DE69030400T2 - Anordnung der Rückseitenmetallisierung für Halbleiterbauelemente - Google Patents
Anordnung der Rückseitenmetallisierung für HalbleiterbauelementeInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Halbleitervorrichtungen und insbesondere eine Rückseitenmetallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen
- Rückseitenmetallisierungsstrukturen dieses Typs müssen im allgemeinen drei Haupteigenschaften aufweisen. Zunächst muß die direkt auf einen Wafer aufgetragene Schicht an diesem Wafer haften. Zweitens muß sich die Außenfläche der Metallisierungsstruktur löten lassen, so daß die Halbleitervorrichtung an Leiterrahmen und dergleichen gebondet werden kann. Drittens muß sich die Metallisierungsstruktur selbst nicht auflösen. Existierende Metallisierungsstrukturen weisen verschiedene Probleme hinsichtlich der genannten Eigenschaften auf.
- Eine existierende Metallisierungsstruktur enthält eine Chromschicht, die direkt auf der Rückseite eines Wafers angeordnet ist, eine Zwischenschicht aus Silber und Chrom, die auf der Chromschicht angeordnet ist, sowie eine Silberschicht, die auf der Zwischenschicht angeordnet ist. Die Silberschicht läßt sich ausgezeichnet löten, und im allgemeinen löst sich die Struktur nicht auf. Obwohl jedoch die Chromschicht an der Rückseite von Silizium-Wafern mit einer relativ rauhen Oberfläche (ungefähr 300 Grit-Equivalency (grit equivalency)) gut haftet, nimmt die Haftung der Chromschicht an der Silizium- Wafer-Rückseite ab, wenn die Oberfläche feiner wird. Wenn eine Chromschicht direkt auf die Rückseite eines Silizium-Wafers mit 2000 Grit-Equivalency aufgetragen wird, haftet das Chrom außerordentlich schlecht an dem Silizium.
- Eine weitere Metallisierungsstruktur dieses Typs schließt das Herstellen einer Vanadiumschicht direkt auf einem Wafer sowie einer Nickelschicht auf der Vanadiumschicht ein, und anschließend kann eine wahlweise Gold-Germanium-Schicht auf der Nikkelschicht ausgebildet werden. Vanadium haftet außerordentlich gut an Silizium. Die Nickelschicht läßt sich jedoch dabei nicht gut löten. Des weiteren weist die wahlweise Gold- Germanium-Schicht dabei keine guten Löteigenschaften auf, und ihr Einsatz ist außerordentlich teuer. Es wäre daher außerordentlich wünschenswert, über eine Metallisierungsstruktur zu verfügen, die gut an glatten Wafern haftet, ausgezeichnete Löteigenschaften aufweist und sich während der Lebensdauer der Halbleitervorrichtung nicht auflöst.
- Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verbesserte Rückseitenmetallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen zu schaffen.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Rückseitenmetallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen zu schaffen, die relativ kostengünstig ist.
- Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Metallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen geschaffen, wobei die Erfindung umfaßt und gekennzeichnet ist durch:
- eine Vanadiumschicht, die auf der Rückseite eines Wafers angeordnet ist; und
- eine Silberschicht, die auf der Vanadiumschicht angeordnet ist.
- Des weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen einer Rückseitenmetallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung offenbart und in Anspruch 4 der beigefügten Ansprüche beansprucht.
- Die obenstehenden und weitere Aufgaben und Vorteile werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Ausführung erfüllt, die als Teil derselben eine Vanadiumschicht enthält, die direkt auf der Rückseite eines Wafers angeordnet ist, sowie eine Silberschicht, die auf der Vanadiumschicht angeordnet ist. Bisher wurde davon ausgegangen, daß die Kombination von Vanadium und Silber bei Rückseitenmetallisierungsstrukturen nicht eingesetzt werden könnte, da das Vanadium-Silber-System sowohl in festem als auch in flüssigem Zustand nicht mischbar ist (siehe Smith, Bulletin of Alloy Phase Diagrams 1981, Volume 2, Nr. 3, Seite 343-344).
- Fig. 1 ist eine stark vergrößerte Schnittansicht einer Ausführung einer Rückseitenmetallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen; und
- Fig. 2 ist eine stark vergrößerte Schnittansicht einer weiteren Ausführung einer Rückseitenmetallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen.
- Fig. 1 ist eine stark vergrößerte Schnittansicht einer Ausführung einer Rückseitenmetallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen. Fig. 1 stellt einen Wafer 10 mit einer Vorderseite 12 und einer Rückseite 14 dar. Bei dieser Ausführung besteht Wafer 10 aus Silizium, obwohl der Fachmann weiß, daß Wafer eingesetzt werden können, die aus anderen bekannten Materialien bestehen. Im allgemeinen weist die Vorderseite 12 von Wafer 10 eine Halbleiterstruktur bzw. eine Reihe von Halbleiterstrukturen auf, die darauf oder darin ausgebildet sind. Obwohl eine Rückseitenmetallisierungsstruktur offenbart wird, ist es auch möglich, die Struktur an der Vorderseite eines Wafers einzusetzen.
