JPH0212829A - ボンデイング・パツド用合金層及びボンデイング・パツド構造体 - Google Patents
ボンデイング・パツド用合金層及びボンデイング・パツド構造体Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は、重合体(ポリマー)への金属の接着の分野に
関するものであり、特に、重合体に金属を接着する方法
に関するものである。
関するものであり、特に、重合体に金属を接着する方法
に関するものである。
B、従来技術
現在の半導体加工技術では、半導体チップの金属相互接
続層を、たとえばチップ・キャリア・パッケージのリー
ドに接続するのに、鉛/スズはんだを使用している。こ
の技術では、複数の金属層(主としてクロム、銅及び金
の層)からなるパッド制限メタラジ(PLM)を用いて
、リフロー中のはんだによる表面のぬれを良くするとと
もに、下層の金属層へのオーム接触を確実にする。PL
Mは機械的に強固で、接触抵抗が小さいことが特に重要
である。PLM中に純チタンのバリア層を使用すること
により、いわゆる「湿式クリーニング」法(たとえばリ
ン酸、三酸化クロムの水溶液)を使用して、PLMと金
属との接触抵抗を小さくすることが実現されている。し
かし、チタンPLMの下層の有機物層に対する接着力(
インストロン引張り試験機で測定)が、後続の熱サイク
ル中(たとえば、付着したはんだバンブをチップ・キャ
リアに接合する時)に、容認できないレベルにまで低下
する。この接着力の低下は、チップの接合を何回か繰り
返した後は、−色顕著になる。一般に、接着力の低下は
チタンとポリイミドの化学反応によるものと考えられて
いる。ファーマン(Furman)等、゛1チタンとポ
リイミドの接着の機械的及び表面分析研究(Meeha
nieal and 5urface八nalytic
al 5tudies of Titanium
/PolyimideAdhesion) 、多層メ
タライゼーシヨン、相互接続及び接触技術シンポジウム
論文集(Proceed ingsof the Sy
mposium on MultileyeI 14e
tallization。
続層を、たとえばチップ・キャリア・パッケージのリー
ドに接続するのに、鉛/スズはんだを使用している。こ
の技術では、複数の金属層(主としてクロム、銅及び金
の層)からなるパッド制限メタラジ(PLM)を用いて
、リフロー中のはんだによる表面のぬれを良くするとと
もに、下層の金属層へのオーム接触を確実にする。PL
Mは機械的に強固で、接触抵抗が小さいことが特に重要
である。PLM中に純チタンのバリア層を使用すること
により、いわゆる「湿式クリーニング」法(たとえばリ
ン酸、三酸化クロムの水溶液)を使用して、PLMと金
属との接触抵抗を小さくすることが実現されている。し
かし、チタンPLMの下層の有機物層に対する接着力(
インストロン引張り試験機で測定)が、後続の熱サイク
ル中(たとえば、付着したはんだバンブをチップ・キャ
リアに接合する時)に、容認できないレベルにまで低下
する。この接着力の低下は、チップの接合を何回か繰り
返した後は、−色顕著になる。一般に、接着力の低下は
チタンとポリイミドの化学反応によるものと考えられて
いる。ファーマン(Furman)等、゛1チタンとポ
リイミドの接着の機械的及び表面分析研究(Meeha
nieal and 5urface八nalytic
al 5tudies of Titanium
/PolyimideAdhesion) 、多層メ
タライゼーシヨン、相互接続及び接触技術シンポジウム
論文集(Proceed ingsof the Sy
mposium on MultileyeI 14e
tallization。
’fntereonnect、inn、 and Co
ntact Technologies)、VO1,8
74、pp。144〜i 49に、チタンとポリイミド
の接着の問題が詳細に述べられ′ごいる。
ntact Technologies)、VO1,8
74、pp。144〜i 49に、チタンとポリイミド
の接着の問題が詳細に述べられ′ごいる。
この接着力の欠如は、PLM中に純粋なりロム・バリア
を形成させると解消する。しかし、クロムPLMと金属
の接触抵抗を小さくするために必要なスパッタ・クリー
ニング(たとえばガス・プラズマ)により、下層の金属
層に電荷が蓄積し、そのため、この金属層によって相互
接続される能動デバイスまたは受動デバイスあるいはそ
の両方の性能が低下プ′る。さらに、スパッタ・クリー
