JPS5815938B2 - Aluminum high quality aluminum alloy - Google Patents

Aluminum high quality aluminum alloy

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JPS5815938B2
JPS5815938B2 JP48074753A JP7475373A JPS5815938B2 JP S5815938 B2 JPS5815938 B2 JP S5815938B2 JP 48074753 A JP48074753 A JP 48074753A JP 7475373 A JP7475373 A JP 7475373A JP S5815938 B2 JPS5815938 B2 JP S5815938B2
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JP
Japan
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aluminum
wiring
aluminum wiring
corrosion
film
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JP48074753A
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Japanese (ja)
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JPS5023979A (en
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岩田誠一
山本博司
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置のアルミニウム配線の腐食を防ぐた
めの保護膜形成方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a protective film to prevent corrosion of aluminum wiring in a semiconductor device.

周知のように、半導体装置のアルミニウム配線の腐食は
実用上大きな問題となっている。
As is well known, corrosion of aluminum wiring in semiconductor devices has become a serious problem in practice.

アルミニウムは、一般に、その強固な酸化被膜があるた
めに耐食性のよい材料とされているが、問題となる場合
も多い。
Aluminum is generally considered to be a material with good corrosion resistance due to its strong oxide film, but this often causes problems.

単に水に浸すだけでも、場合によっては腐食の進行が速
くなることがあり、水中の微量の塩素とかけい素がアル
ミニウムの溶解を促進することが知られている。
Simply immersing it in water can sometimes speed up corrosion, and trace amounts of chlorine and silicon in water are known to accelerate the dissolution of aluminum.

また、アルミニウムに比して責な金属とアルミニウムを
つないだり、電界をかけて、水や各種溶液に浸漬すると
腐食がはげしくなる場合が多い。
Furthermore, when aluminum is connected to metals that are more sensitive than aluminum, when an electric field is applied to it, and when it is immersed in water or various solutions, corrosion often becomes severe.

半導体装置においてはアルミニウムに電流を流したり、
アルミニウムより責な金線をアルミニウム配線につなぐ
ことがあるので、保護に用いる酸化けい素膜とか各種樹
脂から腐食を促進するような不純物がでてくることもあ
り、空気中の水分がアルミニウム配線まで達すると、腐
食しやすい条件がそろって腐食が発生し進行する。
In semiconductor devices, current is passed through aluminum,
Since gold wire, which is more dangerous than aluminum, is sometimes connected to aluminum wiring, impurities that promote corrosion may come out from the silicon oxide film and various resins used for protection, and moisture in the air can reach the aluminum wiring. Once this is reached, conditions conducive to corrosion are present, and corrosion occurs and progresses.

このような状態にならないようにするために従来はアル
ミニウム配線に水が達しないような工夫が行なわれてき
た。
In order to prevent this situation from occurring, conventional methods have been used to prevent water from reaching the aluminum wiring.

アルミニウムを保護膜でおおって外気と遮断するのであ
る。
The aluminum is covered with a protective film to isolate it from the outside air.

通常、配線の大部分を酸化けい素のような保護膜でおお
い、そのうえに樹脂をかぶせたり、あるいは樹脂を使わ
ないで、気密封止したりすることが行なわれる。
Usually, most of the wiring is covered with a protective film such as silicon oxide and then covered with resin, or the wiring is hermetically sealed without using resin.

気密封止は高価になるので、一般にはあまり使われなく
なってきて、むしろ、気密封止は行なわずに、水が浸入
しにくい樹脂を使おうとする傾向にある。
Since hermetic sealing is expensive, it is generally not used much anymore, and instead there is a tendency to use resins that are less likely to allow water to penetrate.

しかし、半導体装置のアルミニウム配線を完全に保護で
きるような樹脂はなかなかないので、アルミニウム配線
そのものの上に陽極酸化などにより強固な皮膜を作るこ
とも提案されている。
However, since there are few resins that can completely protect aluminum wiring in semiconductor devices, it has also been proposed to create a strong film on the aluminum wiring itself by anodic oxidation or the like.

しかし、陽極酸化などによって強固な皮膜を形成するに
は、電界をかける必要があり、技術的にかなり困難で実
用は難しい。
However, forming a strong film through anodic oxidation requires the application of an electric field, which is technically quite difficult and difficult to put into practical use.

他の方法としては配線材料としてのアルミニウムをけい
素基板上全面に蒸着し、配線となる部分をフォトレジス
ト剤でおおい、その他の部分な陽極酸化する方法が提案
されている。
Another method proposed is to deposit aluminum as a wiring material over the entire surface of a silicon substrate, cover the parts that will become the wiring with a photoresist, and then anodize the other parts.

この方法がうまくいけば非常に都合がよいが、実際には
陽極酸化できない部分がでてくる場合が多く、やはり、
実用は困難である。
If this method works, it would be very convenient, but in reality, there are often areas that cannot be anodized, and as expected,
Practical use is difficult.

