DE102017105549B4 - Lötbares kontaktpad und verfahren - Google Patents

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Abstract

Anordnung, die aufweist:
einen ersten Träger (10) mit einer Oberfläche (101);
zumindest ein auf der Oberfläche (101) gebildetes Kontaktpad (20);
einen zweiten Träger (30), der mittels einer Lotschicht (24) an dem zumindest einen Kontaktpad (20) befestigt ist,
wobei das zumindest eine Kontaktpad (20) eine Basisschicht (21) und zumindest zwei Schichtstapel aufweist, von denen jeder eine Zwischenschicht (221, 222) und eine Kontaktschicht (231, 232) aufweist,
wobei die zumindest zwei Schichtstapel derart auf der Basisschicht (21) übereinander angeordnet sind, dass die Zwischenschicht (221) eines der zumindest zwei Schichtstapel an die Basisschicht (21) angrenzt und die Kontaktschicht (232) eines anderen der zumindest zwei Schichtstapel eine oberste Schicht des Kontaktpads (20) bildet,
wobei die zumindest zwei Schichtstapel einen ersten Schichtstapel auf der Basisschicht (21) und einen zweiten Schichtstapel auf dem ersten Schichtstapel aufweisen,
wobei eine Dicke der Zwischenschicht (222) des zweiten Schichtstapels größer als eine Dicke der Zwischenschicht (221) des ersten Schichtstapels ist, und
wobei eine Dicke der Kontaktschicht (232) des zweiten Schichtstapels größer als eine Dicke der Kontaktschicht (231) des ersten Schichtstapels ist.

Description

  • Diese Offenbarung betrifft allgemein ein lötbares Kontaktpad.
  • Ein lötbares Kontaktpad kann dazu dienen, einen ersten Träger und einen zweiten Träger mechanisch und elektrisch zu verbinden. Jeder dieser Träger kann einen Halbleiterkörper (Halbleiter-Die) mit einem oder mehr darin integrierten Halbleiterbauelementen aufweisen. Das lötbare Kontaktpad kann auf einer Oberfläche des ersten Trägers gebildet sein und es kann einen Schichtstapel mit einer Kontaktschicht als oberste Schicht enthalten. Um den ersten Träger und den zweiten Träger zu verbinden, wird eine auf dem zweiten Träger gebildete Lotschicht auf der Kontaktschicht des Kontaktpads platziert und die Lotschicht und die Kontaktschicht werden erhitzt, so dass sie eine Metalllegierung bilden, die die beiden Träger mechanisch und elektrisch verbindet. Der Schichtstapel des Kontaktpads kann zwei weitere Schichten, eine Basisschicht, die für eine elektrische und mechanische Verbindung mit dem ersten Träger sorgt, und eine Zwischenschicht zwischen der Kontaktschicht und der Basisschicht enthalten. Die Zwischenschicht sorgt in jenen Fällen, in denen die Metalllegierung nicht gut an der Basisschicht anhaftet, für eine mechanisch zuverlässige Verbindung zwischen der Legierung und der Basisschicht. Eine Dicke der Zwischenschicht sollte dergestalt sein, dass die durch den Erhitzungsprozess gebildete Legierung mit der Basisschicht nicht in Kontakt gelangt. Wenn jedoch die Basisschicht und die Zwischenschicht unterschiedliche Arten von Kristallgitter aufweisen, können mechanische Spannungen auftreten, die ansteigen, wenn die Dicke der Zwischenschicht ansteigt.
  • Die DE 10 2012 216 546 A1 beschreibt einen Halbleiterchip mit einem Halbleiterkörper, einer auf dem Halbleiterkörper aufgebrachten Metallisierung und einem auf die Metallisierung aufgebrachten Schichtstapel. Der Schichtstapel weist abwechselnd erste und zweite Teilschichten auf, wobei die ersten Teilschichten ein Legierungsmetall aufweisen und die zweiten Teilschichten ein Lot aufweisen. Jede der ersten und zweiten Teilschichten hat beispielsweise eine Dicke von kleiner oder gleich 10 Mikrometern oder von kleiner oder gleich 5 Mikrometern. Mittels des Schichtstapels kann der Halbleiterchip in einem Temperaturprozess an eine Metallisierung eines weiteren Halbleiterchips gelötet werden.
  • Die US 2007 / 0 205 253 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden von zwei Metallschichten mittels eines Diffusionslötverfahrens. Hierbei wird vor dem Lötprozess jede der zwei Metallschichten mit einer Lotschicht beschichtet.
  • Die US 2014 / 0 225 265 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden eines Kontaktpads eines ersten Substrats mit einem Kontaktpad eines zweiten Substrats. Bei diesem Verfahren wird auf dem Kontaktpad des ersten Substrats ein Schichtstapel hergestellt, der abwechselnd Schichten eines ersten Materials, wie beispielsweise Silber (Ag), und Schichten eines zweiten Materials, wie beispielsweise Zinn (Sn) aufweist. Anschließend wird das Kontaktpad des zweiten Substrats mit einer dem ersten Substrat abgewandten Seite des Schichtstapels in Verbindung gebracht und es wird ein Temperaturprozess durchgeführt, durch den die Schichten des Schichtstapels eine Legierung oder eine intermetallische Verbindung bilden.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Kontaktpad zur Verfügung zu stellen, bei dem die Gefahr eines Auftretens mechanischer Spannungen verringert ist, und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Kontaktpads zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird jeweils durch ein Kontaktpad nach Anspruch 1 und Anspruch 13 und ein Verfahren nach Anspruch 14 gelöst.
