DE102016222913A1 - Gassensor mit einem Halbleitersubstrat mit mindestens einer Isolationsschicht und einer Leiterbahn - Google Patents

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Heribert Weber
Isolde Simon
Melissa Delheusy
Michael Knauss
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Es wird ein Gassensor mit einem Halbleitersubstrat (10) mit einem Schichtverbund mit mindestens einer Isolationsschicht (11, 12) und mit mindestens einer weiteren Schicht (13; 25) und mit mindestens eine ein Bondpad (16) und einen Bonddraht (17) umfassende Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Leiterbahn (19) vorgeschlagen, wobei die Leiterbahn (19) mechanisch direkt mit der weiteren Schicht (13; 25) verbunden ist. Dadurch wird eine sichere mechanische und elektrische Kontaktierung ermöglicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gassensor mit einem Halbleitersubstrat mit mindestens einer Isolationsschicht und mindestens einer ein Bondpad und ein Bonddraht umfassenden Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Leiterbahn, wobei die Leiterbahn mittel- oder unmittelbar mit der Isolationsschicht verbunden ist.
  • Stand der Technik
  • Bekannt sind Halbleitersubstrate, bei denen eine Kontaktierung einer Leiterbahn durch sogenannte Bondpads und Bonddrähte erfolgt. Aus der DE 101 19 405 A1 ist ein Halbleitergassensor mit einer Membran bekannt, der zur Gasanalyse zum Einsatz kommt, um zum Beispiel CO, H2, NOx und Kohlenwasserstoff zu messen. Die Membran wird hier von einem Substrat getragen und dient zur Aufnahme von Heizstrukturen und von Strukturen zur Gassensierung
  • Aus DE 19824400 ist ein Bondpaddesign bekannt. Es ist eine Pt-Leiterbahn innerhalb eines Schichtsystems vorgesehen, bei dem der elektrische Kontakt zwischen Bondpad und Leiterbahn an der Unterseite des Bondpads in Form eines Ringkontakts erfolgt. Da beim Freilegen des Pt-Ringkontakts die Ätzkante im Deckoxid einen negativen Flankenwinkel annehmen kann (-> schlechte Haftung von Siliziumoxid auf Pt), besteht die Gefahr eines Kantenabrisses bei der Bondpadmetallisierung. D.h., bei dieser Variante besteht die Gefahr, dass eine sichere elektrische Verbindung vom Bondpad über die Oxidätzkante auf die Oberseite der obersten Isolationsschicht nicht langzeitstabil ausgebildet werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Mit der vorliegenden Erfindung werden Maßnahmen vorgeschlagen, um eine gute mechanische Haftung und gute elektrische Verbindung von einer Leiterbahn auf einem Bondpad erreicht wird. Weiterhin sollen die Maßnahmen es erlauben, dass ein Sinterprozess durchgeführt werden kann, ohne negative Auswirkungen auf die mechanische Haftung und elektrische Verbindung der Leiterbahn und des Bondpads befürchten zu müssen.
  • Dies wird dadurch erreicht, dass Bondpads auf einer Isolationsschicht innerhalb des Schichtverbundes abgelegt werden, auf der die Haftung besser ist, als auf der obersten Isolationsschicht. Ein Teil der Bondpads befindet sich dabei auch auf der obersten Isolationsschicht und geht dort in Leiterbahnstrukturen über.
  • Die Ablage von Bondpads auf einer Isolationsschicht innerhalb eines Schichtverbunds, die eine bessere Haftung ermöglicht als auf der obersten Isolationsschicht, führt dazu, dass Kontaktierungen von Halbleiterchips über gebondete Drähte in sicherer Weise elektrisch, zum Beispiel mit Leiterplatten, verbunden werden können. Die Bondpads stellen das Bindeglied zwischen der elektrischen Kontaktierung von Halbleiterschaltungskomponenten und der „Außenwelt“ dar, so dass hier eine sichere elektrische und langzeitstabile Kontaktierung im Bereich der Bondpads erreicht werden sollte.
