DE2214384C3 - Verfahren zum Herstellen eines Thermokompressionskontaktes - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Thermokompressionskontaktes

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Description

daß anschließend die mit einer Öffnung (5) ver- 15 taktierenden Metallschicht aus Aluminium. Bekannt-
sehene Passivierungsschicht (6) aufgebracht wird lieh werden solche planarcn Festkörperschaltungen
und daß schließlich vor Herstellung des Thermo- unter Anwendung einer Planardiffusionsmaskierung
kompressionskontaktes (7) die Aluminiumoxid- in die ebene Oberfläche eines Halbleiterkörpers, ins-
Schicht (4) innerhalb der öffnung (5) entfernt wird. besondere aus Silicium, diffundiert und mittels in
2. Verfati/en nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 Leitbahnen ausgebildete Metallschichten, insbesondere zeichnet, daß die metallschicht (J) vor der anodi- wie erwähnt aus Aluminium, kontaktien Die l.eitschen Oxydation gesintert oder in die Halbleiter- bahnen werden gemäß der eingangs genannten Liteoberfläche innerhalb der Kontaktierungsöffnung raturstelle aus der Zeitschrift »Electronics« vom 12. (2) legiert wird. Juli 1965 vorzugsweise an den Rand der planaren
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 25 Festkörperschaltung geführt und laufen dort in Kongekennzeichnet, daß die AJviminiumoxid-Schicht taktflecken mit der erforderlichen Kontaktierungs-(4) innerhalb der Öffnung (5) durch Behandlung in fläche aus. Diese Xontaktflecken können unter Anciner flüssigen Ätzlösung entfernt wird. Wendung des bekannten Thermokompressionsverfah-
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, rens mit Golddrähten kontaktiert werden, welche dadurch gekennzeichnet, daß die anodische Oxyda- 30 wiederum mit Zuleitungsdrähten, beispielsweise in tion in eine · Fiektrnlyt aus Form von Bändern, eines Gehäuses für die integrierte
20 g H11BO3 in'100 rnl H2O Festkörperschaltung verbunden werden. Nach dem
. 2 ml Glycerin oder Äthylen-Glykol Herstellen der Kontaktflecken kann die Oberfläche
• 5 ml NH1OH des planaren Halbleiterelementes mit einer weiteren
erfolgt und eine Ätzlösung ^ur Entfernung des 35 Passivierungsschicht, dio zugleich Kratzschutz ist,
Aluminiumoxids innerhalb der Öffnung (5) aus insbesondere aus dotiertem SiO2-GIaS, bedeckt werden.
5 g CrO3 in 100 ml H2O Zur Vereinfachung der Beschreibung und des Ver-
; 15 ml 0-H3PO4 (85%) ständnisses wird die folgende Beschreibung und die
verwendet wird. Ansprüche auf die Herstellung eii. ;s Thermokompres-
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch 40 sionskontaktes an einer die Zone eines planaren I IaIb-Eekenn/eichnet. daß die Metallschicht (1) in der leiterelemcntcs kontaktierenden Metallschicht aus Ätzlösung mit einem Metall kontaktiert wird, Aluminium bezogen.
welches in der chemischen Spannungsreihe posi- Als Material für eine solche Passivierungsschicht ist
tivcr als Aluminium ist. insbesondere dotiertes Siliciumoxid geeignet. Eine mit
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 45 Phosphor dotierte Silieiumdioxidschicht als Passiviezeichnet, daß die Metallschicht beim Ätzen mit rungsschicht ist aus der Zeitschrift »IBM Journal« Gold kontaktiert wird. (September 1964) S. 376 bis 384, und der USA.-Patenl-
7. Verfahren nach einem oder mehreren der An- schrift 3 334 281 bekannt und entsteht beispielsweise Sprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die schon bei der Phosphordiffusion während der Hcr-Metallschicht (I) vor der anodischen Oxydation 50 stellung eines planaren Halbleiterelementes.