  • Unten werden Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen dienen dazu, bestimmte Prinzipien zu veranschaulichen, so dass lediglich die zum Verständnis dieser Prinzipien erforderlichen Aspekte dargestellt sind. Die Zeichnungen sind nicht maßstäblich. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
    • 1 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Abschnitts eines ersten Trägers und eines Kontaktpads gemäß einem Beispiel;
    • 2 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Abschnitts eines ersten Trägers und eines Kontaktpads gemäß einem weiteren Beispiel;
    • 3 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines ersten Trägers und einiger Kontaktpads, die auf dem ersten Träger angeordnet sind;
    • 4 zeigt eine Draufsicht der in 3 gezeigten Anordnung;
  • Die 5A und 5B veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens zur Montage eines zweiten Trägers auf dem ersten Träger;
  • 6 veranschaulicht ein Beispiel einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Träger und dem zweiten Träger, die aus dem in den 5A und 5B gezeigten Verfahren resultiert
  • Die 7A bis 7C veranschaulichen ein Beispiel eines Verfahrens zur Erzeugung mehrerer Kontaktpads auf einer Oberfläche des ersten Trägers;
  • Die 8A und 8B veranschaulichen Probleme, die bei der Erzeugung eines Kontaktpads auftreten können; und
  • 9 zeigt einen Abschnitt des ersten Trägers genauer.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen. Die Zeichnungen bilden einen Teil der Beschreibung und zeigen zum Zweck der Darstellung Beispiele, wie die Erfindung verwendet und implementiert werden kann. Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausgestaltungen, sofern nicht ausdrücklich anderweitig angegeben, miteinander kombiniert werden können.
  • Jede der 1 und 2 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht einer Anordnung, die einen Träger 10 mit einer Oberfläche 101 und ein auf der Oberfläche 101 gebildetes Kontaktpad 20 enthält. Das Kontaktpad 20 enthält eine Basisschicht 21, die an die Oberfläche 101 des Trägers 10 angrenzt und zumindest zwei Schichtstapel, wobei jeder dieser Schichtstapel eine Zwischenschicht und eine Kontaktschicht enthält. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel enthält das Kontaktpad 20 zwei Schichtstapel, wobei jeder Schichtstapel eine Zwischenschicht 221, 222 und eine Kontaktschicht 231, 232 enthält, und bei dem in 2 gezeigten Beispiel enthält das Kontaktpad 20 drei Schichtstapel, wobei jeder Schichtstapel eine Zwischenschicht 221, 222, 223 und eine Kontaktschicht 231, 232, 233 enthält. Diese Schichtstapel sind auf der Basisschicht 21 übereinander angeordnet, so dass die Zwischenschicht eines der Schichtstapel an die Basisschicht 21 angrenzt, und so, dass die Kontaktschicht eines anderen der Schichtstapel eine oberste Schicht des Kontaktpads 20 bildet. Das heißt, bei den zumindest zwei Schichtstapeln sind die Zwischenschichten und die Lotschichten abwechselnd angeordnet, wobei eine der Zwischenschichten, bei dem in 1 gezeigten Beispiel die Zwischenschicht 221 und bei dem in 2 gezeigten Beispiel die Zwischenschicht 221, an die Basisschicht 21 angrenzt und eine der Kontaktschichten, bei dem in 1 gezeigten Beispiel die Kontaktschicht 232 und bei dem in 2 gezeigten Beispiel die Kontaktschicht 233, eine oberste Schicht des Kontaktpads 20 bildet.
  • Ein Kontaktpad mit zwei oder drei Schichtstapeln, wie es in den 1 und 2 gezeigt ist, stellt lediglich ein Beispiel dar. Eine beliebige Mehrzahl von zumindest zwei Schichtstapeln kann auf der Basisschicht 21 erzeugt werden. Im Folgenden bezeichnet das Bezugszeichen 22 eine beliebige der in den 1 und 2 gezeigten Zwischenschichten 221-222 oder 221-223, und das Bezugszeichen 23 bezeichnet eine beliebige der in den 1 und 2 gezeigten Kontaktschichten 231-232 oder 231-233, wenn eine Bezugnahme auf eine bestimmte dieser Schichten nicht erforderlich ist.
  • Gemäß einem Beispiel enthält die Basisschicht 21 Titan (Ti), jede der Zwischenschichten 22 enthält eines von Platin (Pt) und Nickel (Ni), und jede der Kontaktschichten 23 enthält eines von Gold (Au) und Silber (Ag). Gemäß einem Beispiel enthalten die Zwischenschichten 22 in einem Kontaktpad 20 denselben Materialtyp wie beispielsweise Platin (Pt) oder Nickel (Ni). Gemäß einem weiteren Beispiel enthalten die Zwischenschichten 22 in einem Kontaktpad 20 unterschiedliche Materialtypen. Das heißt zum Beispiel, zumindest eine Zwischenschicht 22 in einem Kontaktpad 20 enthält Platin (Pt), und zumindest eine andere Zwischenschicht 20 in einem Kontaktpad 20 enthält Nickel (Ni). Gemäß einem Beispiel enthalten die Kontaktschichten 23 in einem Kontaktpad denselben Materialtyp wie beispielsweise Gold (Au) oder Silber (Ag). Gemäß einem weiteren Beispiel enthalten die Kontaktschichten 23 in einem Kontaktpad 20 unterschiedliche Materialtypen. Das heißt zum Beispiel, zumindest eine Kontaktschicht 23 in einem Kontaktpad 20 enthält Gold (Au), und zumindest eine andere Kontaktschicht 23 in einem Kontaktpad 20 enthält Silber (Ag).
