JP3345397B2 - アルミニウム合金金属化層の腐食抑制保護層およびその製法 - Google Patents
アルミニウム合金金属化層の腐食抑制保護層およびその製法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ電子デバイ
スに使用するアルミニウム（Ａｌ）合金で金属化した層
の湿気により生成する腐蝕を抑制保護する層、及びこの
ような層の製法に関する。
スに使用するアルミニウム（Ａｌ）合金で金属化した層
の湿気により生成する腐蝕を抑制保護する層、及びこの
ような層の製法に関する。
【０００２】本発明はまたこの層の製法並びに該層を備
えた半導体集積電子デバイスにも関する。
えた半導体集積電子デバイスにも関する。
【０００３】
【従来の技術】この分野で周知であるように、電子デバ
イスを組み立てプラスチックパッケージ中にカプセル封
じするときに主として生ずる最終金属化層の腐蝕は半導
体集積電子デバイスの製造の際の信頼性の重大な問題で
ある。
イスを組み立てプラスチックパッケージ中にカプセル封
じするときに主として生ずる最終金属化層の腐蝕は半導
体集積電子デバイスの製造の際の信頼性の重大な問題で
ある。
【０００４】例えばモスパワートランジスターを組み込
んだパワーデバイスの性能はデバイスフェース上の金属
層の腐蝕により強く影響を受ける。この影響は集積回路
の寸法が小さい程より強く感じられる。
んだパワーデバイスの性能はデバイスフェース上の金属
層の腐蝕により強く影響を受ける。この影響は集積回路
の寸法が小さい程より強く感じられる。
【０００５】上記デバイスの満足な動作を左右する値は
電力を送っている状態での抵抗値であり、この値はデバ
イスフェース上の金属層（パワーデバイスでのこの層は
電力用モスのソース電極と一致する）の酸化により大き
く変化する。半導体工業ではフェースの金属化は常套手
段であり、これらのパワーデバイスではいずれもアルミ
ニウム合金、通常はＡｌ−Ｓｉ（１重量/重量％）合金
の層を析出させることからなり、それらのデワイスの場
合、電子移動は電力用モスを使用するパワースイッチに
なるように重大な問題ではない。
電力を送っている状態での抵抗値であり、この値はデバ
イスフェース上の金属層（パワーデバイスでのこの層は
電力用モスのソース電極と一致する）の酸化により大き
く変化する。半導体工業ではフェースの金属化は常套手
段であり、これらのパワーデバイスではいずれもアルミ
ニウム合金、通常はＡｌ−Ｓｉ（１重量/重量％）合金
の層を析出させることからなり、それらのデワイスの場
合、電子移動は電力用モスを使用するパワースイッチに
なるように重大な問題ではない。
【０００６】湿った環境で凝縮した水分はその中に溶け
た腐蝕に充分な濃度の腐蝕性イオン性不純物を含むか
ら、この凝縮水がＡｌ−Ｓｉ合金表面で開始され得る。
凝縮水はまた、例えば凝縮水がパッケージを透過する結
果として、及び場合により加圧釜内で行われる湿気環境
中の動作性の試験中に保護用成形樹脂を透過する結果と
して、金属層表面上に凝縮水が局所的に生成することも
ある。
た腐蝕に充分な濃度の腐蝕性イオン性不純物を含むか
ら、この凝縮水がＡｌ−Ｓｉ合金表面で開始され得る。
凝縮水はまた、例えば凝縮水がパッケージを透過する結
果として、及び場合により加圧釜内で行われる湿気環境
中の動作性の試験中に保護用成形樹脂を透過する結果と
して、金属層表面上に凝縮水が局所的に生成することも
ある。
【０００７】カソード表面領域及びアノード表面領域間
を流れるある種のイオン種は、成形樹脂自体から放出さ
れることがあるか、または集積回路の構築に採用された
材料中の汚染物として含有されることもある。成形樹脂
は、その上、水を吸収し、恐らく水で飽和するようにな
ると、電解質媒体として作用することができるけれど
も、樹脂層中のイオンや電子の拡散は充分なほど困難
で、拡散は遅延され、最終的には腐蝕作用は阻止され
る。
を流れるある種のイオン種は、成形樹脂自体から放出さ
れることがあるか、または集積回路の構築に採用された
材料中の汚染物として含有されることもある。成形樹脂
は、その上、水を吸収し、恐らく水で飽和するようにな
ると、電解質媒体として作用することができるけれど
も、樹脂層中のイオンや電子の拡散は充分なほど困難
で、拡散は遅延され、最終的には腐蝕作用は阻止され
る。
【０００８】最後に、電解槽が合金表面上に形成され得
