DE2625361A1

DE2625361A1 - Halbleiter-bauelement

Info

Publication number: DE2625361A1
Application number: DE19762625361
Authority: DE
Inventors: Akitoshi Ishizaka; Seiichi Iwata; Hiroshi Yamamoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-06-04
Filing date: 1976-06-04
Publication date: 1976-12-09
Also published as: NL7606127A; DE2625361C3; US4024567A; NL177364C; JPS51142988A; NL177364B; DE2625361B2

Description

Halbleiter-Bauelement

Die Erfindung betrifft Halbleiter-Bauelemente und insbesondere ein Halbleiter-Bauelement mit einer LeiterbahnSchicht vorgegebenen Husters, Vielehe sich auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten, isolierenden Film befindet und mit vorgegebenen Bereichen innerhalb des Substrates über im isolierenden Film ausgebildeten Öffnungen verbunden ist«

Bei Halbleiter-Bauelementen wurde reines Aluminium und Legierungen auf Aluminiumbasis für die Verdrahtung bzw. für Leiterbahnen aus folgenden Gründen verwendet: (1) Hit den Materialien lässt sich auf einfache Weise eine ohm'sche Verbindung mit dem Halbleiterelement herstellen, (2) die elektrische Leitfähigkeit dieser Materialien ist hoch, (3) die Materialien können leicht

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aufgedampft und geätzt werden und (4-) die Materialien sind nicht teuer. Unter den Legierungen auf Aluminiumbasis, ist insbesondere eine Al-Si-Legierung dafür bekannt, dass sie die -Zuverlässigkeit einer ohm¹ sehen Eontaktstel-le oder eines ohm'-schen Überganges verbessert und eine Al-Cu-Legierung ist' dafür bekannt,-dass sie Unterbrechungen (also Fehler bei der Verdrahtung), die durch Elektro-Wänderung (electro-migration) entsteht, verhindert und dadurch die Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit der Aluminium-Leiterbahnen bzw. der Aluminium-Verdrahtung verbessert.

Bei Halbleiter-Bauelementen, bei denen reines Aluminium, eine " Al-Si-Legierung oder eine Al-Cu-Legierung als Verdrahtungsmaterial verwendet wird, und das Halbleiter-Bauelement in Kunststoff eingegossen ist, ist es manchmal der Fall, dass Feuchtigkeit oder Wasserdampf durch Diffusion durch den Kunststoff oder Entlangkriechen am Übergang zwischen den Zuleitungen und dem Kunststoff in das Halbleiter-Bauelement eindringt und dass eine Elektrode an einer Stelle, die nicht mit einer Schutzschicht versehen ist, oder an einer Leiterbahnstelle korridiert, an der die Schutzschicht aus irgendeinem Grunde defekt ist. Auf diese Weise wird die Verdrahtung bzw. die Leiterbahn unterbrochen.

Normalerweise sind folgende fünf Faktoren hauptsächlich dafür verantwortlich, dass das Aluminium der Leiterbahnschicht in einem Halbleiter-Bauelement korridiert:

(1) Es ist Feuchtigkeit vorhanden. (2) Es liegen Haiοgen-Ionen, beispielsweise Chlor-Ionen vor, (3) es ist gelöster Sauerstoff vorhanden, (4) Das Aluminium ist mit einem edleren Metall als Aluminium verbunden und (5) ein nur sehr geringer Grad von Korrosion beeinflusst die Kennwerte und Eigenschaften der Leiterbahnen sehr stark, und zwar wesentlich stärker als bei Korrosion von üblichen, in grösseren Stücken vorliegenden Metallen, da die Aluminiumverdrahtung auf dem Halbleiter ein Dünnfilm mit einer Breite von einigen 10 -um und einer Dicke von einigen um

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oder weniger ist,

Bei dem bekannten Halbleiter-Bauelementen wurde nur wenig auf die für die Korrosion verantwortlichen Umgebungsbedingungen geachtet. Es ist daher kaunr möglich, Unterbrechungen der Leiterbahnschicht auf Grund von Korrosion vollständig zu verhindern. Insbesondere in Halbleiter-Bauelementen, die im Kunststoff eingegossen oder mit Kunststoff umschlossen sind, treten oft *Ausfälle auf Grund der Korrosion der Leiterbahnschichten auf.

Die Korrosion der Leiterbahnschicht bei Halbleiter-Bauelementen zeigt wesentlich andere Eigenschaften und Aspekte als die übliche Korrosion, und zwar insbesondere wegen den zuvor erwähnten Faktoren (4) und (5)i so dass die Beseitigung und die Verhinderung der Schwierigkeiten, die auf Grund der Korrosion auftritt, schwierig sind. Insbesondere sind 1) die Geometrien der Leiterbahnschicht sehr subtil und fein und insbesondere beträgt die Dicke der Leiterbahnschicht in einigen Fällen etwa 1 jam und auch bei einer sehr geringen Korrosion, die nur an einzelnen lokalen Stellen in unmittelbarer Nahe der Oberfläche bei Materialien auftritt, die als grössere Teile vorliegen, treten im Falle der Leiterbahnschicht sehr ernste und folgenschwere Korrosionen auf, die bei Leiterbahnschichten Unterbrechungen verursachen; 2) unterscheiden sich die Korrosions-Phänomene bei Leiterbahnschichten von den üblichen Korrosions-Phänomenen, da an der Leiterbahnschicht eine Spannung anliegt oder die Leiterbahnschicht mit einem anderen Metall in Verbindung steht. Im Hinblick auf den zweiten Fall, wenn beispielsweise Aluminium in destilliertem Wasser (aqua pura) oder in einem wässrigen Extrakt aus Epoxykunstharz eingetaucht ist, nimmt das Gewicht auf Grund von Korrosion bei Eintauchen in destilliertes Wasser wesentlich mehr ab, als dies* bei der Korrosion von Aluminium üblicherweise der Fall ist. Die Korrosionsrate ist um das 10fache und mehr grosser, wenn Aluminium in den wässrigen Extrakt von Epoxykunstharz eingetaucht wird, wobei Gold in Kontakt mit Aluminium steht oder eine Spannung angelegt wird.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiter-Bauelement zu schaffen, bei dem die Unterbrechung der Leiterbahnschicht sehr selten vorkommt und bei dem die Korrosionsbeständigkeit der Leiterbahnschicht sehr gut ist, insbesondere auch dann, wenn das -Halbleiter-Bauelement mit einer Kunststoffschicht umgeben oder in Kunststoff eingeschmolzen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch das im Anspruch 1 angegebene Halbleiter-Bauelement gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungegemässen Halbleiter-Bauelementes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der vorliegenden Erfindung wird also eine Leiterbahnschicht aus einer Aluminiumlegierung verwendet, die die Korrosionsbeständigkeit wesentlich verbessert und die Einflüsse der Umgebungsbedingungen, die zur Korrosion führen, sehr stark verringert. Die Erfindung schafft insbesondere ein Halbleiter-Bauelement mit einer Leiterbahnschicht vorgegebenen Musters, das sich über einen isolierenden Film erstreckt, der auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, wobei die vorgegebenen Bereiche innerhalb des Substrats über Öffnungen, die in dem isolierenden EiIm vorgesehen sind, mit der Leiterbahnschicht verbunden sind. Erfindungsgemäss ist die Leiterbahnschicht aus einer Legierung hergestellt, die 0,05 Geiv.% bis 6 Gew.% Mn enthält, wobei der übrige Teil im wesentlichen aus Aluminium besteht. .

Eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit der Leiterbahnschicht mit einem Zusatz an Mn lässt sich auch dann feststellen, wenn der Mn-Gehalt 0,05 Gew.% oder ein ähnlicher Wert ist und es zeigt sich eine ausreichende Korrosionsbeständigkeit, wenn die Mn-Menge in der Legierung 1 Gew.% übersteigt. Insbesondere dann, wenn die aus einer Aluminiumlegierung bestehende Leiterbahnschicht mit Gold in Kontakt steht und wenn der Gehalt an Mn unter etwa 1 Gew.% liegt, ■ schritt die Korrosion nur langsam vorwärts, ohne dass sich eine filmähnliche Lage auf der Oberfläche der Leiterbahn schicht in einer wässrigen FaCl-Losung

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von 5 pps (auf das Gewicht bezogen) oder in einer Epoxyharz-Extraktlösung in Wasser bei Zimmertemperatur bildet. Die Korrosionsbeständigkeit war daher gering und es ergab sich kein

vorteilhaftes Ergebnis. Bekanntermassen wird die Leiterbahnschicht von Halbleiter-Bauelementen häufig mit Gold bei der Drahtkontaktierung usw. in Verbindung gebracht und es ist nachteilig, dass die Korrosionsbeständigkeit in diesem Falle abnimmt.

In einem Bereich, bei dem der Mn-Gehalt in der Aluminiumlegierung bis zu 25 Gew.% beträgt, nimmt die Korrosionsbeständigkeit mit zunehmendem Mn-Gehalt ebenfalls zu. Bei Zunahme des Mn-Gehaltes nimmt jedoch auch der spezifische Widerstand zu, d. h. die Leitfähigkeit nimmt ab. Normalerweise sollte die Leitfähigkeit eines Materials für die Leiterbahnschicht bei Halbleiter-Bauelementen so gross wie möglich sein. Bekanntermassen ist ein spezifischer Widerstand der Leiterbahnschicht bei Halbleiter-Bauelementen zulässig, der etwa den 5±"achen Wert von reinem Aluminium aufweist. Aus diesem Grunde sollte die Mn-Menge, die am Aluminium zugesetzt wird, nicht grosser als 6 Gew.% sein.

Wie zuvor erwähnt, wird die Korrosionsbeständigkeit mit zunehmendem Mn-Gehalt im Aluminium grosser. Es ist daher wünschenswert, dass die Mn-Menge möglichst gross, jedoch nicht grosser als 6 Gew.% ist. Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Mn-Gehalt grosser als 1,0 Gew.% und kleiner als 6 Gew.% und insbesondere 1,5 bis 6 Gew.% und gemäss einem sehr vorteilhaften Ausführungsbeispiel 2 bis 6 Gew.%. Wenn jedoch eine hohe Leitfähigkeit der Leiterbahnschicht erforderlich ist, ist es wünschenswert, dass die Aluminiumlegierung einen Mn-Gehalt aufweist, der grosser als 1,0 Gew.% und kleiner als 3,0 Gew.% ist.

Das Halbleitermaterial, aus dem das erfindungsgemässe Halbleiter-Bauelement hergestellt ist, ist nicht auf irgendein Material beschränkt, es können als Halbleitermaterial beispielsweise Si, Ge, ein aus mehreren Elementen zusammengesetzter Halbleiter, beispielsweise GaAs und InSb oder auch andere Halbleitermaterialien verwendet werden, die jeweils gemäss den gewünschten und

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erforderlichen Zwecken ausgewählt werden.

Als isolierender Film, der auf dem Halbleitersubstrat vorgesehen ist, kann beispielsweise SiO^, SiJT^ wad AIpO^ verwendet werden. Es lassen sich, je nach der Aufgabenstellung und dem Verwendungszweck auch andere isolierende Materialien verwenden.

Bei der vorliegenden Erfindung ist die Breite und Dicke der Leiterbahnschicht nicht besonders festgelegt. Für die Breite und Dicke der Leiterbahnschicht können dieselben Abmessungen wie bei den herkömmlichen Leiterbahnschichten verwendet werden, die aus Al₁ einer Al-Si-Legierung, einer Al—Gu-Legierung usw. bestehen, normalerweise sind die herkömmlichen Leiterbahnsciiichten einige um breit und weniger als einige hui dünn. In den häufigsten Fällen beträgt die Breite 10 um und die Dicke 1 bis 1,5 £im. Die Abmessungen der Leiterbahnschicht kennen jedoch je nachdem zu erreichenden Zweck gewählt werden. Die genannten Zahlenwerte sind lediglich Beispiele dafür. Bei einem Beispiel wurde für die Leiterbahnschicht eine Breite von -2 um gewählt.

Weiterhin können die Geometrien des Halbleitersubstrats und des auf dem Halbleitersubstrat aufgebrachten isolierenden Filme bei dem erfindungsgemässen Halbleiter-Bauelement je nach Wunsch und Zweck frei gewählt werden.

Vie zuvor beschrieben, ist bei der vorliegenden Erfindung die Materialauswahl und die Wahl der Abmessungen des Halbleitersubstrates und des isolierenden Filmes, nicht beschränkt und die Abmessungen der Leiterbahnschicht können den Abmessungen von Leiterbahnschichten bekannter Halbleiter-Bauelemente entsprechen, so dass die Erfindung im Zusammenhang mit allen bis jetzt bekannten Halbleiter-Bauelementen in Anwendung gebracht v/erden kann.

Die Leiterbahnschicht kann statt aus einer Al-Mn-Legierung auch aus einer Al-Si-Mn-Legierung hergestellt werden. In diesem Falle kann der Mn-Gehalt gleich dem Mn-Gehalt der zuvor be-

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schriebenen Al-Mn-Legierung sein, der Si-Gehalt in einem Bereich von 0,8 Gew.% bis 5 Gew.% liegen und der übrige Teil der Legierung im wesentlichen aus Al bestehen. Ein bevorzugter Si-Gehalt liegt zwischen 2 Gew.% und 3 Gew.%. Wenn die Al-Si-Mn-Legierung auf diese Weise für die Leiterbahnschicht verwendet wird, können sehr gute Ergebnisse insbesondere für Si-Halbleitersubstrate erhalten werden.