ニングのサイクル(まきわめて遅く、大量生産には適さ
ない。
を形成させると解消する。しかし、クロムPLMと金属
の接触抵抗を小さくするために必要なスパッタ・クリー
ニング(たとえばガス・プラズマ)により、下層の金属
層に電荷が蓄積し、そのため、この金属層によって相互
接続される能動デバイスまたは受動デバイスあるいはそ
の両方の性能が低下プ′る。さらに、スパッタ・クリー
ニングのサイクル(まきわめて遅く、大量生産には適さ
ない。
下記の参照文献は、クロムを主体とする合金により、P
LM中1、−バリア層を形成するPLM製作技術の現状
を示す例である。
LM中1、−バリア層を形成するPLM製作技術の現状
を示す例である。
米国特許第3567508号明細書には、チタン、バナ
ジウム、クロム、ニオブ、ジルコニウム、パラジウム、
タンタル、及びそれらの金属間化合物を含む多数の活性
金属からなるバリア月を用いて、半導体上に金属性電気
接点を形成させる方法が開示されている。
ジウム、クロム、ニオブ、ジルコニウム、パラジウム、
タンタル、及びそれらの金属間化合物を含む多数の活性
金属からなるバリア月を用いて、半導体上に金属性電気
接点を形成させる方法が開示されている。
米国特許第4231058号明細書には、メタライゼー
ション層がW56%、Ti24x、Cr2O%で構成入
れるトラパラ[・(TRAPATT)ダイオードが開示
されている。
ション層がW56%、Ti24x、Cr2O%で構成入
れるトラパラ[・(TRAPATT)ダイオードが開示
されている。
米国特許第4.2 F38849号明細書には、バリy
Jlがニッケル・/’7(lム合金層からなる隆起した
ボンディング・パッド構造が開示されている。この合金
層は、最大80重量%までのニッケ′ルを含む。
Jlがニッケル・/’7(lム合金層からなる隆起した
ボンディング・パッド構造が開示されている。この合金
層は、最大80重量%までのニッケ′ルを含む。
米国特許第4463059号明細書には、LSIチップ
・キャリア用の多層金属皮膜構造が開示されている。こ
の構造は、crsTiまたは他の第1VB族、第VB族
または第VIB族の金属からなる薄い接着層を含む。こ
の構造の上面メタラジは、CutCr及びAuの層を含
む。
・キャリア用の多層金属皮膜構造が開示されている。こ
の構造は、crsTiまたは他の第1VB族、第VB族
または第VIB族の金属からなる薄い接着層を含む。こ
の構造の上面メタラジは、CutCr及びAuの層を含
む。
米国特許第4164607号明細書には、ニッケル、ク
ロム及び金からなる合金層を含む薄膜抵抗器が開示され
でいる。
ロム及び金からなる合金層を含む薄膜抵抗器が開示され
でいる。
米国特許第3959047号明細書には、半導体集積回
路の製法が開示されている。この方法には、クロム、銅
及び金からなる複合金属皮膜を付着させる工程が含まれ
ている。
路の製法が開示されている。この方法には、クロム、銅
及び金からなる複合金属皮膜を付着させる工程が含まれ
ている。
ボド(Bodo)等 “°蒸着チタンのポリエチレンに
対する接着力、イオン衝突前処理の影響(Δdhesi
on of Evaporated Titanium
t。
対する接着力、イオン衝突前処理の影響(Δdhesi
on of Evaporated Titanium
t。
Po1yethy、Iene: Effects of
Ion Bombardmen’にPretreat
men’c) J、 Vac、 Sc i、Te
chno 1.A、Vo 1.2、No、4.1984
年10月〜12月、1)I)、1498〜1502には
、皮膜形成前にAt’をポリエチレンの表面に衝突させ
たときの、蒸着Tiのポリエチレンへの接着力に対する
影響が開示されている。
Ion Bombardmen’にPretreat
men’c) J、 Vac、 Sc i、Te
chno 1.A、Vo 1.2、No、4.1984
年10月〜12月、1)I)、1498〜1502には
、皮膜形成前にAt’をポリエチレンの表面に衝突させ
たときの、蒸着Tiのポリエチレンへの接着力に対する
影響が開示されている。
接触抵抗を小さくシ、下層の有機層に対する接着力を強
くする従来のまたは既存のPLM構造はいずれも、湿式
予備クリーニング技術により実施することはできない。
くする従来のまたは既存のPLM構造はいずれも、湿式
予備クリーニング技術により実施することはできない。
その結果、湿式予備クリーニング技術によって実施でき
、小さな接触抵抗と最適の接着特性を示すPLM構造用
の技術が、依然として求められている。
