DE2061736A1 - Verfahren zur Herstellung einer Aluminium Metallisierung die intermetallisch passiviert wird und Vorrichtung mit einer intermetallisch passivierten Allumimum Metallisierung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Aluminium Metallisierung die intermetallisch passiviert wird und Vorrichtung mit einer intermetallisch passivierten Allumimum Metallisierung

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Description

Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einer Aluminium-Metallisierung, die intermetallisch passiviert wird und Vorrichtung mit einer intermetallisch passivierten Aluminium-Metallisierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung mit einer Aluminium-Metallisierung, die intermetallisch passiviert wird und Vorrichtung mit einer intermetallisch passivierten Aluminium-Metallisierung.
Zur Eontaktmetallisierung von Halbleitervorrichtungen, inbesondere bei der Herstellung von Silicium-Transistören und integrierten Schaltkreisen wird heutzutage in der Regel Aluminium verwendet. Eine Aluminium-Metallisierung unterliegt jedoch Korrosionserscheinungen und zerfällt verhältnismäßig rasch, wenn das Aluminium Halogen-Ionen ausgesetzt ist. Bei in Kunststoff gekapselten Halbleiteranordnungen enthält z.B. der Kunststoff Iluor-, Chlorid-, Natrium-, Kalium- und andere Ionen.
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Diese Ionen, insbesondere die Chlorid-Ionen, bewirken unter Betriebsbedingungen beim Vorhandensein von Wasser oder einer Wasseratmosphäre eine Korrosion des Aluminium. Diese Chlorid-Ionen reagieren mit der Aluminium-Metallisierung und bilden Aluminiumchlorid, das sich in Wasser löst. Dadurch entstehen Lunker bzw. Poren im Streifen, die zu einem Ausfall der Halbleiteranordnung führen können.
Eine weitere Schwierigkeit bei integrierten Schaltkreisen, die eine Aluminium-Metallisierung besitzen, ergibt sich aus der Verwendung einer passivierenden Glasschicht, die über der integrierten Schaltung angebracht wird. Dieses passivierende Glas wird weggeätzt, um die Kontakte mit der darunter befindlichen Kontaktfläche aus Aluminium herstellen zu können. Da das passivierende Glas jedoch ungleichmässig von dem Ätzmittel, z.B. dem Fluorwasserstoff, angegriffen wird, ergibt sich daraus ebenfalls eine korrosive Beeinträchtigung der Aluminium-Metallisierung bzw. der Kontaktflächen in denjevrnigen Bereichen, in denen das passivierende Glas von dem Ätzmittel am schnellsten abgetragen wird. Der Fluorwasserstoff ätzt und/oder löst dann die Aluminium-Metallisierung, so dass die aus Aluminium bestehenden Kontaktflächen zu dünn werden, um anschliessend eine Kontaktierung einwandfrei durchführen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aluminium-Metallisierung zu passivieren und insbesondere gegen die Korrosion durch Halogen-Ionen zu schützen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgeaäss dadurch gelöst, dass die Aluminium-Metallisierung mit einer Schicht aus einer elektrisch leitenden intermetallischen Verbindung überzogen wird, die gegen Korrosion beständig ist.
- 2 - Weitere
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Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Unteranspriiohen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Halbleiteranordnung mit einer intermetallischen Passivierung auf einer Aluminium-Metallisierung, die vom Halbleiterträger durch eine isolierende Schicht getrennt ist;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Halbleiteranordnung mit einer intermetallischen Passivierung, die die Aluminium-Metallisierung bedeckt und mit dem Halbleiterträger in Kontaktberuhrung steht.
Gemäss der Zeichnung ist auf einem Siliciumträger 10 eine Aluminium-Metallisierung 14 angebracht. Diese Aluminium-Metallisierung 14- kann vom Träger 10 gemäss Fig. 1 durch eine isolierende Schicht 12 getrennt sein, die beispielsweise aus Siliciumdioxid besteht. Jedoch kann die Aluminium-Metallisierung 14 auch in direkter ohmischer Kontaktverbindung mit dem Siliciumträger 10 stehen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Anstelle des Siliciumträgers kann auch Germanium oder ein anderes Halbleitermaterial aus der Gruppe III-V Verwendung finden. Die Aluminium-Metallisierung wird in der Halbleitertechnik in sehr grossem Umfang verwendet, da sie eine ausgezeichnete ohmische Kontaktverbindung mit dem Halbleitermaterial, insbesondere dem Silicium-Halbleitermaterial, herstellt.
Gemäss der Erfindung wird die Aluminium-Metallisierung 14 mit einer intermetallischen Schicht 16 überzogen. Diese intermetallische Schicht 16 besteht aus einem Material, das elektrisch leitend ist, d.h. einen niederen elektrischen Widerstand besitzt. Der Widerstandswert sollte weniger als 20 Mikrooha-cm
- 3 - betragen
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betragen. Das intermetallische Material soll ferner eine hohe Beständigkeit gegen Korrosion aufweisen und insbesondere von Chlorid-Ionen nicht korrosiv beeinflusst werden. Eine bevorzugte intermetallische Verbindung ist AuAIo» das eine hohe elektrische Leitfähigkeit, d.h. einen niederen elektrischen Widerstand aufweist, der ungefähr in der Grössenordnung von 8 Mikroohm-cm liegt. Eine solche AuAl2 intermetallische Schicht ist sehr viel widerstandsfähiger gegenüber sauren oder basischen Lösungen als Aluminium. Sas AuAIo verhindert auch Kriechströme auf der Oberfläche des Aluminiums. Durch das Vorhandensein einer intermetallischen AuAlo-Schicht wird die Lebensdauer von Schaltungen erheblich vergrössert, die mit hoher Stromdichte und/oder unter hohen Temperaturen betrieben werden. Weitere intermetallische Materialien, die für denselben Zweck Verwendung finden können, sind CrSi, NbSi2 und TaSi2. Die Dicke dieser intermetallischen Schicht 16 kann zwischen etwa 1000 bis 45OO 1 liegen, wobei eine Dicke von etwa 1000 bis 2000 Ä sich im Versuch bereits als günstig erwiesen hat.
Diese intermetallische Materialschicht kann in herkömmlicher Weise aufgebracht werden. Eine bevorzugte Verfahrensweise besteht darin, dass zur Herstellung einer AuAl2-Schicht die Aluminium-Metallisierung mit einer Goldschicht überzogen wird und dann die goldplattierte Aluminiumschicht bei einer Temperatur geglüht wird, die ausreichend hoch ist, um eine Reaktion zwischen den beiden Materialien auszulösen, so dass sich AuAl2 bilden kann. Die Goldschicht besitzt vorzugsweise eine Dicke von etwa 500 bis 15OO Ϊ, wobei Temperaturen im Bereich von etwa 200 bis 4000C als geeignet angesehen werden, um eine Reaktion zwischen der Goldschicht und der Aluminium-Metallisierung auszulösen. Die Reaktionszeit bei einer Temperatur zwischen etwa 350° und 4000C liegt in der Grössenordnung von wenigen Sekunden. Die sich ergebende intermetallische Schicht aus AuAl2 mit einer Dicke von etwa 1500 bis 4500 Ä ist purpurrot gefärbt. Nachdem die AuAl2-Schicht hergestellt ist, wird
- 4 - die.
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die Halbleiterscheibe in Wasser gespült, um das überschüssige Gold, das nicht am SiO2 haftet, wegzuwaschen. In dieser Weise kann man einen Aufbau gemäss den Fig. 1 und 2 herstellen. Eine nachfolgende Kontaktierung kann in herkömmlicher Weise, z.B. durch Therme schwe is sung, erfolgen.
Die Vorteile der intermetallischen Passivierung ergeben sich aus dem Vergleich zweier Silicium-Halbleiteranordnungen, von denen die Aluminium-Metallisierung der einen mit einer AuAl2-Schicht mit einer Dicke von 1500 X überzogen war und die andere ohne passivierende Schicht hergestellt wurde. Diese beiden Halbleiteranordnungen wurden 500 Stunden im kochenden Wasser gehalten. Nach dieser Zeit waren etwa 80% der nicht passivierten Halbleitervorrichtungen nicht mehr gebrauchsfähig oder funktionierten fehlerhaft, wogegen nur 21,5% der mit AuAl2 passivierten Halbleiter Ausfallerscheinungen zeigten.
Bei einem anderen Versuch, der nach einer Standardmethode ausgeführt wurde (Methode 106B für MIL-STD-202C), wobei eine Spannung VCB « 25V angelegt wurde und die Halbleiteranordnungen für drei Stunden bei 98% BH einer Temperatur von 65°C und anschliessend für eine weiter· Hinute einer Temperatur von 250C ausgesetzt wurden, zeigten 70% der nicht paßeivier ten Halbleiteranordnungen nach 1000 Stunden Ausfallerscheinungen, wogegen nur 7»5% der mit einer AuAl2-Bckicht passivierttn Halbleiteraixordnungea Ausfallerscheinungen seigten.
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Claims (1)