ることに留意すべきである。カソードとアノードとが通
常、デバイスの２個の電極で、それらは例えばモスパワ
ートランジスターのゲート金属接点とソース金属接点、
或は金製ボンディングワイヤーとＡｌ金属化層の周りの
表面とである。
ることに留意すべきである。カソードとアノードとが通
常、デバイスの２個の電極で、それらは例えばモスパワ
ートランジスターのゲート金属接点とソース金属接点、
或は金製ボンディングワイヤーとＡｌ金属化層の周りの
表面とである。
【０００９】Al金属化層は天然に生成した水和酸化物の
通常非常に薄い〔数十オングストローム〕層で被覆さ
れ、この層は下にあるAl金属を標準の環境条件での更な
る腐食から保護する。しかし、この天然生成層は凝縮し
た電解液が充分量の触媒的物質を含んでいると腐食され
るようになる。この場合、水和Al酸化物は化学反応によ
り電解液に溶解してAｌ金属層表面は迅速に電解液と接
触するようになり、局部的ｐＨ値により２つの可能性あ
る反応経路： 酸性媒体中 ２Ａｌ ＋ ６Ｈ＋ → ２Ａｌ３＋ ＋ ３Ｈ２ ２Ａｌ３＋ ＋ ６Ｈ２Ｏ → ２Ａｌ(ＯＨ)3 ＋ ６Ｈ＋ 及び 塩基性媒体中 Ａｌ ＋ ３ＯＨ → ２Ａｌ(ＯＨ)３ ＋ ３ｅ ６Ｏ２ ＋ ６Ｈ２Ｏ ＋ １２ｅ− → １２ＯＨ− のいずれかを経てＡｌ層中で異種金属接触腐食メカニズ
ムを生ずる。
通常非常に薄い〔数十オングストローム〕層で被覆さ
れ、この層は下にあるAl金属を標準の環境条件での更な
る腐食から保護する。しかし、この天然生成層は凝縮し
た電解液が充分量の触媒的物質を含んでいると腐食され
るようになる。この場合、水和Al酸化物は化学反応によ
り電解液に溶解してAｌ金属層表面は迅速に電解液と接
触するようになり、局部的ｐＨ値により２つの可能性あ
る反応経路： 酸性媒体中 ２Ａｌ ＋ ６Ｈ＋ → ２Ａｌ３＋ ＋ ３Ｈ２ ２Ａｌ３＋ ＋ ６Ｈ２Ｏ → ２Ａｌ(ＯＨ)3 ＋ ６Ｈ＋ 及び 塩基性媒体中 Ａｌ ＋ ３ＯＨ → ２Ａｌ(ＯＨ)３ ＋ ３ｅ ６Ｏ２ ＋ ６Ｈ２Ｏ ＋ １２ｅ− → １２ＯＨ− のいずれかを経てＡｌ層中で異種金属接触腐食メカニズ
ムを生ずる。
【００１０】先行技術 起こり得る腐食を少なくする最初のアプローチはアルミ
ニウム合金層の表面上に適切な抑制層を形成することに
以拠する。この抑制層が有効であるためには、この層お
よび層の製法は下記の条件を満足しなければならない： （ａ）完成デバイスの性能と整合性があること； （ｂ）集積回路を備えた他の層の物理化学的特性に影響
を及ぼさないこと； （ｃ）次後のリードワイヤー類を繋ぐ工程およびパッケ
ージ処理工程とに適合性があること。
ニウム合金層の表面上に適切な抑制層を形成することに
以拠する。この抑制層が有効であるためには、この層お
よび層の製法は下記の条件を満足しなければならない： （ａ）完成デバイスの性能と整合性があること； （ｂ）集積回路を備えた他の層の物理化学的特性に影響
を及ぼさないこと； （ｃ）次後のリードワイヤー類を繋ぐ工程およびパッケ
ージ処理工程とに適合性があること。
【００１１】プラスチツクでパッケッジしたデバイスで
はアルミニウム金属層表面は比較的厚い不働態化誘電層
[SiN、プバポックス(Pvapox)、SiONなど]で通常“保
護”されていて、この不働態化誘電層が成形樹脂からア
ルミニウム表面へ水分が移行するのを阻止する。いずれ
にせよ、不働態化誘電層は、ワイヤーをアルミニウム金
属層表面に接続して接点を造るために、例えば写真製版
法及び連携する食刻により調整（所定の形状に加工）さ
れなければならない。
はアルミニウム金属層表面は比較的厚い不働態化誘電層
[SiN、プバポックス(Pvapox)、SiONなど]で通常“保
護”されていて、この不働態化誘電層が成形樹脂からア
ルミニウム表面へ水分が移行するのを阻止する。いずれ
にせよ、不働態化誘電層は、ワイヤーをアルミニウム金
属層表面に接続して接点を造るために、例えば写真製版
法及び連携する食刻により調整（所定の形状に加工）さ
れなければならない。
【００１２】大電流が通るパワーデバイスでは比較的広
い接触面積を必要とする０.０５〜０.５ｍｍ（２〜２０
ミル）の範囲の直径の接続用ワイヤーが通常使用され
る。
い接触面積を必要とする０.０５〜０.５ｍｍ（２〜２０
ミル）の範囲の直径の接続用ワイヤーが通常使用され
る。
【００１３】接続端部は非被覆金属区域であり、従って
飽和蒸気の水の形態もしくは液状の水の形態の水による
