DE102009053434A1 - Substrate with a hole with a metal silicide layer - Google Patents

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Abstract

Substrat (1) mit einem Loch (2), welches aufweist: - eine Silizium aufweisende Innenwand (3) des Loches (2) oder eine Silizium aufweisende Schicht (8), - eine erste Metall aufweisende Schicht (4), wobei die erste Metall aufweisende Schicht (4) mit der Silizium aufweisenden Innenwand (3) oder der Silizium aufweisenden Schicht (8) mindestens teilweise eine Metallsilizidschicht (5) bildet - und eine zweite Metall aufweisende Schicht (6), welche auf der ersten Metall aufweisenden Schicht (4) oder Metallsilizidschicht (5) aufgebracht ist.Substrate (1) having a hole (2), comprising: - a silicon-containing inner wall (3) of the hole (2) or a silicon-containing layer (8), - a first metal-containing layer (4), wherein the first metal comprising layer (4) with the silicon-containing inner wall (3) or the silicon-containing layer (8) at least partially forms a metal silicide layer (5) - and a second metal-comprising layer (6), which on the first metal-comprising layer (4) or metal silicide layer (5) is applied.

Description

Die Erfindung betrifft ein Substrat mit einem Loch mit einer Metallsilizidschicht.The The invention relates to a substrate having a hole with a metal silicide layer.

Elektronische oder elektromechanische Bauelemente können zur elektrischen Kontaktierung mit einem Substrat verbunden werden, welches Durchgangslöcher oder Blindlöcher aufweist. Um eine hohe Packungsdichte der Strukturen auf einer Oberfläche eines Substrates zu erreichen, kommen mehrlagige Substrate zum Einsatz, bei denen die Löcher ein großes Aspektverhältnis, also ein großes Verhältnis aus Länge zu Breite eines Loches, aufweisen. Bei einem großen Aspektverhältnis besteht jedoch eine Schwierigkeit darin, in dem Loch eine gleichmäßig dicke, elektrisch leitende Schicht zur Kontaktierung zwischen einer oberen Fläche und einer unteren Fläche des Substrates zu erzielen.electronic or electromechanical components can be used for electrical contacting be connected to a substrate, which through-holes or blind holes having. To ensure a high packing density of the structures on a surface of a Substrates to reach, multi-layer substrates are used where the holes are great Aspect ratio So a big one relationship from length to width of a hole. At a high aspect ratio exists but a difficulty in that in the hole a uniformly thick, electrically conductive layer for contacting between an upper area and a lower surface to achieve the substrate.

Soll im Inneren eines Loches eine Kontaktschicht galvanisch aufgebracht werden, so muss ein elektrisches Feld und ein Elektrolyt ins Lochinnere gelangen. Mit zunehmendem Aspektverhältnis wird dies immer schwieriger. Dabei kann es passieren, dass in der abgeschiedenen Schicht Luft- oder Elektrolyteinschlüsse entstehen, wodurch die Zuverlässigkeit der elektrischen Kontaktierung beeinträchtigt wird. Ferner kann durch eine ungleichmäßige Beschichtung im Loch die thermische Belastbarkeit verringert sein, da die Beschichtung nicht zuverlässig an der Lochinnenwand haftet. Um einen besseren Stoffaustausch in das Innere eines Loches zu bewirken, kann man eine konische Geometrie an den Lochenden vorsehen. Dies erhöht jedoch den Fertigungsaufwand des Substrates.Should inside a hole, a contact layer is applied galvanically an electric field and an electrolyte must enter the hole. With increasing aspect ratio this gets more and more difficult. It can happen that in the deposited layer air or electrolyte inclusions arise, ensuring reliability the electrical contact is impaired. Furthermore, by an uneven coating in the hole the thermal load capacity be reduced, since the coating not reliable adheres to the inner wall of the hole. To get a better mass transfer in To make the inside of a hole, you can use a conical geometry Provide at the hole ends. However, this increases the production cost of the substrate.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Substrat zu schaffen, das mit mindestens einem Loch versehen ist, das bei einem großen Aspektverhältnis in der Höhe von 10:1 oder größer, insbesondere vom 20:1 bis zu 40:1, eine gleichmäßig dicke, zusammenhängende und hohlraumfreie, elektrisch leitende Schicht im Lochinneren aufweist, so dass auch bei thermischer Belastung eine zuverlässige elektrische Durchkontaktierung oder thermische Ableitung erzielt werden kann.It It is an object of the invention to provide a substrate that can be used with At least one hole is provided, which at a high aspect ratio in the Height of 10: 1 or greater, in particular from 20: 1 to 40: 1, a uniformly thick, coherent and having a void-free, electrically conductive layer in the interior of the hole, so that even under thermal stress a reliable electrical feedthrough or thermal dissipation can be achieved.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The The object is solved by the subject matter of independent claim 1. advantageous Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Substrat mit einem Loch weist auf:

  • – eine Silizium aufweisende Innenwand des Loches oder eine Silizium aufweisende Schicht,
  • – eine erste Metall aufweisende Schicht, wobei die erste Metall aufweisende Schicht mit der Silizium aufweisenden Innenwand oder der Silizium aufweisenden Schicht mindestens teilweise eine Metallsilizidschicht bildet,
  • – und eine zweite Metall aufweisende Schicht, welche auf der ersten Metall aufweisenden Schicht oder Metallsilizidschicht aufgebracht ist.
The substrate according to the invention with a hole has:
  • A silicon-containing inner wall of the hole or a silicon-containing layer,
  • A first metal-comprising layer, wherein the first metal-comprising layer with the silicon-containing inner wall or the silicon-containing layer at least partially forms a metal silicide layer,
  • And a second metal-containing layer disposed on the first metal-containing layer or metal silicide layer.