Wenn das Halbleitersubstrat aus Si besteht, tritt dann, wenn für die Leiterbahnschicht reines Aluminium gewählt wird, die Schwierigkeit auf, dass bei einer Wärmebehandlung zur Herstellung einer ohm'sehen Verbindung in einem Elektrodenteil eines Elementes die Zuverlässigkeit des Elektrodenteils geringer wird. Im Falle eines Elementes mit einer dünnen eindiffundierten Schicht bricht der beim Legierungsvorgang entstehende Teil durch die eindiffundierte Schicht hindurch und diese Schwierigkeit wird dann besonders nachteilig. Auch dann, wenn für die Leiterbahnschicht eine Al-Mn-Legierung verwendet wird, tritt dieser Nachteil auf. Die Leiterbahnschicht aus einer Al-Si-Mn-Legierung weist den Vorteil auf, dass nicht nur die Korrosionsbeständigkeit wesentlich verbessert wird, sondern dass auch beim Legierungsvorgang im Elektrodenteil dann, wenn ein Si-Substrat verwendet wird,/ der Legierungsvorgang unterdrückt wird, so dass die Zuverlässigkeit erhöht wird.

Im Falle, dass der Si-Gehalt der Al-Si-Mn-Legierung unter 0,8 Gew.% liegt, kann nicht erwartet werden, dass der Elektrodenbereich sehr zuverlässig und haltbar ist. Wenn der Si-Gehalt über 5 Gew.% liegt, ist der Photoätz-Vorgang und die Drahtkontaktierung schwierig. Beides ist von Nachteil. Dies ist allgemein bei einer Al-Si-Legierung bekannt und es hat sich herausstellt, dass dies auch im Falle von Al-Si-Mn-Legierungen gilt. Ein bevorzugter Si-Gehalt, bei dem sowohl die Zuverlässigkeit des Elektrodenbereiches verbessert als auch"der Photoätz-Vorgang zufriedenstellend und'leicht durchgeführt werden kann, beträgt 2 bis 3 Gew.%.

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Die Erfindung schafft also ein Halbleiter-Bauelement mit einer Leiterbahnschicht bzw. einer leitenden Schicht für die Verdrahtung, die aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist, welche Mn in einer Menge von mehr als 1 Gew.% und weniger als Gew.% enthält. Das Halbleiter-Bauelement weist eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit und eine hohe Zuverlässigkeit auf.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung, die die Änderung des elektrischen Widerstands für einen Dünnfilm aus Aluminium und einen Dünnfilm. aus einer Aluminiumlegierung mit einem Mn-Gehalt von 1,8 Gew./o wiedergibt, wobei der Dünnfilm in eine wässrige ITaCl-Lb"sung mit einer Konzentration von 5 PPni eingetaucht xrarde,

?ig.2a und 2b Querschnitte eines Dünnfilms aus einer Al-Mn-Legierung bzw. eines Aluminium-Dünnfilms, der dem Korrosionstest unterzogen wurde,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Korrosionsbeständigkeit und dem Mn-Gehalt von Dünnfilmen aus einer Al-Mn-Legierung wiedergibt,

Fig. 4- eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Mn-Gehait und dem spezifischen Widerstand der Dünnfilme aus einer Al-Mn-Legierung x-iiedergibt,

Fig. 5 ein Querschnitt eines Halbleiter-Bauelementes gemäss einem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Grubentiefe und der !Temperatur bei der Wärmebehandlung in den Kontaktbereich eines Aluminium-Dünnfilmes und eines Dünnfilms aus einer Al-Si-Mn-Legierung bei einem Si-Substrat wiedergibt und

Fig.7a und 7d Querschnittsdarstellungen, die die Zustände beim Legierungsvorgang in Kontaktbereichen zwischen einem Aluminium-Dünnfilm, einem Dünnfilm einer Al-Si-Legierung, einem Dünnfilm aus einer Al-Si-Mn-Legierung und einem Si-Substrat wiedergeben.

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Nachfolgend sollen bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben werden.

Beispiel 1

Ein Substrat wurde so behandelt, dass ein 5000 % dicker SiOo-FiIm. auf einem Si-Plättchen durch thermische Oxidation ausgebildet wurde. Auf dem Substrat wurde ein 1 um dicker Dünnfilm aus einer Al-(I,8 Gew.%) Mn-Legierung durch Vakuumverdampfung mittels Widerstands-Aufheizung aufgebracht. Zu Vergleichszwecken wurde ebenfalls ein Al-Film gleicher Dicke ausgebildet. Bei der Ausbildung sowohl des Al- als auch des Al-Mri-Legierungfilms betrug bei der Verdampfung die Substrattemperatur 200° C, der Vakuumdruck in einem Glasgefäss während des Aufdampfens 2 bis 20 χ 10 Torr und die Aufdampfgeschwindigkeit 200 S/Sek. Beim Aufdampfen der Al-Mn-Legierung, wurde Al und Mn so ausgewogen, dass die gewünschte Zusammensetzung zustande kam, die auf. ein Wolfram-Schiffchen aufgebracht wurde. Diese Zusammensetzung wurde von der Verdampfungseinrichtung gerade bis oberhalb des Schmelzpunktes der Al-Mn-Legierung aufgeheizt und es bildete sich ein Legierungsbad aus. Danach wurde das Schiffchen durch Widerstandsheizung auf eine Temperatur aufgeheizt, mit der die vorgegebene Aufdampfgeschwindigkeit erzielt werden konnte und die Aufdampfung wurde dann durchgeführt. Die Zusammensetzung des aus der Al-Mn-Legierung bestehenden Dünnfilmes wurde quantitativ mit einem Röntgenstrahl-Mikroanalysator bestimmt.