  • Hierbei sollte der Bonddraht einerseits gut auf dem Bondpad haften, um einen niederohmigen Kontakt sicher zu stellen, und andererseits auf einem Untergrund gut haften, so dass Kräfte beim Drahtbonden und während eines späteren Verpackungsprozesses sicher aufgenommen werden können. Da die Leiterbahnen von Halbleiterchips direkt mit den Bondpads verbunden sind, bedeutet ein sich vom Untergrund lösendes Bondpad in der Regel auch eine Unterbrechung die elektrische Kontaktierung zum Chip, was letztlich zum Ausfall des Bauteils führt.
  • Eine gute Haftung von Bondpads, ist speziell auch bei der Herstellung von Gassensoren von großer Bedeutung. Hier können z.B. Pastendots als Wandlerelemente zum Einsatz kommen, welche in einem Backend Prozess auf die bereits fertig prozessierten Halbleiterchips aufgebracht werden und die Sinterprozesse mit Temperaturen > 500°C durchlaufen müssen. Bedingt durch die hohen Temperaturen kann es hier zu thermisch bedingtem Stress zwischen Bondpad und Untergrund und zum Haftungsverlust kommen. Durch den Vorschlag, Bondpads auf Isolationsschichten innerhalb des Schichtverbundes abzulegen, bei denen z.B. der thermische Missmatch zwischen Bondpad und Untergrund weniger stark ausgeprägt ist, kann auch bei hohen Temperaturen eine ausreichend gute Haftung von Bondpads sichergestellt werden.
  • Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Fall, dass ein Bondpad auf eine Isolationsschicht innerhalb eines Schichtsystems abgelegt und keine Leiterbahn innerhalb des Schichtsystem kontaktiert wird. Auf dem Schichtsystem gebildete Leiterbahnen sind Teil des Schichtverbundes der Bondpadmetallisierung. D.h., eine bzw. mehrere bzw. alle Schichten der Bondpadmetallisierung gehen nahtlos in die Form von Leiterbahnen über. Dabei können sich eine bzw. mehrere bzw. alle Schichten der Bondpadmetallisierung zumindest teilweise über die Ätzkante erstrecken, welche entstanden ist bei der Freilegung der Isolationsschicht, auf welche das Bondpad abgelegt werden soll. Alternativ ist es auch denkbar, dass bereits auf der obersten Isolationsschicht vorhandene Leiterbahnen mit Hilfe der Bondpads kontaktiert werden. Weiter ist es auch denkbar, dass Leiterbahnen erst nach der Herstellung der Bondpads auf der obersten Isolationsschicht erzeugt werden und die Bondpads elektrisch kontaktieren. Eine weitere Variante ist es, als finale Deckschicht eine Passivierung vorzusehen, welche im Bereich der Bondpads und im Bereich unterhalb der Pastendots wieder entfernt wird. Somit ist eine gute Verbindung zwischen Bondpads und Drahtbond, als auch ein guter Kontakt zwischen Pastendot und Elektrodenstrukturen möglich.
  • Bei der vorgestellten Erfindung erfolgt der Ätzstopp im Gegensatz zum Stand der Technik jedoch vollflächig auf einer Silizumnitridschicht. Das Fehlen des Pt-Ringkontakts und die gute Haftung von Siliziumoxid auf Silizumnitrid, stellen sicher, dass beim nasschemischen Ätzen von Siliziumoxid in BOE immer positive Ätzflanken entstehen und keine Kantenabrisse in Metallisierungsschichten auftreten können.
  • Die Erfindung beruht weiter auf der Erkenntnis, dass ebenfalls ein Ablegen von Aluminium direkt auf einem Sensorsubstrat bzw. einer Siliziumnitritebene, im Zusammenhang mit einem Sinterprozess zur Herstellung eines Gassensorchips nachteilig ist. Aluminium kann weder den hohen Sintertemperaturen widerstehen, weil es während des Sinterprozesses oxidieren kann, noch ist die Kontaktierung einer Pt-Leiterbahn mittels Aluminium hochtemperaturfest (-> Lochbildung bei Al/Pt-Kontakt bereits ab ~250°C beobachtbar).
  • Die Erfindung beruht somit auf dem Gedanken, Ta/Pt/Au-Bondpads wegen der besseren Haftung auf Siliziumnitrid abzulegen, während die Elektrodenstrukturen, aufgrund der geringeren mechanischen Beanspruchung, auf Siliziumoxid abgelegt werden können.