einer anodischen Ätzung zur Obcrflächcnaufrau- FIs ist günstig, eine derartige Passivierungsschicht
hung des Aluminiums unterworfen wird. rus der Gasphase nach der Planardiffusion auf die
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Planardiffusionsmaskierung sowie auf die metallischen Ansprüche I bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß Leiterbahnen als Kratzschul/ niederzuschlagen, da die die Metallschicht (I) nach der anodischen Oxyda- 55 Zusammensetzung der Passivierungsschicht wcitgetion und vor Aufbringen der Passivierungsschicht hend frei gewählt werden kann. I in derartiges Verio) mit einem Leitbahnenmuster versehen wird. fahren ist aus der deutschen Offenlegungssdirift
9. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 8, 1614 374 bekannt. Bei diesem Verfahren wird zur dadurch gekennzeichnet, daß eine Passivierungs- Kontaktierung der Leiterhahn nach dem Aufbringen Schicht (6) durch thermische Zersetzung aus der 6q ύσ Passivierungsschicht letztere bis /ur Oberfläche Gasphase aufgebracht wird. des KonUiklicrungsflccks bei Herstellung des Thcrinu-
K), Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch kompressionskontaktes durchstoßen,
gekennzeichnet, daß eine mit Phosphor dotierte Ein solches Verfahren hat den Nachteil eines
Passivierungsschicht aus Siliciumoxid aufgebracht schlecht an der Konlaklflcckcnobcrflächc haftenden
wjcd, 65 Thcrmokomprcssionskonfaktcs,
IL Verfahren nach Anspruch I oder 2 und einem Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, eines Thcrmökömpressionskontaktcs an einer die Zone
daß die Aluminiumoxidschicht (4) innerhalb der eines pianaren Malblcilcfelefnentcs kontakliercndcn
Metallschicht aus Aluminium in einer die Halbleiterelementenobcrfläehe bedeckenden Passivierungsschicht.
Das obenerwähnte Problem der schlechten Haftung des Thermokompressionskontaktes an der Kontaktfleckenoberfläche wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach dem Aufbringen der kontakiiierenden Metallschicht auf die mit einer Kontaktierun&söffnung versehene Planardiffusionsmaskierung die Metallschicht durch unodische Oxydation mit einer ätzbaren Aluminiumoxidschicht versehen wird, daß anschließend die mit einer öffnung versehene Passivierungsschicht aufgebracht wird und daß schließlich vor Herstellung des Thermokompressionskontaktes die Aluminiumoxidschicht innerhalb der Öffnung entfernt wird.
Die anodischc Oxydation kann sowohl in Flüssiger Phase erfolgen als auch aus der Gasphase mittels Glimmentladung vorgenommen werden. Ein solches Verfahren zur anodischen Oxydation von Aluminium, wobei eine ätzbare Aluminiumoxidschicht entsteht, ist beispielsweise aus der USA.-Patentschrif* 3 556 966 bekannt.
Als Material für den Thermokompressionskontakt an der Metallschicht aus Aluminium beim Verfahren nach Anspruch I eignet sich irgendeines der Materialien, die sich nach dem bekannten Stand der Technik für diesen Zweck als geeignet erwiesen haben. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die Zeitschrift «Bell Laboratories Record« (April 1958), S. 127 bis 130, verwiesen. Dunach kann auch Ciold als Material verwendet werden. Nach dem Buch von A. F. Bogenschüt/, »Oberflächentechnik und Galvanotechnik in der Elektronik«, Lcu/e Verlag, Saulgau Württemberg (1071) S. 278, kann in diesem Falle zwar als Kontaktfeder die »Purpurpest« auftreten. Nach dem Aufsatz »Expanded Contacts and Interconnexions to Monolithic Silicon Integrated Circuits« in der Zeitschrift »Solid-State Electronics«, Pergamon Press 1965 Vol. 8, S. 735 bis 745, war aber bereits /u vermuten, daß Silicium als Katalysator bei der Ausbildung der »Purpurpest« wirksam ist. Heim beschriebenen Verfahren konnte diese »Purpurpest« jedoch nicht beobachtet werden, was dadurch erklärbar wird, daß durch die Ausbildung der Aluminiumonidschicht beim beanspruchten Verfahren en Koniakt von Silicium aus der Passivierungsschicht mit der Metal'-schichl ohne weiteres ausgeschlossen werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, .'ereil Hguren aufeinanderfolgende Arbeitsgänge eines bevorzugten Ausfiihrungsbeispicls betreffen Die E'guren /eigen Ausschnitte von Qucrschnittsansichten senkrecht /ur Halbleiterelemcntcnoberfläche.