、小さな接触抵抗と最適の接着特性を示すPLM構造用
の技術が、依然として求められている。
C0発明が解決し。ようとする問題点
本発明の目的は、PLMの金属に対する接触抵抗が小さ
く、PLMと基板との間の引張り強さが容認できる大き
さのPLM構造、及び湿式予備クリーニング技術を使用
してそのようなPLM構造を製造する方法を提供するこ
とにある。
く、PLMと基板との間の引張り強さが容認できる大き
さのPLM構造、及び湿式予備クリーニング技術を使用
してそのようなPLM構造を製造する方法を提供するこ
とにある。
D0問題点を解決するための手段
上記の目的は、本発明により、接触開口部を有する有機
絶縁層の上にクロム・チタン合金を形成させ、合金と有
機絶縁層との境界面におけるチタン含有量が合金総量の
少なくとも50原子パーセントを占める、導電性構造を
設けることによって達成される。本発明の方法は、湿式
エツチング剤で露出した金属をクリーニングした後、有
機絶縁層の上にチタン・クロム合金のバリア層を、合金
と有機絶縁層の境界面におけるチタン含有量が合金総量
の少なくとも50原子パーセントになるように付着させ
る工程を含む。
絶縁層の上にクロム・チタン合金を形成させ、合金と有
機絶縁層との境界面におけるチタン含有量が合金総量の
少なくとも50原子パーセントを占める、導電性構造を
設けることによって達成される。本発明の方法は、湿式
エツチング剤で露出した金属をクリーニングした後、有
機絶縁層の上にチタン・クロム合金のバリア層を、合金
と有機絶縁層の境界面におけるチタン含有量が合金総量
の少なくとも50原子パーセントになるように付着させ
る工程を含む。
E、実施例
第1図は、本発明による半導体チップのボンディング・
パッド構造体1を示す。この構造体1は、半導体チップ
の下層の回路を相互接続する金属の相互接続層2を含む
。金属相互接続層2の上に、有機絶縁体または誘電体コ
ーティング4がある。
パッド構造体1を示す。この構造体1は、半導体チップ
の下層の回路を相互接続する金属の相互接続層2を含む
。金属相互接続層2の上に、有機絶縁体または誘電体コ
ーティング4がある。
金属相互接続層2は、PLM(パッド下地層)10を介
して鉛/スズはんだボール8に接続されている。PLM
IOは、下層への境界面6を形成するバリア/接触層1
2、中間層14、厚い中間層16及び外層すなわちコー
ティング18からなる。
して鉛/スズはんだボール8に接続されている。PLM
IOは、下層への境界面6を形成するバリア/接触層1
2、中間層14、厚い中間層16及び外層すなわちコー
ティング18からなる。
バリア/接触層12は、クロム・チタン合金から構成さ
れる。次に、ボンディング・パッド構造1の製作工程を
詳細に説明する。
れる。次に、ボンディング・パッド構造1の製作工程を
詳細に説明する。
半導体上に、通常の方法で金属の相互接続層2を形成さ
せる。この層は、半導体チップの下層回路用の相互接続
層として機能する。この金属の相互接続層は、たとえば
、アルミニウム、アルミニウムを主体とする合金(たと
えばAQ/S i。
せる。この層は、半導体チップの下層回路用の相互接続
層として機能する。この金属の相互接続層は、たとえば
、アルミニウム、アルミニウムを主体とする合金(たと
えばAQ/S i。
AQ/Cu1AQ、/S i/Cu) 、耐火金属(た
とえば第1VB族ないし第VIB族の金属)、耐火金属
のケイ化物、銀、銅、金及びそれらの金属間化合物等、
融点が約400℃より高いどのような金属であってもよ
い。これらのうち、アルミニウムを主体とする合金が好
ましい。この金属層2の上に、有機絶縁体または誘電体
層4をコーティングする。有機層4は、市販のポリイミ
ド(たとえば、デュポン(E、1.DuPont de
Ne園ours、 Inc、)のPI2555、日立
化成のPIQ等)、ポリシロキサン類、及びポリエチレ
ンで作成することができるが、PI2555が好ましい
。次に、通常の方法で、金属相互接続層2の表面が露出
するまで、有機層4に穴をあける。次に、金属相互接続
層2の露出部分を、適当な酸エツチング/クリーニング
溶液でクリーニングして、表面の不要な酸化物を除去す
る。詳細に説明すれば、金属相互接続層2を、濃リン酸
、二酸化クロム及び水の1:1:50(mu:g:mu
)混合液に、約70℃の温度で浸漬することにより、表
面に残る酸化物の最大厚みが20ないし4OAになり、
金属相互接続層2が被覆する金属とオーム接触を行なう
ようにクリーニングする。次に、ボンディング・パッド
構造体1のPLMIOの層を通常の蒸着、スパッタリン