  • Gegenüber dem standardmäßigen Vorgehen, die Haftung von Bondpads auf der obersten Schicht zu verbessern, zielt der erfindungsgemäße Gedanke darauf ab, die Bondpads auf eine Schicht innerhalb des Schichtsystems abzulegen, welche eine bessere mechanische Haftung der Bondpads gewährleistet. Dieses Vorgehen hat weiter den Vorteil, dass die erfindungsmäßig beschriebenen Bondpads und Bonpads wie sie in der DE19824400 beschrieben werden, parallel auf einem Wafer / Chip umgesetzt werden können. Da das mit der gleichen Anzahl von Masken und Prozessschritten erfolgen kann, gibt es hier Vorteile hinsichtlich der resultierenden Prozesskosten.
  • Anstatt also Maßnahmen zu wählen, um die Haftung von Bondpads an der Oberfläche des Schichtsystems zu verbessern, wie z.B. eine zusätzliche Haftschicht einzuführen, ist der wesentliche Gedanke der Erfindung, die Bondpads auf eine bereits existierende „Haftschicht“ innerhalb eines Schichtsystems abzulegen.
  • Durch die Erfindung können Gassensoren geschaffen werden, die, obwohl hohe Sintertemperaturen eingesetzt werden, eine gute Haftung der Bondpads auf dem Untergrund aufweisen, ohne die Bonddrahthaftung auf den Bondpads zu verschlechtern.
  • Wie schon beschrieben können auf einem erfindungsgemäßen Gassensorchip in vorteilhafter Weise mehrere Bondpadvarianten erfolgreich umgesetzt werden. Dabei ist es weiter von Vorteil, dass die Silizumnitridschicht einmal zur Verbesserung der Bondpadhaftung als auch als Ätzstopp bei dem nasschemischen Ätzen der Öffnungen in der bzw. den sich darüber befindlichen Siliziumoxidschichten mittel Hilfe von z.B. BOE dient.
  • Prinzipiell wäre es zwar denkbar, ein nasschemisches Ätzen durch einen Plasmaätzschritt zu ersetzen. Jedoch ist die Selektivität von Plasmaätzprozessen gegenüber Nitrid verhältnismäßig gering, was dazu führt, dass, bei gleichzeitiger Umsetzung der bereits beschriebenen Kontaktlochvarianten, die Stufe zwischen der Pt-Verdrahtungsebene und der Nitridschicht ansteigt. Dies erhöht wiederum die Gefahr von Kantenabrissen, speziell bei dünnen Metallisierungsdicken. Weiter muss beim Plasmaätzen noch die Homogenität der zu ätzenden Schicht und die des Ätzprozesses mit in Betracht gezogen werden. Schlechte Homogenitäten über den Wafer bedeuten stark unterschiedliche Stufenhöhen und somit stark schwankende Kantenüberdeckungen.
  • Gegenüber einem nasschemischen Ätzprozess mit Stopp auf Siliziumnitrid, der zudem in einem sogenannten Batchprozess durchgeführt werden kann, besitzt zum Beispiel ein teurer Plasmaätzprozess gegenüber dem erfindungsgemäßen Vorgehen keinen wesentlichen Vorteil. Somit werden durch die Erfindung Kosten gesenkt und die Qualität eines Produkts verbessert.
  • Die Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren zum Sintern eines Pastendots auf dem erfindungsgemäßen Halbleitersubstrat und erlaubt Sintertemperaturen von über 500 °C.
  • Das erfindungsgemäße Halbleitersubstrat ist in einem mikromechanischen bzw. mikroelektromechanischen Gassensor anwendbar.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gassensors ist vorgesehen, dass mindestens eine erste, obere Isolationsschicht und eine zweiten, untere Isolationsschicht vorhanden sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gassensors bzw. Substrats bzw. ist vorgesehen, dass die erste, obere Isolationsschicht und die zweite, untere Isolationsschicht Siliziumoxidschichten sind und die Sensorsubstratschicht eine Siliziumnitritschicht ist. Mit diesen Schichten lässt sich ohne Einsatz von zusätzlichem Aluminium ein CMF-Gassensorchip besonders kostengünstig und langlebig herstellen. Die Siliziumoxidschichten schaffen nämlich einen Feuchteschutz, während die Siliziumnitritschicht eine Maskierung während eines Ätzprozesses zur Bildung von Leiterbahnen erlaubt.
