DD213790A1

DD213790A1 - METHOD FOR PRODUCING BONDABLE LAYERS FOR SEMICONDUCTOR COMPONENTS

Info

Publication number: DD213790A1
Application number: DD24787483A
Authority: DD
Inventors: Karl-Heinz Seidel; Joachim Thielemann; Doris Resch; Juergen Otto; Heidi Muehle; Peter Lautenschlaeger
Original assignee: Seghers A Mikroelektronik Veb
Priority date: 1983-02-11
Filing date: 1983-02-11
Publication date: 1984-09-19

Abstract

Die Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Herstellungbondfaehiger Schichten auf Traegerstreifenmaterial ausFeNiCo, FeNiCr, FeNiMn und solchen aus Kupfer und seinen Legierungen. Sie ist einsetzbar in Betrieben der Halbleiterfertigung, wo die Montage mehrerer Bauelemente auf einen gemeinsamen Traegerstreifen erfolgt. Ziel und Aufgabe derErfindung sindes, ein Verfahren zur Beschichtung zu entwickeln, dassfuer eine Massenfertigung geeignet ist und Bauelementehoher Zuverlaessigkeit garantiert. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess so geloest, dass auf die Traegerstreifen Glanznickelschichten so aufgebracht werden, dass sie auch den waehrend der weiteren Bearbeitung und der Montage auftretenden hohen Temperaturbeanspruchungen standhalten und Aluminiumdrahtbondungen hoher Zuverlaessigkeit garantieren. Zur weiteren Erhoehung der Zuverlaessigkeit und Haftfestigkeitsowie zur Vermeidung stoerender Diffussionen aus dem Basismaterial zur Oberflaeche wird unter die Nickelschicht eine Zwischenschicht aus Kupfer angebracht.The invention includes a method for making tough layers on reticle material of FeNiCo, FeNiCr, FeNiMn and those of copper and its alloys. It can be used in factories of semiconductor manufacturing, where the assembly of several components takes place on a common strip of clothing. The aim and purpose of the invention is to develop a coating process that is suitable for mass production and guarantees components of high reliability. The object is achieved according to the invention so that bright nickel layers are applied to the strip of the strip in such a way that they withstand the high temperature stresses occurring during further processing and assembly and guarantee aluminum wire bonds of high reliability. To further increase the reliability and adhesion strength and to avoid interfering diffusions from the base material to the surface, an intermediate layer of copper is placed under the nickel layer.

Description

- 1 Titel der Erfindung- 1 title of the invention

Verfahren zur Herstellung bondfähiger Schichten für HalbleiterbauelementeProcess for producing bondable layers for semiconductor devices

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Beschichtung von fläohenhaften Metallteilen insbesondere von Trägerstreifenmaterial für die Herstellung von kunststoff- oder keramikumhüllten Halbleiterbauelementen·The invention relates to a process for the electrolytic coating of porous metal parts, in particular of carrier strip material, for the production of plastic-coated or ceramic-coated semiconductor components.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Massenfertigung von derartigen Bauelementen beruht vorwiegend auf dew Einsatz von Trägerstreifen aus PeHi, PeHiCo, PeHiCr, PeHiIn u.a. sowie ©u und seinen Legierungen. Dabei sind die Trägerstreifen so gestaltet, daß gleichzeitig eine Vielzahl von Bauelementen auf einem Trägerstreifen montiert werden können· Diese Trägerstreifen werden aus einem endlosen Band gestanzt und in der PoIge galvanisch bearbeitet. Die galvanische Behandlung oder eine andere Porm der Oberflächenveredlung erweist sich als notwendig, da ein Chip- oder Drahtbonden auf dem unbehände1ten Trägerstreifenmaterial unter großtechnischen Bedingungen ökonomisch nicht möglich ist· Die galvanische Behandlung stellt somit eine Veredlung des Trägerstreifenmaterials bezüglich seiner Weiterverarbeitung dar. Es sind weitere Verfahren zur Veredlung bekannt, wie das Aufdampfen von Schutzschichten, das Polieren und das Walzplattieren vor dem Stanzen. Die gebräuchlichste Porm der Behandlung des Trägerstreifenmaterials ist die galvanische Beschichtung. Diese galvanische Beschichtung muß aus ökonomischen Gründen so gestaltet werden, daß beiThe mass production of such devices is based primarily on the use of carrier strips made of PeHi, PeHiCo, PeHiCr, PeHiIn and others. as well as © u and its alloys. The carrier strips are designed so that a plurality of components can be mounted on a carrier strip at the same time. These carrier strips are punched from an endless belt and electroplated in the poIge. The galvanic treatment or another form of surface refinement proves to be necessary since chip or wire bonding on the non-bonded carrier strip material is economically not possible under industrial conditions. The galvanic treatment thus represents a refinement of the carrier strip material with respect to its further processing known for the refinement, such as the vapor deposition of protective layers, the polishing and the roll cladding before punching. The most common form of treatment of the carrier strip material is the galvanic coating. This galvanic coating must be designed for economic reasons that at