グまたは化学蒸着等の真空付着技術により付着させる。
とえば第1VB族ないし第VIB族の金属)、耐火金属
のケイ化物、銀、銅、金及びそれらの金属間化合物等、
融点が約400℃より高いどのような金属であってもよ
い。これらのうち、アルミニウムを主体とする合金が好
ましい。この金属層2の上に、有機絶縁体または誘電体
層4をコーティングする。有機層4は、市販のポリイミ
ド(たとえば、デュポン(E、1.DuPont de
Ne園ours、 Inc、)のPI2555、日立
化成のPIQ等)、ポリシロキサン類、及びポリエチレ
ンで作成することができるが、PI2555が好ましい
。次に、通常の方法で、金属相互接続層2の表面が露出
するまで、有機層4に穴をあける。次に、金属相互接続
層2の露出部分を、適当な酸エツチング/クリーニング
溶液でクリーニングして、表面の不要な酸化物を除去す
る。詳細に説明すれば、金属相互接続層2を、濃リン酸
、二酸化クロム及び水の1:1:50(mu:g:mu
)混合液に、約70℃の温度で浸漬することにより、表
面に残る酸化物の最大厚みが20ないし4OAになり、
金属相互接続層2が被覆する金属とオーム接触を行なう
ようにクリーニングする。次に、ボンディング・パッド
構造体1のPLMIOの層を通常の蒸着、スパッタリン
グまたは化学蒸着等の真空付着技術により付着させる。
これらの方法のうち、蒸着が好ましい。たとえば、バリ
ア層12は、有機層4にクロムとチタンを共蒸着させて
形成させる。詳細に説明すれば、これはクロムとチタン
の原料をタングステンのボート(すなわち支持材料)に
載せ、ボートを抵抗加熱して蒸発させることにより行な
う。
ア層12は、有機層4にクロムとチタンを共蒸着させて
形成させる。詳細に説明すれば、これはクロムとチタン
の原料をタングステンのボート(すなわち支持材料)に
載せ、ボートを抵抗加熱して蒸発させることにより行な
う。
このクロム・チタン合金層12は、厚みが500ないし
2000人(1500人が好ましい)となり、境界面6
における合金総量の少なくとも50原子パーセントがチ
タンとなるように形成させる。
2000人(1500人が好ましい)となり、境界面6
における合金総量の少なくとも50原子パーセントがチ
タンとなるように形成させる。
クロムの蒸気圧が比較的高いため、合金層の蒸発原料の
少なくとも87原子パーセントがチタンを含むようにす
る。こうすると、合金層12と有機絶縁層4との境界面
における合金総量の少なくとも50原子パーセントがチ
タンとなる。クロム・チタン合金層12の蒸着の後、ク
ロム・チタン合金層の次に比較的厚い銅の層を形成させ
る。この結果、約50体積%のCr−Tiと約50体積
%の銅からなる約1000人の中間層14がバリア層1
2の上に形成される。中間層14の次に、厚みが約10
,000人の純粋な銅の層を形成させる。次に、銅の層
16上に薄い金の層18を約1500人の厚みに蒸着さ
せる。別法として、銅の囮の次に金の脂18を形成させ
、これにより銅の層16と金の層18との間に銅と金の
第2の中間層を形成させてもよい。次に、マスクを介し
て鉛とスズの原料を金の月18上に蒸着させて、基本的
に円錐形の構造を形成させる。この円錐形の鉛/スズ構
造は通常チップを特定の基板に接続するには不適当であ
るため、円錐形構造を有するチップを通常水素雰囲気中
で約360℃のピーク温度でリフローさせて、鉛/スズ
円錐形構造をはんだボール・パッド構造8に変形させる
。次に、得られた構造を、水素または窒素あるいはその
両方を含む雰囲気で、約360°Cのピーク温度で「チ
ップ接合サイクル」 (下記に説明する)を施して、チ
ップを適当な基板に接続し、これにより外部接続を形成
させる。「チップ接合サイクル」とは、チップを炉また
は他の適当な加熱装置に入れ、チップをはんだボールが
溶融する温度に加熱した後、チップを冷却して接続を形
成させることにより、チップを所期の基板にはんだ付け
する熱サイクルである。チップ接合サイクル中に、構造
体1のPLMloは応力を受ける。詳細に述べると、チ
ップが加熱された後冷却されると、PLMのメタラジは
膨張した後収縮し、そのため、PLMと有機層の境界面
における応力が増大する。たとえば、製造中の欠陥やは
んだボール接続位置の狂いを矯正するために、チップに
何回もチップ接合サイクルを施すことが多い。
少なくとも87原子パーセントがチタンを含むようにす
る。こうすると、合金層12と有機絶縁層4との境界面
における合金総量の少なくとも50原子パーセントがチ
タンとなる。クロム・チタン合金層12の蒸着の後、ク
