DE102014102242A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung mit porösem Metall und Vorrichtungen mit derartiger Beschichtung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung mit porösem Metall und Vorrichtungen mit derartiger Beschichtung Download PDF

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Matthias Müller
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Abstract

Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen betreffen poröse Metallschichten auf einem Substrat, die dreidimensional beschichtet sind. In einer Ausführungsform wird eine poröse Metallschicht über einem Substrat abgeschieden. Die poröse Metallschicht kann mit einem Beschichtungsmaterial dreidimensional beschichtet sein.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung betrifft das Beschichten mit Schichten aus porösem Metall.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Beim Herstellungsvorgang für Halbleitervorrichtungen werden Metallschichten auf Substraten wie Halbleiterwafern abgeschieden. Diese Metallschichten werden dann unter Bildung von beispielsweise Verbindungen, Bondkontaktstellen, Wärmeableitern oder dergleichen strukturiert. Auf herkömmliche Weise abgeschiedene Metallschichten, beispielsweise Kupferschichten, können z.B. Belastungen oder Spannungen auf dem Substrat verursachen oder z.B. eine Kraft auf das Substrat, z.B. aufgrund von Wärmeausdehnung, aufbringen, was unter gewissen Umständen unerwünscht sein kann. Ähnliche Probleme können auftreten, wenn Metallschichten auf anderen Arten von Substraten bei anderen Vorgängen als Vorgängen zum Herstellen von Halbleitervorrichtungen abgeschieden werden.
  • In den letzten Jahren ist die Verwendung poröser Metallschichten untersucht worden. Poröse Metallschichten können beispielsweise durch Abscheideverfahren auf der Basis von Plasma oder andere Verfahren abgeschieden werden und können verschiedene Porositäten aufweisen, je nach beispielsweise den Bedingungen während des Abscheidens der Metallschicht. Porosität bezieht sich hier auf den Prozentsatz derartiger Metallschichten, der von Hohlräumen („Poren“) eingenommen wird, wobei bei einer Schicht hoher Porosität ein höherer Prozentsatz ihres Volumens durch derartige Hohlräume eingenommen wird als bei einer Schicht mit einer geringeren Porosität. Derartige poröse Metallschichten können in manchen Fällen günstige thermische und/oder mechanische Eigenschaften, beispielsweise bezüglich durch Wärmeausdehnung induzierte Belastung oder aufgebrachte Kräfte, aufweisen. Jedoch stellt die Integration derartiger poröser Metallschichten bei Herstellungsvorgängen, beispielsweise für Vorrichtungen auf Siliziumbasis, ein zu lösendes Problem dar. Beispielsweise können poröse Metallschichten in manchen Fällen weniger vorteilhafte Haftungseigenschaften aufweisen als herkömmliche Metallschichten oder sie können eine reduzierte Härte aufweisen.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, Möglichkeiten bereitzustellen, wie derartige poröse Metallschichten in herkömmliche Herstellungsprozesse integriert werden können und entsprechend hergestellte Vorrichtungen, z.B. Bauelemente, bereitzustellen.
  • KURZZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß Ausführungsbeispielen werden ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Vorrichtung nach Anspruch 10 oder eine Vorrichtung nach Anspruch 15 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsbeispiele.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 zeigt ein Flußdiagramm, das ein Verfahren einer Ausführungsform entsprechend veranschaulicht;
  • Die 3–6 zeigen Querschnittselektronenmikroskopiebilder von Vorrichtungen gemäß einigen Ausführungsformen; und
  • 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Man sollte beachten, dass diese Ausführungsformen nur veranschaulichenden Zwecken dienen und nicht als den Umfang der vorliegenden Anmeldung auf irgendeine Weise einschränkend aufgefasst werden sollten. Beispielsweise können die Merkmale aus verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, es sei denn, es wird spezifisch etwas anderes angegeben. Des Weiteren werden zwar Ausführungsformen als eine Mehrzahl von Merkmalen oder Elementen umfassend beschrieben, dies sollte jedoch nicht dahingehend aufgefasst werden, dass angegeben wird, dass alle diese Merkmale oder Elemente zur Realisierung der Ausführungsformen notwendig sind. Beispielsweise können andere Ausführungsformen weniger Merkmale oder Elemente umfassen oder ein Merkmal oder Elemente der beschriebenen Ausführungsformen kann/können durch andere Merkmale oder andere Elemente ersetzt werden, beispielsweise andere Merkmale oder andere Elemente, die im Wesentlichen dieselbe Funktion wie die Merkmale oder Elemente, die sie ersetzen, ausführen.