  • In einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Substrats für den Gassensors ist außerdem vorgesehen, dass der Bonddraht Gold und/oder Aluminium und/oder Platin aufweist oder daraus besteht. Die oberste Schicht eines Bondpads kann Gold und/oder Platin und/oder Aluminium aufweisen oder daraus bestehen. Die Leiterbahn und der Unterbau der Schicht im Bondpadbereich kann aus einer Ta/Pt Schichtenfolge besteht. Der Einsatz von Tantal dient dabei zur Verbesserung der Haftung von Platin als Leiterbahnmaterial auf Siliziumoxid oder der Bondpadmetallisierung auf Siliziumnitird.
  • In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Bereich eines, den Bonddraht aufnehmenden und durch nasschemischem Ätzen hergestellten Kontaktloches mit einem oberen und einem unterem Bondpadrand die Ta/Pt-Leiterbahn ohne ein Ringkontakt aus Platin mit der Siliziumnitritschicht verbunden ist. Dies hat, wie bereits eingangs erwähnt, den Vorteil, dass negative Flankenwinkel vermieden werden können. Das Bondpad und die geätzte Vertiefung bilden eine gemeinsame Struktur. Dadurch kann ein Bonddraht in der Vertiefung abgelegt werden. Der obere Bondpadrand ist im Wesentlichen im Bereich der ersten, oberen Isolationsschicht angeordnet. Der untere Bondpadrand ist im Bereich der zweiten, unteren Isolationsschicht angeordnet. Dadurch ist die Wand des Kontaktloches vollständig mit Ta/Pt/Au-Material versehen.
  • Bei einer weiteren Variante kann auf die oberste Isolationsschicht aus Siliziumoxid eine zusätzliche Passivierschicht aus z.B. Siliziumnitrid abgeschieden werden, um z.B. eine Feuchteaufnahme des darunter befindlichen Schichtsystems zu verhindern bzw. zu verringern. In diesem Fall kann auf eine Strukturierung des Schichtsystems unterhalb der Bondpads verzichtet werden und die Bondpads und die über Leiterbahnen mit diesen verbundenen Elektrodenstrukturen direkt auf der Siliziumnitridschicht abgelegt werden.
  • Alternativ dazu ist es möglich, die Siliziumnitrid Passivierschicht derart zu strukturieren, dass diese sich nur unter den Bondpads, oder, alternativ, unter den Bondpads und den Elektrodenstrukturen und der Anschlussleitungen befindet.
  • Um das Einsatzgebiet des Gassensors zu verbessern, ist vorzugsweise vorgesehen, dass die obere, zusätzliche Siliziumnitrid Passivierschicht, einerseits derart dick ist, dass diese eine ausreichende Feuchtebarriere darstellt, aber andererseits so dünn ausgeführt ist, dass sich die Wärmeleitung im Membranbereich des Gassensors nicht wesentlich erhöht.
  • In einer Ausführung erstreckt sich die weitere Schicht, insbesondere die Siliziumnitridschicht bis in einen Bereich einer Membran des Gassensors.
  • In einer Ausführung befindet sich die Leiterbahn unter dem Bondpad.
  • In einer Ausführung erstreckt sich das Bondpad und dessen Ta/Pt-Unterbau nur innerhalb der Vertiefung bis maximal zum unteren Bondpadrand.
  • In einer Ausführung erstreckt sich das Bondpad und dessen Ta/Pt-Unterbau bis zum oberen Bondpadrand und darüber hinaus.
  • In einer Ausführung erstreckt sich das Bondpad und dessen Ta/Pt-Unterbau nur innerhalb der Vertiefung bis max. zum Bondpadrand, wobei sich auf Flanken der Vertiefung zumindest teilweise eine Ta/Pt-Metallisierung der Leiterbahn befindet.
  • Mit diesen Ausführungen werden stabile mechanische Verbindungen und gute elektrische Verbindungen erreicht.
  • Figurenliste
  • Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren.
    • 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Kontaktanordnung eines Halbleitersubstrates in einem erfindungsgemäßen Gassensorchip, wobei eine Vertiefung genutzt wird, und
    • 2 eine zweite Ausführungsform einer weiteren erfindungsgemäßen Kontaktanordnung eines Halbleitersubstrates in dem erfindungsgemäßen Gassensorchip, wobei keine Vertiefung genutzt wird.
