В rtIn rt
:о1: o1
йа::1 . Изобретение относитс к области изготовлени интегральных схем (ИС) и полупроводниковых приборов и может быть использовано дл улучшени качества сварного контакта типа металл металл при микросварке и пайке. При сборке ИС и полупроводниковых приборов используютс , в основном, золота и алюминиева проволоки, которые при помощи микросварки соедин ютс с металлизированной контактно площадкой из алюмини или золота. Однако вследствие образовани интерметаллических соединений, низкой адгезии металлической пленки к полупроводниковому кристаллу, а также несплошного сварного соединени такие сварные соединени обладают пониженным качеством и воспроизводимостью , ограниченным температурным интервалом безотказной работыит.д. Известна контактна пара дл микросварки ИС, содержаща в качестве элементов проволочный вывод и контактную площадку, выполненные из сплава алюмини или сплава золота. Однако известна контактна пара не обеспечивает достаточной механической прочности контакта и температуры эксплуатации. Цель изобретени - увеличение механической прочности контакта и температуры его эксплуатации. Это достигаетс тем, что в контактной паре дл микросварки ИС по крайней мере один из элементов выполнен из сплава алюмини и редкоземельного металла или золота и редкоземельного металла, причем проволочный вывод выполнен из сплава алюмини и редкоземельного металла, а контакт , на площадка выполнена из алюмини . Проволочный вывод может быть выполнен из алюмини , при этом контакт на площадка выполнена из сплава алю мини и редкоземельного металла или из сплава золота и редкоземельного металла. Проволочный вывод может быть выполнен из золота, при этом контакт на площадка выполнена из сплава алю мини и редкоземельного металла или из сплава золота и редкоземельного металла. Проволочный вывод может быть выполнен из сплава алюмини и редкоземельного металла, а контактна пло щадка - из золота. Проволочный вывод можетбыть выполнен из сплава золота и редкоземельного металла, при этом онтактна площадка выполнена люмини или из золота. Контактна площадка из пленки алюмини и/или золота легируетс примесью редкоземельного элемента (РЗЭ) известными методами. Проволока из алюмини и/или золота также легируетс примесью РЗЭ, т.е. волочение осуществл етс уже легированной проволокой . Например, использование контактной пары алюминий - алюминий, легированной церием в количестве 0,2-3%, позвол ет значительно увеличить адгезию пленки к кристаллу кремни . При этом заметно увеличиваетс сплошность пленки, микротвердость, устойчивость к коррозии. Это позвол ет использовать такие более прогрессивные методы соединени -, как ультразвукова сварjKa , так как пленки, обладающие низкой адгезией к подложке, не поддаютс качественной сварке. Проволока, изготовленна из алюмини с добавлением цери , обладает, увеличенным более чем в два pafea пределом прочности. Микро .сварка осутцествл етс при меньших значени х времени воздействи ультразвука . При использовании итри (0,03-3%) в качестве легирующего компонента дл алюмини микротвердость последнего увеличиваетс более чем в 3 par за. Использование в качестве легирующих компонентов дл алюмини и золота примесей РЗЭ от 10-6 до 2-3% позвол ет получить как пленки, так и проволоку с более равномерным зерном. Проволока из алюмини или золота, содержаща в качестве примесей РЗЭ, обладает увеличенной прочностью на разрыв (более чем в 2 раза относительно проволок того же диаметра, изготовленных из чистых металлов). Существенным вл етс и то, что примеси РЗЭ в контакте алюминий золото увеличивают температуру образовани интерметаллических фаз, образу сварное соединение с меньшим чисг лом пустот, увеличива тем самым надежность контакта, что позвол ет пропускать через такие контакты ток повышенной плотности. Это обусловливаетс тем, что примеси РЗЭ в контактной паре вступают во взаимодействие с примес ми газов, например кислорода (так как РЗЭ обладают большим сродством к кислороду), что влечет образование уплотненного поверхностного окисного сло , предотвращающего пленку и проволоку от загр знений, коррозии, электромиграции. Взаимодействие алюмини и золота с РЗЭ происходит по эвтектическому типу аналогично системе Al-Si, однако температура образовани эвтектики значительно выше. Так, например, дл алюмини с итрием, цехием, неодимом, лантаном, а также презеодимом температура эвтектики на выше, чем дл .системы алюминий - кремний. Это позвол ет использовать предложенные контактные пары при повышенных температурах ,ya :: 1. The invention relates to the field of manufacturing integrated circuits (ICs) and semiconductor devices and can be used to improve the quality of a metal-to-metal weld contact during micro-welding and brazing. In assembling ICs and semiconductor devices, mainly gold and aluminum wires are used, which are connected to a metallized aluminum or gold contact pad using micro-welding. However, due to the formation of intermetallic joints, the low adhesion of the metal film to the semiconductor crystal, as well as the incomplete welded joint, such welded joints have a reduced quality and reproducibility, limited by the temperature range of trouble-free operation and so on. A known contact pair for micro-welding of ICs, which contains wire lead elements and a contact pad made of an aluminum alloy or a gold alloy as elements. However, the known contact pair does not provide sufficient mechanical strength of the contact and operation temperature. The purpose of the invention is to increase the mechanical strength of the contact and the temperature of its operation. This is achieved by the fact that in a contact pair for micro-welding of IC, at least one of the elements is made of an aluminum alloy and a rare earth metal or gold and a rare earth metal, the wire lead is made of an aluminum