  1. β Mönchen 71.21. April 1971
    MelchioritraBe 42
    Neue Patentansprüche
    1. Verfahren zur Herstellung von Vorrichtungen mit Aluminium-Metallisierungen, wobei die Aluminium-Metallisierung intermetallisch passiviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Metallisierung (14-) mit einer Schicht aus einer elektrisch leitenden intermetallischen Verbindung (16) überzogen wird, die gegen Korrosion beständig ist.
    2. Verfahren mch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als intermetallische Verbindung eine Schicht aus AuAl^ verwendet wird.
    t 3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennseich- * net, dafl über der Aluminium-Hetalliaierung (14) zunächst ■ tin· Goldechioht angebracht wird, da8 die goldplattierte t Alu*ini»-r!«t*lUal*nmg bti einer trnehtan tüaperatur geglüht wird, vm das Gold in AuAl2 u*star«ftd«ia.
    t 4. Terfahr«8 nach Anapcrueh 2, dadurch gekftnnseiohnet, dal die ·· Goldaooiebt mit einer Dick· von etwa 1000 bis etwa 2000 Jt
    aufgebracht wird.
    5· Verfilm» ma·» tea Aeaypiem·* 3 und *, dadurch gekenn-
    leiehMt, dal die goldplattierte Aliaümlw-Itotallielerung \ »ei eiaer Temperatur ▼** e«va 200 Me 4000C geglüht wird.
    109830m·!
    ORJGiNAL INSPECTED
    M160P-4-68
    6. Vorrichtung mit einer intermetallisch passivierten Aluminium-Metallisierung, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf einem Trägermaterial angeordnete Aluminium-Metallisierung mit einer Schicht eines elektrisch leitenden und intermetallischen Materials überzogen ist, das verhältnismäßig widerstandsfähig gegen Korrosion insbesondere durch Chlor-Ionen ist.
    7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das intermetallische Material AuAl2 ist.
    S. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein Halbleiter ist.
    9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Aluminium-Metallisierung und dem Halbleiterträger eine isolierende Schicht angeordnet ist.
    — 2 —
    109838/U98
    Le e rs e i t e
DE19702061736 1969-12-15 1970-12-15 Verfahren zur Herstellung einer Aluminium Metallisierung die intermetallisch passiviert wird und Vorrichtung mit einer intermetallisch passivierten Allumimum Metallisierung Pending DE2061736A1 (de)

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