Unter einem Loch wird eine Öffnung im Substrat verstanden, welche eine beliebige Geometrie aufweist. Dies umfasst unter anderem Ausnehmungen mit kreisrundem, rechteckigem, dreieckigem oder sternförmigem Horizontalquerschnitt.Under a hole becomes an opening understood in the substrate, which has any geometry. This includes, inter alia, recesses with circular, rectangular, triangular or star-shaped Horizontal cross section.

Kommt ein Substratwerkstoff zum Einsatz, der Silizium aufweist, liegt bei einem Loch bereits eine Silizium aufweisende Innenwand vor. Wird jedoch ein Substrat verwendet, welches kein Silizium enthält, wie zum Beispiel Glas oder Keramik, so wird in ein Loch des erfindungsgemäßen Substrates eine Silizium aufweisende Schicht erzeugt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, bei dem erfindungsgemäßen Substrat eine Metallsilizidschicht zu bilden, da sich eine solche Schicht sehr gut als Startschicht für eine darauf mittels chemischer oder galvanischer Abscheidung aufgebrachte Metallschicht eignet. Die Metallsilizidschicht ist elektrisch leitfähig und besitzt einen niedrigen elektrischen Widerstand sowie eine hohe Haftfestigkeit zwischen der Silizium aufweisenden Schicht bzw. der Silizium aufweisenden Innenwand des Loches und der ersten Metallschicht. Das Metall ist in der Metallsilizidschicht chemisch gut eingebunden, wobei die äußere Fläche der Metallsilizidschicht trotzdem überwiegend metallische Eigenschaften besitzt. Damit ist eine gute Grundlage für einen innigen Verbund oder eine hohe Haftfestigkeit zwischen der Metallsilizidschicht und einer zusätzlich aufgebrachten, zweiten Metall aufweisenden Schicht gegeben. Bei einem vollständig mit Metall gefüllten Loch lässt sich bei dem erfindungsgemäßen Substrat somit eine flüssigkeitsdichte und gasdichte Füllung erreichen. Wird eine metallische Schicht direkt auf die Innenwand eines Loches abgeschieden, wie dies beim Stand der Technik üblich ist, wird keine so hohe Haftfestigkeit erreicht wie bei dem erfindungsgemäßen Substrat mit einem Untergrund aus Metallsilizid. Vorteilhaft ist ferner, dass die Metallsilizidschicht gleichmäßig und unterbrechungsfrei gebildet werden kann, so dass eine ideale Startschicht für nachfolgende Schichten erzielt wird, wobei dies auch bei Lö chern mit einem Aspektverhältnis von 10:1 oder größer gelingt. Selbst bei einer in der Dicke ungleichmäßigen ersten Metall aufweisenden Schicht wird eine homogene Metallsilizidschicht erreicht. Kleinere Fehlstellen in einer Bedeckung mit der ersten Metall aufweisenden Schicht werden durch laterales Ausbilden des Metallsilizids ausgeglichen. Eine Metallsilizidschicht bildet damit eine gute Basis für ein gleichmäßiges Wachstum von nachfolgenden Metallschichten.comes a substrate material for use, which has silicon is located at a hole already has a silicon-containing inner wall. However, if a substrate containing no silicon is used, such as For example, glass or ceramic, so is in a hole of the substrate according to the invention produces a silicon-containing layer. It has proven to be beneficial pointed out, in the substrate according to the invention a metal silicide layer to form, since such a layer is very good as a starting layer for one applied thereto by means of chemical or galvanic deposition Metal layer is suitable. The metal silicide layer is electrically conductive and has a low electrical resistance as well as a high one Adhesive strength between the silicon-containing layer or the Silicon-containing inner wall of the hole and the first metal layer. The metal is chemically well integrated in the metal silicide layer, the outer surface of the Metal silicide layer nevertheless predominantly has metallic properties. This is a good basis for one intimate bond or high bond strength between the metal silicide layer and an additionally applied, given second metal-containing layer. At a complete with Metal filled hole let yourself in the substrate according to the invention thus a liquid density and achieve gas-tight filling. Apply a metallic layer directly to the inner wall of a hole deposited, as is common in the prior art, is not so high adhesion achieved as in the substrate according to the invention with a substrate from metal silicide. It is also advantageous that the metal silicide layer is uniform and can be formed without interruption, making an ideal starting layer for subsequent This is achieved even with Lö chern with an aspect ratio of 10: 1 or greater succeeds. Even with a thickness-uneven first metal having Layer is achieved a homogeneous metal silicide layer. Minor defects be in a covering with the first metal-containing layer balanced by laterally forming the metal silicide. A Metal silicide layer thus forms a good basis for uniform growth of subsequent metal layers.

