DE10051053A1 - Verfahren zum Schutz elektronischer oder mikromechanischer Bauteile - Google Patents

Verfahren zum Schutz elektronischer oder mikromechanischer Bauteile

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DE10051053A1
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Hans Hecht
Lutz Mueller
Andreas Stark
Werner Steiner
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Schutz elektronischer oder mikromechanischer Bauteile, die mindestens eine Kontaktfläche (12) zur elektrischen Kontaktierung aufweisen, vorgeschlagen. Dabei werden in erster Linie empfindliche Bauteile wie beispielsweise elektronische Mikrochips mit Bondpads vor Verschmutzung und Korrosion geschützt. Das Verfahren beinhaltet die Aufbringung einer organischen Schutzschicht (14) zumindest auf die Kontaktflächen (12) der Bauteile.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Schutz elektronischer oder mikromechanischer Bauteile vor Ver­ schmutzung und/oder Korrosion nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 sowie auf ein mit einer Schutzschicht versehenes Bauteil und dessen Verwendung.
Während des Herstellungsprozesses von elektronischen oder mikromechanischen Bauteilen werden Verfahren benötigt, mit deren Hilfe die Oberfläche eines solchen Bauteils zumindest partiell vor Verschmutzung geschützt werden kann. So werden beispielsweise Mikrochips im Verbund erzeugt und müssen ab­ schließend durch einen mechanischen Vorgang, im einfachsten Falle durch Sägen, vereinzelt werden. Die dabei auftretenden Stäube und Schlämme verschmutzen beispielsweise die Kontakt­ flächen der Mikrochips und müssen entfernt werden. Bei robu­ sten Bauteilen kann dies durch eine Hochdruckreinigung ge­ schehen, bei empfindlichen elektronischen oder mikromechani­ schen Bauteilen ist dies wegen einer möglichen Beschädigung nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereit­ zustellen, das den Schutz insbesondere von Kontaktflächen elek­ tronischer oder mikromechanischer Bauteile vor Verschmutzung und/oder Korrosion gewährleistet.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merk­ malen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß es den Schutz auch empfindlicher elektronischer oder mikromechanischer Bauteile vor Verschmutzung und/oder Korrosion wirkungsvoll gewährleistet. Dies wird durch den Auftrag einer organischen Schutzschicht zumindest auf die Kontaktflächen des Bauteils bewirkt.
Mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah­ rens möglich.
So werden die Bauteile derart kontaktiert, daß eine vorheri­ ge Entfernung der Schutzschicht entfällt und das Bauteil während und nach der Herstellung vor Korrosion geschützt ist. Dabei wird die Schutzschicht während der Kontaktierung durchstoßen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens wird eine Komponente zur Erzeugung der Schutzschicht dem während des Sägeprozesses verwendeten Kühlwasser zugesetzt, so daß die Aufbringung der Schutz­ schicht in den Vereinzelungsprozeß der Bauteile integriert werden kann.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur schematisch dargestellt und in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert.
Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist ein elektronisches oder mikromechanisches Bauteil schematisiert dargestellt, das auf einem beispiels­ weise aus Silicium bestehenden Substrat 10 eine Kontaktflä­ che 12 aufweist, die der elektrischen Kontaktierung des Bau­ teils dient. Eine derartige Kontaktfläche wird auch als Bondpad bezeichnet. Sie kann Aluminium, eine Aluminium/- Kupferlegierung, Nickel, Silber, eine Silber/Palladium­ legierung, Kupfer oder Gold beinhalten.
Elektronische oder mikromechanische Bauteile werden übli­ cherweise als Verbund hergestellt und gegen Ende des Her­ stellungsprozesses auf mechanischem Wege, üblicherweise durch Sägen, vereinzelt. Dabei werden auf den Bauteilen Sä­ geschlämme abgelagert, die sehr fest haften und eine nach­ folgende zuverlässige Kontaktierung der Bauteile verhindern. Bei robusten Bauteilen können nach der Vereinzelung die Sä­ geschlämme mittels einer Hochdruckreinigung entfernt werden, bei empfindlichen Bauteilen ist dies nicht möglich.
Daher werden vor der Vereinzelung zumindest die Kontaktflä­ chen 12 des Bauteils mit einer organischen Schutzschicht 14 versehen, je nach Anwendungsfall kann auch die restliche Oberfläche des Bauteils ganz oder partiell mit der Schutz­ schicht 14 überzogen werden. Die Schutzschicht 14 bewirkt neben dem Schutz vor Verschmutzung gleichzeitig eine Vermei­ dung der Korrosion des Bauteils.
