WO2015022193A1 - Electrical component with an area to be contacted electrically and method for preparing an electrical component for a connection process - Google Patents

Electrical component with an area to be contacted electrically and method for preparing an electrical component for a connection process Download PDF

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WO2015022193A1
WO2015022193A1 PCT/EP2014/066430 EP2014066430W WO2015022193A1 WO 2015022193 A1 WO2015022193 A1 WO 2015022193A1 EP 2014066430 W EP2014066430 W EP 2014066430W WO 2015022193 A1 WO2015022193 A1 WO 2015022193A1
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wire
point
polymer matrix
plasma
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Christoph Regula
Ralph Wilken
Jörg IHDE
Jost Degenhardt
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Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Definitions

  • the invention relates to an electrical component having at least one point to be electrically contacted, wherein at this point a plasma polymer matrix is arranged, which is an amorphous hydrocarbon layer or a carbon-containing SiO x layer.
  • the invention also relates to a method for preparing an electrical component for a connection process as well as to the use of a corresponding plasma-polymer matrix for preparing a point to be electrically contacted for connection to a wire.
  • connection or a connection process is understood to mean all processes for connecting a point of an electrical component to be electrically contacted to a wire or another suitable means, so that a current flow through the electrically contacting point is possible
  • bonding encompasses in particular sintering, welding, soldering, interfacial soldering and wire bonding.
  • the object of the present invention was to provide an electrical component which is prepared in a particularly suitable manner for the production of electrical contacts at desired locations. Furthermore, in the context of the present task, it was preferably desirable for the electrical component to be accessible by means of a relatively inexpensive process, preferably an atmospheric pressure method, and also for as few processing steps as possible to prepare and process the points to be contacted. This object is achieved according to the invention by an electrical component having at least one point to be electrically contacted, a plasma-polymer matrix being arranged on this point
  • (i) is an amorphous hydrocarbon (a-C: H) layer measured by XPS comprising> 90 atomic% of elements C and O or
  • a C-containing SiO x layer comprising 5 - 80 atom% C, preferably 8 - 60 atom% C, particularly preferably 10 - 40 atom% C, in each case based on the total number of all atoms of the plasma polymer Matrix without H and wherein the matrix has a layer thickness of 5-100 nm.
  • An electrical component in the sense of this invention is a component that is designed to perform a function that does not involve or not only the transmission of electricity.
  • electrical components in the context of this invention may be simple structures such as a resistor, but it may also be very complex structures such as electronic circuits.
  • a point to be electrically contacted is a point which is set up to be connected to a wire or another suitable means such that a current flow through the electrically contacting point is possible.
  • a plasma polymer matrix is to be understood as meaning a plasma polymer which differs materially from the material forming the binding site and at least partially surrounds the binding site.
  • matrix is primarily a (partial) coating to understand.
  • the advantage of the electrical components according to the invention is that the contacting site is at least partially protected against oxidation by the plasma-polymer matrix. Surprisingly, it has been found that the matrix to be used according to the invention is particularly helpful in creating corresponding contacts.
  • the plasma polymer matrix to> 95 atomic%, more preferably> 98 atomic% and particularly preferably completely from the specified elements (without H), each measured by XPS. It should be emphasized that small amounts of nitrogen, as z. B. in an atmospheric pressure coating are often found in the matrix, surprisingly, the advantages of the present invention to be used plasma polymer matrix does not significantly diminish. Nevertheless, it is preferable that the Nitrogen content in the matrix to be used according to the invention is ⁇ 3 atom%, more preferably ⁇ 1 atom%, based on the total number of all the atoms of the plasma polymer matrix (without H), preferably measured by XPS.
  • An a-C: H layer in the context of this invention is an amorphous hydrocarbon layer, it being preferred that this layer consists of> 95 atom% of the elements C and O (measured by means of XPS).
  • a-C: H layers can even reduce the effect of metal oxides present on the sites to be contacted.