  • Gemäß einem Beispiel enthält die Basisschicht in einem Kontaktpad 20 Titan (Ti), jede Zwischenschicht 22 enthält Platin (Pt) und jede Kontaktschicht 23 enthält Gold (Au). Gemäß einem weiteren Beispiel enthält die Basisschicht in einem Kontaktpad 20 Titan (Ti), jede Zwischenschicht 22 enthält Nickel (Ni), und jede Kontaktschicht 23 enthält Silber (Ag).
  • Eine Dicke der Basisschicht 21 ist zum Beispiel ausgewählt aus einem Bereich zwischen 50 Nanometern (nm) und 100 Nanometern. Eine Dicke einer jeden der Zwischenschichten 221-223 kann ausgewählt sein aus einem Bereich zwischen 100 Nanometern und 300 Nanometern, und eine Dicke einer jeden der Kontaktschichten 231-233 kann ausgewählt sein aus einem Bereich zwischen 150 Nanometern und 600 Nanometern.
  • Bei einem Beispiel mit zwei Schichtstapeln, wie es in 1 gezeigt ist, das einen ersten Schichtstapel 221, 231 auf der Basisschicht 21 und einen zweiten Schichtstapel 222, 232 auf dem ersten Schichtstapel 221, 231 enthält, kann eine Dicke der Zwischenschicht 222 des zweiten Schichtstapels größer als eine Dicke der Zwischenschicht 221 des ersten Schichtstapels sein. Weiterhin kann eine Dicke der Kontaktschicht 233 des zweiten Schichtstapels größer als eine Dicke der Kontaktschicht 231 des ersten Schichtstapels sein. Die Zwischenschichten 221, 222 des ersten und zweiten Schichtstapels werden im Folgenden als erste Zwischenschicht 221 bzw. zweite Zwischenschicht 222 bezeichnet. Die Kontaktschichten 231, 232 der ersten und zweiten Schichtstapel werden im Folgenden als erste Kontaktschicht 231 bzw. zweite Kontaktschicht 232 bezeichnet. Gemäß einem Beispiel beträgt eine Dicke der zweiten Zwischenschicht 222 zwischen dem 1,5-fachen und dem 3-fachen einer Dicke der ersten Zwischenschicht 221, und eine Dicke der zweiten Kontaktschicht 232 beträgt zwischen dem 2-fachen und dem 4-fachen einer Dicke der ersten Kontaktschicht 231.
  • In absoluten Begriffen kann keine eine Dicke der ersten Zwischenschicht 221 ausgewählt werden aus einem Bereich zwischen 100 Nanometern und 150 Nanometer, eine Dicke der Kontaktschicht 231 kann ausgewählt werden aus einem Bereich zwischen 150 Nanometern und 300 Nanometern, eine Dicke der zweiten Zwischenschicht 222 kann ausgewählt werden aus einem Bereich zwischen 200 Nanometern und 300 Nanometern, und eine Dicke der zweiten Kontaktschicht 232 kann ausgewählt werden aus einem Bereich zwischen 300 Nanometern und 800 Nanometern.
  • Die 1 und 2 zeigen lediglich einen Abschnitt des Trägers 10 und eines auf der Oberfläche auf diesem Abschnitt gebildeten Kontaktpads 20. Bezug nehmend auf die 3 und 4 können auf der Oberfläche 101 des Trägers 10 mehrere Kontaktpads 20 angeordnet sein. 3 zeigt eine vertikale Querschnittansicht des Trägers 10 und der mehreren Kontaktpads 20, und 4 zeigt eine Draufsicht auf die Oberfläche 101 des Trägers 10 und die mehreren Kontaktpads 20. Die Kontaktpads 20 sind in lateralen Richtungen des Trägers 20 voneinander beabstandet. Bei „lateralen Richtungen“ handelt es sich um Richtungen parallel zu der Oberfläche 101 des Trägers 10. Die Kontaktpads 20 sind in den 3 und 4 nur schematisch dargestellt. Das heißt, die Basisschicht 21 und die Schichtstapel mit den Zwischenschichten 22 und den Kontaktschichten 23 sind nicht dargestellt. Jedes der in den 3 und 4 gezeigten Kontaktpads 20 kann entsprechend einem der oben hierin unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläuterten Beispiele implementiert werden.