Die Metallsilizidschicht ist vorzugsweise durch Erwärmen des Substrates auf eine Temperatur im Bereich von 250°C bis 600°C herstellbar. Dabei bildet sich die Metallsilizidschicht in der Form einer intermetallischen Phase aus. Es ist möglich, dass nicht die gesamte erste Metall aufweisende Schicht mit der Silizium aufweisenden Schicht zu einer Metallsilizidschicht reagiert, sondern weiterhin eine im Wesentlichen von Silizium noch freie Oberfläche der ersten Metall aufweisenden Schicht verbleibt. An einer derartigen Oberfläche kann sich während der Temperaturbehandlung eine Passivierungsschicht bilden, die eine schlechte Haftung für zusätzlich aufgebrachte Schichten bewirkt. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, wenn die Passivierungsschicht und eine darunter befindliche Lage der ersten Metall aufweisenden Schicht entfernt wird, so dass ausschließlich eine Metallsilizidschicht für die weitere Beschichtung zur Verfügung steht. Das Entstehen einer Passivierungsschicht auf der ersten Metall aufweisenden Schicht kann verhindert werden, indem das Erwärmen erst stattfindet, wenn auf der ersten Metall aufweisenden Schicht bereits die zweite Metall aufweisende Schicht aufgebracht ist. In einem solchen Fall ist die erste Metall aufweisende Schicht nicht mehr frei zugänglich und passiviert beim Erwärmen nicht mehr.The metal silicide layer is preferred by heating the substrate to a temperature in the range of 250 ° C to 600 ° C produced. In this case, the metal silicide layer is formed in the form of an intermetallic phase. It is possible that not all of the first metal-containing layer reacts with the silicon-containing layer to form a metal silicide layer, but still remains a layer substantially free of silicon from the first metal-containing layer. A passivation layer may form on such a surface during the temperature treatment, which causes poor adhesion for additionally applied layers. In such a case, it is advantageous if the passivation layer and an underlying layer of the first metal-comprising layer is removed, so that only one metal silicide layer is available for the further coating. The formation of a passivation layer on the first metal-comprising layer can be prevented by the heating only taking place when the second metal-containing layer is already applied to the first metal-containing layer. In such a case, the first metal-containing layer is no longer freely accessible and passivated when heated no longer.

In einer weiteren Ausführungsform ist bei dem Substrat zwischen der Innenwand des Loches und der Silizium aufweisenden Schicht eine elektrische Isolierschicht ausgebildet. Eine solche Isolierschicht ist vorteilhaft, wenn ein elektrisch leitender oder halbleitender Substratwerkstoff vorliegt und eine Durchkontaktierung von einer Ebene zu einer anderen Ebene des Substrates vorgesehen ist. Damit wird erreicht, dass ein Stromfluss nur durch die im Lochinneren aufgebrachten Schichten möglich ist. Gegenseitige Kurzschlüsse der Durchkontaktierungen werden dadurch vermieden.In a further embodiment is at the substrate between the inner wall of the hole and the silicon having layer formed an electrical insulating layer. Such an insulating layer is advantageous when an electrical conductive or semiconductive substrate material is present and a via provided from one level to another level of the substrate is. This ensures that a current flow only through the inside of the hole applied layers possible is. Mutual shorts the vias are thereby avoided.

Die elektrische Isolierschicht ist vorzugsweise aus der Gasphase oder mittels Plasmaabscheidung herstellbar. Damit kann auch bei großem Aspektverhältnis von 10:1 oder größer eine gleichmäßige Verteilung der Isolierschichtdicke in einem Loch erreicht werden. Weist die elektrische Isolierschicht Silizium auf, kann eine Isolierschicht aus Siliziumnitrid oder Siliziumoxid gebildet werden. Für eine Isolierschicht aus Siliziumoxid wird das Substrat vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 800°C bis 1200°C oxidiert, wobei die Oxidschicht aus der Siliziumschicht herauswächst. Dies wirkt sich derart aus, dass eine große Haftfestigkeit der Isolierschicht mit der Lochinnenwand erreicht wird. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Isolierschicht aus einem thermisch erzeugten Oxid besteht darin, dass eine in der Dickenverteilung gleichmäßige Schicht auch bei einem hohen Aspektverhältnis eines Loches erzielt werden kann.The electrical insulating layer is preferably from the gas phase or producible by plasma deposition. Thus, even with a high aspect ratio of 10: 1 or greater one even distribution the insulating layer thickness can be achieved in a hole. Rejects that electrical insulation silicon on, can be an insulating layer be formed of silicon nitride or silicon oxide. For an insulating layer of silicon oxide, the substrate is preferably at a temperature in the range of 800 ° C up to 1200 ° C oxidized, wherein the oxide layer grows out of the silicon layer. This Affects such that a high adhesive strength of the insulating layer is achieved with the hole inner wall. Another advantage of a such insulating layer consists of a thermally generated oxide in that a uniform in the thickness distribution layer even at a high aspect ratio a hole can be achieved.