Es wird gemäiJ der Fig. I von einem Halbleiterkörper 9 ausgegangen, in den unter Verwendung der Planardiffus; -nsmaskierung 3 als Diffusionsmaske fur einen Planardiffusionspro/eß die /u kontaktierende /one 8 eingebracht wurde. In der Diffusionsmaskierung 3 wird die Konlaktierungsöffnung 2 hergestellt und die kontaktierende Metallschicht 1 aus Aluminium auf die gesamte freiliegende llalbleilcrclemcntenoberflächc aufgebracht und vorzugsweise einem Sinlcr- bzw. Legicrungspro/.cß Unterworfen, Es ist zweckmäßig, die Aluminiumobcrflächc chemisch auf/.urauhen, z. H. durch eine anodischc Ätzung bei etwa 2 V in einer GrO1-H3PO1-IL1O-LoSUHg einige Minuten bei 80 C.
Diese Metallschicht I wird nun durc'ft anodische Oxydation mit einer ätzbaren Aluminiumoxidschicht 4 versehen. Ein solches Verfahren der anodischen Oxydation in einem Elektrolyten ist auch
unter dem Namen »Eloxal-Verfahrene bekannt. Im vorliegenden Falle wurde ein Elektrolyt aus
20 g H3BO3 in 100 ml H2O 1 2 rnl Glycerin oder Äthylen-Glykol \ 5 irnl NH1OH
zur anodiüchen Oxydation verwendet. Es wurde eine Struktur gemäß der Fig. 2 erhalten.
Bei einer Anwendung des Verfahrens für integrierte Festkörperschaltungen mit planaren Halbleiterelementen wird die Metallschicht 1 nach der Oxydation und
vor dem an Hand der Fig. 3 erläuterten Aufbringen der Passivierungsschicht 6 mit einem Leitbahnenmuster entsprechend der zu realisierenden Schaltung versehen. Zu diesem Zwecke werden in bekannter Weise unter Anwendung des photolithographischen
Ätzmaskierungspro/esses die Teile ''er Metallschicht 1 zwischen dem I.eitbahnenmuster entfernt.
Anschließend wird gemäß der Fig. 3 eine Passivierungsschicht 6 aus mit Phosphor dotiertem Siliciumoxid in Glasrorm (Phosphorglas) durch thermische
Zersetzung aus der Gasphase aufgebracht. Derartige Verfanreri unter Verwendung eines Silans und einer gasförmigen Dotierungsverbindung sind bekannt.
In dieser Passivierungsschicht 6 wird nun gernäß der Fig. 4 unter Anwendung eines bekannten Ätzmittels
die Öffnung zentrisch zu der Stelle hergestellt, an der der Thermokompressionskontakt angebracht werden soll. Anschließend wird die Aluminiumoxidschicht 4 innerhalb der Öffnung 5 gemäß der Fig. 5 entfernt. Dies erfolgt durch Eintauchen der Halbleiterplatle in
eine Ät/Iosung aus
5 g CrO., in 100 ml H..O
ISmIo-Vl3PO, (85 "„)"
Die Äl/Iösung greift praktisch nur das Alu.niniumoxid bei Wahl einer geeigneten Temperatur von etwa 60 bis 80 C an. Während dieses Ät/vorgangs erwies es sich als günstig, die Metallschicht 1 mit einem Metall, insbesondere Gold, /u kontaktieren, welches in der J emischen Spannungsreihe positiver als AIuminium ist. Diese Kontaktierung mit Gold ergibt besonders gut an der Metallschicht 1 haftende Thcrmokompressionskontaktc.
