DE19528441C2 - Untermetallisierung für Lotmaterialien - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Untermetal­ lisierung bzw. auf eine sogenannte Underbump-Metallisierung für verschiedene Lotmaterialien.

Eine Voraussetzung für eine solche Metallisierung besteht darin, daß sie für das aufzubringende Lotmaterial gut be­ netzbar ist und gleichzeitig als Diffusionsbarriere wirksam ist.

Im Stand der Technik sind Untermetallisierungen bekannt, die als Haftvermittler und Diffusionsbarriere wirksam sind. Als Material wird hierfür Titan-Wolfram verwendet, das durch Zerstäuben bzw. Sputtern aufgebracht wird.

Der Nachteil bei der Verwendung solcher Metallisierungen be­ steht darin, daß eine weitere metallische Schicht, die bei­ spielsweise aus Kupfer, Nickel, etc. besteht, auf der Ti­ tan-Wolfram-Schicht aufzubringen ist, um eine benetzbare Grundlage für die Lothöcker oder das Die-Bonden bereitzu­ stellen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Auf­ bringen der zweiten metallischen Schicht zu einer Bildung von spröden intermetallischen Phasen mit dem Lotmaterial führt.

Die EP 0528251 A1 betrifft einen Gasflußsensor vom Halblei­ tertyp. Auf einem Substrat ist direkt eine Titanschicht auf­ gebracht, auf der wiederum eine Gold- oder Zinnschicht auf­ gebracht ist, welche beim Zusammenfügen von zwei Substraten das Lotmaterial bilden.

Die DE-T 10964 IVc/80b-14.06.1956 betrifft ein Verfahren zum Überziehen nicht-metallischer Stoffe mit einem festhaften­ den, metallischen Überzug. Auf einem Keramikrohr wird ein Lot, welches beispielsweise aus Silber besteht, aufgebracht und darauf wird ein scheibenartiges Metallteil, welches aus Titan besteht, aufgebracht. Die gesamte Anordnung wird an­ schließend in einer Schutzgasatmosphäre auf eine Temperatur erhitzt, bei der zwischen dem Lot und dem Titanwerkteil eine Legierungsbildung auftritt.

Die DE-PS-12 10 300 betrifft ein Verfahren zum Löten von Dia­ manten, bei dem der zu lötende Diamant mit einer Titan­ schicht versehen wird, welche eine Benetzungsoberfläche für das auf die Titanschicht aufzubringende Lot bildet.

Die WO 93/03883 A1 betrifft ein Lotmaterialprodukt, welches mit Titanhydrid beschichtet ist. Das Lotmaterial besteht aus einem Bestandteil aus Metall oder aus einer Legierung, die beidseitig mit einer Titanschicht, die einen Binder auf­ weist, beschichtet ist.

Der Artikel "Vapor Coated Surfaces for Brazing Ceramics" von E.F. Bush, J.R. und C.M. Adams, J.R. in Welding Journal Welding Research Supplement 47 (1968) Nr. 3, S. 106s bis 109s betrifft beschichtete Oberflächen für Lötkeramiken. Ein Al₂O₃-Substrat wird mit einer Titanschicht versehen, auf welche eine Lotmateriallegierung aufgebracht wird, die be­ vorzugterweise aus Al-5Si besteht.

Die JP 62-72472 A betrifft eine Verbindung einer Keramik mit einer Keramik oder einem metallischen Bauglied, bei der eine Titanschicht auf der Keramik abgeschieden wird, auf der an­ schließend das Lotmaterial abgeschieden wird.

Die JP 60-231474 A betrifft die Verbindung einer Keramik mit einem Metall. Auf der Keramik wird eine aktive Metall­ schicht, beispielsweise aus Titan, aufgebracht, auf der beidseitig ein Lotmaterial abgeschieden wird.

Die DE-OS-22 13 115 betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Karbiden mit einem Metall nach dem Trockenlötverfahren. Auf einem Diamanten wird zum Zwecke der besseren Benetzung eine Titanschicht aufgebracht, auf der wiederum das Lotmaterial aufgebracht wird.

Die US-PS 49 21 158 betrifft ein Lotmaterial. Auf einem Wafer wird eine Schichtfolge bestehend aus einer Schicht aus Aluminium oder einer Aluminium-Silizium-Legierung, einer Schicht aus Titan und einer Schicht aus Silber angeordnet.