Bei der Kontaktierung wird die Kontaktfläche 12 des Bauteils mit einem elektrischen Leiter 16 versehen, wobei der elek­ trische Leiter 16 so auf die Oberfläche der Kontaktfläche 12 aufgebracht ist, daß er die Schutzschicht 14 durchstößt. Da­ bei eignen sich grundsätzlich alle üblichen Schweiß- und Lötverfahren, als besonders günstig hinsichtlich einer mög­ lichst geringen Verletzung der Schutzschicht 14 hat sich hingegen ein Reibschweißen unter Ultraschalleinwirkung er­ wiesen. Alternativ ist es durchaus möglich, die Schutz­ schicht 14 zwischen der Vereinzelung und der Kontaktierung wieder zu entfernen. Die Vorgehensweise richtet sich nach dem konkreten Einzelfall.
Vor dem Aufbringen der organischen Schutzschicht 14 auf die Kontaktfläche bzw. die Oberfläche des Bauteils wird bei­ spielsweise eine Oberflächenbehandlung des Bauteils durchge­ führt. Dabei wird das Bauteil entfettet und gegebenenfalls mittels einer wässrigen Lösung, die Wasserstoffperoxid und/oder alkalische Bestandteile enthalten kann, angeätzt, um eine reaktive Oberfläche mit endständigen OH-Gruppen zu erhalten.
Als Schutzschicht 14 eignen sich gut haftende, dünne Schich­ ten oder Lacke, die beispielsweise Polysilane, Polysiloxane, Polyglycole oder Polyetherglycole enthalten. Auch der Auf­ trag von Wachsen oder Ölen ist denkbar. Besonders vorteil­ haft ist die Verwendung von fluorsubstituierten Verbindun­ gen. Diese bilden eine hydrophobe Oberfläche und erleichtern die Kontaktierung des Bauteils. Wird beispielsweise als elektrischer Leiter 16 ein Aluminiumdraht verwendet, so bil­ det sich während der Kontaktierung Aluminiumfluorid, das als Flußmittel wirkt und die Festigkeit der Kontaktstelle we­ sentlich erhöht.
Zum Auftragen der Schutzschicht 14 eignen sich Verfahren wie Spincoaten, Aufsprühen, Tauchen, Lackieren, Beträufeln und Siebdrucken. Auch Verfahren wie CVD, bei denen die Verbin­ dungen unter vermindertem Druck aufgedampft werden, eignen sich. Dies gilt auch für plasmaunterstützte Abscheidungen, Sputtern und PVD.
Besonders geeignet sind als Ausgangsverbindungen Organotri­ alkoxysilane oder Organotrichlorsilane, die sowohl mit Sili­ cium- als auch mit Aluminiumoberflächen gut reagieren. Zwei Ausführungsbeispiele werden im folgenden beschrieben.
1. Ausführungsbeispiel
Die Oberfläche eines Siliciumwafers 10 mit mindestens einer Kontaktstelle 12 aus Aluminium wird in einem Va­ kuumofen bei ungefähr 150°C und ca. 10 mbar für 5 Mi­ nuten gasförmigem Hexamethyldisilazan ausgesetzt. Die Oberfläche verhält sich anschließend hydrophob.
2. Ausführungsbeispiel
Auf die Oberfläche eines Siliciumwafers 10 mit minde­ stens einer Kontaktstelle 12 aus Aluminium wird eine 0.5 prozentige Lösung von 1,1,2,2 Tetrahydroperfluoroc­ tyltriethoxysilan in 2-Propanol gegeben und nach 10 Mi­ nuten Wartezeit mittels eines Spincoaters bei circa 4000 Umdrehungen pro Minute 30 Sekunden lang abge­ schleudert. Der Wafer wird 10 Minuten lang auf ungefähr 120°C erhitzt. Die so erzeugte Schutzschicht 14 ermög­ licht die Kontaktierung des Bauteils beispielsweise mit einem 50 µm starken Aluminiumdraht, wobei die Kontak­ tierung aufgrund der Bildung von Aluminiumfluorid während des Kontaktierungsvorganges eine höhere Stabilität aufweist als bei Bauteilen ohne Schutzschicht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Erzeugung der Schutz­ schicht 14 in den Vereinzelungsprozeß integriert wird, da so ein Verarbeitungsschritt eingespart werden kann. Dabei wer­ den die Verbindungen zur Bildung der Schutzschicht bei­ spielsweise dem Spül- und Kühlwasser der Wafersäge zuge­ setzt. Die wasserlöslichen Verbindungen bilden auf der be­ netzten Oberfläche des Bauteils sofort eine Schutzschicht 14 aus, die das Bauteil vor haftenden Schlämmen schützt. Alter­ nativ kann die Schutzschicht auch mittels eines wäßrigen Tauchbads aufgebracht werden.