Bei einer anderen Ausführungsform kann als isolierende Schicht ein Polymer zum Einsatz kommen. Eine solche Isolierschicht kann bei relativ niedrigen Temperaturen unter 200°C mittels Plasmaprozess, viskosem Medium oder wässriger Lösung erzeugt werden. Dies ist vorteilhaft, wenn auf dem Substrat bereits temperaturempfindliche Bauelemente vorhanden sind.at another embodiment can be used as an insulating layer of a polymer. A such insulating layer can at relatively low temperatures below 200 ° C by means of Plasma process, viscous medium or aqueous solution are generated. This is advantageous if on the substrate already temperature-sensitive Components are available.

Die Silizium aufweisende Schicht, die wie die Isolierschicht aus der Gasphase oder mittels Plasmaabscheidung herstellbar ist, kann n-dotiertes Silizium aufweisen, wodurch eine leitfähige Siliziumschicht erzielt wird. Ein Dotieren kann in situ während des Siliziumauftrags erfolgen. Eine derartige leitfähige Schicht ist gut für eine chemische Abscheidung der ersten Metall aufweisenden Schicht geeignet. Die Siliziumschicht weist eine hohe Haftfestigkeit zum Untergrund, insbesondere zu einer durch Temperaturbehandlung erzeugten Oxidschicht, auf.The Silicon-containing layer, like the insulating layer of the Gas phase or can be produced by means of plasma deposition, n-doped Silicon, whereby a conductive silicon layer achieved becomes. Doping may be done in situ during silicon deposition respectively. Such a conductive layer is good for a chemical deposition of the first metal-containing layer suitable. The silicon layer has a high adhesive strength Subsurface, in particular to one produced by temperature treatment Oxide layer, on.

Vorzugsweise liegt die erste Metall aufweisende Schicht in einer Dicke im Bereich von 50 bis 200 Nanometer vor. Eine solche Schicht ist relativ dünn und eignet sich gut für eine Metallsilizidbildung. Die Metall aufweisende Schicht kann entweder galvanisch aufgebracht werden, wobei ein elektrisch leitfähiger Untergrund erforderlich ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die erste Metall aufweisende Schicht chemisch abzuscheiden, so dass keine Beeinflussung durch elektrische Parameter gegeben ist. Von Bedeutung ist bei der metallischen Schicht und der hiermit gebildeten Metallsilizidschicht, dass sie als Barriere gegen Diffusion oder Migration von anderen Metallen in Richtung zum Substrat wirkt. Gut geeignet ist eine erste Metall aufweisende Schicht aus Nickel und Nickelsilizid als Barriereschicht.Preferably For example, the first metal-containing layer is in a thickness in the range from 50 to 200 nanometers ahead. Such a layer is relatively thin and suitable good for you a metal silicide formation. The metal-containing layer can either be applied galvanically, with an electrically conductive substrate is required. Another possibility is to chemically deposit the first metal-containing layer, so that there is no influence by electrical parameters. Of importance is in the metallic layer and the hereby formed Metal silicide layer that they serve as a barrier to diffusion or Migration of other metals towards the substrate acts. Well suited is a first metal-containing layer of nickel and nickel silicide as a barrier layer.

Die zweite Metall aufweisende Schicht kann Nickel, Silber oder Kupfer aufweisen. Bevorzugt wird die zweite Metall aufweisenden Schicht durch außenstromlose Abscheidung aus einem wässrigen Elektrolyten gebildet. Jedoch ist auch eine galvanische Abscheidung möglich, da die erste Metall aufweisende Schicht oder die Metallsilizidschicht eine gute elektrische Leitfähigkeit sicherstellt.The second metal-containing layer may be nickel, silver or copper exhibit. The second metal-containing layer is preferred by no-current Deposition from an aqueous Electrolytes formed. However, there is also a galvanic deposition possible, since the first metal-containing layer or the metal silicide layer a good electrical conductivity ensures.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auf der zweiten Metall aufweisenden Schicht eine dritte Metall aufweisende Schicht vorgesehen. Diese Schicht kann vorteilhaft sein, wenn die zweite Metall aufweisende Schicht zwar eine haftfeste Verbindung ermöglicht, aber nur eine geringe Leitfähigkeit besitzt. Die dritte Metall aufweisende Schicht kann in einem solchen Fall eine hohe Leitfähigkeit aufweisen und zum Beispiel aus Silber oder Kupfer bestehen.According to one another embodiment the invention is on the second metal layer having a third metal layer provided. This layer can be advantageous if the second metal-containing layer though enables a strong connection, but only a low conductivity has. The third metal-containing layer may be in such a Case a high conductivity have and consist for example of silver or copper.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines wie vorstehend beschriebenen Substrates für elektronische oder elektromechanische Bauelemente.The invention also relates to the use of a substrate as described above electronic or electromechanical components.

