DE2315710A1 - Verfahren zum herstellen einer halbleiteranordnung - Google Patents
Verfahren zum herstellen einer halbleiteranordnungInfo
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Description
Licentia Pat ent-Verwaltungs-GmbH 2 3 1yß 7 1
6 Frankfurt/Main, Theodor-Stern-Kai 1 / '
Heilbronn, den 22. März 1973 PT-Ma/sr - HN 72/61
"Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung aus einem mit einer Isolierschicht bedeckten
Halbleiterkörper und auf der Isolierschicht verlaufenden, die Zonen im Halbleiterkörper kontaktierenden
Leitbahnen, wobei die Leitbahnen an bestimmten Stellen durch galvanische Metallabseheidung so verstärkt sind, daß
die dabei entstandenen erhöhten Kontaktteile für die drahtlose Kontaktierung der Halbleiteranordnung geeignet sind.
Halbleiterbauelemente werden vielfach mit Hilfe der sogenannten "Flip-Chip-Technik" drahtlos mit Gehäuseanschlußteilen
verbunden. Hierzu werden beispielsweise rahmenförmige Kontaktierungsstreifen verwendet, die eine Vielzahl vom
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Kontaktierungsrahmen ausgehende, in das Rahmeninnere ragende Eontaktierungszungen aufweisen. Die Elektroden des Ilalbleiterbaueleinentes
werden dann direkt mit den Enden dieser Zungen verbunden. Zur Erleichterung des Kontaktierungsverfahrens
sind die Kontakte des Ilalbleiterbauelementes an den. Kontaktstellen verstärkt. Diese erhöhten Kontakte
können beispielsweise aus eingesetzten Kugeln oder galvanisch abgeschiedenen Erhebungen bestehen.
Wenn die erhöhten Kontaktbereiche, die vielfach auch als Kontakt-Balls bezeichnet werden, galvanisch auf den zu den
Halbleiterbauelementen führenden Leitbahnen abgeschieden
werden, müssen alle Leitbahnen bei der Abscheidung an einen Pol einer Spannungsquelle angeschlossen werden. Alle Leitbahnen
müssen somit bei der galvanischen Abscheidung untereinander verbunden sein. Dies wird bei einem bekannten Verfahren
dadurch erreicht, daß auf die Halbleiteroberfläche eine Metallschicht aufgebracht wird, die alle Leitbahnen
kurzschließt. Da diese Metallschicht später wieder abgelöst
werden muß, werden bei dem bekannten Verfahren die Leitbahnen zunächst mit einer Oxydschicht abgedeckt, die in den
für die galvanische Abscheidung vorgesehenen Bereichen mit
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Öffnungen versehen wird. Nach dem Aufbringen der zweiten
Metallschicht, die in den Öffnungen der Oxydschicht mit den darunterliegenden Leitbahnen verbunden ist, wird dann auf
diese zweite Metallschicht z. B. Gold galvanisch abgeschieden. Damit die Abscheidung nur an den dafür vorgesehenen
Stellen erfolgt, werden alle übrigen Bereiche der Metallzwischenschicht mit Fotolack abgedeckt.
Das bekannte Verfahren ist sehr teuer und birgt eine erhebliche Zahl von Fehlerquellen. Die Zwischenschicht besteht
in der Regel aus Titan und Gold, die jedoch auf den vielfach aus Aluminium bestehenden Leitbahnen nur sehr
schlecht haftet. Allein durch die mangelnde Haftung der Metallschicht auf den Leitbahnen ergaben sich Ausfälle, die
in der Größenordnung von 50 % lagen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen galvanisch abgeschiedener erhöhter
Kontaktteile anzugeben, bei dem auf die Metallzwischenschicht verzichtet werden kann. Diese Aufgabe
wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst auf die an den
Anschlußstellen an die Zonen mit Öffnungen versehene Isolierschicht
eine die Isolierschicht und die Öffnungen
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bedeckende Metallschicht aufgebracht wird, daß die Metallschicht
an den für die Leitbahiien vorgesehenen Stellen mit einer ersten Maskierungsschicht bedeckt wird, die
außerdem die für die erhöhten Kontaktteile vorgesehenen Stellen der Metallschicht unbedeckt läßt, daß danach die
gesamte Halbleiteroberfläche mit Ausnahme der für die erhöhten
Kontaktteile vorgesehenen Stellen mit einer zweiten Maskierungsschicht bedeckt wird, daß die erhöhten Kontaktteile
an den von beiden Maskierungsschichten unbedeckten Stellen galvanisch auf die Metallschicht abgeschieden werden,
daß die zweite Maskierungsschicht wieder entfernt wird, und daß schließlich die Metallschicht an den von der ersten
Maskierungsschicht unbedeckten Stellen entfernt wird.
Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren konnten die Ausfälle
erheblich reduziert und durch die Einsparung der Metallzwischenschicht
die Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Halbleiterschaltungen verbilligt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird nach der Herstellung der Leitbahnen auch die erste Maskierungsschichi; wieder entfernt. Die Leitbahnen werden beispielsweise durch Ätzen hergestellte Nach dem
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w 5 -
Entfernen der Maskierungsschicht wird vorzugsweise die gesamte Oberfläche mit einer Isolierschicht, beispielsweise
mit pyrolythisch abgeschiedenem Oixyd, bedeckt. In diese Isolierschicht werden nui- auf den erhöhten Kontaktteilen
Anschlußöffnungen eingebracht.
Um eine gleichzeitige Ablösung beider Maskierungsschichten
zu verhindern, müssen diese aus einem Material bestehen, die nur mit unterschiedlichen Mitteln abgelöst werden können.
Wenn die Maskierungsschichten aus Photolack bestehen, wird vorzugsweise für die eine Schicht ein Negativ-Lack und für
die andere Schicht ein Possitiv-Fotolack verwendet. Der Possitiv-Lack kann beispielsweise mit Aceton abgelöst werden,
während die Negativ-Lacke durch Kaltveraschen mit Hilfe der Ionentechnik oder handelsüblichen Ablösemitteln entfernt
werden können.
Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung
soll im weiteren noch mhand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert werden.
In den Figuren ist nur jeweils ein Teil einer Halbleiteranordnung
im Schnitt dargestellt, da sich hiermit alle wesentlichen
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Verfahrensschritte aufzeigen lassen. Es soll darauf hingewiesen werden, daß das erfindungsgeraäße Verfahren zur Her- ..
stellung von Halbleiteranordnungen aller Art, insbesondere
von integrierten Halbleiterschaltungen und Einzelbauelementen verwendet werden kann. Es "läßt sich immer dann einsetzen, wenn die herzustellende Halbleiteranordnung später
drahtlos mit Kontaktierungseleraenten verbunden werden soll.
In der Figur 1 ist ein Halbleiterkörper 1, beispielsweise aus Silizium, dargestellt, der eine Zone 2 enthalt. Der
Halbleiterkörper und die Zone 2 können sich im Leitfähigkeitstyp oder in der Störstellenkonzentration unterscheiden. ·
Die Halbleiteroberfläche ist mit einer Isolierschicht 3 bedeckt,
die im Bereich der Zone 2 mit einem Kontaktierungsfenster
versehen ist. Die Isolierschicht besteht beispielsweise aus Siliziumdioxyd. Danach wird die Halbleiterober-*·,
fläche mit einer Metallschicht 4 bedeckt, die sich über die
Isolierschicht und die Offnungen in dieser Isolierschicht erstreckt. Diese Metallschicht soll später so strulctuiert
werden, daß von den Halbleiterzonen ausgehende Leitbahnen sich über die Isolierschicht zu anderen Halbleiterzonen oder
zu Kontaktstellen erstrecken. Die Metallschicht k gemäß
Figur h. kann aus mehreren übereinander angeordneten Einzelschichten
bestehen, die nacheinander im Vakkum ohne Zwischen-
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belüftung auf" die Oberfläche der Halbleiteranordnung aufgedampft
oder aufgesputtert werden. Die unterste Schicht lka
bestellt beispielsweise aus Titan, auf die eine Schicht kh
aus Molybdän, Wolfram, Palladium oder Platin aufgebracht wird. Die oberste Schicht 4c besteht beispielsweise aus
Gold, da auch das galvanisch abzuscheidende Metall in der Regel aus Gold besteht. Die Dicke der Metallschicht 4 beträgt
beispielsweise 0,6 bis 1 /um.