腐食を潜在的に受ける。従って、通常使用される不働態
誘電層は腐食問題を決定的に解決できないし、また更に
付加的な処理工程（誘電剤析出、マスキング、食刻）を
必要とするが、これがまた下側に存在する層との相互作
用から生ずる問題並びにコストが嵩む問題を更に生ず
る。
飽和蒸気の水の形態もしくは液状の水の形態の水による
腐食を潜在的に受ける。従って、通常使用される不働態
誘電層は腐食問題を決定的に解決できないし、また更に
付加的な処理工程（誘電剤析出、マスキング、食刻）を
必要とするが、これがまた下側に存在する層との相互作
用から生ずる問題並びにコストが嵩む問題を更に生ず
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の根元にある技
術的問題は、電子デバイスの製造を付加的な複雑性およ
びコストが課せられることなく腐食に対し金属層を効果
的に保護する適切な構造的特徴および機能的特徴を示
す、半導体集積回路に存在する金属層に対する新規なタ
イプの保護または不働態を提供するにある。このように
して、前述の先行技術の欠点は解決できる。
術的問題は、電子デバイスの製造を付加的な複雑性およ
びコストが課せられることなく腐食に対し金属層を効果
的に保護する適切な構造的特徴および機能的特徴を示
す、半導体集積回路に存在する金属層に対する新規なタ
イプの保護または不働態を提供するにある。このように
して、前述の先行技術の欠点は解決できる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】発明の概要 本発明の概念は金属が湿った雰囲気中で応力を受けたと
きに金属の腐食/ヒドロキシル化作用に抗するのに有効
な超薄層の不働態化ホスフェート層またはフイルムを金
属層上に生成させるにある。この超薄層ホスフェートフ
イルムはＡｌ合金金属表面の化学処理により生成する。
きに金属の腐食/ヒドロキシル化作用に抗するのに有効
な超薄層の不働態化ホスフェート層またはフイルムを金
属層上に生成させるにある。この超薄層ホスフェートフ
イルムはＡｌ合金金属表面の化学処理により生成する。
【００１６】この概念に基づいて、先行技術の技術上の
問題は先に示し且つ特許請求の範囲の請求項１およびそ
れ以降に記載の請求項に規定した特徴要件部分に規定し
た腐蝕抑制保護層により解決される。
問題は先に示し且つ特許請求の範囲の請求項１およびそ
れ以降に記載の請求項に規定した特徴要件部分に規定し
た腐蝕抑制保護層により解決される。
【００１７】本発明はまた特許請求の範囲請求項７およ
びそれ以降の請求項に記載した腐蝕抑制保護層をも提供
する。
びそれ以降の請求項に記載した腐蝕抑制保護層をも提供
する。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明による腐蝕抑制保護層およ
びその製法の特徴要件および利点は添付図面に関して非
限定例として記載した本発明の実施態様の記載から明ら
かであろう。
びその製法の特徴要件および利点は添付図面に関して非
限定例として記載した本発明の実施態様の記載から明ら
かであろう。
【００１９】図面の簡単な記載 図において、図１の図Ａ（以下に図Ａと云う）は半導体
電子デバイスの本発明の製法の工程を受ける部分の概略
拡大縦断面の説明図である。
電子デバイスの本発明の製法の工程を受ける部分の概略
拡大縦断面の説明図である。
【００２０】図１のＢ（以下に図１Ｂと云う）は支持体
層（ウエブ）１の縦断面の本発明の製法により続いて起
こる化学処理工程の概略説明図である。
層（ウエブ）１の縦断面の本発明の製法により続いて起
こる化学処理工程の概略説明図である。
【００２１】図２は本発明方法により得られる半導体電
子デバイスの半導体ウエハー上に超薄層３が生成して間
もない後の表面について強度：結合エネルギーとしてプ
ロットしたＡｌについての測定結果を説明するＸ線電子
分光法（ＸＰＳ）グラフすなわちスペクトルである。
子デバイスの半導体ウエハー上に超薄層３が生成して間
もない後の表面について強度：結合エネルギーとしてプ
ロットしたＡｌについての測定結果を説明するＸ線電子
分光法（ＸＰＳ）グラフすなわちスペクトルである。
【００２２】図３は本発明方法により得られる半導体電
子デバイスの半導体ウエハー上に超薄層３が生成して間
もない後の表面について強度：結合エネルギーとしてプ