  • Die 1 und 2 zeigen verschiedene Kontaktanordnungen auf einem Halbleitersubstrat 10 eines mikromechanischen bzw. mikroelektromechanischen Gassensors oder einem Hableitersubstrat mit elektronischen Schaltungskomponenten vorhanden sein. Die Strukturen können dabei jeweils einzeln, gleichzeitig oder auch in Kombination mit der in der DE19824400 beschriebenen Struktur auf einem Halbleitersubstrat umgesetzt werden.
  • Das Halbleitersubstrat 10 ist mit einer ersten, oberen Isolationsschicht 11 aus Siliziumoxid und einer zweiten, unteren, relativ dünnen Isolationsschicht 12 ebenfalls aus Siliziumoxid versehen. Die Schichten übernehmen eine elektrische Isolationsfunktion gegenüber Leiterbahnen und können Teil des Schichtsystems im Membranbereich eines Z.B. Gassensors sein. Unterhalb der zweiten, unteren Isolationsschicht 12 ist eine Schicht 13 aus Siliziumnitrid angeordnet. Mit Hilfe der Schicht 13 ist es möglich, in Kombination mit den Isolationsschichten 11 und 12, sowie weiteren, nicht gezeigten Schichten, die Eigenspannung der Membran und deren Wärmeleitfähigkeit zu beeinflussen bzw. einzustellen.
  • 1 zeigt also ein Halbleitersubstrat 10 für einen Gassensor mit mindestens einer ersten, oberen Isolationsschicht 11 und einer zweiten, unteren Isolationsschicht 12 und mit mindestens einer Schicht 13 in einem die Schichten 11, 12, 13 umfassenden Schichtenverbund des Substrats sowie mindestens einer ein Bondpad 16 und ein Bonddraht 17 umfassenden Kontaktanordnung sowie einer Leiterbahn 19, wobei die Leiterbahn 19 mittel- oder unmittelbar mit den Schichten 11, 12 und 13verbunden ist. Im Bereich eines Bondpad bildet hierbei die Schichtfolge bzw. ein Teil der Schichtfolge der Leiterbahn 19 (z.B. Ta/Pt) den Unterbau der Au-Metallisierung.
  • Direkt unterhalb der Schicht 13 ist eine weitere Siliziumoxidschicht 14 platziert, welche zusammen mit den Schichten 11, 12, und 13 zur Realisierung einer Membran mit geringer Wärmeleitung eingesetzt wird Unter den zuvor genannte Schichten befindet sich ein Grundsubstrat 15 aus Silizium, das unterhalb des Membranbereichs entfernt wurde (in den Bildern nicht gezeigt).
  • Die 1 zeigt eine erste Kontaktanordnung mit einer ein Bondpad 16 aus Au-Material und ein Bonddraht 17 ebenfalls aus Au-Material umfassenden Kontaktanordnung. Unter dem Au-Bondpad 16 befindet sich zudem das Schichtsystemaus dem die Leiterbahnen und Elektrodenstrukturen eines Gassensors bestehen können, z.B. Ta /Pt. Der Großteil des gesamten Bondpadschichtaufbaus, bestehend aus z.B. Ta/Pt/Au, befindet sich innerhalb einer Vertiefung 18 bzw. innerhalb eines Kontaktloches. Ein weiterer Teil des Bondpadschichtaufbaus befindet sich auf der oberen Isolationsschicht 11 aus Siliziumoxid Die Vertiefung entsteht durch nasschemisches Ätzen in z.B. BOE mit Ätzstopp auf der Schicht 13 aus Siliziumnitrid. Bondpad 16 und Bonddraht 17 dienen zur Kontaktierung einer Leiterbahn 19 aus Ta/Pt-Material. Die Leiterbahn 19 ist im mittleren Bereich des Bondpads bis hin zum unteren Bondpadrand 24 unmittelbar mit der Schicht 13 mechanisch verbunden und zwar nur im Bereich eines Bodens 20 der Vertiefung und am oberen Bondpadrand 23 mit den Isolationsschichten 11 und 12.. Die Vertiefung hat dabei Ätzflanken 21, die trichterförmig oder konisch verlaufen und die Belegung der Ätzflanke mit Leiterbahn- und Bondpadmaterial begünstigen.