  • Verschiedene Ausführungsformen betreffen das Abscheiden einer porösen Metallschicht auf einem Substrat, beispielsweise einem Halbleiterwafer oder einem anderem Substrat. In Ausführungsformen wird die poröse Metallschicht dann auf dreidimensionale Weise mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet. Das Beschichtungsmaterial kann ein Material umfassen, das von der porösen Metallschicht verschieden ist, es kann jedoch auch dasselbe Material, beispielsweise eine entsprechende nichtporöse Metallschicht, umfassen. „Ein Beschichtungsmaterial“ soll so aufgefasst werden, dass ein oder mehrere Beschichtungsmaterialien verwendet werden können, die aus einer oder mehreren Beschichtungsschichten bestehen.
  • Dreidimensionale Beschichtung bedeutet in dieser Hinsicht, dass mindestens ein Teil der Oberfläche der Poren oder Hohlräume innerhalb der porösen Metallschicht, beispielsweise mindestens 20 % der Porenoberflächen, mindestens 50 % der Porenoberflächen oder mindestens 80 % der Porenoberflächen und nicht nur die Außenfläche der porösen Metallschicht beschichtet werden. Genaue Beispiele derartiger Beschichtungsschichten werden später in weiteren Einzelheiten erklärt.
  • Wenden wir uns nun den Figuren zu, so ist in 1 eine Prozessierungsvorrichtung einer Ausführungsform entsprechend gezeigt. Die Vorrichtung von 1 umfasst mehrere Prozessierungsstationen oder Vorrichtungen, in denen Substrate, beispielsweise Halbleiterwafer oder andere Substrate, nacheinander bearbeitet werden. Man sollte beachten, dass jede gezeigte Station in manchen Fällen mehrere Unterstationen zum Durchführen mehrerer Verfahrensschritte nacheinander innerhalb einer der Stationen aufweisen kann. Außerdem sollte man beachten, dass die Vorrichtung von 1 Teil einer größeren Prozessierungsvorrichtung sein kann, d.h. zusätzliche herkömmliche Stationen können vorliegen, in denen das Substrat vor Eingehen in der Vorrichtung von 1 bearbeitet wird und/oder in denen das Substrat nach Verlassen der Vorrichtung von 1 bearbeitet wird. Insbesondere kann die Vorrichtung von 1 zum Bearbeiten schon strukturierter Halbleiterwafer, beispielsweise von Wafern verwendet werden, wo Vorrichtungen durch Verfahren wie Dotieren (beispielsweise durch Ionenimplantation), Wachsen von Epitaxieschichten, Strukturieren von Schichten und dergleichen gebildet worden sind. Jedoch kann die Vorrichtung von 1 auch zum Bearbeiten von Halbleiterwafern oder anderen Substraten, die vorher noch nicht bearbeitet worden sind, oder bearbeiteten Substraten, bei denen es sich nicht um Halbleiterwafer handelt, verwendet werden. Beispiele eines anderen Substrattyps als Halbleiterwafer umfassen beispielsweise Glassubstrate und/oder Substrate zur Herstellung von Solarvorrichtungen. Auch darf der Ausdruck „Vorrichtung“, wie er hier benutzt wird, nicht so aufgefasst werden, dass er irgendeinen räumlichen Zusammenhang zwischen den Komponenten der Vorrichtung unterstellt. Beispielsweise können verschiedene in 1 gezeigte Stationen sich in verschiedenen Teilen eines Raums oder sogar in verschiedenen Räumen befinden, wobei entsprechende Mechanismen zum Übertragen von Substraten von einer Station zur nächsten bereitgestellt sind. Desgleichen brauchen verschiedene Unterstationen einer Station sich nicht in der Nähe voneinander befinden. Auch können zusätzliche Stationen oder Vorrichtungen zwischen den gezeigten Stationen eingesetzt werden.