ロットしたＰについての測定結果を説明するＸ線電子分
光法（ＸＰＳ）グラフすなわちスペクトルである。
子デバイスの半導体ウエハー上に超薄層３が生成して間
もない後の表面について強度：結合エネルギーとしてプ
ロットしたＰについての測定結果を説明するＸ線電子分
光法（ＸＰＳ）グラフすなわちスペクトルである。
【００２３】図４はエポキシ樹脂からなるプラスチツク
に予めパッケージした半導体電子デバイスを機械的に開
いた後の半導体ウェハー上の超薄層３について強度：結
合エネルギーとしてプロツトしたＡｌについての測定結
果を説明するＸ線電子分光法(XPS)グラフすなわちスペ
クトルである。
に予めパッケージした半導体電子デバイスを機械的に開
いた後の半導体ウェハー上の超薄層３について強度：結
合エネルギーとしてプロツトしたＡｌについての測定結
果を説明するＸ線電子分光法(XPS)グラフすなわちスペ
クトルである。
【００２４】図５はエポキシ樹脂からなるプラスチツク
に予めパッケージした半導体電子デバイスを機械的に開
いた後の半導体ウェハー上の超薄層３について強度：結
合エネルギーとしてプロツトしたＰについての測定結果
を説明するＸ線電子分光法(XPS)グラフすなわちスペク
トルである。
に予めパッケージした半導体電子デバイスを機械的に開
いた後の半導体ウェハー上の超薄層３について強度：結
合エネルギーとしてプロツトしたＰについての測定結果
を説明するＸ線電子分光法(XPS)グラフすなわちスペク
トルである。
【００２５】詳細な記載 図、特に図１の図１Ａを参照すると、半導体電子デバイ
ス（これは慣用のものであるから、図から省略した）上
に形成された金属化層１を示す。この金属化層１は半導
体集積回路中の集積電子素子間を最終的に相互接続する
層として従来法により析出されたアルミニウム−珪素
（Ａｌ−Ｓｉ）合金であることができる。
ス（これは慣用のものであるから、図から省略した）上
に形成された金属化層１を示す。この金属化層１は半導
体集積回路中の集積電子素子間を最終的に相互接続する
層として従来法により析出されたアルミニウム−珪素
（Ａｌ−Ｓｉ）合金であることができる。
【００２６】以下に記載する処理工程および構造は集積
回路をを製作する全方法を記載するものではない。事
実、本発明は当該工業で現在使用されている集積回路製
作技法と同時に実施でき、本発明を説明するのに必要な
処理工程だけを以下に記載する。
回路をを製作する全方法を記載するものではない。事
実、本発明は当該工業で現在使用されている集積回路製
作技法と同時に実施でき、本発明を説明するのに必要な
処理工程だけを以下に記載する。
【００２７】製作中の集積回路部分の縮尺した縦断面図
は示してないが、図は本発明の主要特徴に着目して記載
する。
は示してないが、図は本発明の主要特徴に着目して記載
する。
【００２８】半導体集積回路はいわゆる半導体ウエハー
部である半導体支持材上に形成される。この支持材はＰ
＋ドープされるかＮ＋ドープされていることができる。
部である半導体支持材上に形成される。この支持材はＰ
＋ドープされるかＮ＋ドープされていることができる。
【００２９】半導体ウエハーはデバイスのレイアウトを
受け入れるために、或は半導体中にモノリシックに集積
した電子回路のレイアウトを受け入れるために、未加工
のフェース表面を備える。
受け入れるために、或は半導体中にモノリシックに集積
した電子回路のレイアウトを受け入れるために、未加工
のフェース表面を備える。
【００３０】半導体ウエハーはまた、フェース側表面の
反対側にある下側表面を備える。これらのフェース側表
面および下側表面は、以下に、前面および裏面とも呼ぶ
こととする。
反対側にある下側表面を備える。これらのフェース側表
面および下側表面は、以下に、前面および裏面とも呼ぶ
こととする。
【００３１】本発明の製法では、Ａｌ合金金属化層１
は、半導体ウエハーの製作工程終了後に半導体ウエハー
に処理工程を適用することにより、変成されることが有
利である。
は、半導体ウエハーの製作工程終了後に半導体ウエハー
に処理工程を適用することにより、変成されることが有
利である。
【００３２】ウェハー前面はアルミニウム金属層で被覆
され、一方、ウェハー裏面には複数層（例えばＴｉ、Ｎ
ｉ、Ａｕ）を含む金属化層が析出されている。
され、一方、ウェハー裏面には複数層（例えばＴｉ、Ｎ
ｉ、Ａｕ）を含む金属化層が析出されている。
【００３３】本発明の製法はウェハーの裏面上の金属層