ロム・チタン合金層の次に比較的厚い銅の層を形成させ
る。この結果、約50体積%のCr−Tiと約50体積
%の銅からなる約1000人の中間層14がバリア層1
2の上に形成される。中間層14の次に、厚みが約10
,000人の純粋な銅の層を形成させる。次に、銅の層
16上に薄い金の層18を約1500人の厚みに蒸着さ
せる。別法として、銅の囮の次に金の脂18を形成させ
、これにより銅の層16と金の層18との間に銅と金の
第2の中間層を形成させてもよい。次に、マスクを介し
て鉛とスズの原料を金の月18上に蒸着させて、基本的
に円錐形の構造を形成させる。この円錐形の鉛/スズ構
造は通常チップを特定の基板に接続するには不適当であ
るため、円錐形構造を有するチップを通常水素雰囲気中
で約360℃のピーク温度でリフローさせて、鉛/スズ
円錐形構造をはんだボール・パッド構造8に変形させる
。次に、得られた構造を、水素または窒素あるいはその
両方を含む雰囲気で、約360°Cのピーク温度で「チ
ップ接合サイクル」 (下記に説明する)を施して、チ
ップを適当な基板に接続し、これにより外部接続を形成
させる。「チップ接合サイクル」とは、チップを炉また
は他の適当な加熱装置に入れ、チップをはんだボールが
溶融する温度に加熱した後、チップを冷却して接続を形
成させることにより、チップを所期の基板にはんだ付け
する熱サイクルである。チップ接合サイクル中に、構造
体1のPLMloは応力を受ける。詳細に述べると、チ
ップが加熱された後冷却されると、PLMのメタラジは
膨張した後収縮し、そのため、PLMと有機層の境界面
における応力が増大する。たとえば、製造中の欠陥やは
んだボール接続位置の狂いを矯正するために、チップに
何回もチップ接合サイクルを施すことが多い。
以上述べたように、本発明は、ボンディング・パッド構
造のPLM中にクロム・チタン合金のバリア層を使用し
て、合金バリア層12と存機絶縁層4との境界面におけ
る合金総量の少なくとも50原子パーセントがチタンと
なるようにすることを含む。得られた本発明の構造体1
は、接触抵抗が小さく、PLMlo中に純粋なりロムの
バリア層を形成させた時に得られる引張り強さと類似し
た引張り強さを示す。しかし、クロムとは違って、Cr
−Ti合金バリ7層12は、湿式予備クリーニングに対
して適合性がある。
造のPLM中にクロム・チタン合金のバリア層を使用し
て、合金バリア層12と存機絶縁層4との境界面におけ
る合金総量の少なくとも50原子パーセントがチタンと
なるようにすることを含む。得られた本発明の構造体1
は、接触抵抗が小さく、PLMlo中に純粋なりロムの
バリア層を形成させた時に得られる引張り強さと類似し
た引張り強さを示す。しかし、クロムとは違って、Cr
−Ti合金バリ7層12は、湿式予備クリーニングに対
して適合性がある。
第2図は、各種のバリア層組成を有するパッド構造の静
的引張り強さを示すグラフである。各直線の上限及び下
限は、それぞれバリア層組成が同じ5つのパッド構造の
最高及び最低の引張り強さを示す。各データ直線中の点
は、5つのパッド構造の平均引張り強さを示す。試験結
果は、パッド構造を6回のチップ接合サイクルにかけた
後に得たものである。データ直線Aは、純粋なりロムの
バリア層を有するパッド構造の引張り強さの範囲を示す
。データ直線BないしDは、種々の原子百分率のCr−
Tiバリア層を有するパッド構造(データ直線BはTi
が44原子%、データ直線CはTiが58原子%、デー
タ直線りはTiが68原子%)の引張り強さの範囲を示
す。最後に、データ直線Eは純粋なチタンのバリア層を
有するパッド構造の引張り強さの範囲を示す。純粋なり
ロムのバリア層は、付着及び高周波スパッタ・クリーニ
ングにより作成し、TI及びCr−Tiバリア層は、付
着及び湿式クリーニングにより作成したものである。一
般に、これらのデータは、バリア層のすべてが、信顆性
のあるデバイスを形成するのに必要な約2000プサイ
より高い引張り強さを有することを示している。約20
00プサイより低いと、PLMとチップ基板との間の接
着力が、ハンダ柱自体の凝集力より弱くなる。純粋なC
rバリア層の引張り強さは、範囲、平均値ともCr−T
i合金及び純粋なTiのいずれよりも、はるかに大きい
ことに注目されたい。さらに、Cr−Ti合金の最高引
張り強さは、範囲、平均値とも、チタンが合金の約60
ないし約70%の場合に得られることに注目されたい。
的引張り強さを示すグラフである。各直線の上限及び下
限は、それぞれバリア層組成が同じ5つのパッド構造の