Nach der Figur 3 wird auf die Metallschicht k eine erste
Maskierungsschicht 5 aufgebracht, die beispielsweise aus KTFR-Lack besteht..Dieser Fotolack ist ein Negativ-Lack,
bei dem nach der Belichtung und dem Entwickeln die belichteten
Teile auf der Oberfläche zurückbleiben. Dieser Fotolack wird so belichtet und entwickelt, daß nur die für
die Leitbahnen vorgesehenen Teile der Metallschicht k bedeckt
bleiben. Von der Abdeckung sind jedoch zusätzlich diejenigen Teile der Metallschicht 4 ausgenommen, auf die die
erhöhten Kontaktteile galvanisch abgeschieden werden sollen. Diese Ausnehmung ist in der Figur 3 mit der Ziffer 6 bezeichnet.
Danach wird die gesamte Oberfläche der Halbleiteranordnung
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gemäß 11XgUr 4 mit einer zweiten Maskierungsschicht 7 abgedeckt.
Diese Maskierungsschicht weist nur in dem für die
erhöhten Kontaktteile vorgesehenen Bereich 6 Öffnungen auf, während alle übrigen Teile der Oberfläche abgedeckt bleiben.
Die Maskierungsschicht 7 besteht beispielsweise aus AZ-Fotolack. Dieser Fotolack ist ein sogenannter Positiv-Fotolack.
Die unstruktuierte Metallschicht ^t wird nun an die ent- ·
sprechende Elektrode in einem galvanischen Bad . angeschlossen,
In diesem galvanischen Bad wird auf die Metallschicht li in
den Bereichen 6 ein relativ dicker Kontakt 8 gemäß Figur abgeschiedenen. Dieser erhöhte Kontaktteil hat beispielsweise eine Höhe von 25 /um und eine Seitenlänge von ca.
100 /um. Eine integrierte Schaltung weist beispielsweise
eine Vielzahl derartiger Kontaktteile auf, die alle gleichzeitig galvanisch abgeschieden werden.
Nun wird gemäß Figur 6 die Maskierungsschicht 7 entfernt'.
Dies geschieht bei einem Positiv-Lack beispielsweise mit Aceton oder mit einem anderen handelüblichen Lacklösemittel.
Somit tritt die Maskierungsschicht 5 wieder an die Oberfläche, die die für die Leitbahnen vorgesehenen Teile
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der Metallschicht 4 bedeckt. Mit Hilfe eines -.'!Ätzmittels
werden nun die unbedeckten Teile der Metallschicht 4 entfernt . Hierzu wird ein geeignetes Ätzmittel oder das lonenätzverfahren
verwendet. Bei diesem Atzprozess wird natürlich auch etwas der erhöhte Kontaktteil 8 angegriffen. Doch
ist dieser Abtrag bei der Dicke der Kontaktteile vernachlässigbar
klein. In der Figur 7 ist dargestellt, wie nach
dem Atzprozess nur noch die Leitbalmen 9 zurückbleiben, die
beispielsweise eine Halbleiterzorie 2 mit einem Anschlußkontakt
ß elektrisch leitend verbinden.
Nun kann auch die Me.skierungsschicht 5 wieder entfernt werden.
Wenn es sich um KTFll-Negativ-Lack handelt, wird dieser a::i
besten durch Kaltveraschen oder* ein handelsübliches Ablöseraittel
abgetragen. Es bleibt dann eine Halbleiteranordnung gemäß der Figur 8 zurück.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Halbleiteranordnung noch zusätzlich durch eine Oxydschicht abzudecken, die
äußere Einflüsse und Verunreinigungen von der Halbleiteroberfläche fernhält.
So wird beispielsweise gemäß Figur 9 auf die gesamte Oberfläche
eine Siliziumdioxydschicht 10 pyrolythisch abgeschieden.