Als nächstes wurde die Korrosionsbeständigkeit der Dünnfilme in Werten der elektrischen Widerstandsänderungen berechnet. Die Al- und Al-Mn-Dünnfilme, die mit dem zuvor beschriebenen Verfahren erhalten wurden, wurden zu einem Muster mit vier Anschlüssen für die elektrische Widerstandsmessung durch das an sich bekannte Photoätz-Verfahren ausgebildet. Die Abmes-

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sungen betrugen bei der Zeilenbreite 100 um und zwischen den Anschlüssen für die Widerstandsmessung betrug der Abstand 1 mm. Die vier Anschlüsse besassen Golddrähte, die mit den Anschlüssen durch Thermo !compressions-Kontaktierung verbunden wurden, um eine Probe für die Messung der Korrosionsbeständigkeit zu erhalten. Danach wurde eine wässrige ITaCT-Lö sung mit einer Konzentration von 5 ppm (bezogen auf das Gewicht) vorbereitet (die gleiche Konzentration wurde auch in den nachfolgenden Fällen verwendet). Die Probe für die Messung der Korrosionsbeständigkeit wurde darin eingetaucht und Änderungen des elektrischen Widerstandes dieser Probe auf Grund der Korrosion wurden gemessen. In Fig. 1 ist ein typisches Beispiel für die Änderungen des elektrischen Widerstandes dargestellt. In dieser Figur ist die Kurve der elektrischen Widerstandsänderung des Dünnfilms aus Al-(1,8 Gew-%) Mn-Legierung mit einer ausgezogenen Linie 1 dargestellt und eine gestrichelte Kurve 2 gibt die Kennlinie der elektrischen Widerstandsänderung des Dünnfilmes aus ieinem Al wieder. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, ist der Zeitraum, bei dem die Korrosion beginnt, für den Dünnfilm aus der Al-Nn-Legierung wesentlich länger als für den Dünnfilm aus reinem Al.

Modelldarstellungen der Ergebnisse dieser Beobachtungen der Zustände, bei denen die Oberflächenfilme durch Korrosion gebildet wurden, sind in den Fig. 2a und 2b dargestellt. Fig. 2a zeigt einen Querschnitt des Dünnfilmes aus der Al-Mn-Legierung, wogegen Fig. 2b einen Querschnitt durch den Dünnfilm aus reinem Al wiedergibt. In den Figuren ist das Si-Plättchen mit dem Bezugszeichen 3, der SiO^-Film mit dem Bezugszeichen 4-, der Dünnfilm aus der Al-Mn-Legierung mit dem Bezugszeichen 5> der Oberflächenfilm, der sich während der Korrosionsprüfung auf dem Dünnfilm 5 aus der Legierung ausbildet,mit dem Bezugszeichen 6, der Dünnfilm aus reinem Aluminium mit dem Bezugszeichen 7 und die Korrosion, die sich während der Korrosionsprüfung-auf oder in dem Film 7 ausbildet, mit dem Bezugszeichen 8 versehen. Wie aus Fig. 2b hervorgeht, wird der Dünnfilm aus reinem Al unterbrochen, weil die Korrosion leicht in den darunterliegenden

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₂ vordringt. Dies war ebenso, wenn als darunterliegendes Material Si verwendet wurde. Beim Dünnfilm aus der Al-Mn-Legierung ist der Film auf der Oberfläche ausgebildet und es tritt eine Verzögerung auf, mit der die Korrosion in das darunterliegende Material vordringt. -·-·---·-

Nachfolgend soll beschrieben werden, warum eine wässrige NaCl-Lösung mit 5 ppm für die Messung der Korrosionsbeständigkeit verwendet wurde. Die Chlor-Ionenkonzentration einer Kunstharz-Extraktlösung, die durch Einbringen von 10 g eines Kunstharzes für die Verkapseiung eines Halbleiterbauteils in 100 ml kochendem Wassers erhalten wurde, beträgt etwa 10 ppm in NaCl ausgedrückt. Die Chlor-Ionenkonzentration einer Kunstharz-Extraktlösung, die bei Verwendung von V/asser bei Zimmertemperatur erhalten wurde, lag unter etwa 1 ppm, in NaCl ausgedrückt. Die Chlor-Ionenkonzentration von 5 ppm der wässrigen NaCl-Lösung ist die mittlere Konzentration. Die angegebene Konzentration ergibt eine Korrosionswirkung, die etwa der Korrosionswirkung in einem tatsächlichen mit Kunstharz eingekapselten Halbleiterbauteil entspricht, wobei die bei der Untersuchung auftretende Korrosionswirkung eher stärker ist als die tatsächliche Korrosionswirkung beim Halbleiterbauteil.

Beispiel 2 ■ ·

Durch dasselbe Verfahren wie bei Beispiel 1 wurde ein Substrat mit einem darauf aufgebrachten Dünnfilm aus einer Al-Mn-Legierung ausgebildet und zu Vergleichszwecken wurden Substrate erzeugt, auf denen jeweils ein Dünnfilm aus einer Al-Mn-Legierung, einer Al-Ge-Legierung, einer Al-Si-Legierung und reinem Aluminium aufgetragen wurden. Es wurden mit den Dünnfilmen Golddrähte verbunden. Die Korrosionsbeständigkeit-Tests wurden so ausgeführt, dass die Substrate eingetaucht und 30:,Minuten lang in einer Epoxyharz-Extraktlösung bei Zimmertemperatur belassen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle I angegeben. Die hier verwendete Epoxyharz-Extraktlösung wurde dadurch hergestellt, dass 10 g als feines Pulver vorliegendes Epoxyharz in

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100 ml destilliertes Wasser (aqua pura), das eine Temperatur von 20° C aufwies, gebracht wurde und diese Lösung dann etwa 1 Stunde lang sich selbst überlassen blieb- Die Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit wurde im Prinzip dadurch durchgeführt, indem festgestellt wurde, ob die Korrosion in den SiOg-IFiIm des darunterliegenden Material eindrang und "das Eindringen" wurde mit O ^unci "das Nicht eindringen" wurde durch χ in Tabelle I angegeben. Aus der Tabelle ergibt sich, dass die Legierungen, bei denen wenigstens Mn dem Al in einer Menge von über 1,0 Gew.% und unterhalb 6,0 Gew.% zugefügt wurde, eine korrosionsbeständige Wirkung aufwies.

Das verwendete Epoxyharz ist unter der Bezeichnung ¹ET¹I im Handel erhältlich und wird von der Firma Hitachi Kasei Kabushiki-Kaisha hergestellt. Dabei wurde festgestellt, dass im wesentlichen die gleichen Ergebnisse vorlagen, wenn andere Epoxyharze verwendet werden.

Die Ergebnisse des vorliegenden Ausführungsbeispieles zeigten, dass auch dann, wenn die Al-Mg-Legierung, als Grundmaterial eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf v/eist, nur wenig korrosionsbeständig ist, wenn diese Legierung als Leiterbahnschicht für ein Halbleiterbauteil verwendet wird. Das heisst, dass lediglich die Anwendung eines solchen, als korrosionsbeständig bekannten Materials für ein Halbleiterbauteil nicht die gewünschten Ergebnisse zeitigt.

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Tabelle I

Menge des zugesetzten Elementes (G-ew.%)

Material des
Dünnfilms

Korrosionsbeständigkeit

Al-Mn

0,04

0·,5

1,0

1,2 1,8

5,0 6,0

χ χ O O O

O O

Al-Mg

2,5 7Λ

Al-Ge

1,0 6,0

χ χ

Al-Si

2,7

Die Dünnfilme aus einer Al-Mn-Iegierung, deren Korrosionsbe-, ständigkeit bei der Kunstharz-Extraktlösung gut waren, zeigten gegenüber Lösungen, in denen sich Halogen-Ionen, beispielsweise Chlor oder Brom-Ionen befanden, eine korrosionsbeständige Wirkung.

