur 1 und gemäß Figur 2 miteinander zu kombinieren, um ein Halbleiter- Bauelement 1 mit Kontakt- Strukturen 9 sowohl auf der Vorderseite 7 als auch auf der Rückseite 8 zu erhalten.Of course, it is possible to combine the embodiments according to Figure 1 and according to Figure 2 with each other to obtain a semiconductor device 1 with contact structures 9 on both the front 7 and 8 on the back.
Bei allen Ausfuhrungsbeispielen ist die Leitungs-Schicht 5 vollständig mit der Korrosions-Schutzschicht 6 überzogen. Somit ist insbesondere die gesamte Kontakt-Struktur 9 bei allen Ausführungsbeispielen vollständig mit der Korrosions-Schutzschicht 6 überzogen. Sie ist daher gegen Oxidation geschützt und auch nach längerer Lagerung an Luft noch gut lötbar. In all exemplary embodiments, the line layer 5 is completely coated with the corrosion protection layer 6. Thus, in particular the entire contact structure 9 is completely covered with the corrosion protection layer 6 in all embodiments. It is therefore protected against oxidation and even after prolonged storage in air still good solderable.

Claims

Patentansprüche claims
1. Halbleiter-Element ( 1 ) mit a. einem Halbleiter-Substrat (2), b. mindestens einer darauf angeordneten, elektrisch leitenden ersten1. Semiconductor element (1) with a. a semiconductor substrate (2), b. at least one arranged thereon, electrically conductive first
Schicht (5) und c. einer auf der ersten Schicht (5) angeordneten lötbaren Korrosions- Schutzschicht (6), d. wobei die Korrosions-Schutzschicht (6) zumindest einen Anteil Nickel aufweist.Layer (5) and c. a solderable corrosion protection layer (6) disposed on the first layer (5), d. wherein the corrosion protection layer (6) comprises at least a nickel content.
2. Halbleiter-Element (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosions-Schutzschicht (6) einen Anteil Nickel von mindestens 50 %, insbesondere mindestens 90 %, insbesondere mindestens 99 % aufweist.Second semiconductor element (1) according to claim 1, characterized in that the corrosion-protective layer (6) has a nickel content of at least 50%, in particular at least 90%, in particular at least 99%.
3. Halbleiter-Element ( 1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (5) einen Anteil Kupfer und / oder Aluminium aufweist.3. Semiconductor element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first layer (5) has a proportion of copper and / or aluminum.
4. Halbleiter-Element (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Schicht (5) und dem Halbleiter-Substrat (2) eine Diffusionsbarriere (4) angeordnet ist.4. The semiconductor element (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that between the first layer (5) and the semiconductor substrate (2) a diffusion barrier (4) is arranged.
5. Halbleiter-Element (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsbarriere (4) die gleiche chemische Zusammensetzung aufweist wie die Korrosions- Schutzschicht (6). 5. Semiconductor element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the diffusion barrier (4) has the same chemical composition as the corrosion protection layer (6).
6. Halbleiter-Element (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosions-Schutzschicht (6) aus einem selbstpassivierenden Material ist.6. Semiconductor element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the corrosion protection layer (6) is made of a self-passivating material.
7. Halbleiter-Element (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosions-Schutzschicht (6) eine Dicke (D) im Bereich von 0,2 μm bis 3 μm, insbesondere im Bereich von 0,3 μm bis 2 μm, insbesondere zwischen 0,5 μm und 1 μm aufweist.7. The semiconductor element (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the corrosion-protective layer (6) has a thickness (D) in the range of 0.2 .mu.m to 3 .mu.m, in particular in the range of 0.3 microns to 2 microns, in particular between 0.5 microns and 1 micron.
8. Halbleiter-Element (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosions-Schutzschicht (6) galvanisch abgeschieden ist.8. Semiconductor element (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the corrosion protection layer (6) is electrodeposited.
9. Halbleiter-Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (5) vollständig von der Korrosions-Schutzschicht (6) abgedeckt ist.9. Semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first layer (5) is completely covered by the corrosion protection layer (6).
10. Halbleiter-Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht (5) und die Korrosions-Schutzschicht (6) zusammen mit einer Keimschicht (3) und einer Diffusionsbarriere (4) eine Kontakt- Struktur (9) bilden.10. The semiconductor device according to claim 1, characterized in that the first layer and the corrosion protection layer together with a seed layer and a diffusion barrier form a contact Form structure (9).
11. Halbleiter-Bauelement (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Diffusionsbarriere (4), welche die Keimschicht (3) vollständig abdeckt, aus einem Material ist, welches einen vernachlässigbaren Diffusionskoeffizienten und eine vernachlässigbare Mischbarkeit in Bezug auf das Material der Keimschicht (3) besitzt. 11. The semiconductor device (1) according to claim 10, characterized in that the diffusion barrier (4) completely covering the seed layer (3) is made of a material having a negligible diffusion coefficient and a negligible miscibility with respect to the material Material of the seed layer (3) has.
12. Halbleiter-Bauelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in direktem Kontakt mit dem Halbleiter-Substrat (2) stehende Keimschicht (3), insbesondere in Form von im Siebdruck- Verfahren auf das Halbleiter- Substrat (2) aufgebrachten12. Semiconductor component (1) according to one of the preceding claims, characterized by a in direct contact with the semiconductor substrate (2) stationary seed layer (3), in particular in the form of the screen printing process on the semiconductor substrate (2) applied
Leiterbahnen.Interconnects.
13. Verfahren zum Herstellen einer Kontakt- Struktur für ein Halbleiter- Element (1) umfassend die folgenden Schritte: - Bereitstellen eines Halbleiter-Substrats (2),13. A method for producing a contact structure for a semiconductor element (1) comprising the following steps: - providing a semiconductor substrate (2),
Aufbringen mindestens einer Leitungs- Schicht (5) auf das Halbleiter-Substrat (2) undApplying at least one conductive layer (5) to the semiconductor substrate (2) and
Aufbringen einer verlötbaren Korrosions- Schutzschicht (6) auf der Leitungs-Schicht (5), - wobei die Korrosions-Schutzschicht (6) zumindest einen AnteilApplying a solderable corrosion protection layer (6) on the line layer (5), - wherein the corrosion protection layer (6) at least a portion
Nickel aufweist.Nickel has.
14. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die14. The method according to claim 9, characterized in that the
Korrosions-Schutzschicht (6) galvanisch abgeschieden wird.Corrosion protection layer (6) is electrodeposited.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Halbleiter-Substrat (2) und der Leitungs- Schicht (5) eine Diffusionsbarriere (4) galvanisch oder chemisch oder durch eine Kombination beider Verfahren abgeschieden wird, wobei die Diffusionsbarriere (4) insbesondere die gleiche chemische Zusammensetzung wie die Korrosions-Schutzschicht (6) aufweist. 15. The method according to any one of claims 9 or 10, characterized in that between the semiconductor substrate (2) and the conductive layer (5) a diffusion barrier (4) is deposited galvanically or chemically or by a combination of both methods, wherein the Diffusion barrier (4) in particular the same chemical composition as the corrosion-protective layer (6).
16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungs- Schicht mittels einer elektrolytischen Abscheidung aufgebracht wird. 16. The method according to any one of claims 12 to 15, characterized in that the conductive layer is applied by means of an electrodeposition.
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