  • Die in den 3 und 4 gezeigten Kontaktpads dienen dazu, einen weiteren Träger mit dem Träger 10 mechanisch und elektrisch zu verbinden. Im Folgenden wird der Träger 10 als erster Träger bezeichnet, und der weitere Träger wird als zweiter Träger bezeichnet. Ein Beispiel für ein Verfahren zur Montage des zweiten Trägers 30 auf dem ersten Träger 10 zur Verwendung der Kontaktpads 20 wird unter Bezugnahme auf die 5A und 5B unten erläutert. Jede dieser 5A und 5B zeigt eine vertikale Querschnittsansicht des ersten Trägers 10 und des zweiten Trägers 30 während eines Prozesses, bei dem der zweite Träger 30 auf dem ersten Träger 10 montiert wird.
  • Bezug nehmend auf 5A enthält der zweite Träger 30 zumindest eine Lotschicht 24 auf einer Oberfläche 301. Der zweite Träger 30 wird so auf dem ersten Träger 10 platziert, dass die Oberfläche 301 des zweiten Trägers 30 der Oberfläche 101 des ersten Trägers zugewandt ist und dass die zumindest eine auf der Oberfläche 301 des zweiten Trägers 30 angeordnete Lotschicht 24 an zumindest eines der Kontaktpads 20 auf der Oberfläche 101 des ersten Trägers 10 angrenzt. Bei dem in 5A gezeigten Beispiel enthält der erste Träger 10 mehrere Kontaktpads 20 auf seiner Oberfläche 101, und der zweite Träger 30 enthält mehrere Lotschichten 24 auf seiner Oberfläche 301. Die mehreren Lotschichten 24 sind so auf der Oberfläche 301 des zweiten Trägers 30 angeordnet, dass, wenn der zweite Träger 30 auf dem ersten Träger 10 montiert wird, jedes der Kontaktpads 20 an eine entsprechende Lotschicht 24 des zweiten Trägers 30 angrenzt.
  • Die zumindest eine Lotschicht 24 enthält ein Lot, das dazu gebildet ist, mit dem Material der obersten Kontaktschicht des zumindest einen Kontaktpads 20 in einem Temperaturprozess eine Metalllegierung zu bilden. Die oberste Kontaktschicht der Kontaktpads 20 ist in 5A nicht explizit gezeigt. Die oberste Kontaktschicht ist eine Kontaktschicht, die der in 1 mit dem Bezugszeichen 232 bezeichneten Kontaktschicht entspricht, oder eine Kontaktschicht, die der in 2 mit dem Bezugszeichen 233 bezeichneten Kontaktschicht entspricht. Die zumindest eine Lotschicht 24 kann zumindest eine der folgenden Legierungen enthalten: Blei-Zinn (PbSn), Gold-Zinn (AuSn), Blei-Silber-Indium (PbAgIn) oder dergleichen.
  • Das Verfahren beinhaltet weiterhin einen Temperaturprozess, bei dem die zumindest eine Lotschicht 24 schmilzt und mit dem Material der obersten Lotschicht des zumindest einen Kontaktpads 20 eine Metalllegierung bildet. In diesem Prozess bilden das zumindest eine Kontaktpad 20 und die Lotschicht 24 eine mechanische und elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Träger 10 und dem zweiten Träger 30. Diese zumindest eine Verbindung ist in 5B mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnet.
  • Eine dieser in 5B gezeigten Verbindungen 25 ist in 6 ausführlicher dargestellt. Die in 6 gezeigte Verbindung 25 resultiert aus einem Kontaktpad 20 des in 1 gezeigten Typs, das heißt eines Kontaktpads 20 mit einer Basisschicht 21 und zwei Schichtstapeln, von denen jeder eine Zwischenschicht 221,222 und eine Kontaktschicht 231,232 aufweist. Bezug nehmend auf 6 bilden die Lotschicht 24 und die oberste Kontaktschicht (in 1 mit 232 bezeichnet) während des unter Bezugnahme auf 5B erläuterten Temperaturprozesses eine Metalllegierungsschicht 26 zwischen dem zweiten Träger 20 und der Zwischenschicht 222 des obersten Schichtstapels. Bei dem „obersten Schichtstapel“ handelt es sich um einen Schichtstapel, der die oberste Kontaktschicht enthält.
  • Ein Beispiel eines Verfahrens zur Erzeugung mehrerer Kontaktpads 20 auf der Oberfläche 101 des ersten Trägers 10 ist in den 7A bis 7C dargestellt. Jede dieser Figuren zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Abschnitts des ersten Trägers 10 während des Prozesses. Bezug nehmend auf 7A beinhaltet das Verfahren das Erzeugen einer gemusterten (strukturierten) Maske 41 auf der Oberfläche 101. Bei dieser gemusterten Maske 41 handelt es sich zum Beispiel um eine Photoresistmaske. Diese Maske kann unter Verwendung eines anderen Photoresists 42 in einem lithographischen Prozess strukturiert werden. 7A zeigt die Maske 41 nach dem lithographischen Prozess mit dem noch vorhandenen anderen Photoresist 42. Nach dem Strukturierungsprozess enthält die Maske 41 mehrere Öffnungen, wobei jede dieser Öffnungen nach unten zu der Oberfläche 101 des ersten Trägers 10 geht. Jede dieser Öffnungen dient dazu, ein Kontaktpad 20, das mit der Oberfläche 101 des ersten Trägers in Kontakt steht, zu erzeugen.