また、前もってアルミニウム配線を形成してしまってか
らは、アルミニウム配線はけい素ウェーハー上で全部つ
ながっていないし、またアルミニウムが半導体素子に接
触しているためにけい素に電界をかげてもアルミニウム
に電界がかげられないので、アルミニウム配線表面全体
の陽極酸化は困難である。
Furthermore, once the aluminum wiring has been formed in advance, the aluminum wiring is not all connected on the silicon wafer, and since the aluminum is in contact with the semiconductor element, even if an electric field is applied to the silicon, the electric field will not be applied to the aluminum. Therefore, it is difficult to anodize the entire surface of the aluminum wiring.

その上陽極酸化してしまってからはアルミニウム表面の
酸化被膜があるために導線の接合が困難であるために電
極部の酸化被膜を取除く必要がある。
Furthermore, after anodic oxidation, the oxide film on the aluminum surface makes it difficult to join the conductor, so it is necessary to remove the oxide film on the electrode portion.

また、導線としてもつともよく使われる金線を電極部に
接合してからアルミニウムを陽極酸化する方法も考えら
れるが、この場合は金が溶解してしまうので実用にはな
らない。
Another possibility is to bond a gold wire, which is often used as a conductor, to the electrode and then anodize the aluminum, but in this case the gold would dissolve, making it impractical.

本発明は上記従来の問題を解決するために行なわれたも
ので、耐食性ある皮膜を、半導体装置のアルミニウム配
線表面に導線を接合した後に形成する方法を提供するも
のであって、電界印加を要しない簡単な表面化学処理に
よりアルミニウム配線の耐食性の向上を可能とするもの
である。
The present invention was made to solve the above-mentioned conventional problems, and provides a method for forming a corrosion-resistant film after bonding a conductive wire to the surface of an aluminum wiring of a semiconductor device, which requires the application of an electric field. This makes it possible to improve the corrosion resistance of aluminum wiring through simple surface chemical treatment.

本発明の特徴は導線の接合後、化学処理を施すことによ
り、配線用導体電線を腐食することなしに配線表面に耐
食性のある皮膜を形成させるところにあり、以下、実施
例を用いて本発明の詳細な説明する。
The feature of the present invention is that a corrosion-resistant film is formed on the wiring surface without corroding the wiring conductor wire by applying chemical treatment after the conductor wires are joined. Detailed explanation of.

通常の半導体装置組立工程として、周知であるアルミニ
ウム蒸着、フォトエツチングによるアルミニウム配線の
形成、酸化けい素保護膜の形成、フォトエツチングによ
る電極孔の形成、ベレット付けおよびアルミニウムへの
金線の熱圧着までの工程を経て形成された半製品をりん
酸−クロム酸溶液に浸漬した。
The normal semiconductor device assembly process includes the well-known aluminum vapor deposition, formation of aluminum wiring by photoetching, formation of silicon oxide protective film, formation of electrode holes by photoetching, bullet attachment, and thermocompression bonding of gold wire to aluminum. The semi-finished product formed through the process was immersed in a phosphoric acid-chromic acid solution.

このりん酸−クロム酸溶液の組成の組成はつぎのものが
使用できる。
The following composition can be used for this phosphoric acid-chromic acid solution.

CrO38〜12g H3P04(濃) 3〜5g C2H,OH2〜7g H2O70〜90g この成分からなる溶液K、上記組立工程によって全導線
の接合を終えた半導体装置の半製品を10分以上浸漬後
、70〜90℃で10〜20分乾燥する。
38 to 12 g of CrO 3 to 5 g of H3P04 (concentrated) 2 to 7 g of C2H, OH 70 to 90 g of H2O After immersing the semi-finished semiconductor device with all the conductive wires bonded in the above assembly process for at least 10 minutes in solution K consisting of these components, 70 to 5 g of H3P04 (concentrated) Dry at 90°C for 10-20 minutes.

最後に純水流水(50ml/秒以上)中で10分以上洗
浄する。
Finally, wash in running pure water (at least 50 ml/sec) for at least 10 minutes.

この処理によって、アルミニウム配線上には。This treatment allows the aluminum wiring to be removed.

極めて耐食性に富んだ皮膜が強固に形成される。A strong film with extremely high corrosion resistance is formed.

つぎに本発明によって皮膜を形成された上記アルミニウ
ム配線の腐食試験結果について説明する。
Next, the results of a corrosion test on the aluminum wiring formed with a film according to the present invention will be explained.

腐食試験としては半導体装置保護用の樹脂、水および金
−アルミニウムの接触という三つの要因による腐食性の
試験を行なった。
Corrosion tests were conducted using three factors: resin for protecting semiconductor devices, water, and gold-aluminum contact.