  • In 1 wird in einer Abscheidestation für poröses Metall 10 eine poröse Metallschicht auf einem Substrat, beispielsweise einem Halbleiterwafer wie Siliziumwafer oder einer anderen Art Substrat, abgeschieden. Das Substrat kann unbearbeitet oder vorher bearbeitet worden sein. Beispielsweise können Halbleiterstrukturen auf dem Substrat gebildet sein. Auch kann in einigen Ausführungsformen vor dem Abscheiden der porösen Metallschicht eine Impfschicht, die beispielsweise aus demselben Metall wie das poröse Metall hergestellt ist, auf dem Substrat abgeschieden werden. Auch kann in einigen Fällen eine Ätzstoppschicht vor dem Abscheiden der porösen Metallschicht abgeschieden werden. In anderen Ausführungsformen kann die poröse Metallschicht auf ein Substrat abgeschieden werden, wo keine spezifischen Schichten vorher abgeschieden worden sind.
  • Die in Abscheidestationen für poröses Metall 10 abgeschiedene poröse Metallschicht kann beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt sein, die beispielsweise mindestens 50 % Kupfer, mindestens 80 % Kupfer oder mindestens 90 % Kupfer umfasst. Zusätzlich oder alternativ kann die poröse Metallschicht irgendein anderes geeignetes Metall, beispielsweise Silber, umfassen. In einigen Ausführungsformen ist die Abscheidestation für poröses Metall 10 eine Abscheidestation für poröses Metall auf Plasmabasis. In einem derartigen Fall kann eine Plasmaabscheidung verwendet werden, bei der ein Plasmastrahl und/oder ein aktiviertes Trägergas und/oder ein Teilchenstrom, beispielsweise unter Anwendung einer niedrigen Temperatur im Vergleich mit Verfahren wie Plasma-/Flammspritzen erzeugt werden und wobei die Geschwindigkeit der aktivierten Teilchen im Vergleich mit Verfahren wie Plasmaspritzen oder Kaltgasspritzen gering ist. Die abzuscheidenden Teilchen, insbesondere Metallteilchen wie Kupferteilchen, können in Pulverform zum Plasmastrahl unter Anwendung beispielsweise eines Trägergases geführt werden.
  • Zum Erzeugen des Plasmastrahls kann beispielsweise eine Entladung zwischen zwei Elektroden benutzt werden. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise eine Spannung an die Elektroden, die durch ein dielektrisches Material getrennt sind, angeliefert werden. Beispielsweise kann das dielektrische Material ein Isolationsrohr sein, wobei eine Elektrode innerhalb des Rohrs und eine andere Elektrode außerhalb des Rohrs bereitgestellt werden.
  • Im Betrieb kann in einer derartigen Vorrichtung eine Glimmentladung erfolgen. Durch Zuführen eines Prozessiergases, das durch die Vorrichtung, die in Form einer Röhre vorliegen kann, hindurchströmt, wird ein Plasmastrahl erzeugt, der mit dem Trägergas gemischt werden kann. Das oben erwähnte Trägergas kann die zum Beschichten einer Oberfläche des Substrats verwendeten Teilchen, d.h. auf der Oberfläche abzuscheidende Teilchen, in diesem Fall Metallteilchen, enthalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Mischen in einer Reaktionszone außerhalb des Teils der Vorrichtung, in dem der Plasmastrahl erzeugt wird, durchgeführt werden. In der Reaktionszone kann Energie des Plasmas zum Trägergas und/oder den Teilchen, die im Trägergas enthalten sind, übertragen werden. Beispielsweise können Teilchen, die im Trägergas enthalten sind, durch Mischen des Trägergases mit dem Plasmastrahl in der Reaktionszone derart aktiviert werden, dass beispielsweise ein Strom oder Strahl von aktivierten Teilchen erzeugt werden kann. In einigen Ausführungsformen können mehrere Reaktionszonen bereitgestellt werden.
  • Da es sich hier um eine herkömmliche Technik zum Abscheiden von porösen Metallen handelt, wird sie nicht in größeren Einzelheiten hier beschrieben. Andere Techniken zum Abscheiden von porösen Metallschichten können ebenfalls verwendet werden.
  • Die Dicke der abgeschiedenen Metallschicht kann beispielsweise 10 μm bis 1000 μm, beispielsweise 50 μm bis 600 μm, betragen.
  • Derartige poröse Metallschichten können in einigen Fällen günstige Eigenschaften bezüglich Beanspruchung im Vergleich mit Metallschichten aufweisen, die beispielsweise durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) oder elektrochemische Abscheidung (ECD) abgeschieden werden.