  • Bezug nehmend auf 7B beinhaltet das Verfahren weiterhin das Abscheiden der einzelnen Schichten auf den Kontaktpads 20, das heißt, der Basisschichten und der zumindest zwei Schichtstapel. Das Abscheiden dieser Schichten beinhaltet das Abscheiden dieser Schichten auf der Oberfläche 101 in den Öffnungen der Maske 41 und oben auf der Maske 41. Lediglich zum Zweck der Darstellung enthalten die Kontaktpads 20, die bei dem in 7 gezeigten Prozess auf der Oberfläche 101 erzeugt werden, eine Basisschicht und zwei Schichtstapel. Das Bezugszeichen 20' in 7B bezeichnet Schichtanordnungen, die aus dem Abscheideprozess resultieren und die auf der Maske 41 gebildet werden. Diese Schichtanordnungen 20' werden in einer nächsten Prozesssequenz, deren Ergebnis in 7C gezeigt ist, entfernt. Diese Prozesssequenz beinhaltet das Entfernen der Maske 41, wobei das Entfernen der Maske 41 auch das Entfernen der oben auf der Maske 41 erzeugten Schichtanordnungen 20' enthält. Nach dem Entfernen der Maske 41 verbleiben auf der Oberfläche 101 des ersten Trägers 10 mehrere Kontaktpads (zwei bei dem in 7C gezeigten Beispiel).
  • Das Erzeugen des zumindest einen Kontaktpads 20 mit zwei oder mehr Schichtstapeln, von denen jeder eine Zwischenschicht und eine Kontaktschicht enthält, kann helfen, mechanische Spannungen in dem Kontaktpad, die von einer Fehlanpassung der Kristallgitter der Materialien der einzelnen Schichten resultieren können, zu verringern. Wenn die Basisschicht zum Beispiel Titan (Ti) enthält und die an die Basisschicht angrenzende Zwischenschicht Platin (Pt) enthält, gibt es eine signifikante Fehlanpassung, was an der Tatsache liegt, dass Titan ein dicht gepacktes hexagonales (engl.: „hexagonal close-packed“; hcp) Gitter enthält, während Platin ein kubischflächenzentriertes (engl.: „face-centered cubic“; fcc) Gitter enthält. Wenn zum Beispiel die an die Zwischenschicht angrenzende Kontaktschicht Gold (Au) enthält, gibt es lediglich eine geringe Fehlanpassung zwischen der Zwischenschicht und der Kontaktschicht. Dies liegt darin, dass Gold ebenso wie Platin ein fcc-Kristallgitter aufweist. Die mechanische Spannung an der Grenzfläche zwischen der Basisschicht und der angrenzenden Zwischenschicht steigt an, wenn eine Dicke der Zwischenschicht ansteigt. Hohe mechanische Spannungen an dieser Grenzfläche zwischen der Basisschicht und der Zwischenschicht können sogar bewirken, dass die Maske 41 während des Herstellungsprozesses des Kontaktpads teilweise von der Oberfläche 101 abgehoben wird.
  • Ein derartiges Abheben ist in 8A, die einen Abschnitt der Maske 41 während der Herstellung eines herkömmlichen Kontaktpads, das eine Basisschicht 121 und nur eine Zwischenschicht 122 aufweist, dargestellt. 8 zeigt die Anordnung mit dem ersten Träger 10 und der Maske 41 nach dem Abscheiden der Basisschicht 121 und einer entsprechenden Schicht 121' auf der Maske 41, sowie nach dem Abscheiden der Zwischenschicht 122 und einer entsprechenden Schicht 122' oben auf den Basisschichten 121, 121'. Mechanische Spannungen an der Grenzfläche zwischen der Basisschicht 121' und der Zwischenschicht 122', die oben auf der Maske 41 gebildet sind, können bewirken, dass die Maske insbesondere in einem Bereich an einer Kante der Maske 41 von der Oberfläche 101 des Trägers 10 abgehoben wird. Ein derartiges Abheben ist höchst unerwünscht, da es dazu führen kann, dass Material einer Kontaktschicht 123, die in einem nächsten Prozessschritt erzeugt wird, unter den abgehobenen Abschnitten der Maske 41 zu liegen kommt. Dies kann zu einem Kurzschluss zwischen zwei benachbarten Kontaktpads führen.