  • Corresponding a-C: H layers can also be produced from atmospheric-pressure plasma during deposition under reducing conditions. This is also well-suited, for example, within the scope of the method disclosed in DE 10 2009 048 397 A1.
  • the plasma polymer matrix contains no further (non-plasma polymer) components, i. the plasma polymer matrix consists of plasma polymer.
  • metallic nanoparticles particles having three outer dimensions in the range from 1 nm to 100 nm
  • the plasma polymer and the dispersed particles are present as separated phases. In the process of bonding (contacting), a continuous metallic phase is formed by sintering the dispersed metallic nanoparticles in the plasma polymer matrix. This can be demonstrated by checking with a continuity tester.
  • the plasma polymer matrix is preferably an amorphous hydrocarbon (aC: H) layer as defined above.
  • the nanoparticles preferably contain one or more metals from the group consisting of copper, silver and gold.
  • the metals are each in the metallic, ie not oxidized state.
  • Particularly preferred are nanoparticles consisting of copper, silver, nanoparticles consisting of intermetallic phases of copper and silver, nanoparticles consisting of gold and nanoparticles consisting of intermetallic phases of copper and gold.
  • the concentration of the nanoparticles in the plasma polymer matrix is preferably 10 vol.% To 80 vol.%, Particularly preferably 40 vol.% To 70 vol.%, Based on the total volume of the plasma polymer matrix.
  • the embedded metallic nanoparticles should not be included in the determination of the atomic% fractions of the elements C, O, H, N and Si of the matrix, i. the atomic percentages of the elements C, O, H, N and Si relate exclusively to the plasma polymer fraction of the coating (matrix)
  • the nanoparticles preferably consist of the same metal as the part of the component to be contacted and / or the means (for example the wire) with which the component to be contacted is to be connected.
  • the nanoparticles consist of the same metal as the part of the component to be contacted and the means (for example a wire) with which the part of the component to be contacted is to be connected.
  • an inventive electrical component is preferred, wherein the point to be electrically contacted consists of Cu or a Cu alloy.
  • the plasma-polymer matrix to be used according to the invention develops its positive properties.
  • an electrical component is particularly preferred, wherein the plasma-polymer matrix has a passivating effect against oxide layers in the site (s) to be contacted.
  • a passivating effect against oxide layers means in connection with this application that the oxidation of the coated with the plasma polymer matrix according to the invention coated to be contacted to an uncoated to be contacted point of the same material under normal conditions, room temperature, atmospheric pressure, humidity of 20 ° C. ⁇ 2 ° C, 65% RH ⁇ 4% at 1013 hPa is slowed down, preferably the oxidation rate is only half as high and the oxidation is particularly preferred (in the range of Coating) completely inhibited. Even more preferably, the "passivating effect" even comprises a reducing action against already existing oxides.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy and is also called ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis). Unless stated otherwise, the atomic percentages are in each case based on the total atomic numbers measurable by this method.
  • Part of the invention is also an electrical component with at least one point to be electrically contacted, with a plasma-polymer matrix being arranged around this point
  • (i) is an amorphous hydrocarbon (a-C: H) layer measured by XPS consisting of> 90 atomic% of elements C and O or
  • a C-containing SiO x layer comprising 5 - 80 atom% C, preferably 8 - 60 atom% C, particularly preferably 10 - 40 atom% C, in each case based on the total number of all atoms of the plasma polymer Matrix without H, preferably measured at a distance of the average of the wire from the joint and wherein the matrix has a layer thickness of 5 -100 nm and wherein at the point to be electrically contacted, a wire is connected through the plasma polymer matrix.
  • the respective composition information for the plasma polymer matrix measured at a distance from the wire equal to the diameter of the wire.
  • the composition is regularly reliable composition, which also existed before the connection at the point that is now occupied by the wire.
  • the point to be contacted electrically consists of Cu or a Cu alloy.
  • an electrical component which comprises at the point to be contacted a wire made of Cu, Al, Au, an Al alloy, a Cu alloy or an Au alloy connected to the point to be electrically contacted.