Als Verbindungen eignen sich dazu Mono- und Diester einer Phosphor- oder Phosphonsäure, wobei vor allem deren teil­ fluorierte Derrivate geeignet sind. Ein drittes Ausführungs­ beispiel wird nachfolgend beschrieben.
3. Ausführungsbeispiel
Ein Siliciumwafer mit Kontaktstellen 12 aus Aluminium wird in eine 0.1 prozentige wäßrige Lösung von 1,1,2,2 Tetrahydroperfluorhexylphosphonsäure oder 1, 1, 2,2 Te­ trahydroperfluoroctylphosphonsäure getaucht, die 5% 2- Propanol enthält, und nach einer Verweilzeit von 10 Mi­ nuten herausgenommen und abgespült. Danach wird der Wa­ fer 10 Minuten auf etwa 120°C erhitzt.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungs­ beispiele beschränkt, sondern neben der Kombination mehrerer der beschriebenen Methoden zur Aufbringung der organischen Schutzschicht 14 sind weitere Anwendungsfelder denkbar, die einen wirksamen Schutz vor Verunreinigungen oder Korrosion voraussetzen. So können auch durchaus robuste Gegenstände aus Metall mit einer derartigen Schutzschicht versehen wer­ den.

Claims (17)

1. Verfahren zum Schutz elektronischer oder mikromecha­ nischer Bauteile, die mindestens eine Kontaktfläche zur elektrischen Kontaktierung aufweisen, insbesondere von elek­ tronischen Mikrochips mit Bondpads, vor Verschmutzung und/oder Korrosion, vorzugsweise bei der Vereinzelung eines Verbundes der Bauteile, dadurch gekennzeichnet, daß eine or­ ganische Schutzschicht (14) zumindest auf die Kontaktflächen (12) der Bauteile aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verschweißung von Anschlußdrähten (16) mit den Kontaktflächen (12) der Bauteile die Schutzschicht (14) durchkontaktiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Bauteile nach einer Entfernung der Schutzschicht (14) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (14) als Schutzkompo­ nente Silane, Siloxane, Polysiloxane, Polyetherverbindungen und/oder deren fluorierte Derivate enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (14) durch Spincoaten, Tauchen, plas­ maunterstütztes Abscheiden, CVD, PVD oder Sputtern aufgetra­ gen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (14) als Schutzkompo­ nente eine Phosphonsäure, einen Phosphonsäureester, einen Phosphorsäureester und/oder deren fluorierte Derivate ent­ hält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (14) durch Spülung des Verbundes der Bauteile mit einer die Schutzkomponente enthaltenden Lösung erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Schutz­ schicht (14) eine Entfettung der Bauteile durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der Schutz­ schicht (14) eine chemische Aktivierung der Kontaktfläche (12) mittels einer Spülung mit einer alkalischen und/oder wasserstoffperoxidhaltigen Lösung durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vereinzelung des Verbundes der Bauteile auf mechanischem Wege, insbesondere durch Sägen erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung der Bauteile unter der Einwirkung von Ultraschall erfolgt.
12. Elektronisches oder mikromechanisches Bauteil mit mindestens einer Kontaktfläche zur Kontaktierung des Bau­ teils, insbesondere elektronischer Mikrochip mit Bondpads, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (12) eine or­ ganische Schutzschicht (14) aufweist.
13. Bauteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (14) durch Anschlußdrähte (16) durchkon­ taktierbar ist.
14. Bauteil nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schutzschicht (14) als Schutzkomponente Silane, Siloxane, Polysiloxane, Polyetherverbindungen und/oder deren fluorierte Derivate enthält.
15. Bauteil nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schutzschicht (14) als Schutzkomponente eine Phosphonsäure, einen Phosphonsäureester, einen Phosphorsäu­ reester und/oder deren fluorierte Derivate enthält.
16. Bauteil nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch die Herstellung mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
17. Verwendung eines Bauteils nach einem der Ansprüche 12 bis 16 zur Herstellung von Sensoren, insbesondere von Luft­ massensensoren.
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