alloy and a rare earth metal, and the contact, on the platform, is made of aluminum. The wire lead can be made of aluminum, while the contact to the platform is made of an alloy of aluminum and a rare earth metal or of an alloy of gold and a rare earth metal. The wire lead can be made of gold, while the contact to the platform is made of an alloy of aluminum and a rare earth metal or of an alloy of gold and a rare earth metal. The wire lead can be made of an alloy of aluminum and rare earth metal, and the contact point can be made of gold. The wire lead can be made of an alloy of gold and rare earth metal, while the onact pad is made of lumini or gold. The contact area of the film of aluminum and / or gold is alloyed with an admixture of a rare earth element (REE) by known methods. Aluminum and / or gold wire is also alloyed with REE impurity, i.e. the drawing is carried out already by alloyed wire. For example, the use of an aluminum – aluminum contact pair doped with cerium in an amount of 0.2–3% makes it possible to significantly increase the adhesion of the film to a silicon crystal. This significantly increases the continuity of the film, microhardness, corrosion resistance. This allows the use of such more advanced bonding methods, such as ultrasonic welding, since films with low adhesion to the substrate are not amenable to high-quality welding. A wire made of aluminum with the addition of cerium has a tensile strength increased by more than two pafea. Micro-welding is weakened at smaller times of exposure to ultrasound. When using itri (0.03-3%) as an alloying component for aluminum, the microhardness of the latter increases by more than 3 par per. The use of REE impurities from 10–6 to 2–3% as alloying components for aluminum and gold makes it possible to obtain both films and wires with a more uniform grain. Aluminum or gold wire containing REE as impurities has an increased tensile strength (more than 2 times relative to wires of the same diameter made of pure metals). It is significant that the REE impurities in the contact aluminum gold increase the temperature of formation of intermetallic phases, forming a welded joint with a smaller number of voids, thereby increasing the reliability of the contact, which allows a higher density current to pass through such contacts. This is due to the fact that REE impurities in the contact pair interact with gas impurities, such as oxygen (since REEs have a high affinity for oxygen), which leads to the formation of a compacted surface oxide layer that prevents the film and wire from pollution, corrosion, electromigration . The interaction of aluminum and gold with REE occurs in a eutectic type, similar to the Al-Si system, however, the temperature of eutectic formation is much higher. So, for example, for aluminum with itrium, a workshop, neodymium, lanthanum, as well as preodimy, the temperature of the eutectic is higher than the length of the aluminum – silicon system. This allows the use of the proposed contact pairs at elevated temperatures,
При ультразвуковой микросварке алюминиевой проволоки диаметром 40 мкм, содержащей 0,27-3% цери , с легированными церием пленками алюмини или золота прочностьсоединени возрастает примерно в 2,5 раза, воспроизводимость качества увеличиваетс в 2-2,5 раза, температура эксплуатации контакта возрастает до .When ultrasonic micro-welding of aluminum wire with a diameter of 40 µm containing 0.27-3% cerium with cerium-doped aluminum or gold films, the bonding strength increases about 2.5 times, the reproducibility of quality increases 2-2.5 times, the operating temperature of the contact increases to .
Примерно такими же характеристиками обладает микросварной контакт (металлическа пленка - проволока) алюминий - алюминий, алюминий - золото , золото - золото, золото - алюминий , где в качестве РЗЭ ввод т примеси итри , лантана, неодима или празеодима в интервале концентраций 10-6-3%, Качество микросварного контакта резко улучшаетс , если готовый контакт легировать примесью РЗЭ.About the same characteristics has a micro-welded contact (metal film - wire) aluminum - aluminum, aluminum - gold, gold - gold, gold - aluminum, where impurities of itri, lanthanum, neodymium or praseodymium in the concentration range 10-6- are introduced as REE. 3%. The quality of the micro-welded contact improves dramatically if the finished contact is alloyed with REE impurities.
П р и м е р. На готовую микросварную контактную пару тонкий слой толщиной около 500 А цери и проводили диффузию при . Сравнение качества этих контактов с микросварными контактами без легировани , но термо,9бработанными при 400С, показало увеличение качества готового контакта в 1,5-1,7 раза.PRI me R. On the finished micro-welded contact pair, a thin layer with a thickness of about 500 A is cerium and diffused at. Comparison of the quality of these contacts with micro-welded contacts without doping, but thermo, processed at 40 ° C, showed an increase in the quality of the finished contact by 1.5-1.7 times.
Таким образом, использование описанного контакта позвол ет улучшить свариваемость, повысить качество микросварки при изготовлении ИМ и полупроводниковых приборов. Контактна пара может быть использована при изготовлении СВЧ-транзисторов, где к качеству контакта предъ вл ютс особые требовани , св занные с увеличе|Нием плотности тока через контакт металл - металл.Thus, the use of the described contact allows to improve the weldability, improve the quality of micro-welding in the manufacture of MI and semiconductor devices. The contact pair can be used in the manufacture of microwave transistors, where the quality of the contact has special requirements associated with an increase in the current density through the metal-to-metal contact.