表面をそのまま残すか、或は少なくとも該裏面金属層表
面を"劣化"させることはない。
表面をそのまま残すか、或は少なくとも該裏面金属層表
面を"劣化"させることはない。
【００３４】有利には、本発明の製法では金属が湿った
環境中で応力を受けたときに該金属の腐蝕／ヒドロキシ
ル化に抗するのに有効である超薄層のホスフェート層ま
たはフイルム３が備えられる。好適には、この超薄層ホ
スフェートフイルム３はＡｌ合金金属化層１の表面化学
処理により生成する。
環境中で応力を受けたときに該金属の腐蝕／ヒドロキシ
ル化に抗するのに有効である超薄層のホスフェート層ま
たはフイルム３が備えられる。好適には、この超薄層ホ
スフェートフイルム３はＡｌ合金金属化層１の表面化学
処理により生成する。
【００３５】本発明によれば、Ａｌ合金金属化層の表面
化学処理は、湿った環境中で耐腐食性を示す超薄層のホ
スフェート化すなわちリン酸塩化不働態化層を生成する
のに有効な２種の異なる部類のＡｌ層表面化学処理が行
われる。
化学処理は、湿った環境中で耐腐食性を示す超薄層のホ
スフェート化すなわちリン酸塩化不働態化層を生成する
のに有効な２種の異なる部類のＡｌ層表面化学処理が行
われる。
【００３６】基本的に、本発明の製法は第１態様および
その変成態様により規定でき、両態様共に本発明の範囲
内に入るものである。
その変成態様により規定でき、両態様共に本発明の範囲
内に入るものである。
【００３７】第１態様では、金属層１の表面は濃硝酸
（１００％）および少量のリン酸との混合物を使用する
２段階化学処理に付される。
（１００％）および少量のリン酸との混合物を使用する
２段階化学処理に付される。
【００３８】本発明製法の第１態様のフローチャートは
下記の通りである： 工程１） ウェハーを濃硝酸（ＨＮＯ３）に浸漬また
は濡らす； 温度は４０〜５０℃； 時間は少なくとも１０分間である； 工程２） ウェハーをＨＮＯ３および少量のリン酸
（Ｈ３ＰＯ４） （例えば０.００５〜０．０１体積/体積％のリン酸）の 混合物中に浸漬または濡らす； 温度は４０〜５０℃； 時間は１０〜２０分間である；この工程は工程１）のすぐ後に続いて行われる 工程３） 水中超音波洗浄による後処理 工程４） 低温での乾燥
下記の通りである： 工程１） ウェハーを濃硝酸（ＨＮＯ３）に浸漬また
は濡らす； 温度は４０〜５０℃； 時間は少なくとも１０分間である； 工程２） ウェハーをＨＮＯ３および少量のリン酸
（Ｈ３ＰＯ４） （例えば０.００５〜０．０１体積/体積％のリン酸）の 混合物中に浸漬または濡らす； 温度は４０〜５０℃； 時間は１０〜２０分間である；この工程は工程１）のすぐ後に続いて行われる 工程３） 水中超音波洗浄による後処理 工程４） 低温での乾燥
【００３９】本発明の製法はこの第１態様によれば金属
層は超薄層の保護ホスフェートフイルム３で被覆され
る。しかし、この処理を行うには基本的には下記のよう
な困難が伴う：処理は特殊な装置を必要とする高温の硝
酸を使用するため非常に腐食性である；この処理はウェ
ハーの裏面複合金属化層（ＴｉＮｉＡｕ型の）とは完全
には適合性ではないので、上記処理はウェハーの裏面の
複合金属化完了前に実施するのが最良である。
層は超薄層の保護ホスフェートフイルム３で被覆され
る。しかし、この処理を行うには基本的には下記のよう
な困難が伴う：処理は特殊な装置を必要とする高温の硝
酸を使用するため非常に腐食性である；この処理はウェ
ハーの裏面複合金属化層（ＴｉＮｉＡｕ型の）とは完全
には適合性ではないので、上記処理はウェハーの裏面の
複合金属化完了前に実施するのが最良である。
【００４０】これらの難点を克服するために、本発明の
製法をウェハーにおける集積回路を製作する処理過程と
容易に統合でき、且つ適合性となすように、本発明は半
導体ウェハーに対するより単純な処理（変成態様）を提
供する。
製法をウェハーにおける集積回路を製作する処理過程と
容易に統合でき、且つ適合性となすように、本発明は半
導体ウェハーに対するより単純な処理（変成態様）を提
供する。
【００４１】この変成態様では、ウェハーを極性有機溶
媒例えばアセトニトリルまたは酢酸エチルと、リン酸ま
たはそのホスフェート誘導体との混合物で２５〜４０℃
の温度で５〜４０分間処理する。この処理シーケンス及
び種々の工程の詳細は以下に詳述する。
媒例えばアセトニトリルまたは酢酸エチルと、リン酸ま
