DE1573802A1

DE1573802A1 - Verfahren zum Sichtbarmachen von Fehlstellen in Korrosionsschutzschichten

Info

Publication number: DE1573802A1
Application number: DE19651573802
Authority: DE
Inventors: Rohde Robert Ferdinand
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1964-11-23
Filing date: 1965-12-04
Publication date: 1972-06-08
Also published as: GB1081858A; DE1573802B2; CH436777A; DE1573802C3; US3384556A

Description

SPERRYHAKDCORPORATIDH, xiew rofk 19_s N. Y., USA

Verfahren zui^ Sichtbarmachen von Ft.-h) sii-llen in Korrosionsschutz

schichten

Die Erfindung besieht sich auf ein Verfahren, Löcher, Risse und andere Fehlstellen in oxidischen Sonroalonsachu-tssöhlchten an aus einem Stück bestehenden Siliciumschaltungen und anderen ebenen Halbleiterbauelementen nachzuweisen. Die. mxvor erwähntes Fehlstellen können nämlich zwischen den Ohmschen Schaltungsmuatern oder -bilder^ die auf der ScÜutsschicht aufgebracht sind, und der"'SiIiciuniunterlage und auch zu den aktiven oder passiven Bestandteilen des als Baueinheit ausgebildeten Schaltungselementcs elektrische KursSchlüsse verursachen.

Ein Versagen der in einem eineigen Bauteil ausgebildete» schaltungen und der anderen ebenen Halbleiterbauelemente, was man häufig beobachtet, ist auf Risse oder Löcher in den oxidischen Xorrosionsschutzschichten ssurilcksuführen, die sich in erster Linie bei eines mangelnden Zusainraenhang der liefetbeständigen Schicht ergeben. Wenn derartige Riss« unter eiraeai beliebigen Teil des auf ge-

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brachten Ohm&chen Schaltuagsbildes auftreten, können «ie dementsprechend KursschlUsse mit den zugehörigen aktiven od^r passiven Bestandteilen und mit der Unterlage hervorrufen, Hit "unterlage¹* sei hier das Ausgangsmaterial bezeichnet, in das die aktiven od*r passiven Komponenten hineindiffundiert werden; es bildet einen Qö~ gensatz iu den Metall- oder ICeranlkteilsn,, auf denen diese Einheiten gewöhnlich montiert werden.

Die Risse kann mar. mit Hilfe eines Mikroskops von hoher Auflösung sehen; mit diesem kann man aber nicht feststellen, ob die Risse tatsächlich die Korrosionsschu&aschicht durchdringen. Mit daia Verfahren geoSß der Erfindung kann man bestimmen, wieviele Rls3e, die gewöhnlich in den Korroslonsscimtaschichten der aus einem Bauteil bestehenden Siliciuaschaltungen oder der anderen ebenen Silicium« bauelemente zu beobachten sind, die Schicht durchdringen und eoiait für ein Versagen verantwortlich sind, oder die wirklich gefährlich sind. Bislang kann näelich blo& da· '^?örhanden3ein der Löcher odor Risse in der Schutzschicht mikroskopisch beobachtet werden, und B»an spekuliert dann, ob diese Risse für das elektrische fereagea verantwortlich sein kSnntea.

Wenn derartige, einen Bauteil bildende Schaltungen weg*a Kuns-Schluß des Ohaschen Schiiltuagsbildes mit der Unterlage oder mit irgendwelchen passiven oder aktiven Komponenten, die in die Unterlage hineingewachsen sind» auffallen, kanu man nach dem Verfahren der Erfindung den genauen Bereich der Fehlstelle punktförmig festlegen. Dan Verfahren kann sehr brauchbar sein, wenn ein Fenster

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oder Schirm in don aus einen einzigen Bauteil bestehenden Schaltungen hergestellt wird. Die Loch- und Hiftdichte des gesamten Plattchens kann hiernach beurteilt werden, bevor das Ohnsche Schal tungsbild aufgebracht wird, wodurch die Ausbeute an zuverlässigen Bauelementen vergrößert wird.

Hauptsiel der Erfindung ist ein Verfahren zum Nachweis und sur Örtlichen Feststellung von Fehlstellen in Korrosionsschutiachichten an aus einem einsigen Stück bestehenden Siliciumschaltungen oder an anderen ebenen Bauelementen.

Sin weiteres Hauptsiel der Erfindung ist ein nichtschädigendes oder -serstörendes Prüfverfahren, in de» die Fehlstellen la den Korroslonsschut»schichten der aus eines Stuck bestehenden Siliciumschaltungen oder anderen ebenen Halbleiterbauelementen be stiaett werden»

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Verfahren, in den PotentialkuraschluBbahnen in den Korrosionsschutaschlchten der aus einem einsigen Bauteil bestehenden Silieiumechaltungen oder der anderen ebenen Halbleiterbauelemente nachgewiesen und Örtlich festgelegt werden, bevor die Ohmscben Schaltungebilder aufgebracht werden«,

Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung seien in Verbindung mit den beigefügten Figuren näher erläutert. Die Einzelheiten der Figuren geben die zu patentierenden Merkmale wieder.