  • Nachdem die porösen Metalle in Abscheidestationen für poröses Metall 10 abgeschieden worden sind, wird das Substrat in der Ausführungsform von 1 in eine Strukturierungsstation 11 überführt, wo die poröse Metallschicht strukturiert wird. In anderen Ausführungsformen kann die Strukturierungsstation 11 weggelassen werden oder die Strukturierungsstation 11 kann stromabwärts von einer Beschichtungsstation 12, die später beschrieben werden soll, bereitgestellt werden. In der Strukturierungsstation 11 wird die poröse Metallschicht strukturiert. In einigen Ausführungsformen kann beispielsweise eine Maske auf der porösen Metallschicht bereitgestellt werden und die poröse Metallschicht kann daraufhin geätzt, beispielsweise durch nasschemisches Ätzen, geätzt werden. In anderen Ausführungsformen können andere Strukturiertechniken, beispielsweise chemisch mechanisches Polieren (CMP), Damaszentechnik und/oder Abhebetechnik zusätzlich oder alternativ zur Strukturierungsstation 11 angewendet werden.
  • Nachdem die poröse Metallschicht strukturiert worden ist, wird das Substrat in die Beschichtungsstation 12 überführt.
  • In der Beschichtungsstation 12 wird eine dreidimensionale Beschichtung aus der porösen Metallschicht angewendet. Dreidimensionale Beschichtung bedeutet in diesem Fall, dass nicht nur eine Außenfläche der porösen Metallschicht beschichtet wird, sondern eine Oberfläche innerhalb der Poren der porösen Metallschicht mindestens teilweise, beispielsweise mindestens 20 % der Oberfläche, mindestens 50 % der Oberfläche oder mehr beschichtet wird/werden. Eine derartige Beschichtung der Porenoberfläche kann auch durch Füllen der Poren mit dem Beschichtungsmaterial ausgeführt werden.
  • Verschiedene Techniken können zum Durchführen des dreidimensionalen Beschichtens verwendet werden. Beispielsweise kann die entsprechende Beschichtungsschicht aus einer Gasphase, beispielsweise durch Atomschichtabscheidung (ALD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) aus einer flüssigen Phase, beispielsweise durch elektrochemisches Abscheiden (ECD) oder elektrofreies Abscheiden und/oder aus einer festen Phase, beispielsweise durch Sintern, abgeschieden werden. Jedoch dienen diese Techniken nur als Beispiele und andere Techniken können ebenfalls angewendet werden. Auch kann, wie schon erwähnt, die poröse Metallschicht vor dem dreidimensionalen Beschichten, beispielsweise in einer Strukturierungsstation 11, strukturiert werden oder unstrukturiert sein. Man sollte beachten, dass mehr als eine Beschichtungsschicht ebenfalls verwendet werden kann.
  • Verschiedene Materialien können zum Beschichten verwendet werden. Beispielsweise kann Nickel-Phosphor (NiP) oder Nickel-Molybdän-Phosphor (NiMoP) in einigen Ausführungsformen unter Anwendung einer elektrofreien Abscheidung (efreien Abscheidung) abgeschieden werden. In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere weitere Schichten auf dem NiP abgeschieden werden, beispielsweise eine Palladium-(Pd-)Schicht, auf die in einigen Ausführungsformen eine Gold-(Au-)Schicht folgen kann. Die Dicke derartiger Schichten kann in der Größenordnung von einigen Mikrometern oder weniger liegen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine NiP-Schicht von etwa 3 μm, gefolgt von einer Pd-Schicht von etwa 0,3 μm, verwendet werden. Jedoch sind diese Zahlenwerte nur als Beispiel angegeben, und andere Schichtdicken können ebenfalls verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann beispielsweise eine Silber-Zinn-Legierung (AgSn) verwendet werden. In noch anderen Ausführungsformen kann dasselbe Material wie das poröse Metall verwendet werden. Beispielsweise kann eine Kupferbeschichtungsschicht auf einer porösen Kupferschicht durch galvanisches Abscheiden abgeschieden werden. In noch anderen Ausführungsformen kann ein organischer Film als Beschichtung verwendet werden.
  • Je nach der Dicke und dem Material der Beschichtungsschicht können die elektrischen und/oder mechanischen Eigenschaften des porösen Metalls beeinflusst oder eingestellt, beispielsweise so abgestimmt werden, dass es erwünschte Eigenschaften aufweist.