たはそのホスフェート誘導体との混合物で２５〜４０℃
の温度で５〜４０分間処理する。この処理シーケンス及
び種々の工程の詳細は以下に詳述する。
【００４２】 工程１） ウェハーを極性有機溶媒と少量のリン酸(H
3PO4)、例えば０.５〜1体積/体積％のリン酸との混合物
に浸漬する。或はまた、ホスフェート反応剤としてオル
トリン酸またはR−HxPOy(式中、Rはアルカリ性タイプの
イオン性基またはアルキル基を表わす)を使用する： 温度は２５〜４０℃； 時間は５〜４０分間である； 工程２） アルコール中または水中での超音波洗浄後
処理； 工程３） 低温乾燥。
3PO4)、例えば０.５〜1体積/体積％のリン酸との混合物
に浸漬する。或はまた、ホスフェート反応剤としてオル
トリン酸またはR−HxPOy(式中、Rはアルカリ性タイプの
イオン性基またはアルキル基を表わす)を使用する： 温度は２５〜４０℃； 時間は５〜４０分間である； 工程２） アルコール中または水中での超音波洗浄後
処理； 工程３） 低温乾燥。
【００４３】本発明の製法のこの変成態様による処理を
適用する前に金属化層１の表面は天然水和酸化物（Ａｌ
２Ｏ３・ｘＨ２Ｏ）の薄い層２（３０〜４０Å）で被覆
される。本発明の方法の第１工程中にこの表面で起こる
化学反応は図１の図１Ａおよび図１Ｂにより説明されて
いる。
適用する前に金属化層１の表面は天然水和酸化物（Ａｌ
２Ｏ３・ｘＨ２Ｏ）の薄い層２（３０〜４０Å）で被覆
される。本発明の方法の第１工程中にこの表面で起こる
化学反応は図１の図１Ａおよび図１Ｂにより説明されて
いる。
【００４４】本発明の製法の更なる変成態様では先の処
理工程１）、２）及び３）中に超薄層ホスフェートフイ
ルム３で被覆されたアルミニウム表面を更にＮ２雰囲気
中で１２５゜〜１５０℃の温度で約１時間熱的に処理す
る。
理工程１）、２）及び３）中に超薄層ホスフェートフイ
ルム３で被覆されたアルミニウム表面を更にＮ２雰囲気
中で１２５゜〜１５０℃の温度で約１時間熱的に処理す
る。
【００４５】この付加的な工程は熱上記中の応力に高度
に耐性があるＡｌＰＯ４ホスフェート沈着層の生成によ
りホスフェート化された端子を再生することを可能とな
す。この結論は図２〜図５について以下に検討するそれ
ぞれのグラフ上に表されたＸ線電子分光法（ＸＰＳ）デ
ータの解析に従い到達した。
に耐性があるＡｌＰＯ４ホスフェート沈着層の生成によ
りホスフェート化された端子を再生することを可能とな
す。この結論は図２〜図５について以下に検討するそれ
ぞれのグラフ上に表されたＸ線電子分光法（ＸＰＳ）デ
ータの解析に従い到達した。
【００４６】最後に述べた熱処理は部分的に、或は完全
に硬化した数単分子膜の厚さのホスフェート層を生成す
る。このホスフェート層では脱水された端部アルミナの
厚さは元のアルミナの厚さより薄く、処理温度に依存す
る定常状態を達成する。実施可能な方法の標識はリンの
含有量および表面酸化アルミニウムの厚さの両者に関す
る表面化学を特徴付けるエスカ[ESCA(electron spectro
scopy for chemical analysis)] 測定値により与えられ
る。図２及び図３は例えば半導体ウエハー上の超薄層フ
イルム３生成後間もない表面に関し、図４及び図５はエ
ポキシ樹脂からなるプラスチツク中に予めパッケージし
たデバイスを機械的に開くことにより得た結果に関す
る。
に硬化した数単分子膜の厚さのホスフェート層を生成す
る。このホスフェート層では脱水された端部アルミナの
厚さは元のアルミナの厚さより薄く、処理温度に依存す
る定常状態を達成する。実施可能な方法の標識はリンの
含有量および表面酸化アルミニウムの厚さの両者に関す
る表面化学を特徴付けるエスカ[ESCA(electron spectro
scopy for chemical analysis)] 測定値により与えられ
る。図２及び図３は例えば半導体ウエハー上の超薄層フ
イルム３生成後間もない表面に関し、図４及び図５はエ
ポキシ樹脂からなるプラスチツク中に予めパッケージし
たデバイスを機械的に開くことにより得た結果に関す
る。
【００４７】更に詳しくは、図２および図４はアルミニ
ウムについてのＸＰＳスペクトルを示し、このスペクト
ルでは少量のアルミニウム金属および酸化したアルミニ
ウムが見られる。図３および図５は少量のリンを含むこ
とを示す。
ウムについてのＸＰＳスペクトルを示し、このスペクト