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In diese Oxydscliicht 10 müssen dann noch mit Hilfe eines
geeigneten Maskierungs-, Belichtungs- und Atzprozess
Öffnungen 11 über den erhöhten Kontaktteilen eingebracht
werden. Da die erhöhten Kontciktteile in der Regel mit den
verzinnten Oberflächen weiterer Kontaktierungsteile in Yer·
bindung gebracht werden, verhindert die dünne Oxydschicht
am Hand des erhöhten Kontaktteils eine gute Kontaktierung
nicht, da die Höhendifferenz zwischen der Oberfläche des
Kontaktes un der Oxydberandung rasch durch das Zinn oder
ein anderes Lötnietall aufgefüllt wird.
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Claims (7)
- P a t e η t r. Ii s ρ r ü c h el))Verfahren zum Herstellen, oilier Halbleiteranordnung aus einem rait einer Isolierschicht bedeckten Halbleiterkörper und auf der Isolierschicht verlaufenden, die "onen im Halbleiterkörper konto.ktierenden Loitbahnen, wobei die Leitbahnen an bestimmten Stellen durch galvanische Metallabscheidung so verstärkt sind, daß die_ dabei entstandenen erhöhten Kontaktteile für die drahtlose Kontaktierung der Halbleiteranordnung geeignet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf die an den Anschluußstellcn an die Zonen init Öffnungen versehene Isolierschicht eins t%ii Isolierschicht und die Öffnungen bedeckende Metallschicht aufgebracht wird, daß diese Metallschicht an den für die Leitbahnen vorgesehenen Stellen mit einer ersten Maskierungsschicht bedeckt wird, die außerdem die für die erhöhten Kontaktteile vorgesehenen Stellen der Metallschicht unbedeckt läßt,daß dtinach die gesamte Ha3.bleit eroberfläche mit Ausnahme der für die erhöhten Kontaktteile vorgesehenen Stellen mit einer zweiteia Maskierungsschieht bedeckt wird, daß die erhöhten Kontaktteile an den von beiden Maskierungs-409840/0638- -12 -schichten unbedeckten Stellen galvanisch auf die Metallschicht abgeschieden werden,daß die zweite Maskierungsschicht wieder· entfernt wird, und daß schließlich die Metallschicht an den von der ersten Maskierungsschicht unbedeckten Stellen entfernt wird.
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung der Leitbahnen durch teilweises Entfernen der Metallschicht auch die erste ^askierungsschicht wieder entfernt und die gesamte Oberfläche mit einer Isolierschicht bedeckt wird5 und daß in diese Isolierschicht über den erhöhten Kontaktteilen Anschluß-Öffnungen eingebracht werden.
- 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2S dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Maskierungsschichten aus nur mit unterschiedlichen Mitteln auf- bzwo Ablösbaren Fotolackschichten bestehen.
- 4) Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daßdie eine Maskierungsschicht aus Negativ-Fotolack und die andere Maskierungsschicht aus Possitiv-Fotolack besteht.
- 5) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht aus mehreren übereinander angeordneten Einzelschichten besteht, wobei als oberste Einzelschicht Gold verwendet wird, und daß auf die Goldschicht die erhöhten Kontaktteile aus Gold galvanisch abgeschieden werden.
- 6) Verfahren nach Anspruch 5 t dadurch gekennzeichnet, daß die unterste, unmittelbar auf der Isolierschicht bzw. auf dem Halbleitermaterial verlaufende Metalleinzelschicht aus Titan besteht»
- 7) Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gold- und der Titanschicht eine Zwischenschicht aus Molybdän, Wolfram, Palladium oder aus Platin angeordnet ist.409840/0638
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1974
- 1974-03-22 US US05/453,881 patent/US3935635A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3042503A1 (de) * | 1979-11-30 | 1981-06-19 | Mitsubishi Denki K.K., Tokyo | Halbleitervorrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2315710C3 (de) | 1975-11-13 |
US3935635A (en) | 1976-02-03 |
DE2315710B2 (de) | 1975-04-10 |
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