最高及び最低の引張り強さを示す。各データ直線中の点
は、5つのパッド構造の平均引張り強さを示す。試験結
果は、パッド構造を6回のチップ接合サイクルにかけた
後に得たものである。データ直線Aは、純粋なりロムの
バリア層を有するパッド構造の引張り強さの範囲を示す
。データ直線BないしDは、種々の原子百分率のCr−
Tiバリア層を有するパッド構造(データ直線BはTi
が44原子%、データ直線CはTiが58原子%、デー
タ直線りはTiが68原子%)の引張り強さの範囲を示
す。最後に、データ直線Eは純粋なチタンのバリア層を
有するパッド構造の引張り強さの範囲を示す。純粋なり
ロムのバリア層は、付着及び高周波スパッタ・クリーニ
ングにより作成し、TI及びCr−Tiバリア層は、付
着及び湿式クリーニングにより作成したものである。一
般に、これらのデータは、バリア層のすべてが、信顆性
のあるデバイスを形成するのに必要な約2000プサイ
より高い引張り強さを有することを示している。約20
00プサイより低いと、PLMとチップ基板との間の接
着力が、ハンダ柱自体の凝集力より弱くなる。純粋なC
rバリア層の引張り強さは、範囲、平均値ともCr−T
i合金及び純粋なTiのいずれよりも、はるかに大きい
ことに注目されたい。さらに、Cr−Ti合金の最高引
張り強さは、範囲、平均値とも、チタンが合金の約60
ないし約70%の場合に得られることに注目されたい。
チタン含有量が約70%を超えると、cr’rt合金の
引張り強さは純粋なTiの引張り強さまで低下する。
引張り強さは純粋なTiの引張り強さまで低下する。
第3図に、接触抵抗(バイア1個当たりmΩ)の範囲と
、皮膜と基板との境界面におけるTi−Cr合金中のチ
タンの原子百分率との関係を示すグラフを示す。第3図
に示すように、チタンの含有率が約50%より低いとき
、リフロー後の接触抵抗はバイア1個当たり300mΩ
を超える。−般に、最新技術の論理素子及び記憶素子に
十分な信号伝播速度を得るには、接触抵抗はバイア1個
当たり250mΩ以下でなければならない。この基準に
合致するのは、チタンの原子百分率が少なくとも50%
(すなわち、原料中Tiが約87ないし約88原子%、
残部がCr)の場合である。
、皮膜と基板との境界面におけるTi−Cr合金中のチ
タンの原子百分率との関係を示すグラフを示す。第3図
に示すように、チタンの含有率が約50%より低いとき
、リフロー後の接触抵抗はバイア1個当たり300mΩ
を超える。−般に、最新技術の論理素子及び記憶素子に
十分な信号伝播速度を得るには、接触抵抗はバイア1個
当たり250mΩ以下でなければならない。この基準に
合致するのは、チタンの原子百分率が少なくとも50%
(すなわち、原料中Tiが約87ないし約88原子%、
残部がCr)の場合である。
一般に、接触抵抗を最低にし、引張り強さを最高にする
ことが望ましい。接触抵抗は、ビア1個当たり100m
Ω以下にすることが好ましい。第2図及び第3図を比較
すると明らかなように、接触抵抗と引張り強さのトレー
ドオフが最適となるのは、チタンが合金の約60ないし
約70原子%のときである。上述のように、合金バリア
層12と下層の有機絶縁層4との境界面が少なくとも5
0%のチタンを含有するには、原料中に少なくとも約8
7原子%のチタンが必要である。
ことが望ましい。接触抵抗は、ビア1個当たり100m
Ω以下にすることが好ましい。第2図及び第3図を比較
すると明らかなように、接触抵抗と引張り強さのトレー
ドオフが最適となるのは、チタンが合金の約60ないし
約70原子%のときである。上述のように、合金バリア
層12と下層の有機絶縁層4との境界面が少なくとも5
0%のチタンを含有するには、原料中に少なくとも約8
7原子%のチタンが必要である。
F0発明の効果
上述のように本発明によれば、接触抵抗が小さく、接着
能力が大きいパッド下地層を提供できる。
能力が大きいパッド下地層を提供できる。
第1図は、本発明による半導体構造の断面図、第2図は
、各種のバリア層組成を有するPLMの静的引張り強さ
(6回のチップ接続サイクル後)を示すグラフ、第3図
は、接触抵抗とバリア層中のTiの原子百分率の関係を
示すグラフである。 1・・・・ボンディング・パッド構造、2・・・・金属
相互接続層、4・・・・有機コーティング、8・・・・
はんだボール、10・・・・パッド制限メタラジ(PL
M)あるいはパッド下地層、12・・・・バリア/接触
層、14・・・・中間層、16・・・・銅層、18・・
・・金属層。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人 弁理士 山 本 仁 朗(外1名)