  • Auf der anderen Seite ist ein gewisser Abstand zwischen der Basisschicht 21 und der obersten Lotschicht erforderlich, um zu verhindern, dass die Legierung 26, die bei dem unter Bezugnahme auf 5B erläuterten Temperaturprozess erzeugt wird, mit der Basisschicht 21 in Kontakt gelangt, da die Legierung üblicherweise eine schlechte Anhaftung an der Basisschicht 21 aufweist. Bei einem Kontaktpad mit zwei oder mehr Schichtstapeln können mechanische Spannungen zwischen den Zwischenschichten 22 und der Basisschicht 21 und den Kontaktschichten 23 gering gehalten werden, indem die einzelnen Zwischenschichten 22 mit einer relativ geringen Dicke erzeugt werden, wobei insbesondere die Zwischenschicht 221, die an die Basisschicht 21 angrenzt, wie oben erläutert mit einer relativ geringen Dicke erzeugt werden kann. Allerdings ist durch die Bereitstellung von zwei oder mehr Schichtstapeln, von denen jeder Schichtstapel eine Zwischenschicht 22 und eine Kontaktschicht 23 enthält, ein Gesamtabstand zwischen der Basisschicht 21 und der obersten Kontaktschicht 23 oder der Legierungsschicht 26 groß genug, um zu verhindern, dass die Legierungsschicht 26 mit der Basisschicht 21 in Kontakt gelangt. Bei diesem Typ von Anordnung gibt es zumindest eine Kontaktschicht 23 (Kontaktschicht 231 in 1 und Kontaktschichten 231 und 232 in 2), die zwischen zwei Zwischenschichten angeordnet ist. Diese zumindest eine zwischen zwei Zwischenschichten befindliche Kontaktschicht verringert eine mechanische Spannung in dem Gesamt-Kontaktpad und hilft dabei, Gitterfehlanpassungen zwischen der Basisschicht und den Zwischenschichten auszugleichen. Wenn zum Beispiel die Kontaktschichten 23 Gold (Au) enthalten und die Zwischenschicht Platin (Pt) enthält, gibt es ebenfalls eine Fehlanpassung zwischen diesen Schichten. Indem mehrere Zwischenschichten und mehrere Kontaktschichten vorhanden sind, gibt es mehrere Grenzflächen zwischen einer Zwischenschicht 22 und einer Kontaktschicht 23. Aufgrund der Fehlanpassung zwischen dem Kristallgitter des Materials der Zwischenschichten 22 und dem Kristallgitter des Materials der Kontaktschichten 23 können im Bereich dieser Grenzflächen kristallographische Defekte in den Zwischenschichten 22 und den Kontaktschichten 23 auftreten. Da mehrere Grenzflächen vorhanden sind, gibt es mehr Defekte als bei einem Kontaktpad mit nur einer Grenzfläche zwischen einer Zwischenschicht und einer Kontaktschicht. Es wird angenommen, dass die höhere Anzahl von Kristalldefekten in Verbindung mit der Tatsache, dass Gold (Au) weniger hart als Platin (Pt) ist, dabei, die mechanische Spannung in dem Kontaktpad zu verringern, hilft.
  • In den vorangehend erläuterten Figuren ist der erste Träger 10 nur schematisch dargestellt. Ein konkreteres Beispiel, wie der erste Träger 10 implementiert werden kann, ist in 9 gezeigt. Bei diesem Beispiel enthält der erste Träger 10 einen Halbleiterkörper (Halbleiter-Die) 11. In diesem Halbleiterkörper 100 können Halbleiterbauelemente integriert sein. In den Halbleiterkörper 11 integrierte Halbleiterbauelemente sind allerdings in 9 nicht gezeigt. Gemäß einem Beispiel bilden diese Halbleiterbauelemente eine elektronische Schaltung, die bei einer fertigen Anordnung elektrisch mit Halbleiterbauelementen oder einer elektronischen Schaltung, die in dem zweiten Träger 30 integriert sind, elektrisch verbunden sind. Gemäß einem Beispiel enthält der Halbleiterkörper 11 des ersten Trägers 10 eines von monokristallinem Silizium (Si) und monokristallinem Siliziumkarbid (SiC). Der zweite Träger 30 (der in 9 nicht gezeigt ist) kann monokristallines Silizium (Si), monokristallines Siliziumkarbid (SiC), monokristallines Galliumnitrid (GaN) oder einen beliebigen anderen Typ von monokristallinem III-V-Halbleitermaterial enthalten.
  • Bezug nehmend auf 9 kann oben auf dem Halbleiterkörper 11 eine Isolierungs- oder Passivierungsschicht 12 erzeugt werden. Bei diesem Beispiel wird die Oberfläche 101 des ersten Trägers durch eine Oberfläche der Isolations- oder Passivierungsschicht 12 gebildet. Gemäß einem Beispiel enthält die Isolations- oder Passivierungsschicht 12 zumindest eines von einem Oxid, einem Nitrid und einem Imid. Gemäß einem Beispiel ist in der Isolierung oder Passivierung 12 eine Verdrahtungsanordnung 13 angeordnet. Diese Verdrahtungsanordnung kann mehrere Leiter und mehrere elektrisch leitende Vias enthalten. Die Leiter können in unterschiedlichen Schichten, die im Wesentlichen parallel zu der Oberfläche 101 verlaufen, angeordnet sein. Jedes der Vias kann zwei oder mehr der Leiter verbinden.
  • Gemäß einem Beispiel verbindet die Verdrahtungsanordnung 13 ein Halbleiterbauelement oder einen Schaltungsknoten der elektronischen Schaltung (in 9 nicht gezeigt), das/die in den Halbleiterkörper 10 integriert ist, mit einem Kontaktpad 20. Durch die Bereitstellung mehrerer Kontaktpads 20 können verschiedene Schaltungsknoten oder elektronische Bauelemente der in den Halbleiterkörper 10 integrierten elektronischen Schaltung mit verschiedenen auf der Oberfläche 101 angeordneten Kontaktpads 20 verbunden werden. Bei der fertig gestellten Anordnung, das heißt, nachdem der zweite Träger 30 auf dem ersten Träger montiert wurde, sind Schaltungsknoten der in den ersten Träger 10 integrierten Schaltung mit den einzelnen Kontaktpads 20 verbunden, und die Kontaktpads sind mit elektronischen Bauelementen oder einer elektronischen Schaltung, die in den zweiten Träger 30 integriert sind/ist, durch elektrische Verbindungen 25, die aus den Kontaktpads 20 und den Lotschichten 24 in einem Prozess von dem in den 5A und 5B gezeigten Typ gebildet sind, verbunden.