Die DE 39 15 590 A1 betrifft eine Zwischenhalterung für Halb­ leiterlaser-Elemente, bei der auf einem Substrat eine Lot­ schicht abgeschieden ist, wobei zwischen der Lotschicht und dem Körper eine dreischichtige Zwischenschicht aus Titan, Nickel und Gold vorgesehen ist.

Die US-PS 36 63 184 betrifft eine Metallisierung für Lötmit­ tel-Bumps unter Verwendung einer Titan-Nickel-Barrieren­ schicht. Auf einem Wafer wird eine Aluminiumschicht gebil­ det, auf der eine Titanschicht und eine Nickelschicht gebil­ det werden, wobei die Titanschicht nur als Haftschicht dient und die Nickelschicht als Barrierenschicht dient. Auf der Nickelschicht wird anschließend das Lotmaterial abgeschie­ den.

Die JP 60-215585 A betrifft eine luftdichte Abdichtung für eine Kameraröhre, bei der auf ein Glas- oder Keramikbauglied eine Titanschicht abgeschieden wird. Auf der Titanschicht wird eine zweite Schicht aus Gold oder Zinn abgeschieden, auf welcher anschließend das Lotmaterial aufgebracht wird.

Die EP 253691 A2 betrifft ein Siliziumchipverbindungsverfah­ ren, bei dem auf einem Siliziumsubstrat eine Aluminium­ schicht aufgebracht ist. Als Haftschicht ist auf der Alumi­ niumschicht eine Titanschicht aufgebracht, auf der wiederum eine Wolframschicht als Barrierenschicht angeordnet ist. Auf der Wolframschicht wird anschließend die Verbindungsschicht aus dem Lotmaterial aufgebracht.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegen­ den Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vereinfacht her­ stellbare Untermetallisierung für Lotmaterialien zu schaf­ fen, die mit den Lotmaterialien gut benetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Untermetallisierung nach An­ spruch 1 gelöst.

Anhand der beiliegenden Zeichnung wird nachfolgend ein be­ vorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Substrats mit einer Untermetallisierung und einem Lotdepot gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung dargestellt.

Auf einem Substrat 100 ist eine Metallschicht 110 angeord­ net, auf der eine Titanschicht 120 angeordnet ist. Diese Titanschicht 120 bildet die Untermetallisierung für ein auf diese Titanschicht 120 auf zubringendes Lot 130.

Die Titanschicht 120 bietet für verschiedene Lotmaterialien 130 eine benetzbare Grundlage. Mögliche Lotmaterialien schließen z. B. Pb-Sn, Au-Sn, In, Sn-Ag, Sn-Bi ein.

Mögliche Belotungsverfahren schließen z. B. das mechanische und galvanische Bumpen, die Tauchbelotung und das Aufdampfen ein.

Die erfindungsgemäße Untermetallisierung ist jedoch nicht auf solche Belotungsverfahren beschränkt, sondern sie ist ebenfalls für Lotschichten verwendbar, die für das soge­ nannte Die-Bonden aufgebracht werden.

Bevor das Lotmaterial 130 auf die Titanschicht 120 aufge­ bracht wird, muß von dieser eine Oxidschicht entfernt wer­ den, die sich auf der Titanschicht 120 bildet, wenn der Her­ stellungsprozeß in einer normalen Umgebung durchgeführt wird.

Die Ausbildung einer Oxidschicht auf der Titanschicht 120 kann jedoch vermieden werden, wenn der Herstellungsprozeß im Vakuum durchgeführt wird.

Die Metallschicht 110 ist aus Aluminium hergestellt.

Ferner sei hervorgehoben, daß die in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel dargestellten Schichten 110 bis 130 durch an sich bekannte Abscheidungsverfahren oder andere Verfahren zum Aufbringen von Schichten herstellbar sind.

In allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vor­ liegenden Erfindung ist die Titanschicht 120 zusätzlich als Diffusionsbarriere wirksam.

Claims (1)

1. Untermetallisierung für Lotmaterialien, wobei die Unterme­ tallisierung aus einer Titanschicht (120) und einer Alumini­ umschicht (110) besteht, und diese Schichten so angeordnet sind, daß die Aluminiumschicht (110) auf ein Substrat (100) aufgebracht ist, und auf dieser Aluminiumschicht direkt die Titanschicht (120) aufgebracht ist, so daß die Titanschicht (120) als Diffusionsbarriere und als benetzbare Oberfläche für das auf diese Titanschicht aufbringbare Lotmaterial (130) dient.