  • an electrical component having at least one point to be electrically contacted, which consists of Cu or a Cu alloy, around which point a plasma-polymer matrix (as defined above) is arranged, copper nanoparticles being dispersed in the plasma-polymer matrix , and at the point to be electrically contacted, a wire of copper or a copper alloy is connected through the plasma polymer matrix.
  • a component in which the connection between the wire and the point to be contacted in the wire shear test is carried out according to the German Association for Welding EV test method for wire bonds, leaflet DWS 281 1, August 1996, item 5, a proportion based on the bonding surface of> 50% shear fracture in the bond and ⁇ 50% shear fracture in the bond / metallization interface, preferably> 75% shear fracture in the bond and ⁇ 25% shear fracture in the bond / metallization interface.
  • at least 80% of the tested bond compounds should preferably have a maximum fraction of shear fracture in the bond / metallization interface of 50%. Further preferred here is an embodiment, so that up to 90% of the bonds have a maximum fraction of shear fracture in the bond / metallization interface of 25%.
  • metallization in the sense of DVS 281 1 here the metallic point to be contacted of the substrate is meant.
  • the plasma polymer matrix measured with ERD comprises> 10, preferably> 20 atomic% H, based on the total number of all atoms C, O, Si and H. contained in the plasma polymer matrix
  • ERDA measurement Elastic Recoil Detection Analysis
  • the hydrogen fractions determined by this measurement method to be> 25%, more preferably from 25 to 60% hydrogen, based on the total number of all C, O and H atoms contained in the plasma polymer matrix (measured by means of ERD) includes.
  • O is 20-40 at.%, Preferably O is 25-35 at.% And
  • C is 50-75 at%, preferably 60-75 at% and preferably
  • Si is 10 to 40 atomic%, preferably 20 to 35 atomic% and
  • the ratio of Si: O is 0.4 to 1, preferably 0.6 to 0.9, and / or
  • the ratio O: C is 0.2 to 1 1, preferably 0.5 to 7.
  • the determination of these matrix material components is carried out by means of XPS.
  • the H content can be controlled by parameters such as the plasma excitation energy, the monomer mixture or the gas volume flows,
  • the O content is controlled by, for example, addition of O 2 in the ionization or carrier gas and
  • the C content controls the ratio between O 2 to monomer.
  • Part of the invention is a method for preparing an electrical component for a connection process, comprising the steps
  • reducing plasma preferably atmospheric pressure plasma, AD plasma
  • AD plasma means atmospheric-pressure plasma, but of course a reduction by means of low-pressure piasmas is also conceivable, which then makes sense if the entire process is to take place under low-pressure conditions. However, it is preferred that the process according to the invention takes place at atmospheric pressure.
  • connection process we refer to the above explanations.
  • Part of the invention is also a method for connecting a wire to a position of an electrical component to be contacted electrically, comprising the steps:
  • the conductive connections may be to other pads on the chip or to pads of peripheral devices, e.g. Housings, printed circuit boards, etc. lead.
  • Thin wires made of gold, copper or aluminum alloys are used.
  • the connecting of the thin wires takes place here by a process known as wire bonding.
  • the wire is bonded (e.g., welded) to the pads by pressure, temperature, mechanical vibration, or a combination of these.
  • a welding tool is used to make the conductive connection, which is designed as a capillary in ball bonding or wedge-shaped in wedge bonding.
  • a wire guide guides the wire to be joined to the end of the welding tool so that the wire is positioned between the welding tool and the surface to be bonded (to be electrically contacted).
  • the bonding tool is subjected to ultrasonic vibrations in such a way that the foot of the bonding tool oscillates in the plane of the contact surface (the point to be electrically contacted) of the semiconductor chip. Through these vibrations in conjunction with a force application of the bonding tool in the direction of the contact surface the wire is welded with its end on the contact surface and thus the conductive connection is made on the contact surface of the semiconductor chip.
  • the bonding tool travels after possible mechanical separation of the bonding wire to the next contact surface to continue the process of establishing the conductive connection.