Beispiel 3

Mit demselben Verfahren wie beim Ausführungsbeispiel 1 wurden die Substrate mit auf dem Substrat aufliegenden Dünnefilmen aus Al-Legierungen versehen. Mit den Dünnfilmen wurden Golddrähte verbunden. Die Proben wurden in eine wässrige ITaCl-Lösung von 100 ppm (auf das Gewicht bezogen)¹ eingetaucht, die eine Temperatur von 60 C aufwies. Weiterhin wurde eine externe Spannungsquelle angeschlossen, um die Proben mit einer festen positiven Spannung (+2,5 V bezüglich der Gold-'Bezugselektrode) beaufschlagt, um eine elektrolytische Korrosion in der Probe auszulösen. Die Änderungen des Korrosionsstromes wurden in Abhängigkeit der Zeit gemessen. Zunächst stieg der Korrosionsstrom leicht an. Nach Erreichen des Wertes I

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nahm der Korrosionsstrom'vergleichsweise schnell ab. Kach Erreichen eines Wertes I · , blieb der Korrosionsstrom im wesentlichen auf einem konstanten Wert. Die Beziehung zwischen * ^w°äurch ^der Zeitraum für den Korrosibnsstrom angegeben

wurde,, -innerhalb dem der Kossorionsstrom den Wert erreicht, und die Menge des Mn der Al-Mn-Legierung, die den Dünnfilm bildet, wurde ermittelt. Das Ergebnis ist in Fig. 3 dargestellt. In der Figur wurde zu Vergleichszwekcnen auch der Wert t^ /~ für den Fall angegeben, bei dem die Probe einen Dünnfilm aus reinem Aluminium aufwies. Der grossere Wert für ^"1/2 ^ze^S^ eine bessere Korrosionsbeständigkeit an. Wie aus der Figur zu ersehen ist, ergibt sich eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit des Dünnfilmes aus der Al-Legierung, der Mn zugesetzt wurde, wobei die Hn-Menge nur etwa 0,05 Gew.% betrug. Wenn der Kn-Anteil 1 Gew.% übersteigt, wird die Verbesserung beträchtlich. Bei weiterem Anstieg des Kn-Gehaltes wird die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessert. Wenn der Mn-Gehalt von etwa 6 Gew.% an weiter zunimmt, so wird die Korrosionsbeständigkeit nicht mehr wesentlich besser, sondern zeigt 6ine.gewisse Sättigung, jedoch steigt die Korrosionsbeständigkeit weiterhin mit Zunahme des Mn-Gehaltes an.

Danach wurden dieselben Proben wie bei der zuvor beschriebenen Korrosionsbeständigkeits-Prüfung verwendet wurden, bezüglich ihrer spezifischen Widerstände bei Zimmertemperatur gemessen. Der Zusammenhang zwischen dem spezifischen Widerstand und dem Mn-Gehalt der Al-Mn-Legierung, die den Dünnfilm bildet, ist in Fig. 4- dargestellt. Für das Leiterbahnmaterial ist es wünschenswert, dass die Leitfähigkeit desselben so hoch wie möglich ist. Wie aus Fig. 4 zu entnehmen ist, wird jedoch durch Zusatz von Mn der spezifische Widerstand vergrössert. Obgleich der noch zulässige spezifische Widerstand in Abhängigkeit von der Art eines Halbleiterbau-teils, bei dem das Leiterbahnmaterial verwendet werden soll, unterschiedlich ist, so sollte der spezifische Widerstand jedoch nicht über dem 5f&chen Wert des spezifischen Widerstands von reinem Aluminium liegen, ins-

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besondere dann nicht, wenn eine sehr dünne Leiterbahn mit einer Dicke von 2 um verwendet wird. Daher ist die obere Grenze der zusätzlich zugefügten Mn-Menge 6 Gew.% oder ein ähnlicher Wert. Die untere Grenze für den Mn-Gehalt kann bei 0,05 Gew.% oder einem ähnlichen Wert liegen, bei dem eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit festgestellt wird.

Beispiel 4-

Es wurde ein sehr häufig verwendeter MOSI¹ET (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) mit- einem in Fig. 5 dargestellten Aufbau hergestellt, indem als Elektrodenmaterial und als Leiterbahnmaterial eine Al-Mn-Legierung mit einem Mn-Gehalt von 3 Gew.% verwendet wurde. Dabei wurden die Kennwerte des ohmschen Kontaktes, die SchwelIwertspannung und die Source-Drain-Sperr-Yorspannung-Kennlinie des Bauelementes gemessen. Es ergab sich dabei, dass die Kennwerte bzw. Kennlinien sich nicht von den Kennwerten und Kennlinien unterscheiden, die in dem Falle gemessen wurden, bei dem als Material für die Elektroden .und die Leiterbahnen reines Aluminium verwendet •wurde. Daraus ergibt sich also, dass die Al-Legierung, die für die Leiterbahnschicht gemäss dieser Erfindung verwendet wurde, ohne weiteres zur Verdrahtung bzw. Leiterbahnbildung eines Halbleiterbauelementes verwendet werden kann. Es sei noch angemerkt, dass die Dicke der Leiterbahn 1,2 um und die Breite 10 um als kleinstem Wert betrug.

Ίη Fig. 5 sind ein p-leitendes Si-Substrat mit dem Bezugszeichen 21, die η -Bereiche mit dem Bezugszeichen 22 und 23, ein SiOp-FiIm mit dem Bezugszeichen 24, eine mit der Source-Elektrode verbundene Leiterbahn mit dem Bezugszeichen 25, eine Source-Elektrode mit dem-Bezugszeichen 26, eine Gate-Elektrode mit dem Bezugszeichen 27, eine Drain-Elektrode mit dem Bezugszeichen 28 und eine mit der Drain-Elektrode verbundene Leiterbahn mit dem Bezugszeichen 29 versehen. Die Teile 25» 26, 27, 28 und 29 sind aus der Al-Mn-Legierung hergestellt.