einem geringes Bedarf· an Arbeitskräften, Material und Energie ein höchstmöglicher Durchsatz an Trägerstreifen pro Zeiteinheit gewährleistet wird· Die galvanische Beschichtung muß außerdem die Qualität der Schichten für die Weiterverarbeitung beim Chip- und Drahtbonden und somit entsprechend die Zuverlässigkeit der Bauelemente garantieren· Dabei besteht die Hauptforderung in der thermischen Beständigkeit der Schiebten, die aus den konkreten Parametern für das Chip- und Drahtbonden resultieren· Diese sind für eine Massenfertigung und den günstigsten materiell-technischen und ökonomischen Voraussetzungen notwendig·a low demand · the highest possible throughput of carrier strips per unit of time is ensured for workers, material and energy · The galvanic coating must also guarantee the quality of the layers for further processing in chip and wire bonding and thus the reliability of the components in the thermal resistance of the slides resulting from the specific parameters for chip and wire bonding · These are necessary for mass production and the most favorable material-technical and economic conditions ·

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, galvanische Schichten auf den !Trägerstreifen so abzuscheiden, daß sie die Anforderungen bezüglich thermischer Beständigkeit und der Weiterverarbeitung beim Chip- und Drahtbonden erfüllen·The object of the invention is to deposit galvanic layers on the carrier strip in such a way that they meet the requirements with regard to thermal resistance and further processing in chip and wire bonding.

Darlegung des Wesens der Erfindung .Explanation of the essence of the invention.

Daraus leitet sich die technische Aufgabe so ab, daß unter günstigsten ökonomischen Bedingungen das Trägerstreifenmaterial so bearbeitet wird, daß gute Voraussetzungen seitens der Oberflächenbeschaffenheit und der Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten bezüglich der Weiterverarbeitung der Trägerstreifen beim Chip- und Drahtbonden bis hin zu den elektrischen Parametern des Bauelementes gegeben sind· Diese galvanisch aufgebrachte Schicht muß aber auch Anforderungen an die Verarbeitung der Bauelemente wie Verzinnen, Biegebelastung und Korrosionsbeständigkeit erfüllen. Srfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auf das Trägerstreifenmaterial Glanznicke!schichten elektrolytisch abgeschieden werden.From this, the technical problem is derived from that under favorable economic conditions, the carrier strip material is processed so that good conditions on the part of the surface texture and the properties of the deposited layers with respect to the further processing of the carrier strip in the chip and wire bonding up to the electrical parameters of the device However, this electroplated layer must also meet requirements for the processing of the components such as tinning, bending stress and corrosion resistance. According to the invention, this object is achieved by electrolytically depositing glossy nickel layers on the carrier strip material.