  • Wie 1 veranschaulicht, ist eine untere Fläche der Ta/Pt-Leiterbahn 19 am Grabenboden 20 direkt mit einer oberen Fläche der Schicht 13 aus Siliziumnitrid mechanisch verbunden. In dem Bereich der Vertiefung, in dem die Ta/Pt Leiterbahn 19 direkt auf dem Grabenboden 20 aufliegt, erfolgt in einem späteren Schritt die elektrische Verbindung des Bondrahtes 17 mit dem Bondpad 16 des Bondpadschichtverbunds
  • Nicht gezeigt in 1 ist, dass die Siliziumnitridschicht bzw. Schicht 13 auch im Bereich einer Membran des Gassensors angeordnet ist. Gezeigt ist, dass im Bereich einer, den Bonddraht 17 aufnehmenden und durch nasschemisches Ätzen hergestellten Vertiefung mit einem oberen und einem unterem Bondpadrand 23, 24 und an Stelle 22 die Ta/Pt-Leiterbahn 19 sowohl auf der Siliziumnitritschicht 13 als auch auf den Isolationsschichten 11 und 12 abgelegt wird
  • Das Bondpad 16 und die geätzte Vertiefung bilden eine gemeinsame Struktur, bei der der obere Bondpadrand 23 im Wesentlichen im Bereich der ersten, oberen Isolationsschicht 11 und der untere Bondpadrand 24 im Bereich der zweiten, unteren Isolationsschicht 12 angeordnet ist.
  • Der Bonddraht 17 kann aus Gold und/oder Platin und/oder Aluminium gebildet sein. Das Bondpad 16 kann aus Gold und/oder Platin und/oder Aluminium gebildet sein. Die Leiterbahn 19 kann Platin aufweist, wobei insbesondere unter dem Platin eine Schicht aus Tantal vorgesehen ist.
  • 2 zeigt eine Anordnung, bei der im Bereich des Bondpads 16 eine zusätzliche, auf der ersten, oberen Siliziumoxidschicht 11 aufliegende dünne Siliziumnitridschicht 25 vorhanden ist, wobei die Ta/Pt-Leiterbahn 19 auf der oberen, zusätzlichen Siliziumnitridschicht bzw. Schicht 25 aufliegt und mit dieser mechanisch verbunden wird. Die Schicht 25 ist einerseits so dick, dass diese eine ausreichende Feuchtebarriere darstellt, aber andererseits so dünn ist, dass sich die Wärmeleitung des Gassensors nicht wesentlich erhöht.
  • Eine Isolationsschicht im Sinne dieser Beschreibung kann eine als Feuchteschutz wirkende Isolierung sein. Der Begriff „Isolierung“ umfasst dabei jede denkbare Isolierung, wie z.B. mechanisch, elektrisch wie thermisch. Bei einem Gassensor sind diese im Allgemeinen Siliziumoxid- und/oder Siliziumnitridschichten. Somit ist der Begriff Isolierung hier weit auszulegen.
  • Jedes Halbleitersubstrat ist mit mindestens einer als Ätzstoppschicht 13 und optional mit einer als Feuchtebarriere wirkenden Schicht 25 aus Siliziumnitrid versehen. Optional können diese Schichten weiter strukturiert sein, d.h. nicht vollflächig vorliegen. Bezugnehmend auf 2 könnte dies bedeuten, dass sich die Schicht 25 nur unterhalb des Bondpadschichtverbunds bzw. nur unter dem Bondpadschichtverbund und den Leiterbahnen sowie Elektrodenstrukturen, z.B. eines Gassensors, befinden.
  • Jedes Halbleitersubstrat ist mit mindestens einer Schicht 13 sowie mit mindestens einer ein Bondpad 16 und ein Bonddraht 17 umfassenden Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Leiterbahn 19 versehen, wobei die Leiterbahn19 unmittelbar mit der Schicht 13 aus Siliziumnitrid oder Schicht 25 verbunden ist.
  • Alternativ kann nach der Erfindung ein Bonddraht 17 auch außerhalb des Kontaktloches bzw. der Grabenstruktur 18, wie durch die gestrichelten Linien in 1 dargestellt ist, platziert werden. Der Bonddraht 17 kann dabei eine auf der Oberfläche des Schichtverbundes angeordnete zusätzliche Leiterbahn 19" kontaktieren.