Die Aluminiumoxidschicht 4 innerhalb der Öffnung 5 der Passivierungsschicht 6 kann auch durch
anodisches Ätzen aus der Gasphase unter Anregung einer elcktrodcnhisen Glimmentladung in einer das gasförmige Ätzmittel enthaltenden Atmosphäre durchgeführt werden. Dabei wirkt die Passivierungsschicht 6 als Ät/m.iskicrung.
Nach I reilcgiing der Metallschicht I wird schließlich in üblicher Wiest unter Verwendung eines (iolddrahtes mit einem nagelkopfartigcn Ende die Thermokomprcssionsverbinduiig /wischen dem breitgepreßten Kopf 7 und der Mela/Ischicht 1 innerhalb der öffnung 5 gemaß der lig. 6 angebracht.
Abgesuhcn vom wesentlich verbesserten Schul/ der Metallschicht 1 im Vergleich zu herkömmlichen Anofdnungöh und Verfahren wird durch das Verfahren nach der Erfindung ein besonders gut an der Metall· schicht 1 aus Aluminium haftender Thermokompressionskontakt erreicht. Dies beruht wohl zum einen Teil auf der Wirkung der Aluminiumoxidschicht 4, weiche die Metallschicht 1 bei den photolithographic
sehen Ätzmaskierungsprozesscn und beim Aufbringen der Passivierungsschicht 6 durch thermische Zcfscl· zung aus der Gasphase schützt. Zum anderen Teil dürfte die reproduzierbare gule Haftung des Thermokompressionskonlaktes auf der Metallschicht 1 darauf beruhen, daß bei dem oben beschriebenen Ätzverfahren mit einer Kontaktierung der Metallschicht beim Alzcn mit einem Metall- insbesondere mit Gold — welches in der chemischen Spannungsreihe positiver als Aluminium ist, eine reproduzierbar gut kontakticrbarc Oberfläche entsteht. Ferner wurde festgestellt, daß die vor der anodischen Oxydation vorgenommene Oberflächcnaufrauhung die Haftung der Thefrnoköliipressionskontaktes merklich begünstigt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2 Öffnung (5) eier Passivierungsschicht (6) durch Patentansprüche: Ätzen aus der Gasphase entfernt wird.
1. Verfahren zum Herstellen eines Thermokom-
pressionskontaktes an einer die Zone eines planaren 5 Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum
Halbleiterelementes kontaktierenden Metallschicht Herstellen von Thermokompressionskontakten an
aus Aluminium in einer die Haibleilerelementen- Zonen eines planaren Halbleiterelementes kontak-
oberfläche bedeckenden Passivierungsschicht, d a - tierenden Metallschichten aus Aluminium in einer die
durch gekennzeichnet, daß nach dem Halbleiteroberfläche bedeckenden Passhierungs-
Aufbringen der kontaktierenden Metallschicht (1) io schicht, wie es beispielsweise aus der Zeitschrift
auf die mit einer Kontaktierungsöffnung (2) ver- »Electronics«vom 12JuIi 1965,S.99bis 104,bekannt
sehene Planardiffusionsmaskierung (3) die Metall- ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die
schicht (1) durch anodische Oxydation mit einer Herstellung solcher Thermokompressionskontakte an
ätzbaren Aluminiumoxid-Schicht (4) versehen wird, die Zonen einer planaren Festkörperschaltung kon-
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