ルでは少量のアルミニウム金属および酸化したアルミニ
ウムが見られる。図３および図５は少量のリンを含むこ
とを示す。
【００４８】
【発明の効果】本発明方法は技術的問題を解決し、且つ
幾つかの利点を提供するが、それらの利点の内、特に優
れた利点は湿った環境中に置かれたときに超薄層ホスフ
ェート保護層がその下にある金属化層の腐蝕を実際に防
止することである。
幾つかの利点を提供するが、それらの利点の内、特に優
れた利点は湿った環境中に置かれたときに超薄層ホスフ
ェート保護層がその下にある金属化層の腐蝕を実際に防
止することである。
【００４９】更に、半導体デバイスの分野では本発明方
法により得られた保護層はリードワイヤーを変成アルミ
ニウム表面に直接結合することを可能となす。
法により得られた保護層はリードワイヤーを変成アルミ
ニウム表面に直接結合することを可能となす。
【図１】Ａは半導体デバイスの本発明製法の工程を部分
の拡大縦断面の説明図、Ｂは支持体層１の縦断面の本発
明の製法により続いて起こる工程の説明図である。
の拡大縦断面の説明図、Ｂは支持体層１の縦断面の本発
明の製法により続いて起こる工程の説明図である。
【図２】図２は本発明方法により得られる半導体電子デ
バイスの半導体ウェハー上に超薄層３が生成して間もな
い後の表面について強度：結合エネルギーとしてプロッ
トしたＡｌについての測定結果を説明するＸ線電子分光
法（ＸＰＳ）グラフすなわちスペクトルである。
バイスの半導体ウェハー上に超薄層３が生成して間もな
い後の表面について強度：結合エネルギーとしてプロッ
トしたＡｌについての測定結果を説明するＸ線電子分光
法（ＸＰＳ）グラフすなわちスペクトルである。
【図３】図３は本発明方法により得られる半導体電子デ
バイスの半導体ウェハー上に超薄層３が生成して間もな
い後の表面について強度：結合エネルギーとしてプロッ
トしたＰについての測定結果を説明するＸ線電子分光法
（ＸＰＳ）グラフすなわちスペクトルである。
バイスの半導体ウェハー上に超薄層３が生成して間もな
い後の表面について強度：結合エネルギーとしてプロッ
トしたＰについての測定結果を説明するＸ線電子分光法
（ＸＰＳ）グラフすなわちスペクトルである。
【図４】図４はエポキシ樹脂からなるプラスチツクに予
めパッケージした半導体電子デバイスを機械的に開いた
後の半導体ウェハー上の超薄層３について強度：結合エ
ネルギーとしてプロットしたＡｌについての測定結果を
説明するＸ線電子分光法（XPS）グラフすなわちスペク
トルである。
めパッケージした半導体電子デバイスを機械的に開いた
後の半導体ウェハー上の超薄層３について強度：結合エ
ネルギーとしてプロットしたＡｌについての測定結果を
説明するＸ線電子分光法（XPS）グラフすなわちスペク
トルである。
【図５】図５はエポキシ樹脂からなるプラスチツクに予
めパッケージした半導体電子デバイスを機械的に開いた
後の半導体ウェハー上の超薄層３について強度：結合エ
ネルギーとしてプロットしたＰについての測定結果を説
明するＸ線電子分光法（XPS）グラフすなわちスペクト
ルである。
めパッケージした半導体電子デバイスを機械的に開いた
後の半導体ウェハー上の超薄層３について強度：結合エ
ネルギーとしてプロットしたＰについての測定結果を説
明するＸ線電子分光法（XPS）グラフすなわちスペクト
ルである。
１ 半導体デバイス上に形成された金属化層 ２ 天然水和酸化物（Ａｌ２Ｏ３・ｘＨ２Ｏ）層 ３ 超薄層ホスフェート層またはフイルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｇ 5/032 Ｃ２３Ｇ 5/032 Ｈ０１Ｌ 21/768 Ｈ０１Ｌ 21/90 Ｌ (72)発明者 ジュゼッペ・クッロ イタリア国、98166 メッシーナ、ヴィ ア・コンソラーレ・ポンペア 221 (72)発明者 アントニーノ・スカンデュッラ イタリア国、95125 カタニア、ヴィ ア・エッセ・フィドゥーチャ １ビ (56)参考文献 特開 昭60−208479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−98581（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−29473（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 30/00 B32B 9/00 C23C 22/08 C23C 22/82 C23G 1/24 C23G 5/032 H01L 21/768