すなわち、エポキシ樹脂1g、アセトン2mlおよび純
水2mlの割合で含むエポキシ樹脂の抽出液を作り、腐
食試験用の液として用いた。
That is, an epoxy resin extract containing 1 g of epoxy resin, 2 ml of acetone, and 2 ml of pure water was prepared and used as a solution for corrosion testing.

アルミニウム線と金線を接合したものを、本発明によっ
て処理して皮膜を形成し、このアルミニウム線の部分を
上記抽出液に浸漬して一方の電極とし、他の電極として
、他の金線を上記抽出液に浸漬した。
A bonded aluminum wire and a gold wire are treated according to the present invention to form a film, and a portion of this aluminum wire is immersed in the above extraction liquid to serve as one electrode, and the other gold wire is used as the other electrode. It was immersed in the above extract.

上記抽出液の外部で上記両電極を電流計を介してつなぎ
、流れる電流を比較することにより耐食性の判定を行な
った。
Corrosion resistance was determined by connecting both the electrodes via an ammeter outside the extract and comparing the flowing currents.

本発明によって処理したものの他、比較のため、無処理
のもの、りん酸処理、クロム酸処理および陽極酸化処理
をそれぞれ施したものを第1表に示す。
In addition to those treated according to the present invention, for comparison, Table 1 shows those treated with no treatment, those treated with phosphoric acid, treated with chromic acid, and treated with anodic oxidation.

第1表から陽極酸化によって処理したものおよびりん酸
−クロム酸処理を施したものは、上記樹脂抽出液に浸漬
しても、金−アルミニウム間に流れる電流は、他の処理
を行なったものと比べ非常に小さいことがわかる。
From Table 1, it can be seen that the current flowing between gold and aluminum for the anodic oxidation and phosphoric acid-chromic acid treated items is the same as that for other treatments, even when immersed in the above resin extract. It can be seen that it is very small in comparison.

電流計につないだときに流れる電流。The current that flows when connected to an ammeter.

このことはりん酸−クロム酸処理によって、アルミニウ
ム配線の表面に陽極酸化の場合と同程度の耐食性を有す
る皮膜が形成されたことを示している。
This indicates that the phosphoric acid-chromic acid treatment formed a film on the surface of the aluminum wiring having corrosion resistance comparable to that of anodizing.

実際にある品種の製品の製造工程において、アルミニウ
ム配線形成後、金線を接合して、上記樹脂抽出液に浸漬
すると無処理のものは約5分以内に幅約10μmのアル
ミニウム配線が数ケ所で溶解して消失するのに対し、陽
極酸化あるいはりん酸−クロム酸処理を施したものでは
30分以上顕微鏡で観察しながら浸漬を続行しても断線
は認められなかった。
In fact, in the manufacturing process of a certain type of product, after aluminum wiring is formed, when gold wires are bonded and immersed in the above resin extract, aluminum wiring with a width of approximately 10 μm is formed in several places within about 5 minutes on untreated products. In contrast, wires that had been anodized or treated with phosphoric acid-chromic acid did not show any disconnection even after being immersed for more than 30 minutes while being observed under a microscope.

また、アルミニウム単体の場合にはクロム酸処理でも有
効であるが、金線と接合したものをクロム酸処理しても
、第1表かられかるように良好な結果が得られなかった
Further, in the case of aluminum alone, chromic acid treatment is effective, but as shown in Table 1, good results were not obtained even when chromic acid treatment was applied to aluminum bonded with gold wire.

上記説明から明らかなように、本発明によれば、陽極酸
化のように電界をかけることなしに、しかも金線を接合
してから簡単な化学処理を施すことにより、金と接続さ
れたアルミニウムの耐食性を陽極酸化と同程度に向上さ
せることができる。
As is clear from the above description, according to the present invention, aluminum bonded to gold can be bonded to gold without applying an electric field unlike anodizing, and by performing a simple chemical treatment after bonding gold wires. Corrosion resistance can be improved to the same extent as anodizing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 半導体装置の有するアルミニウム配線に導線を接合
した後、上記半導体装置をCrO38〜12g、濃H3
P0.3〜5g、C2H5OH2〜7gおよびH2O7
0〜90gなる組成を有するりん酸−クロム酸溶液に浸
漬することにより、上記アルミニウム配線の表面に不働
態皮膜を形成させることを特徴とする半導体装置のアル
ミニウム配線の保護膜形成法。
1 After joining the conductive wire to the aluminum wiring of the semiconductor device, the semiconductor device was heated with 38 to 12 g of CrO and concentrated H3.
P0.3-5g, C2H5OH2-7g and H2O7
A method for forming a protective film for aluminum wiring in a semiconductor device, comprising forming a passive film on the surface of the aluminum wiring by immersing it in a phosphoric acid-chromic acid solution having a composition of 0 to 90 g.
JP48074753A 1973-07-04 1973-07-04 Aluminum high quality aluminum alloy Expired JPS5815938B2 (en)

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