  • Nach Verlassen der Beschichtungsstation 12 können die Substrate noch weiter bearbeitet werden. Beispielsweise können weitere Schichten abgeschieden werden, Bonden kann durchgeführt werden, die poröse Metallschicht kann in Fällen, wo die Strukturierungsstation 11 ausgelassen worden ist, strukturiert werden, usw.
  • In 2 ist ein Flussdiagramm gezeigt, dass ein Verfahren einer Ausführungsform entsprechend veranschaulicht. Während das Verfahren von 2 als Serie von Handlungen oder Vorgängen veranschaulicht ist, sollte man beachten, dass die gezeigte Reihenfolge derartiger Handlungen oder Vorgänge nicht als einschränkend aufgefasst werden sollte und die Handlungen oder Vorgänge auch in einer anderen Reihenfolge durchgeführt werden können. Auch können einige der Handlungen oder Vorgänge ausgelassen werden und/oder zusätzliche Handlungen oder Vorgänge können bereitgestellt werden.
  • Bei 20 in 2 wird eine poröse Metallschicht auf ein Substrat abgeschieden. Das Substrat kann beispielsweise ein Halbleitersubstrat wie beispielsweise einen Siliziumwafer, ein Glassubstrat oder irgendein anderes geeignetes Substrat sein. Die poröse Metallschicht kann beispielsweise aus Kupfer, einer Legierung, die Kupfer oder irgendein geeignetes Metall, beispielsweise Silber, umfasst, hergestellt sein. In einigen Ausführungsformen kann die poröse Metallschicht auf eine Impfschicht abgeschieden werden und/oder eine Ätzstoppschicht kann auf dem Substrat bereitgestellt werden. In einigen Ausführungsformen kann das Substrat bearbeitet worden sein. In anderen Ausführungsformen werden keine zusätzlichen Schichten auf dem Substrat bereitgestellt.
  • Die poröse Metallschicht kann beispielsweise unter Anwendung einer Technik auf Plasmabasis, wie oben beschrieben, oder irgendeiner anderen geeigneten Technik abgeschieden werden. Die poröse Metallschicht kann bis auf eine Dicke zwischen 10 μm und 1000 μm, beispielsweise zwischen 50 μm und 600 μm abgeschieden werden und kann eine Porosität zwischen 5 % und 90 %, beispielsweise zwischen 20 % und 60 %, aufweisen. Jedoch kann im Allgemeinen je nach der Anwendung irgendeine erwünschte Porosität und Dicke durch entsprechendes Einstellen der Verarbeitungsbedingungen ausgewählt werden.
  • Bei 21 wird wahlweise die poröse Metallschicht beispielsweise durch nasschemisches Ätzen, Ablösetechnik, eine CMP-Technik und/oder eine Damaszentechnik strukturiert. In anderen Ausführungsformen kann das Strukturieren weggelassen oder später im Verfahren, beispielsweise nach den unten unter Bezugnahme auf 22 beschriebenen Handlungen, durchgeführt werden.
  • Bei 22 wird ein dreidimensionales (3D-)Beschichten der porösen Metallschicht durchgeführt. Dreidimensionales Beschichten, wie oben erwähnt, unterstellt, dass mindestens ein Teil beispielsweise von mindestens 20 % der Oberfläche innerhalb der Poren der porösen Metallschicht beschichtet wird. Verschiedene Techniken können für dieses dreidimensionale Beschichten, beispielsweise ALD, CVD, PVD, ECD, elektrofreies Abscheiden, Sintern oder andere Techniken zum Abscheiden einer Beschichtungsschicht aus der Gasphase, flüssigen Phase und/oder festen Phase verwendet werden. Verschiedene Beschichtungsmaterialien oder Kombinationen davon können verwendet werden, um die elektrischen und/oder mechanischen Eigenschaften der porösen Metallschicht auf erwünschte Weise zu beeinflussen. Beispiele von Beschichtungsmaterialien umfassen Metalle wie Kupfer, Metalllegierungen wie eine Silber-Zinn-Legierung oder andere Materialien wie Nickel-Phosphor. In einigen Ausführungsformen wird ein leitfähiges Material verwendet, um ein elektrisches Kontaktieren der porösen Metallschicht zu ermöglichen.