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Beispiel 5

Bei einer LSI-Schaltung (einer Schaltung mit hoher Integrationsdichte), die aus MOSFET-Elementen wie im Beispiel 4- besteht, wurde ein Dünnfilm aus einer Al-(2 Gew.%)-Mn-Legierung als Leiterschicht für die Verdrahtung ausgebildet. Um die Vergleichskontrolle auf einfache Weise durchzuführen, wurde als Aufdampfverfahren das Drei-Temperatur en-Verfahren verwendet, das die Heiztemperaturen einer Al-Verdampfungsquelle, einer Mn-Verdampfungsquelle bzw. eines Substrates steuert. Die erhaltenen Elemente wurden in Kunstharz eingegossen. Danach wurde eine beschleunigte Untersuchung durchgeführt, bei der die Probe einer hohen "'Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit ausgesetzt wurde und es wurde eine beschleunigte Untersuchung durchgeführt, bei der eine Spannung an die Probe, die einer hohen Temperatur und einer hohen Feuchtigkeit ausgesetzt war, angelegt. Dabei wurde der prozentuale Ausfall ermittelt. Auf diese Weise wurde der Zuverlässigkeitstest für den Fall durchgeführt, bei dem für ein Ealbleiterbauteil ein Dünnfilm aus einer Al-Mn-Legierung verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle II aufgeführt. Zu Vergleichszwecken wurden auch die Ergebnisse für den Fall angegeben, bei dem für die Leiterbahnschicht reines Al verwendet wurde.

Aus der Tabelle ist zu ersehen, dass dann, wenn für die Verdrahtung bzw. für die Leiterbahn ein Dünnfilm aus einer Al-Mn-Legierung verwendet wird, die Zuverlässigkeit ausgezeichnet ist.

Die Dicke der Leiterbahn betrug als Minimum 1,2 um und die Briete betrug als Minimum 10 um. Als Kunstharz für das Vergiessen des Bauteils wurde Epoxykunstharz (¹EM 153C von der Firma Hitachi Kasei Kabushiki-Kaisha) verwendet.

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Tabelle II

Material der Leiterbahnschicht	Al	Al-2 Gew.% Mn
Bedingungen bei der """""^»•^^^ Untersuchung ^"""--^^^^	prozentualer Ausfall O %	prozentualer Ausfall 0 %
Temperatur 65° C, Festigkeit 90 %, Stehenlassen über 1000 h	2 %	0 %
65°C, 90 %, 2000 h	5%	0 %
85°C, 85 %, 1000 h bei Anlegen von 30 V	64 %	1 %
85°C, 85 %, 2000 h bei Anlegen von 30 V

Beispiel 6

Auf Si-Plättchen, die mit dem MOSFET mit hoher Spannungsdurchschlagfestigkeit wie in Beispiel 4 ausgebildet sind, wurden drei Arten von Metaller, für die Leiterbahnschichten, nämlich Al, Al(1,5 Gew.%)Si und Al-(2 Gew.%)-Mn-(3 Gew.%)-Si durch Vakuumverdampfen aufgebracht. Die ersten beiden Leiterbahnschichten wurden zu Vergleichszwecken aufgedampft. Während der Aufdampfung betrug der Druck 3 his 20 χ 10~ Torr, die Substrattemperatur 150 bis 350° G, die Dicke des aufgedampften Filmes 1 pm bis 3 #m und die Aufdampfgeschwindigkeit I50 bis 250 2/Sek. Das auf einem Wolfram-Schiffchen aufgebrachte Aluminium wurde durch Widerstandsaufheizung des Wolfram-Schiffchens verdampft, Si wurde durch ElektronenStrahlverdampfung verdampft und Al-Mn wurde durch Widerstandsaufheizung eines Wolfram-Schiffchens verdampft, auf dem die Al-Mn-Legierung mit der gewünschten Zusammensetzung aufgelegt wurde. Danach wurde ein Leiterbahn-Muster durch das bekannte Photoätz-Verfahren ausgebildet. Nach diesem Vorgang wurde ein SiOo-FiIm mit einer Dicke von 3OOO S. auf die gesamte Fläche des Plättchens durch ein chemisches Verdampfen aufgebracht. Schliesslich wurde ein Durchführ-Atzen zum Entfernen des SiOp von den Drahtkontakt!erungsteilen durchgeführt. Das Plättchen wurde in die gewünschten Bauteile bzw. Chips aufgeteilt. Das Bauteil wurde über eine Goldschicht auf einen aus einer Kovar-Platte

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bestehenden Führungsrahmen aufgepreßt, mit dem ein Golddraht durch Nagelkopf-Kontaktierung in Verbindung gebracht wurde. Weiterhin wurde der sich dabei ergebende Aufbau mit Epoxyharz (¹EM 253C von der Firma Hitachi Kasei Kabushiki-Kaisha) vergossen, um eine Probe für die Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit zu erhalten.

Zur Untersuchung der Korrosionsbeständigkeit wurde ein stationärer Test bei einer Temperatur von 65° C und einer Feuchtigkeit von 95 % sowie ein Test mit einer ständigen Beaufschlagung von 65 V bei einer Temperatur von 85° C und einer Feuchtigkeit von 85 % durchgeführt und das Verhältnis bzw. die Zahl der Unterbrechungen wurde festgestellt. Die Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeführt.

Tabelle III

Material der Leiterbahnschicht

"Verhältnis des Auftretens von korrosiven
Unterbrechungen im nicht
angeschlossenem Zustand
während eines festen
Zeitraumes bei 65° C und
95 % rel. Feuchtigkeit

Verhältnis des Auftretens von korrosiven Unterbrechungen nach einem festen Zeitraum bei Anlegen einer Spannung von 65 V, bei 85° e und 85 % rel.Feuchtigkeit

reines Al Al-(1,5 Gew.%) Si Al-(2 Gew.%) Mn-(3 Gew.%) Si

2/1000
1/1000

0/1000

83/1000 97/1000

16/1000

Wie aus Tabelle III zu entnehmen ist, weist der Dünnfilm mit der Al-Mn-Si-Serienlegierung im Vergleich zu den Dünnfilmen aus Al und Al-Si sowohl im nicht angeschlossenen Zustand als auch bei Anlegen einer Spannung eine längere Lebensdauer auf. Entsprechende Untersuchungen der Korrosionsbeständigkeit wurden für verschiedene andere Werte von Si zwischen 0,8 Gew.% und 5 Gew.% und für verschiedene andere Werte des Mn zwischen

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0,05 Gew.% und 10 Gew.% durchgeführt. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Korrosionsbeständigkeit mehr vom Mn-Gehalt als vom Si-Gehalt abhängt. Wenn Mn zu wenigstens 0,05 Gew.% enthalten ist, erhöht sich die Korrosionsbeständigkeit eindeutig.

Beispiel 7

Die Proben wurden so vorbereitet, dass die Dünnfilme eine Dicke von 1 um aufwiesen und aus Al-Mn-Si-Legierungen hergestellt wurden, bei denen der Si-Gehalt mit 1,5 Gew.% festgelegt war, und bei denen der zusätzliche Mn-Gehalt verändert wurde. Die Dünnfilme wurden auf Si-Plättchen mit SiOp-FiImen durch Vakuumverdampfen wie in Beispiel 6 aufgebracht. Die Proben wurden in eine wässrige EaCT-Lösung mit einer Konzentration von 10 ppm eingetaucht und es wurde die Zeit gemessen, die bis zur Ausbildung von Atzgruben verstreicht. Der spezifische Widerstand der Dünnfilme wurde ebenfalls gemessen. Die Ergebnisse sind "in Tabelle .IV dargestellt.