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Figur 1 »arhfc die hauptsfichlichen Schritte des; Verfahrens geoSß der Erfindung in For« von Blöcken anschaulich.

Figur 2 zeigt schematisch ein System sum Plattieren.

Die aus einen Bauelement bestehenden Siliciuttschaltungen oder anderen ebenen Halbleiterbauelemente werden in ?m sich bekannter Weise durch Diffusion durch eine Ebene hindurch und/oder gesetaiaäßig orientierte KristallVerwachsungen (epitaxial) ausgebildet, so daß diese Verfahren nicht näher beschrieben eu werden brauchen.

Der erste Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, die Ohaschesn Sehaltiingsbilder und Äraschlußblnduisgen dadurch au entfernen oder wegzufitsen, d&S auf die Oberfläche des Kristalls oder des aus einen Stück bestehenden Schaltungselementes ein chemisches Reagenmittel aufgebracht wird. Dieser Verfahrensschritt, die Ohmschen Schaltungebilder zu entfernen, fällt jedoch weg, wenn das Verfahren gemSß der Erfindung angewendet wird, bevor die Obmsehen Schaltungsbllder aufgebracht oder niedergeschlagen worden, z. B. wenn wöhrend der Herstellung Abschirmvorgänge zur Qualitätskontrolle vorgenommen werden.

Als nächstes wird die mit einer Korrosionsschutsschicht versehene Kristalloberfläche, von der die Ohmschen SchaltUBgsbilder weggefitst sind, mit Lösemitteln abgespült, daait eine chemisch reine Oberflache entsteht. Dann wird die mit der Schutzschicht versehene Kristalloberfl&che mit Luft trocken geblasen oder auch auf andere Welse getrocknet«

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In Figur 2 ist schexuatlsch ein Plattierungssysteai angedeutet, In dem eine Mikrosonde oder Anode IO mit einem Ldber 12 in Verbindung steht» der seinerseits an der positiven Kieme 14 einer Stromquelle l6 liegt. Sin an der negativen Hemme 18 angeschlossener Leiter 20 steht alt einen leitenden Tragkörper 22 in Verbindung» auf dem die Unterlage eines einen einsigen Bauteil bildenden Schaltungselemente* 24 angeordnet 1st. Unmittelbar oberhalb der mit der Schutzschicht versehenen Oberfläche des Schaltungselemente β ist in einem vorgegebenen Abstand ein Knde 26 der Anodensonde 10 angebracht. Der Oberfläche wird gerade so viel Kupfercyanidlosung sun Plattleren hinzugefügt» daft nur die gesamte, mit der Anode in Kontakt stehende Fliehe gerade bedeckt wird, die Plattierungalusung jedoch nicht Über den Sand des Schaltungselementes auf den leitenden Tragkörper 22 fließen darf.

Die elektrolytische Plattierungsl6sung fließt an den Hissen oder Fehlstellen entlang oder in diese hinein; falls sich derartige Fehlstellen durch die oxidischen Korrosionsschutsschichten bis sur Unterlage und/oder bis au den aktiven oder passiven Komponenten erstrecken, die in die Unterlage hineingewachsen sind, geht der dbrom durch die Unterlage sum leitenden Tragkörper 22 hindurch· Wie einleuchtet, wird infolg· der Zuführung von 3troe in den Kreis, der die Stromquelle, die Anode, die elektrolytische PlattierungalOeung, die unterlage und den leitenden Tragkörper enthalt, durch die Fehlstellen hindurch bis sur Unterlage «ine SlektrcplAttieruag bewirkt. In gleicher Welse werden auch dl· Fehls teilen elefctro« plattiert, die durch die oxidiscben Iorroaionsechut*echichfcen

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oberhalb der aktiven oder passiven Komponenttn hindurchgehen, die in die Unterlage hineingewachsen sind. Die Ergebnisse sind leicht i» Mikroskop erkennbar.

Wenn bein Herstellungsverfahren des Halbleiterbauelenentes Kristall Verwachsungen regelmäßig orientiert werden und die Fehlstellen oder Löcher durch die oxidische Schutsschicht su der auf der Unterlage ausgebildeten epitaxialen Schicht hindurchgehen, erhllt man dieselben Ergebnir;r;e. In gleicher Weise bringen die Fehlstellen, die durch die oxidischen Korrosion»f?chutS3chicht«n oberhalb der aktiven oder passiven Komponenten hindurchgehen, die in die epitaxiale Schicht hineingewachsen sind, bei der Elektroplattierung dasselbe Ergebnis mit sich.

Im Plattierungssystera braucht nicht unbedingt Kupfer Anwendung su finden. Beispielsweise kann auch Nickel mit einer elektrolytischen Plattierung3lÖ3ung für Nickel benutzt werden. Zahlreiche Plattierungslösungen und Anodenmaterialien lassen sich anwenden; die elektrolytische Plattierungslösung muß jedoch die Salse des Anodenmaterials enthalten.