Claims (25)

  1. Anordnung, die aufweist: einen ersten Träger (10) mit einer Oberfläche (101); zumindest ein auf der Oberfläche (101) gebildetes Kontaktpad (20); einen zweiten Träger (30), der mittels einer Lotschicht (24) an dem zumindest einen Kontaktpad (20) befestigt ist, wobei das zumindest eine Kontaktpad (20) eine Basisschicht (21) und zumindest zwei Schichtstapel aufweist, von denen jeder eine Zwischenschicht (221, 222) und eine Kontaktschicht (231, 232) aufweist, wobei die zumindest zwei Schichtstapel derart auf der Basisschicht (21) übereinander angeordnet sind, dass die Zwischenschicht (221) eines der zumindest zwei Schichtstapel an die Basisschicht (21) angrenzt und die Kontaktschicht (232) eines anderen der zumindest zwei Schichtstapel eine oberste Schicht des Kontaktpads (20) bildet, wobei die zumindest zwei Schichtstapel einen ersten Schichtstapel auf der Basisschicht (21) und einen zweiten Schichtstapel auf dem ersten Schichtstapel aufweisen, wobei eine Dicke der Zwischenschicht (222) des zweiten Schichtstapels größer als eine Dicke der Zwischenschicht (221) des ersten Schichtstapels ist, und wobei eine Dicke der Kontaktschicht (232) des zweiten Schichtstapels größer als eine Dicke der Kontaktschicht (231) des ersten Schichtstapels ist.
  2. Anordnung gemäß Anspruch 1, bei der die Basisschicht (21) Titan aufweist.
  3. Anordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Zwischenschicht (221, 222) eines von Platin und Nickel aufweist.
  4. Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Kontaktschicht (231, 232) eines von Gold und Silber aufweist.
  5. Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Dicke der Basisschicht (21) ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 50 Nanometern und 100 Nanometern.
  6. Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Dicke der Zwischenschicht (221, 222) ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 100 Nanometern und 300 Nanometern.
  7. Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der eine Dicke der Kontaktschicht (231, 232) ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 150 Nanometern und 600 Nanometern.
  8. Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der eine Dicke der Zwischenschicht (222) des zweiten Schichtstapels zwischen dem 1,5-fachen und dem 3-fachen einer Dicke der Zwischenschicht (221) des ersten Schichtstapels beträgt, und bei der eine Dicke der Kontaktschicht (232) des zweiten Schichtstapels zwischen dem 2-fachen und dem 4-fachen einer Dicke der Kontaktschicht (231) des ersten Schichtstapels beträgt.
  9. Anordnung gemäß Anspruch 8, bei der eine Dicke der Zwischenschicht (221) des ersten Schichtstapels ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 100 Nanometern und 150 Nanometern, und bei der eine Dicke der Kontaktschicht (231) des ersten Schichtstapels ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 150 Nanometern und 300 Nanometern.
  10. Anordnung gemäß Anspruch 8, bei der eine Dicke der Zwischenschicht (222) des zweiten Schichtstapels ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 200 Nanometern und 300 Nanometern, und bei der eine Dicke der Kontaktschicht (232) des zweiten Schichtstapels ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 300 Nanometern und 800 Nanometern.
  11. Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der das zumindest eine Kontaktpad (20) mehrere voneinander beabstandete Kontaktpads auf der Oberfläche (101) des ersten Trägers (10) aufweist.
  12. Anordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der der erste Träger (10) aufweist: einen Halbleiterkörper (11); eine auf dem Halbleiterkörper (11) gebildete Isolationsschicht (12); und eine in der (12) Isolationsschicht gebildete Verdrahtungsanordnung (13), wobei das zumindest eine Kontaktpad (20) mit der Verdrahtungsanordnung (13) verbunden ist.
  13. Anordnung, die aufweist: einen Träger (10) mit einer Oberfläche (101); und zumindest ein auf der Oberfläche (101) gebildetes Kontaktpad (20), wobei das zumindest eine Kontaktpad (20) eine Basisschicht (21) und zumindest zwei Schichtstapel aufweist, von denen jeder eine Zwischenschicht (221, 222) und eine Kontaktschicht (231, 232) aufweist, wobei die zumindest zwei Schichtstapel derart auf der Basisschicht (21) übereinander angeordnet sind, dass die Zwischenschicht (221) eines der zumindest zwei Schichtstapel an die Basisschicht (21) angrenzt und die Kontaktschicht (232) eines anderen der zumindest zwei Schichtstapel eine oberste Schicht des Kontaktpads (20) bildet, wobei die zumindest zwei Schichtstapel einen ersten Schichtstapel auf der Basisschicht (21) und einen zweiten Schichtstapel auf dem ersten Schichtstapel aufweisen, wobei eine Dicke der Zwischenschicht (222) des zweiten Schichtstapels größer als eine Dicke der Zwischenschicht (221) des ersten Schichtstapels ist, wobei eine Dicke der Kontaktschicht (232) des zweiten Schichtstapels größer als eine Dicke der Kontaktschicht (231) des ersten Schichtstapels ist, und wobei die Zwischenschicht (221, 222) eines von Platin und Nickel aufweist und die die Kontaktschicht (231, 232) eines von Gold und Silber aufweist.