• ■ · Tabelle IV

Mn-Menge (Gew.%)	Zeit, die bis zur Aus bildung von Ätzgruben verstreicht (Min.)	Spezifischer Widerstand (uil-cm)
O ' 0,1 1,1. 1,6 1,8 6,0	VM VM VM VM O O O O VJl O ro	• 2,7 2,8 3,9 5,1 5,3 13,5

In diesem Falle wurden die korrodierten Zustände untersucht. Es stellte sich dabei eindeutig heraus, dass sich auf den Legierungen, in denen ein Mn-Gehalt über 1 Gew.% enthalten war, Filme bildeten und dass die Korrosion dieser Legierungen nicht so weit vordrangen, dass sie in die darunterliegenden SiOp-

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Schichten eindrangen. Materialien, bei denen ein Mn-Gehalt zwisehen 1 Gew.% und 6 Gew.% und ein Si-Gehalt zwischen 0,8 und 5 Gew.% dem Aluminium zugefügt wurde, waren insbesondere zur Verwendung als Leiterbahnen-Materialien vorteilhaft, da auch dann keine Unterbrechungen auftraten, wenn sich Korrosion entwickelte.

Wie bereits früher erwähnt, ist es möglich, dass der spezifische Widerstand der Leiterbahnschicht des Halbleiterbauteils bis zu etwa dem ^fachen Wert des reinen-Aluminiums möglich ist. Aus Tabelle IV lässt sich daher entnehmen, dass die obere Grenze des Mn-Gehaltes der Al-Si-Mn-Legierung, die die Leiterbahnschicht gemäss der vorliegenden Erfindung bildet, bei etwa 6 Gew.% liegt.

Beispiel 8

Das vorliegende Beispiel betrifft die Verbesserung der Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit der Elektrodenbereiche eines Elementes. Auf einem Si-Plättchen, dessen Oberfläche die (100)-Ebene war, wurde SiOp mit. einer, Dicke von 5000 S. durch thermische Oxidation aufgebracht. Danach wurden Elektrodenlöscher durch den Photoätz-Vorgang im SiOp mit einem Rechteck von 3 yua" bis 30 Aim ausgebildet. Danach wurden drei Metallarten für die Leiterbahnschichten, nämlich Al, Al-(1,5 Gew.%) Si und Al-(1,5 Gew.%)-Mn-(2 Gew.%) Si nach demselben Verfahren wie in Beispiel 6 durch. Vakuumverdampfen ausgebildet. Die ersten beiden Metalle waren zu Vergleichszwecken vorgesehen. Die Leiterbahn-Muster wurden danach durch Photoätzen des Al, des Al-Si und des Al-Mn-Si ausgebildet, wobei lange Streifen mit einer Länge von 150 um und einer Breite von 6 um bis 40 um konform mit den Abmessungen der Elektrodenlöcher ausgebildet wurden. Die erhaltenen Proben wurden in einer StickstoffatmoSphäre in einem Temperaturbereich von 400 bis 550° C während verschieden langer Zeiten wärmebehandelt. Die Tiefe der quadrat-pyramidenförmigen Proben, die durch den Legierungsvorgang in den Elektrodenlochbereichen durch die Hitzebehandlung auftraten, wurden dadurch

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gemessen, dass ein schräges Abschleifen (oblique polishing) durchgeführt wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 dargestellt.

Fig. 6 entspricht dem Falle, bei dem die Hitzebehandlung 30 Minuten lang durchgeführt wurde. In Fig. 6 ist die Grubentiefe in logarithmischem Masstab gegenüber den inversen Temperaturen T, die bei der Wärmebehandlung auftraten, aufgetragen. Die gestrichelte Kurve 31 gibt die Ergebnisse für Al und die ausgezogene Linie 32 die Ergebnisse für Al-(1,5 Gew.%) Mn-(2 Gew.%) Si wieder. Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, wird bei Al eine Grube von etwa 5000 S. ausgebildet, wenn eine Hitzebehandlung mit einer Temperatur von 400° C über 30 Minuten hinweg durchgeführt wurde. Die Grubentiefe für Al-(I,5 Gew.%) Mn-(2 Gew.%) Si war kleiner als 500 Ä, und zwar auch dann, wenn die Legierung bei einer Temperatur von 520° C 30 Minuten lang der Hitzebehandlung ausgesetzt war. Im Falle der Al-(I,5 Gew.%) Si-Legierung wurden im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie bei der Al-Mn-Si-Legierung erhalten. I

Im Falle, dass die Al-Si-Mn-Legierung für die Leiterbahnschicht verwendet wird, erreicht man nicht nur eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, sondern es xtfird auch die Abnahme der Zuverlässigkeit bzw. Beständigkeit der Elektrodenbereiche auf Grund der Wärmebehandlung festgestellt.

Beispiel 9

Unter Verwendung von Si-Plättchen, deren Oberflächen die (111)-Ebene ist, wurden Proben wie beim Beispiel 8 hergestellt. IJm die Legierungszustände in den Elektrodenbereichen der jeweiligen Elemente zu untersuchen, wurden Schnitte in der Nähe der Elektrodenbereiche unter einem Mikroskop betrachtet. Die Ergebnisse sind schematisch in den Fig. 7& bis 7c dargestellt. Die Leiterbahnschichten 41, 44 und 45 in Fig. 7a, 7t> und 7c sind aus reinem Aluminium, aus Al-(I,5 Gew.%) Si bzw« aus Al-(I,5 Gew.%) Mn-(2 Gew.%) Si hergestellt. Fig. 7d zeigt einen Elektrodenbereich für den Fall, bei dem die Leiterbahnschicht aus reinem