Wenn die Plattierung fortgesetzt wird, kann nan das Vorrücke* o*r Elektroplattierung unterm Mikroskop beobachten. Für die Meisten Gegenstände sind annähernd 30 bis 60 see ausreichend. Der nlchete Verfahrensachritt iet, wie bereits erkllrt, das Spulen and Trocknen. Schließlich wird die Probe unter» Mikroskop geprüft. Wenn eine Kupfersondo oder -anode in einer Xupferplattierunßslöeung be-

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nutzt wird, findet eich das Kupfer auf der Kristallfläche a« allen Stellen, an denen ein Stroaweg durch die oxidische Korrosionsschutzschicht sur Unterlage oder zu den aktiven und passiven Komponenten innerhalb der Unterlage oder zur epitaxialen Schicht und den eindiffundierten Koaponenten hindurchgeht, falls das Halblei» terb&ueleaent epitaxial ausgebildet ist. Wie bemerkt, werden die Emitter und Kollektorf enater von Transistoren und die Kathodenfenster von Dioden mit Kupfer plattiert. Die Widerstandsfenster werden auch plattiert. Dementsprechend werden unerwünschte l*Ccher in den oxidischen Korroeioneschuteschichten durch die Kupferplattierung sichtbar gemacht. Die Fehlstellen oder Löcher, die den Betrieb eines eine Baueinheit bildenden Schaltungselementes stören, zeigen dich als pilsföralge Vachßtuasfigur des Kupfers auf der Oberfläche, wodurch sie genau angezeigt und Örtlich festgelegt werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

J. Verfahren sum Nachweis und kus" Örtlichen Festlegung von Löchern oder Poren innerhalb oxidischer Korrosionaschutasehichten, die auf einer Unterlage eines ebenen Halblciterbauelenentes gewachsen sind ,dadurch gekennzeichnet, dad

a) dad Bauelement durch Reinigung vorbereitet wird,

b) eine elektrolyt!sehe Plattierungsiösung den oxidischen Korrosionsschutz»chichten derart hinzugesetzt wird, da3 diese nur gerade bedeckt sind, und

c) eine Elektroplattierung durch dio Löcher oder Poren hindurch erfolgt, wobei dieee visuell sichtbar werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei den das durch einen Diffusionsproaeß in der Ebene ausgebildete Halbleiterbauelement eine Unterlage oder Basis, diffundierte Schichten mit Verunreinigungen, oxidische Oberfl&chenkorrosionsschutsschichten und Ohmache Schaltungsbilder oder -muster enthält, die auf diesen Schutzschichten in Kontakt mit den betreffenden diffundierten Schichten alt den Verunreinigungen aufgebracht sind, und bei dem die Löcher oder Poren rollig durch die oxidischen Schutzschichten bis zur Unterlage und den aktiven und passiven Komponenten hindurchgehen, die An daß Bauelement gewachsen sind, dadurch gekennzeichnet, daß eu Anfang die Ohms ehe η Scha]tungsbiider durch itz*>n entfernt und die Löcher oder Poren freigelegt werden, und d&ö die Blektroplattierung In der Weise ausgeführt wird, dnQ das Bauelement auf einen Leiter gelegt wird, der alt dem negativen FoI der St.rcw-

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quelle verbunden ist, und eine Anode, die sit den positiven Pol der Stromquelle in Verbindung steht, Bit der Plattierungslömmg in Berührung gebracht wird.
3. Verfahret! nach. Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Anode in einen vorgegebenen Abstand VJbQr den Oxidschichten angeordnet ist, daß die elektrolytische Plattierungolflsung in el.ior solchen Menge don Schichten hinsugesetet wird, daß die Schichten btdeckt werden und die Anodo berührt wird, wobei dio PDattierungslßsung völliß durch die Fehlstellen in den Korrosionsschutzschichten bis zur Unterlage und auch bis au den aktiven und passiven Komponenten hindurchgeht, die in die Unterlage gewachsen sind, und daß ein elektrischer Strom der PlatfcierungslÖ-sung zugeführt wird und eine Elektroplattierung durch die Fehlstellen hindurch bewirkt.
4. Verfahren nach Ansprüchen 2 und 3»dadurch g e kunnaoichnet, daß die Anode aus Kupfer und die Platg aua Kupfercyanid ist.
5» Verfahien nach AnBprüchen 2 und 3, dadurch g e

kennso Lehnet , daß die Anode au» Nickel und die Plattiorungalösung auo NLckölöulfai; ist.
6, Verfahren nach Ansprüchen I - ) , ti a d u r e h ge ■■

künnae lehnet, duß die Oberfläche nach der tleruiig gereitiLgt wird.

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7. Verfahren aach Ansprach 6, dadurch g · Ic · a n

»öichnet , daß die Slektroplattierung durch das KLkroakop beobachtet wird.

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