Claims (24)
- 【請求項１】 アルミニウム（Al）合金金属化層（１）
の湿気により生成する腐食の抑制保護層であって、該保
護層が超薄層ホスフェート層（３）であることを特徴と
する、保護層。 - 【請求項２】 保護層が不働態化層であることを特徴と
する、請求項１記載の保護層。 - 【請求項３】 保護層がアルミニウム合金金属化層
（１）表面の化学処理により生成してなることを特徴と
する、請求項１記載の保護層。 - 【請求項４】 保護層が天然酸化アルミニウム水和物(A
l２O３ xH2O)の薄層（２）の上面に形成されてなること
を特徴とする、請求項１記載の保護層。 - 【請求項５】 保護層がアルミニウムホスフェート(AlP
O4)であることを特徴とする、請求項１記載の保護層。 - 【請求項６】 保護層が更に硬化されてなることを特徴
とする、請求項１記載の保護層。 - 【請求項７】 アルミニウム（Al）合金金属化層（１）
の湿気により生成する腐食の抑制保護層の製法におい
て、前記金属化層（１）を濃硝酸と少量のリン酸との混
合物を使用して少なくとも２工程で化学処理することに
より前記金属化層（１）上に超薄層ホスフェート層
（３）を前記抑制保護層として形成させることを特徴と
する、保護層の製法。 - 【請求項８】 少なくとも２工程の化学処理がアルミニ
ウム合金金属化層（１）を約４０〜５０℃の温度で、少
なくとも１０分間濃硝酸（HNO3）中に浸漬する第１工程
を備えることを特徴とする、請求項７記載の製法。 - 【請求項９】 少なくとも２工程の化学処理がアルミニ
ウム合金金属化層（１）を約４０〜５０℃の温度で１０
分〜２０分間硝酸（HNO3）と少量のリン酸(H３ＰＯ４)
との混合物中に浸漬する第２工程を備えることを特徴と
する、請求項７記載の製法。 - 【請求項１０】 少量のリン酸の量が約０.００５〜０.
０１体積/体積％であることを特徴とする、請求項９記
載の製法。 - 【請求項１１】 第２工程を第１工程の後直ちに行うこ
とを特徴とする、請求項９記載の製法。 - 【請求項１２】 保護層の製法が水中超音波洗浄工程を
更に備えることを特徴とする、請求項９記載の製法。 - 【請求項１３】 水中超音波洗浄工程が低温乾燥工程を
備えることを特徴とする、請求項１２記載の製法。 - 【請求項１４】 アルミニウム合金金属化層（１）の湿
気により生成する腐食の抑制保護層の製法において、前
記金属化層（１）を極性有機溶媒と、少量のリン酸（Ｈ
３ＰＯ４）もしくはホスフェート誘導体もしくはホスフ
ェート反応剤と、の混合物中に浸漬する少なくとも１工
程を備えることより前記金属化層（１）上に超薄層ホス
フェート層（３）を前記抑制保護層として形成させるこ
とを特徴とする、保護層の製法。 - 【請求項１５】 少量のリン酸が約０.５〜１体積/体積
％であることを特徴とする、請求項１４記載の製法。 - 【請求項１６】 ホスフェート反応剤がオルトリン酸ま
たはR-HxPOy(式中、Rはアルカリ性タイプのイオン性基
かまたはアルキル基を表わす)であることを特徴とす
る、請求項１４記載の製法。 - 【請求項１７】 保護層の製法が更にアルコール中また
は水中での超音波洗浄工程を備えることを特徴とする、
請求項１４記載の製法。 - 【請求項１８】 少なくとも1回の浸漬工程を約２５〜
４０℃の温度で、約５〜４０分間行うことを特徴とす
る、請求項１４記載の保護層の製法。 - 【請求項１９】 超音波洗浄工程が更に低温乾燥工程を
備えることを特徴とする、請求項１７記載の製法。 - 【請求項２０】 保護層の製法が更に低温乾燥工程を備
えることを特徴とする、請求項１４記載の製法。 - 【請求項２１】 保護層の製法が更に熱処理を含むこと
を特徴とする、請求項１４記載の製法。 - 【請求項２２】 熱処理が窒素(N2)雰囲気下で約１２５
〜１５０℃の温度で約１時間適用されることを特徴とす
る、請求項２１記載の製法。 - 【請求項２３】 極性溶媒がアセトニトリルまたは酢酸
エチルであることを特徴とする、請求項１４記載の製
法。 - 【請求項２４】 電子デバイスが請求項１記載の少なく
とも１層の抑制保護層を備えてなることを特徴とする、
半導体集積電子デバイス。
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