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Aluminium auf ein Si-Plättchen, dessen Oberfläche die (11O)-Ebene ist, aufgebracht wurde und bei dem das sich ergebende Plättchen wärmebehandelt wurde. In den Figuren ist der Dünnfilm aus Al mit dem Bezugszeichen 4-1, SiO^ mit dem Bezugszeichen 42, das Si-Einkristallplättchen, dessen Oberfläche die (111)-Ebene aufweist, mit dem Bezugszeichen 43, der Dünnfilm aus der ΆΙ-Si-Legierung mit dem Bezugszeichen 44, der Dünnfilm aus der Al-Mn-Si-Legierung mit dem Bezugszeichen 45, das Si-Einkristallplättchen, dessen Oberfläche die (I1i)-Ebene ist, mit dem Bezugszeichen 46 und die legierten Teile mit dem Bezugszeichen 47 und 48 versehen. Wenn Aluminium, bei dem kein Si enthalten ist, für die Leiterbahnschicht verwendet wird, ergab sich die Legierung folgendermassen. Im Falle, bei dem das Si-Plättchen, dessen Oberfläche die (11i)-Ebene ist, schritt die Legierung parallel zur Oberfläche des Si-Plättchens fort, wie dies mit dem Bezugszeichen 47 in Fig. 7a angegeben ist. Im Falle, bei' dem das Si-Plättchen, dessen Oberfläche die (100)-Ebene ist, schritt die Legierung in Form einer quadratförmigen Pyramide fort, wie dies durch das Bezugszeichen 48 in Fig. 7d angegeben ist. Wenn dagegen die Al-Si-Legierung oder die Al-Hn-Si-Legierung für die Leiterbahnschicht verxvendet wurde, so ergab sich folgende Situation. In dem Falle, bei dem die Oberfläche des Si-Plättchens die (I11)-Ebene ist, trat der Legierungsvorgang, der der Hitzebeh andlung zuzuschreiben ist, kaum auf, wie dies aus den Fig. 7t> und 7c zu ersehen ist. Dies war auch bei einem Si-Plättchen der Fall, dessen Oberfläche die (1ÖO)-Ebene ist. Das Si-HaIbleiterbautelement, bei dem ein Dünnfilm aus einer Al-Mn-Si-Legierung als Leiterbahnschicht verwendet wird, weist daher eine ausgezeichnete Eorrosionsbeständigkeit auf und darüberhinaus ergab sich kein Legierungsvorgang im Elektrodenbereich während der Wärmebehandlung.

Beispiel 10

Untersuchungen, wie bei den Beispielen 8 und 9 wurden durchgeführt, wobei der Si-Gehalt der Al-Ma-Si-Legierung der Leiterbahnschicht in einem Bereich von 0,6 bis 5 Gew.% und der Mn-

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Gehalt in einem Bereich von 0,05 bis 7 Gew.% verändert wurde. Dabei ergab sich folgendes. Der Legierungsvorgang der Elektrodenbereiche hängt grundsätzlich vom Si-Gehalt ab. Bei einem Si-Gehalt von 1 Gew.% tritt auch dann kein Legierungsvorgang auf, wenn die Hitzebehandlung mit einer Temperatur von 420° C 30 Minuten lang durchgeführt wurde und der Legierungsvorgang tritt plätzlich dann auf, wenn die Hitzebehandlung mit einer Temperatur über 430° C durchgeführt wird. Obwohl die Temperatur bei der Hitzebehandlung zur Erhaltung eines ohmschen Überganges in Abhängigkeit von der Art des Halbleiterbauteiles unterschiedlich ist, so ist doch etwa 400° C der kleinste Temperaturbereich. Im praktischen Falle ist der Si-Gehalt von 0,8 Gew.%, bei dem bei einer Temperatur von 400° C kein Legierungsprodukt auftrat, der untere Grenzwert. Nachfolgend soll der obere Grenzwert für den Si-Gehalt beschrieben werden. Wenn Si mit einer Menge von 2 Gew.% oder über 2 Gew.% in der Legierung enthalten ist, tritt auch dann kein Legierungsvorgang auf, wenn die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 520° C 30 Minuten lang durchgeführt wird. Daher ist ein Si-Gehalt von 2 bis 3 Gew.% das Optimum. Auch dann, wenn der Si-Gehalt grosser als 3 Gew.% ist, tritt jedoch.andererseits kein Nachteil auf, weil der Legierungsvorgang unterdrückt wird. Auch wenn der Si-Gehalt über 2 bis 3 Gew.% im Falle der Steuerung des Si-Gehaltes ist, so kann daher der Legierungsvorgang einfach und zuverlässig unterdrückt werden. Wenn jedoch der Si-Gehalt ansteigt, so treten Schwierigkeiten hinsichtlich des Photoätz-Vorganges auf, denn Si-Reste bleiben beim Photoätz-Vorgang übrig, so dass der Reflexionsdaktor des Al-Si-Materials verringert wird. Aus diesem Grunde ist der obere Grenzwert des Si-Gehaltes im praktischen Falle 5 Gew.%.

Bei den Beispielen 1, 2, 3 und 7 wurde die Beschreibung, die sich auf die Elektrodenlochbereiehe bezogen, weggelassen.

Wie zuvor anhand der Beispiele erläutert wurde, weist das Halbleiterbauteil, bei dem Dünnschichten aus der Al-Mn-Legierung

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oder der Al-Si-Hn-Legierung als Verdrahtungsmaterial verwendet wurde, insbesondere hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit ausgezeichnete Eigenschaften auf und die Zuverlässigkeit und Dauerhaftigkeit des Halbleiterbauteils kann auf diese Weise wesentlich verbessert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Halbleiter-Bauelement mit einer Leiterbahnschicht vorgegebenen Musters, welche sich auf einem auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten, isolierenden Film befindet und mit vorgegebenen Bereichen innerhalb des Substrats über im isolierenden Film ausgebildeten Öffnungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschicht aus einem Material gebildet wird, welches aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Legierung mit einer Zusammensetzung, in der 0,05 bis 6 Gew.% Mn enthalten ist, wobei der übrige Teil im wesentlichen aus Al besteht, und einer Legierung mit einer Zusammensetzung besteht, in der 0,05 bis 6 Gew.% Mn und 0,8 bis 5 Gew.% Si enthalten ist, wobei der übrige Teil im wesentlichen Al ist.

2. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiterbahnelement aus einer Legierung .mit 0,05 bis 6 Gew.% Mn und 0,8 bis 5 Gew.% Si besteht, wobei der übrige Teil im wesentlichen Al ist.

3. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschicht aus einer Legierung mit 0,05 bis 6 Gew.% Mn und 2 bis 3 Gew.% Si besteht, wobei der übrige Teil im wesentlichen Al ist.

4-. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnschicht aus einer Legierung mit 0,05 bis 6 Gew.% Mn besteht, wobei der übrige Teil im wesentlichen Al ist.

5. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, dass der Mn-Gehalt grosser als 1,0 Gew.% und kleiner als 6 Gew.% ist.

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6. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, dass der Mn-Gehalt 1,5 bis 6 Gew.% ist.

7. Halbleiter-Bauelement"nach einem der Ansprüche 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, dass der Mn-Gehalt 2 bis 6 Gew.% ist.

8. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet, dass der Mn-Gehalt grosser als 1,0 Gew.% und kleiner als 3,0 Gew.% ist.

9. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Bauelement in Kunststoff vergossen ist.

10. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9? dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiter-Substrat aus einen Si~Einkristall besteht.

11. Halbleiter-Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbannschicht mit Gold kontaktiert ist.

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