Die Dicke eines erfindungsgemäßen Substrates kann in einem Bereich von 500 bis 1000 Mikrometern bei Lochdurchmessern im Bereich 30 bis 50 Mikrometern liegen. Ferner sind Anwendungen für dünne Substrate mit einer Dicke von 10 bis 50 Mikrometern und Löchern mit einem Durchmesser von 0,5 bis 5 Mikrometern möglich.The Thickness of a substrate according to the invention can range from 500 to 1000 microns with hole diameters range from 30 to 50 microns. Further, there are applications for thin substrates with a thickness of 10 to 50 microns and holes with a diameter from 0.5 to 5 microns possible.

Das mit einem Loch versehene Substrat kann durch ein Verfahren hergestellt werden, welches die folgenden Schritte aufweist:

  • – Erzeugen einer Silizium aufweisenden Schicht an der Innenwand des Loches, falls die Innenwand kein Silizium aufweist,
  • – Beschichten der Silizium aufweisenden Schicht oder der Silizium aufweisenden Innenwand des Loches mit einer ersten Metall aufweisenden Schicht,
  • – Erwärmen des Substrates, bis mindestens teilweise die erste Metall aufweisende Schicht mit der Silizium aufweisenden Schicht oder der Silizium aufweisenden Innenwand des Loches eine gemeinsame Metallsilizidschicht als Startschicht bildet,
  • – Abscheiden einer zweiten Metall aufweisenden Schicht auf der ersten Metall aufweisenden Schicht oder Metallsilizidschicht.
The apertured substrate can be made by a process comprising the following steps:
  • Producing a silicon-containing layer on the inner wall of the hole, if the inner wall does not comprise silicon,
  • Coating the silicon-containing layer or the silicon-containing inner wall of the hole with a first metal-comprising layer,
  • Heating the substrate until at least partially the first metal-comprising layer with the silicon-containing layer or the silicon-containing inner wall of the hole forms a common metal silicide layer as the starting layer,
  • Depositing a second metal-containing layer on the first metal-containing layer or metal silicide layer.

Das Verfahren kann ferner den zusätzlichen Schritt aufweisen:

  • – Erzeugen einer elektrischen Isolierschicht, welche zwischen der Innenwand des Loches und der Silizium aufweisenden Schicht angeordnet ist.
The method may further comprise the additional step of:
  • - Producing an electrical insulating layer, which is arranged between the inner wall of the hole and the silicon-containing layer.

Das Erwärmen des Substrates zur Metallsilizidbildung kann auf eine Temperatur im Bereich von 250°C bis 600°C erfolgen. Falls das Erwärmen des Substrates vor dem Abscheiden der zweiten Metall aufweisenden Schicht erfolgt, kann eine Passivierungsschicht auf der Metallsilizidschicht oder der ersten Metall aufweisenden Schicht entfernt werden.The Heat of the substrate for metal silicide formation may be at a temperature in the range of 250 ° C up to 600 ° C respectively. If heating of the substrate before depositing the second metal Layer takes place, a passivation layer on the metal silicide layer or the first metal-containing layer are removed.

Das Verfahren kann ferner den zusätzlichen Schritt aufweisen:

  • – Entfernen von Beschichtungen, die bei den vorangegangenen Schritten auf der oberen und/oder unteren Fläche des Substrates entstanden sind, durch Ätzen, Rückschleifen oder Rückpolieren.
The method may further comprise the additional step of:
  • Removing, by etching, back grinding or back polishing, coatings formed on the top and / or bottom surface of the substrate in the previous steps.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt, in welchen zeigen:embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings, in which demonstrate:

1a–d schematische Querschnittsdarstellungen eines erfindungsgemäßen Substrates mit einem Loch mit mehreren erzeugten Schichten gemäß einer ersten Ausführungsform bei verschiedenen Verfahrenszuständen; 1a D schematic cross-sectional views of a substrate according to the invention having a hole with a plurality of layers produced according to a first embodiment in various process states;

2 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Substrates mit einem Loch mit mehreren erzeugten Schichten gemäß einer zweiten Ausführungsform; 2 a schematic cross-sectional view of a substrate according to the invention having a hole with a plurality of layers produced according to a second embodiment;

3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Substrates mit einem Loch mit mehreren erzeugten Schichten gemäß einer dritten Ausführungsform; 3 a schematic cross-sectional view of a substrate according to the invention with a hole with a plurality of layers produced according to a third embodiment;

4 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Substrates mit einem Loch mit mehreren erzeugten Schichten gemäß einer vierten Ausführungsform; 4 a schematic cross-sectional view of a substrate according to the invention having a hole with a plurality of generated layers according to a fourth embodiment;

5 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Substrates mit einem Loch mit mehreren erzeugten Schichten gemäß einer fünften Ausführungsform; 5 a schematic cross-sectional view of a substrate according to the invention with a hole with a plurality of generated layers according to a fifth embodiment;

