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Mathias Fritz – Metallisierung von Halbleitern durch Licht-induzierte Galvanik

Am Europäischen Kernforschungszentrum CERN werden in Zukunft neuartige Silizium­detek­toren aus Thüringen beim Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collidier (LHC – Großer Hadronen-Speicherring) eine wichtige Rolle spielen. Diese dienen zur Nach­verfolg­ung der Reaktionsstrahlen, wenn hochbeschleunigte Positronenstrahlen bei Groß­experimenten wie ATLAS oder CMS aufeinandertreffen. Gründe für die Neu­konzipierung sind einerseits funktionelle Verbesserungen in der Strahlenbeständigkeit der Silizium­detektoren, andererseits die kostenseitige Überarbeitungen, da mehrere Quadratmeter an Detektorfläche benötigt werden.

Die Technische Universität Ilmenau unterstützt die Entwicklung von Strahlungsdetektoren, die am CiS Forschungsinstitut für Mikrosensorik in Erfurt in modularer Bauweise gefertigt werden. Ein wichtiger Schritt in der Zusammen­arbeit besteht in der Entwicklung von preiswerten, lithographiefreien Metallisierungs­verfahren. Besonders anspruchsvoll sind die extrem kleinen, runden Kontaktflächen mit 10 µm Durchmesser, bei einem Kontaktabstand von nur 50 µm. So sind auf der gesamten Detektorfläche mehrere Tausend Kontakte selektiv zu beschichten. Anschließend werden die Detektoren über die beschichteten Kontakte an eine Auswerteeinheit gebondet.

Aufgrund des Aufbaus (p-n-Halbleiterübergang) wird unter geeigneter Beleuchtung des Detektors intern ein Strom generiert, welcher zur selektiven Beschichtung der Frontkontakte genutzt wird.

In diesem Beitrag werden Ergebnisse zur lichtinduzierten Nickel- und Zinnabscheidung vorgestellt und diskutiert. Spezielles Augenmerk wird auf die Vorbehandlung, Beleuchtungs­parameter, Stromdichte und Bondbarkeit gelegt.