Dies erfolgt so, daß zumachst das Trägerstreifenmaterial entfettet und dekapiert wird· Danach wird darauf eine Kupferschicht aufgebracht* Diese Kupferschicht dient als gezielt hergestellter Haftmittler zwischen dem Basismaterial und den aufzubringenden Hickelschichten· Weiterhin verhindert das Kupfer ein Diffundieren von Bestandteilen des Grundmaterials, wie z» B· Fe, aus dem Basismaterial an die Hx-Oberfläche· Hach der Verkupferung und diversen Spülprozessen erfolgt eine Vernickelung mit einem Glanznickelelektrolyten· Als GlanznickeIelektroIyte eignen sich auf Grand der charakteristischen. Merkmale der Schichten, wie Mikrohärte, Duktilität und Gehalt as Fremdstoffen, bekannte Elektrolyte auf Sulfat- oder Sulfamatbasis· Hierbei ist es notwendig, von Chemikalien mit hoher Reinheit auszugehen·This is done so that at first the carrier strip material is degreased and dekapiert · Thereafter, a copper layer is applied * This copper layer serves as a purpose-prepared adhesive between the base material and the applied nickel layers · Furthermore, the copper prevents diffusion of constituents of the base material, such as · Fe, from the base material to the Hx surface · After the copper plating and various rinsing processes, a nickel plating with a bright nickel electrolyte takes place. · Gloss nickel electroelectrolytes are suitable for the characteristic. Characteristics of the layers, such as microhardness, ductility and content as foreign substances, known sulphate or sulphamate-based electrolytes · It is necessary to start with chemicals of high purity.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden· Die Trägerstreifen werden zunächst einer Vorbehandlung insofern unterzogen, als die anhaftende Fettschicht entfernt wird. Dies geschieht in der Form, in dem kathodische als anodische Entfettungen genutzt werden. Danach werden die Trägerstreifen dekapiert. Dabei ist eine stromlose als auch eine elektrolytische Dekapierung möglich. Nach dieser Vorbehandlung und ent« sprechenden SpSlvorgängen erfolgt die Verkupferung mit Schichtdicken von 0,1 .·· 4/om* Anschließend erfolgt die Spülung in Wasser. Danach wird vernickelt mit der Zielstellung, Schichtdicken von 2 ... 15/Um zu erreichen· Dabei ist es auch möglich, daß Aufbringen der Mckeischichten in aufeinssderfolgenden Hickelbädern in dar Art einer Kaskade durchzuführen. Hierbei ist ein Spülen zwischen den einzelnen Bädern möglich. Bach der Ver~ nickelung besteht die Möglichkeit,das Trägerstreifenmaterial partiell zu vergolden, da die Verbindung Chip (Silizium)-Gold-Hickel die Basis für die elektrischenThe invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. The carrier strips are first subjected to a pretreatment insofar as the adhering fatty layer is removed. This happens in the form in which cathodic are used as anodic degreasing. After that, the carrier strips are decanted. In this case, an electroless and an electrolytic pickling is possible. After this pretreatment and subsequent sputtering operations, the copper plating is carried out with layer thicknesses of 0.1. ·· 4 / om * The rinse is then carried out in water. Then it is nickel-plated with the objective, layer thicknesses of 2 ... 15 / To achieve · It is also possible that applying the Mckeischichten in successive Hickelbädern perform in the manner of a cascade. Here, a rinse between the individual bathrooms is possible. In the case of nickel plating, it is possible to partially gild the carrier strip material, since the compound chip (silicon) gold hickel forms the basis for the electric

Parameter der Bauelemente bilden. Danacb erfolgt eine kaskadenartige Spülung und Trocknung· lach der Trocknung werden die Trägerstreifen weiter bearbeitet· Die Verbindung zwischen beschichteten Trägerstreifenmaterial and dem partiell vergoldeten oder mit Goldplättchen versehenen Teil des Bauelementes sowie dem Silizium-Chip erfolgt durch Löten oder eutektisches Anlegieren nach einem bekannten Verfahren unter US-Einwirkung oder Einwirkung von HF-Schwingungen, unter Herausbildung eines charakteristischen Bindungsmechanismus, -\ 105 der durch thermische Belastung im Bereich von 450 ·.· 53O⁰O zustande kommt* Die nach dem Wesen der Erfindung hergestellte Schicht sichert für den nachfolgenden Arbeitsgang Drahtkontaktieren, vorzugsweise durch Aluminiumdraht der Durchmesser 17 j5 - 200/um unter Einwirkung von Ultraschall, eine für die Herstellung günstige Ökonomie und Zuverlässigkeit der Bauelemente.Form parameters of the components. After drying, the carrier strips are processed further. The connection between coated carrier strip material and the partially gold-plated or gold-plated part of the component and the silicon chip is effected by soldering or eutectic alloying according to a known method under US Pat The action or action of HF vibrations, resulting in the formation of a characteristic binding mechanism, which results from thermal stress in the range of 450 ··· 53O ⁰ O. The layer produced according to the essence of the invention secures wire bonding for the subsequent operation, preferably by aluminum wire of diameter 17 j5 - 200 / um under the action of ultrasound, a favorable for the production economy and reliability of the components.

Claims

Erfindungsanspruclr

1 · Method for producing bondable layers for semiconductor devices in which the mounting of the components based on carrier strips takes place and parts of these carriers are the direct component of the component, characterized in that the bright nickel on carrier strips of PeSi, PeHiGo, FeHiGr, FeHiMn and similar alloys and of copper and its alloys is applied so as to ensure production of semiconductor devices by the production of proper aluminum wire bonds under conditions of high temperature stress of the layer during assembly.

2. A method for producing bondable layers for semiconductor devices according to item 1, characterized in that to increase the effectiveness of the production and reliability of the components and to reduce, the ultraschaHunterstiitzten disturbing diffusion diffusions to the surface of a layer of copper as a specifically prepared adhesion promoter under the bright nickel layer is used ·

3 "Method for producing bondable layers for semiconductor components.According to item 1, characterized in that the blopal layer is produced as a homogeneous layer and preferably as a multiple coating, which counteracts diffusion ions and recrystallizations due to the base material.