  14. Verfahren, das aufweist: Erzeugen zumindest eines Kontaktpads (20) auf einer Oberfläche (101) eines ersten Trägers (10), wobei das Erzeugen des zumindest einen Kontaktpads (20) das Erzeugen von einer Basisschicht (21) und von zumindest zwei Schichtstapeln aufweist, von denen jeder eine Zwischenschicht (221, 222) und eine Kontaktschicht (231, 232) aufweist, wobei das Erzeugen der zumindest zwei Schichtstapel das Erzeugen der zumindest zwei Schichtstapel derart übereinander auf der Basisschicht (21) aufweist, dass die Zwischenschicht (221) eines der zumindest zwei Schichtstapel an die Basisschicht (21) angrenzt und die Kontaktschicht (232) eines anderen der zumindest zwei Schichtstapel eine oberste Schicht des Kontaktpads (20) bildet, wobei das Erzeugen der zumindest zwei Schichtstapel das Erzeugen eines ersten Schichtstapels auf der Basisschicht (21) und eines zweiten Schichtstapels auf dem ersten Schichtstapel aufweist, wobei die Zwischenschicht (222) des zweiten Schichtstapels derart erzeugt wird, dass sie eine Dicke aufweist, die größer ist als eine Dicke der Zwischenschicht (221) des ersten Schichtstapels, wobei die Kontaktschicht (232) des zweiten Schichtstapels derart erzeugt wird, dass sie eine Dicke aufweist, die größer als eine Dicke der Kontaktschicht (231) des ersten Schichtstapels und wobei jeweils die Zwischenschichten (221, 222) der zumindest zwei Schichtstapel eines von Platin und Nickel aufweisen und jeweils die Kontaktschichten (231, 232) der zumindest zwei Schichtstapel eines von Gold und Silber aufweist.
  15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die Basisschicht (21) Titan aufweist.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche14 und 15, bei dem eine Dicke der Basisschicht (21) ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 50 Nanometern und 100 Nanometern.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem eine Dicke der Zwischenschicht (221, 222) ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 100 Nanometern und 300 Nanometern.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem eine Dicke der Lotschicht (231, 232) ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 150 Nanometern und 600 Nanometern.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem eine Dicke der Zwischenschicht (222) des zweiten Schichtstapels zwischen dem 1,5-fachen und 3-fachen einer Dicke der Zwischenschicht (221) des ersten Schichtstapels beträgt, und bei dem eine Dicke der Kontaktschicht (232) des zweiten Schichtstapels zwischen dem 2-fachen und dem 4-fachen einer Dicke der Kontaktschicht (231) des ersten Schichtstapels beträgt.
  20. Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem eine Dicke der Zwischenschicht (221) des ersten Schichtstapels ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 100 Nanometern und 150 Nanometern, und bei dem eine Dicke der Kontaktschicht (231) des ersten Schichtstapels ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 150 Nanometern und 300 Nanometern.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 19, bei dem eine Dicke der Zwischenschicht (222) des zweiten Schichtstapels ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 200 Nanometern und 300 Nanometern, und bei dem eine Dicke der Kontaktschicht (232) des zweiten Schichtstapels ausgewählt ist aus einem Bereich zwischen 300 Nanometern und 800 Nanometern.
  22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 21, bei dem das Erzeugen des zumindest einen Kontaktpads (20) das Erzeugen mehrerer voneinander beabstandeter Kontaktpads auf der Oberfläche des Trägers (10) aufweist.
  23. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 22, bei dem der erste Träger (10) aufweist: einen Halbleiterkörper (11); eine auf dem Halbleiterkörper (11) gebildete Isolationsschicht (12); und eine in der Isolationsschicht (12) gebildete Verdrahtungsanordnung (13), wobei das zumindest eine Kontaktpad (20) derart erzeugt wird, dass es mit der Verdrahtungsanordnung (13) verbunden ist.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, bei dem das Erzeugen der mehreren Kontaktpads (20) aufweist: Erzeugen einer Opferschicht (41) mit mehreren Öffnungen auf der Oberfläche (101) des Trägers (10); Erzeugen von Kontaktpads (20) in den Öffnungen der Opferschicht (41) auf der Oberfläche (101) des Trägers (10) und Erzeugen von Kontaktpads (20') auf der Opferschicht (41); und Entfernen der Opferschicht (41) und der auf der Opferschicht (41) gebildeten Kontaktpads (20').
  25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 24, das weiterhin aufweist: Befestigen eines weiteren Trägers (30) an dem zumindest einen Kontaktpad (20), wobei das Befestigen des weiteren Trägers (30) an dem zumindest einen Kontaktpad (20) aufweist: Anordnen einer Lotschicht (24) auf dem weiteren Träger (30) auf der Kontaktschicht (232), die die oberste Schicht des zumindest einen Kontaktpads (20) bildet; und Schmelzen der Lotschicht (24) auf dem weiteren Träger (30) in einem Temperaturprozess und Erzeugen einer Legierung aus dieser Lotschicht (24) und der Kontaktschicht (232), die die oberste Schicht des Kontaktpads (20) bildet.
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