  • Die Leiterbahnen können sich hierbei innerhalb von mehreren Isolationsschichten oder auf diesen befinden. Die Isolationsschichten bestehen z.B. aus Siliziumnitrid und/oder Siliziumoxid. Bondpads sowie Bonddrähte können z.B. aus Gold, Platin oder Aluminium bestehen. Aufgrund der höheren chemischen Stabilität und Temperaturbeständigkeit werden bei Gassensoren bevorzugt Gold und Platin eingesetzt. Letzteres vor allem als Leiterbahnmaterial. Zur Erhöhung der Haftung der Pt-Schicht kann sich unter dieser noch zusätzlich eine Schicht Tantal befinden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10119405 A1 [0002]
    • DE 19824400 [0003, 0013, 0036]

Claims (14)

  1. Gassensor mit einem Halbleitersubstrat (10) mit einem Schichtverbund mit mindestens einer Isolationsschicht (11, 12) und mit mindestens einer weiteren Schicht (13; 25), mit mindestens einer ein Bondpad (16) und einen Bonddraht (17) umfassenden Kontaktanordnung zur Kontaktierung einer Leiterbahn (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahn (19) mechanisch direkt mit der weiteren Schicht (13; 25) verbunden ist.
  2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste, obere Isolationsschicht (11) oberhalb der weiteren Schicht (13;25) und eine zweite, untere Isolationsschicht (12) unterhalb der weiteren Schicht (13:25) vorhanden sind.
  3. Gassensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, obere Isolationsschicht (11) und die zweite, untere Isolationsschicht (12) Siliziumoxidschichten sind und die weitere Schicht (13; 25) eine Siliziumnitridschicht ist.
  4. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bonddraht (17) aus Gold und/oder Platin und/oder Aluminium gebildet ist, und dass das Bondpad (16) aus Gold und/oder Platin und/oder Aluminium gebildet ist, und dass die Leiterbahn (19) Platin aufweist, wobei insbesondere unter dem Platin eine Schicht aus Tantal vorgesehen ist.
  5. Gassensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Bonddraht (17) aufnehmende und durch nasschemisches Ätzen hergestellte Vertiefung mit einem oberen und einem unterem Bondpadrand (23, 24) vorgesehen ist, dass das Bondpad (16) und die Vertiefung eine gemeinsame Struktur bilden, dass der obere Bondpadrand (23) im Wesentlichen im Bereich der ersten, oberen Isolationsschicht (11) angeordnet ist, und dass der untere Bondpadrand (24) im Bereich der zweiten, unteren Isolationsschicht (12) angeordnet ist.
  6. Gassensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich des Bondpads (16) eine zusätzliche, auf der ersten, oberen Siliziumoxidschicht (11) aufliegende Siliziumnitridschicht (25) vorhanden ist, und dass die Leiterbahn (19) auf der oberen, zusätzlichen Siliziumnitritschicht (25) aufliegt und mit der Siliziumnitiridschicht (25) verbunden ist.
  7. Gassensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Siliziumnitridschicht (25) sich bis in einen Bereich einer Membran des Gassensors erstreckt.
  8. Gassensor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Siliziumnitridschicht (13,25) strukturiert ist.
  9. Gassensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die obere, zusätzliche Siliziumnitridschicht (25), einerseits derart dick ist, dass diese eine ausreichende Feuchtebarriere darstellt, aber andererseits so dünn ausgeführt ist, dass sich die Wärmeleitung des Gassensors nicht wesentlich erhöht.
  10. Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Leiterbahn (19) unter dem Bondpad (16) befindet.
  11. Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Bondpad (16) und dessen Ta/Pt-Unterbau nur innerhalb der Vertiefung bis maximal zum unteren Bondpadrand (24) erstreckt.
  12. Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Bondpad (16) und dessen Ta/Pt-Unterbau bis zum oberen Bondpadrand (23) und darüber hinaus (24) erstreckt.
  13. Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Bondpad (16) und dessen Ta/Pt-Unterbau nur innerhalb der Vertiefung bis max. zum Bondpadrand (24) erstreckt, und dass sich auf Flanken der Vertiefung zumindest teilweise eine Ta/Pt-Metallisierung der Leiterbahn befindet.
  14. Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leiterbahn (19) nur außerhalb des Schichtsystems (11,12,13,25) elektrisch kontaktiert wird.
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