6 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Substrates mit einem Loch mit mehreren erzeugten Schichten gemäß einer sechsten Ausführungsform; 6 a schematic cross-sectional view of a substrate according to the invention with a hole having a plurality of generated layers according to a sixth embodiment;

7 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Substrates mit einem Loch mit mehreren erzeugten Schichten gemäß einer siebten Ausführungsform; 7 a schematic cross-sectional view of a substrate according to the invention having a hole with a plurality of layers produced according to a seventh embodiment;

8 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Substrates mit einem Loch mit mehreren erzeugten Schichten gemäß einer achten Ausführungsform; und 8th a schematic cross-sectional view of a substrate according to the invention having a hole with a plurality of generated layers according to an eighth embodiment; and

9 eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Substrates mit einem Loch mit mehreren erzeugten Schichten gemäß einer neunten Ausführungsform. 9 a schematic cross-sectional view of a substrate according to the invention with a hole with a plurality of layers produced according to a ninth embodiment.

1a zeigt eine schematische, nicht maßstäbliche Darstellung eines Substrates 1 im Querschnitt mit einem Loch 2, welches mit einer ersten Metall aufweisenden Schicht 4 versehen ist. Die Innenwand 3 des Substrates 1 weist Silizium auf, wobei direkt an der Innenwand angrenzend die erste Metall aufweisende Schicht 4 anliegt. Durch Erwärmen bildet sich zwischen der ersten Metall aufweisenden Schicht 4 und der Innenwand 3 des Substrates 1 eine Metallsilizidschicht 5, siehe 1b, welche bei der dargestellten Ausführungsform eine Dicke besitzt, welche kleiner als die Dicke der ersten Metall aufweisenden Schicht 4 ist. Die Metallsilizidschicht 5 befindet sich somit zwischen der ersten Metall aufweisenden Schicht 4 und der Innenwand 3 des Substrates. Bei weiterer Erwärmung und entsprechender Dimensionierung der ersten Metall aufweisenden Schicht 4 kann die Metallsilizidschicht eine größere Dicke erlangen. Eine beim Erwärmen verursachte Passivierungsschicht auf der ersten Metall aufweisenden Schicht 4 kann entfernt werden, so dass nur noch eine Metallsilizidschicht 5 vorliegt, siehe 1c. Auf dieser Metallsilizidschicht 5 kann anschließend eine zweite Metall aufweisende Schicht 6 zum Beispiel aus Kupfer oder Silber aufgebracht werden. Bei der in 1d dargestellten Ausführungsform ist das Loch 2 vollständig mit der zweiten Metall aufweisenden Schicht 6 ausgefüllt. 1a shows a schematic, not to scale representation of a substrate 1 in cross-section with a hole 2 , which with a first metal-containing layer 4 is provided. The inner wall 3 of the substrate 1 has silicon, wherein directly on the inner wall adjacent the first metal-containing layer 4 is applied. By heating forms between the first metal-containing layer 4 and the inner wall 3 of the substrate 1 a metal silicide layer 5 , please refer 1b which in the illustrated embodiment has a thickness which is less than the thickness of the first metal layer 4 is. The metal silicide layer 5 is thus located between the first metal-containing layer 4 and the inner wall 3 of the substrate. Upon further heating and appropriate dimensioning of the first metal-containing layer 4 For example, the metal silicide layer may have a greater thickness long. A passivation layer caused on heating on the first metal-containing layer 4 Can be removed, leaving only a metal silicide layer 5 is present, see 1c , On this metal silicide layer 5 may then be a second metal-containing layer 6 For example, be applied from copper or silver. At the in 1d illustrated embodiment is the hole 2 completely with the second metal-containing layer 6 filled.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Substrates 1 im Querschnitt mit einem Loch 2, welches mit mehreren Schichten 4, 5, 6 versehen ist. Die Innenwand 3 des Substrates 1 weist wie bei der in 1a–d dargestellten ersten Ausführungsform Silizium auf, wobei direkt an diese Innenwand 3 eine erste Metall aufweisende Schicht 4 aufgebracht worden ist, welche aufgrund einer Temperaturbehandlung teilweise mit der Innenwand 3 zu einer Metallsilizidschicht 5 reagiert hat. Vor der Temperaturbehandlung wurde auf die erste Metall aufweisende Schicht 4 eine zweite Metall aufweisende Schicht 6 aufgebracht, welche das Loch 2 nicht vollständig ausfüllt. Bei dieser Ausführungsform ist keine elektrische Isolierung zur Innenwand 3 gegeben, so dass diese Ausführungsform weniger zur Durchkontaktierung, sondern eher zur thermischen Kühlung geeignet ist. 2 shows a schematic representation of a substrate 1 in cross-section with a hole 2 , which with several layers 4 . 5 . 6 is provided. The inner wall 3 of the substrate 1 points as in the 1a -D illustrated first embodiment of silicon, wherein directly to this inner wall 3 a first metal-containing layer 4 has been applied, which due to a temperature treatment partially with the inner wall 3 to a metal silicide layer 5 has reacted. Before the temperature treatment was applied to the first metal-containing layer 4 a second metal-containing layer 6 applied the hole 2 not completely filled out. In this embodiment, no electrical insulation to the inner wall 3 given that this embodiment is less suitable for via-connection, but rather for thermal cooling.