  • Bei 23 wird ein weiteres Bearbeiten des Substrats beispielsweise Abscheiden weiterer Schichten, Bonden zum Kontaktieren der porösen Metallschicht, Sägen des Substrats oder anderes Bearbeiten durchgeführt. In anderen Ausführungsformen wird kein weiteres Bearbeiten durchgeführt.
  • Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen, die ein Substrat und eine poröse Metallschicht umfassen, die beschichtet ist, unter Bezugnahme auf die 3–7 beschrieben. Die 3–6 zeigen Querschnittselektronenmikroskopiebilder entsprechender Strukturen. Während spezifische Materialien und Strukturen gezeigt und beschrieben sind, können in anderen Ausführungsformen andere Materialien verwendet oder andere Strukturen gebildet werden. Während in dem gezeigten Beispiel beispielsweise eine poröse Kupferschicht, die auf einem Siliziumsubstrat abgeschieden ist, als Beispiel verwendet wird, können in anderen Ausführungsformen andere Substratmaterialien oder -metalle verwendet werden.
  • In 3 wird eine poröse Metallschicht, in diesem Fall eine Kupferschicht 32, auf einem Siliziumsubstrat 30 abgeschieden, das mit einer Impfschicht 31 versehen ist. In dem gezeigten Beispiel ist die Impfschicht 31 ebenfalls aus Kupfer gefertigt, obwohl andere Materialien ebenfalls verwendet werden können, solange das Abscheiden der porösen Kupferschicht 32 auf der Impfschicht 31 möglich ist.
  • In der gezeigten Ausführungsform ist die poröse Metallschicht 32 dreidimensional mit einer Nickel-Phosphor-(NiP-)Schicht 33 beschichtet, die beispielsweise durch elektrofreie (efreie) Abscheidetechniken, gefolgt von einer Palladium-(Pd-)Schicht, abgeschieden ist. In anderen Ausführungsformen kann zusätzlich eine Goldschicht bereitgestellt werden. In noch anderen Ausführungsformen kann Nickel-Molybdän-Phosphor (NiMoP) statt NiP verwendet werden.
  • Derartige Kupferschichten bieten eine gute Haftung beim Bonden. Beispielsweise ist in 4 eine poröse Kupferschicht 40, die mit einer NiP-Schicht 41 ähnlich der Situation von 3 beschichtet ist, gezeigt, wobei ein Bonddraht 42 an die beschichtete poröse Metallschicht gebondet ist.
  • In 5 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. In dieser Ausführungsform wird ebenfalls eine poröse Kupferschicht 51 auf einem Siliziumsubstrat 50 abgeschieden. Eine poröse Metallschicht 51 in der Ausführungsform von 5 wird dreidimensional mit einer Silber-Zinn-Legierung beschichtet. In der Ausführungsform von 5 ist das Beschichten durch Sintern von Silber-Zinn-Lot auf dem porösen Kupfer durchgeführt worden.
  • Eine weitere Ausführungsform ist in 6 gezeigt. Hier ist bei 60 eine galvanische Abscheidung, d.h. eine elektrochemische Abscheidung einer Kupferbeschichtungsschicht auf einer porösen Kupferschicht durchgeführt worden.
  • Eine weitere Ausführungsform einer Struktur ist in 7 im Querschnitt schematisch gezeigt. Hier ist eine poröse Metallschicht 71, die auf einem Substrat 70 abgeschieden ist, durch Kreise symbolisiert, wobei die Lücken zwischen den Kreisen Poren der porösen Metallschicht darstellen. Diese Darstellung ist nur als schematisch aufzufassen und die poröse Metallschicht kann irgendeine unregelmäßige Form, wie beispielsweise in den 3–6 gezeigt, aufweisen. In der Ausführungsform von 7 ist eine poröse Metallschicht 71 mit einem organischen Film 72 beschichtet, der mit einer leitfähigen Schicht 73, beispielsweise einer NiP/Pd/Au-Schicht oder irgendeiner anderen leitfähigen Schicht, abgeschlossen ist. Die leitfähige Schicht 73 kontaktiert die poröse Metallschicht 71 elektrisch.
  • Wie aus den verschiedenen oben beschriebenen Beispielen und Ausführungsformen zu sehen ist, gibt es verschiedene Möglichkeiten für das dreidimensionale Beschichten einer porösen Metallschicht in verschiedenen Ausführungsformen. Die verschiedenen aufgeführten Beispiele sollen nicht als einschränkend aufgefasst werden und andere Beschichtungsmaterialien und/oder andere Beschichtungstechniken können ebenfalls verwendet werden.