、各種のバリア層組成を有するPLMの静的引張り強さ
(6回のチップ接続サイクル後)を示すグラフ、第3図
は、接触抵抗とバリア層中のTiの原子百分率の関係を
示すグラフである。 1・・・・ボンディング・パッド構造、2・・・・金属
相互接続層、4・・・・有機コーティング、8・・・・
はんだボール、10・・・・パッド制限メタラジ(PL
M)あるいはパッド下地層、12・・・・バリア/接触
層、14・・・・中間層、16・・・・銅層、18・・
・・金属層。 出願人 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーション 代理人 弁理士 山 本 仁 朗(外1名)
Claims (2)
- (1)基体上に配置された有機物絶縁層から露出する導
電体層の一部に接触するためのボンディング・パッド用
合金層であって、下部表面層が少なくとも50原子%の
チタンであるようなチタンとクロムの合金であることを
特徴とするボンディング・パッド用合金層。 - (2)基体上に被覆された有機物絶縁層から露出する導
電体層の一部への電気的接触を確立するためのボンディ
ング・パッド構造体であって、バリア層及びこのバリア
層の上の少なくとも1つの金属層を有し、前記バリア層
は下部表面が少なくとも50原子%のチタンを含むチタ
ン及びクロムの合金でありかつ前記有機物絶縁層及び前
記導電体層に接触していることを特徴とするボンディン
グ・パッド構造体。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US181882 | 1988-04-15 | ||
US07/181,882 US4840302A (en) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | Chromium-titanium alloy |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0212829A true JPH0212829A (ja) | 1990-01-17 |
JPH0642485B2 JPH0642485B2 (ja) | 1994-06-01 |
Family
ID=22666205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1043408A Expired - Lifetime JPH0642485B2 (ja) | 1988-04-15 | 1989-02-27 | ボンデイング・パツド用合金層及びボンデイング・パツド構造体 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4840302A (ja) |
EP (1) | EP0337064A3 (ja) |
JP (1) | JPH0642485B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6191493B1 (en) | 1993-02-18 | 2001-02-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Resin seal semiconductor package and manufacturing method of the same |
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1988
- 1988-04-15 US US07/181,882 patent/US4840302A/en not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-02-09 EP EP89102181A patent/EP0337064A3/en not_active Ceased
- 1989-02-27 JP JP1043408A patent/JPH0642485B2/ja not_active Expired - Lifetime
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US4840302A (en) | 1989-06-20 |
EP0337064A2 (en) | 1989-10-18 |
EP0337064A3 (en) | 1990-05-30 |
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