Bei der in 3 dargestellten Ausführungsform kommt ebenfalls ein Substrat zum Einsatz, welches Silizium aufweist, so dass die Innenwand 3 ebenfalls Silizium aufweist. Zwischen der aufgebrachten Silizium aufweisenden Schicht 8 und der Innenwand 3 des Substrates 1 befindet sich jedoch eine elektrische Isolierschicht 7, welche einen elektrischen Kontakt zum Substrat bzw. der Innenwand 3 unterbindet. Auf der Silizium aufweisenden Schicht 8 wurde eine erste Metall aufweisende Schicht 4 und zweite Metall aufweisenden Schicht 6 aufgebracht, wobei durch Erwärmen des Substrates 1 die erste Metall aufweisende Schicht 4 mit der Silizium aufweisenden Schicht 8 eine Metallsilizidschicht 5 gebildet hat. Diese zweite Ausführungsform ist für eine elektrische Durchkontaktierung von einer oberen Ebene zu einer unteren Ebene des Substrates geeignet. Eine Durchkontaktierung mit besonders gutem Haftverbund und Eignung zur hermetischen Dichtung erhält man bei Verwendung eines thermisch erzeugten Oxides als Isolierschicht 7, welches aus dem Substrat 3 heraus gebildet wird, einer Silizium aufweisenden Schicht 8, welche aus der Gasphase erzeugt wird, und einer hohlraumfreien vollständigen Füllung mit einem ersten Metall 4 oder einem zweiten Metall 6 auf einer Metallsilizidschicht 5 mit innigem Verbund zur Silizium aufweisenden Schicht 8.At the in 3 In the embodiment shown, a substrate is also used which has silicon, so that the inner wall 3 also has silicon. Between the applied silicon-containing layer 8th and the inner wall 3 of the substrate 1 However, there is an electrical insulating layer 7 , which makes electrical contact to the substrate or the inner wall 3 in derogation. On the silicon-containing layer 8th became a first metal-containing layer 4 and second metal-containing layer 6 applied, wherein by heating the substrate 1 the first metal-containing layer 4 with the silicon-containing layer 8th a metal silicide layer 5 has formed. This second embodiment is suitable for electrical through-connection from an upper level to a lower level of the substrate. A via with particularly good adhesion and suitability for hermetic seal is obtained when using a thermally generated oxide as an insulating layer 7 which is from the substrate 3 is formed out, a silicon-containing layer 8th , which is generated from the gas phase, and a void-free complete filling with a first metal 4 or a second metal 6 on a metal silicide layer 5 with intimate bond to the silicon-containing layer 8th ,

Bei der in 4 dargestellten Ausführungsform kommt ein Substrat 1 zum Einsatz, welches kein Silizium aufweist. Die Innenwand 9 kann daher nicht für eine Silizidbildung verwendet werden. Daher ist auf der Innenwand 9 eine Silizium aufweisende Schicht 8 aufgebracht, welche mit der ersten Metall aufweisenden Schicht 4 nach Erwärmen eine Metallsilizidschicht 5 gebildet hat. Auf der ersten Metall aufweisenden Schicht 4 ist ferner noch eine zweite Metall aufweisende Schicht 6 aufgebracht.At the in 4 illustrated embodiment is a substrate 1 used, which has no silicon. The inner wall 9 therefore can not be used for silicide formation. Therefore, on the inner wall 9 a silicon-containing layer 8th applied, which with the first metal-containing layer 4 after heating, a metal silicide layer 5 has formed. On the first metal layer 4 is still a second metal-containing layer 6 applied.

Die in 5 dargestellte Ausführungsform zeigt einen Querschnitt durch ein Loch 2 eines Substrates 1, wobei eine elektrische Isolierschicht 7 zwischen der Innenwand 9, die kein Silizium aufweist, und einer Silizium aufweisenden Schicht 8 vorgesehen ist. Zwischen der Silizium aufweisenden Schicht 8 und der ersten Metall aufweisenden Schicht 4 ist eine Metallsilizidschicht 5 durch Erwärmen gebildet. Auf der ersten Metall aufweisenden Schicht 4 ist eine zweite Metall aufweisende Schicht 6 zum Beispiel aus Kupfer oder Silber aufgebracht.In the 5 illustrated embodiment shows a cross section through a hole 2 of a substrate 1 , wherein an electrical insulating layer 7 between the inner wall 9 having no silicon and a silicon-containing layer 8th is provided. Between the silicon-containing layer 8th and the first metal-containing layer 4 is a metal silicide layer 5 formed by heating. On the first metal layer 4 is a second metal-containing layer 6 For example, applied from copper or silver.