- Rückseite 14 von Silizium-Wafer 10 ist so geschliffen worden, daß die Oberflächengüte wenigstens 300 Grit-Equivalency beträgt. Viele Metalle haften nicht an Silizium mit einer derartig glatten Oberfläche. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß Vanadiumschicht 16, die auf Rückseite 14 von Silizium-Wafer 10 dargestellt ist, gut an Silizium-Wafern mit Oberflächengüten weit über 2000 Grit-Equivalency haftet. Vanadiumschicht 16 hat eine Dicke im Bereich von 500 bis 3000 Ångstrom und kann auf die Rückseite 14 von Wafer 10 entweder gesputtert oder aufgedampft werden.
- Eine Silberschicht 18 ist auf Vanadiumschicht 16 angeordnet dargestellt. Silberschicht 18 weist eine Dicke im Bereich von 10.000 bis 20.000 Ångstrom auf und kann entweder durch Sputtern oder Aufdampfen hergestellt werden. Silber läßt sich ausgezeichnet an den verschiedenen Chipbondmaterialien anlöten, die zur Anbringung von Halbleiterchips an Leiterrahmen und dergleichen verwendet werden und ist daher sehr vorteilhaft als abschließende Schicht einer Rückseitenmetallisierungsstruktur. Da sich Vanadium und Silber sowohl in festem als auch in flüssigem Zustand nicht vermischen (siehe Zusammenfassung der Erfindung), sind Fachleute bisher davon ausgegangen, daß diese beiden Materialien nicht in direktem Kontakt miteinander eingesetzt werden können. Silberschicht 18 und Vanadiumschicht 16 weisen jedoch bei dieser Anwendung mehr äls ausreichende Haftung aneinander auf.
- Fig. 2 ist eine stark vergrößerte Schnittansicht einer Ausführung einer Rückseitenmetallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen, die keinen Teil der Erfindung darstellt. Wafer 10 mit Vorderseite 12 und Rückseite 14 zusammen mit der daran angeordneten Vanadiumschicht 16 ist praktisch der gleiche wie die oben in Fig. 1 beschriebene. Jedoch ist eine Zwischenschicht 20 auf Vanadiumschicht 16 angeordnet dargestellt. Zwischenschicht 20 kann aus einem Gemisch von Vanadium und Silber bestehen, das eine Dicke im Bereich von 3000 bis 7000 Ångstrom aufweist. Zwischenschicht 20 kann entweder durch Aufdampfen oder Sputtern hergestellt werden. Es versteht sich, daß beide Materialien gleichzeitig aufgedampft oder gesputtert werden. Zwischenschicht 20 weist ein Vanadium-Silber-Verhältnis im Bereich von 10:90 bis 50:50 auf. Wiederum haftet Zwischenschicht 20, die aus einem Gemisch von Vanadium und Silber besteht, obwohl das Silber-Vanadium-System sowohl in festem als auch in flüssigem Zustand nicht mischbar ist, ausreichend.
- Zwischenschicht 20 kann auch aus Nickel bestehen. Die Nickel- Zwischenschicht 20 kann auf Vanadiumschicht 16 entweder aufgedampft oder gesputtert werden und weist eine Dicke im Bereich von 500 bis 3000 Ångstrom auf. Nickel haftet sowohl an Vanadiumschicht 16 als auch an Silberschicht 18, die später auf Zwischenschicht 20 aufgetragen wird.
Claims (4)
1. Metallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen,
wobei die Erfindung umfaßt:
eine Vanadiumschicht (16), die auf der Rückseite (14)
eines Wafers (10) angeordnet ist; und
eine Silberschicht (18), die auf der Vanadiumschicht (16)
angeordnet ist.
2. Metallisierungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die
Vanadiumschicht (16) eine Dicke im Bereich von 50 bis 300 nm
(500 bis 3000 Ångstrom) hat und die Silberschicht (18)
eine Dicke im Bereich von 1 bis 2 µm (10.000 bis 20.000
Ångstrom) hat.
3. Metallisierungsstruktur nach Anspruch 2, wobei die
Vanadiumschicht (16) an der Rückseite (14) eines Silizium-
Wafers (10) angedordnet ist, wobei die Rückseite (14) des
Silizium-Wafers (10) eine Rückseitenoberflächengüte von
wenigstens 300 Grit-Equivalency (grit equivalency) hat.
4. Verfahren zum Herstellen einer
Rückseitenmetallisierungsstruktur für Halbleitervorrichtungen, das die folgenden
Schritte umfaßt:
Bereitstellen eines Wafers (10) mit einer Rückseite (14);
Herstellen einer Vanadiumschicht (16) auf der Rückseite
(14) des Wafers (10); und
Herstellen einer Silberschicht (18) auf der Vanadium
schicht (16).
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