Claims (25)

  1. Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines Substrats (30; 50; 70), Abscheiden einer porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71) auf dem Substrat, und dreidimensionales Beschichten der porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71) mit einem Beschichtungsmaterial (33; 41; 52; 72, 73).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das dreidimensionale Beschichten das Beschichten von mindestens 20 % einer Oberfläche innerhalb von Poren der porösen Metallschichten (32; 40; 51; 71) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das dreidimensionale Beschichten das Abscheiden einer Beschichtungsschicht aus mindestens einer Gasphase, einer flüssigen Phase oder einer festen Phase umfasst.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei das dreidimensionale Beschichten das Durchführen einer Atomschichtabscheidung, einer chemischen Gasphasenabscheidung, einer physikalischen Gasphasenabscheidung, einer elektrochemischen Abscheidung, einer elektrofreien Abscheidung und/oder eines Sinterns umfasst.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, wobei das Beschichtungsmaterial (33; 41; 52; 72, 73) ein elektrisch leitfähiges Material umfasst.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, wobei das Beschichtungsmaterial (33; 41; 52; 72, 73) Nickel-Phosphor, Nickel-Molybdän-Phosphor und/oder ein Metall umfasst.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das dreidimensionale Beschichten das Abscheiden von mindestens zwei Beschichtungsschichten nacheinander umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei das Abscheiden der porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71) das Durchführen einer Abscheidung auf Plasmabasis umfasst.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, weiter umfassend ein Strukturieren der porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71) vor dem dreidimensionalen Beschichten.
  10. Vorrichtung, umfassend: eine Abscheidestation (10) für poröses Metall zum Abscheiden einer porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71) auf einem Substrat (30; 50; 70) und eine Beschichtungsstation (12) zum dreidimensionalen Beschichten der porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71).
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, weiter umfassend eine Strukturierungsstation (11) zum Strukturieren der porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71).
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Strukturierungsstation (11) eingerichtet ist, Substrate von der Abscheidestation (10) für poröses Metall aufzunehmen und Substrate an die Beschichtungsstation (12) zu liefern.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–12, wobei die Beschichtungsstation (12) zum Durchführen von einem oder mehreren von einer Atomschichtabscheidung, einer chemischen Dampfphasenabscheidung, einer physikalischen Dampfphasenabscheidung, einer elektrochemischen Abscheidung, einer elektrofreien Abscheidung oder eines Sinterns konfiguriert ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–13, wobei die Abscheidestation (10) zum Abscheiden des porösen Metalls auf Plasmabasis eingerichtet ist.
  15. Vorrichtung, umfassend: ein Substrat (30; 50; 70), eine poröse Metallschicht (32; 40; 51; 71), und eine Beschichtungsschicht (33; 41; 52; 72, 73), die die poröse Metallschicht dreidimensional beschichtet.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Beschichtungsschicht (33; 41; 52; 72, 73) mindestens 20 % einer Oberfläche innerhalb von Poren der porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71) bedeckt.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Beschichtungsschicht (33; 41; 52; 72, 73) mindestens 50 % der Oberfläche innerhalb der Poren der porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71) bedeckt.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–17, wobei die poröse Metallschicht (32; 40; 51; 71) Kupfer umfasst.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–18, wobei die Beschichtungsschicht (33; 41; 52; 72, 73) elektrisch leitfähig ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–19, des Weiteren eine weitere Beschichtungsschicht umfassend, die die Beschichtungsschicht (33; 41; 52; 72, 73) beschichtet.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–20, wobei die Beschichtungsschicht (33; 41; 52; 72, 73) mindestens eines von Nickel-Phosphor, Nickel-Phosphor-Molybdän, einem organischen Material, einer Silber-Zinn-Legierung oder Kupfer umfasst.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–21, wobei das Substrat einen Halbleiterwafer umfasst.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der Halbleiterwafer Silizium umfasst.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–23, weiter umfassend einen Bonddraht (42), der an der porösen Metallschicht (32; 40; 51; 71) angebracht ist.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15–24, wobei die poröse Metallschicht (32; 40; 51; 71) strukturiert ist.
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