Es wird darauf hingewiesen, dass die in 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen selbstverständlich auch derart ausgebildet sein können, dass das Loch 2 jeweils vollständig mit einer zweiten Metall aufweisenden Schicht 6 ausgefüllt ist.It should be noted that the in 2 to 5 Of course, embodiments shown can also be designed such that the hole 2 each completely with a second metal-containing layer 6 is filled.

In den 6 bis 9 sind weitere Ausführungsformen dargestellt, wobei diese sehr ähnlich zu den in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsformen sind. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der nach der Bildung eines Metallsilizids 5 noch verbleibende Teil einer ersten Metall aufweisenden Schicht 4, der eine Passivierungsschicht besitzt, entfernt worden ist und direkt auf der Metallsilizidschicht 5 die zweite Metall aufweisende Schicht 6 aufgebracht wurde.In the 6 to 9 Further embodiments are shown, these being very similar to those in the 2 to 5 shown embodiments are. The only difference is that after the formation of a metal silicide 5 remaining part of a first metal-containing layer 4 having a passivation layer has been removed and directly on the metal silicide layer 5 the second metal-containing layer 6 was applied.

Claims (12)

Substrat (1) mit einem Loch (2), welches aufweist: – eine Silizium aufweisende Innenwand (3) des Loches (2) oder eine Silizium aufweisende Schicht (8), – eine erste Metall aufweisende Schicht (4), wobei die erste Metall aufweisende Schicht (4) mit der Silizium aufweisenden Innenwand (3) oder der Silizium aufweisenden Schicht (8) mindestens teilweise eine Metallsilizidschicht (5) bildet – und eine zweite Metall aufweisende Schicht (6), welche auf der ersten Metall aufweisenden Schicht (4) oder Metallsilizidschicht (5) aufgebracht ist.Substrate ( 1 ) with a hole ( 2 ), which comprises: - a silicon-containing inner wall ( 3 ) of the hole ( 2 ) or a silicon-containing layer ( 8th ), - a first metal layer ( 4 ), wherein the first metal-containing layer ( 4 ) with the silicon-containing inner wall ( 3 ) or the silicon-containing layer ( 8th ) at least partially a metal silicide layer ( 5 ) - and a second metal-containing layer ( 6 ), which on the first metal-containing layer ( 4 ) or metal silicide layer ( 5 ) is applied. Substrat (1) nach Anspruch 1, wobei die Metallsilizidschicht (5) durch Erwärmen des Substrates (1) auf eine Temperatur im Bereich von 250°C bis 600°C herstellbar ist.Substrate ( 1 ) according to claim 1, wherein the metal silicide layer ( 5 ) by heating the substrate ( 1 ) to a temperature in the range of 250 ° C to 600 ° C can be produced. Substrat (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei zwischen der Innenwand (3; 9) des Loches (2) und der Silizium aufweisenden Schicht (8) eine elektrische Isolierschicht (7) ausgebildet ist.Substrate ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein between the inner wall ( 3 ; 9 ) of the hole ( 2 ) and the silicon-containing layer ( 8th ) an electric insulating layer ( 7 ) is trained. Substrat (1) nach Anspruch 3, wobei die elektrische Isolierschicht (7) aus der Gasphase oder mittels Plasmaabscheidung herstellbar ist.Substrate ( 1 ) according to claim 3, wherein the electrical insulating layer ( 7 ) can be produced from the gas phase or by means of plasma deposition. Substrat (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die elektrische Isolierschicht (7) Silizium aufweist.Substrate ( 1 ) according to one of claims 3 or 4, wherein the electrical insulating layer ( 7 ) Comprises silicon. Substrat (1) nach Anspruch 5, wobei die elektrische Isolierschicht (7) Siliziumdioxid aufweist, welches bei 800°C bis 1200°C herstellbar ist.Substrate ( 1 ) according to claim 5, wherein the electrical insulating layer ( 7 ) Has silicon dioxide which can be produced at 800 ° C to 1200 ° C. Substrat (1) nach Anspruch 3, wobei die elektrische Isolierschicht (7) aus Polymer gebildet ist.Substrate ( 1 ) according to claim 3, wherein the electrical insulating layer ( 7 ) is formed from polymer. Substrat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Silizium aufweisende Schicht (8) n-dotiertes Silizium aufweist.Substrate ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the silicon-containing layer ( 8th ) has n-doped silicon. Substrat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Metall aufweisende Schicht (4) in einer Dicke im Bereich von 50 bis 200 Nanometer vorliegt.Substrate ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the first metal-containing layer ( 4 ) is present in a thickness in the range of 50 to 200 nanometers. Substrat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erste Metall aufweisende Schicht (4) Nickel aufweist.Substrate ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the first metal-comprising layer ( 4 ) Has nickel. Substrat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die zweite Metall aufweisende Schicht (6) Nickel, Silber oder Kupfer aufweist.Substrate ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the second metal-containing layer ( 6 ) Comprises nickel, silver or copper. Substrat (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei auf der zweiten Metall aufweisenden Schicht (6) eine dritte Metall aufweisende Schicht vorgesehen ist.Substrate ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, wherein on the second metal-containing layer ( 6 ) a third metal layer is provided.
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