  • step d) takes place for connecting the wire by means of ultrasound support and / or by means of thermal welding.
  • the two components are brought into contact with one another, preferably at a pressure of 2.5 kPa to 1000 kPa, particularly preferably 10 kPa to 250 kPa, based on the surface to be contacted acted upon and heated under inert gas to a maximum of 400 ° C, preferably to a maximum of 300 ° C, more preferably to a maximum of 250 ° C.
  • the deposition in step c) of the method for preparing the electrical component by a CVD method, in particular by a PE-CVD method. Most preferably, this process is carried out at atmospheric pressure.
  • a nozzle is used in step c), which comprises a relaxation space downstream of the electrodes.
  • the components according to the invention prepared for contacting (connection process) with a wire can be produced in a particularly effective, resource-saving and quick and reliable manner.
  • CVD methods are familiar to the person skilled in the art, he masters the corresponding technologies and they make it possible to make the appropriate preparations for the site to be electrically contacted with sufficient location accuracy and in a reasonable cost-benefit ratio.
  • an atmospheric pressure method is preferable to a low pressure method.
  • the nozzle with relaxation space serves to ensure that the matrix materials can give off part of their thermal / kinetic energy before contact with the target surface, then the deposition takes place under less rigid conditions. Also, the energy transfer from the plasma to the monomer can be better controlled.
  • the articles produced by the method according to the invention or the articles according to the invention have the advantage that they are not only effectively producible, but also support the bonding process, in particular to wires, very particularly to thin wires in an outstanding manner:
  • the matrix is particularly effective in allowing reliable bonding between the contacting site and metal wire because it effectively prevents the formation of metal oxides at the site to be contacted. At the same time, it can act as a flux and / or reduce it.
  • the main effect is likely to be the already described passivation: Where the matrix is located, the direct access of oxygen is at least impeded, so that an oxidation of the metals present at the point to be contacted (preferably Cu) is not carried out or is made much more difficult.
  • a suitable (and preferred) method and apparatus for making a plasma polymer coating i.e., a plasma polymer matrix within the meaning of the present application
  • the plasma is generated by a discharge between electrodes in a process gas.
  • At least one of the electrodes is a sputtering electrode from which sputtering nano-particles (as defined above) are sputtered, and these nano-particles are subsequently deposited on a substrate together with coating precursor compounds (precursors).
  • a coating is formed with particles dispersed therein.
  • the deposition preferably takes place in the absence of oxygen in order to prevent oxidation of the metallic nanoparticles
  • nanoparticles are produced using an atmospheric pressure plasma, wherein the plasma is generated by a discharge between electrodes in a process gas,
  • At least one of the electrodes is a sacrificial electrode from which material is removed by the discharge
  • the abraded material is nanoparticles and / or nanoparticles are formed from the abraded material
  • a portion of the sacrificial electrode is actively cooled so that the average temperature of the sacrificial electrode in a region of the sacrificial electrode outside the discharge area of the sacrificial electrode is lower than within the discharge area of the sacrificial electrode.
  • nanoparticles may also be incorporated into a plasma polymer layer (i.e., a plasma polymer matrix within the meaning of the present application).
  • this device is modified in such a way that a relaxation space is provided after the cooled sacrificial electrode (target).
  • This relaxation space is preferably 5 to 100 mm, particularly preferably 20 nm to 50 mm long.
  • the feed location of the plasma polymer precursor is preferably provided at the level of the sacrificial electrode or likewise preferably downstream of the sacrificial electrode.
  • a high-quality matrix can be deposited.
  • high-quality means, in particular, that there are only a few defects. This number of defects can be checked by means of the silver nitrate drop test (see Example 2).
  • a matrix to be used according to the invention in the silver nitrate drop test has ⁇ 15, preferably ⁇ 10, more preferably ⁇ 8 and very preferably ⁇ 5 defects / 25 mm 2 .
  • the Wire Shear Test is performed in accordance with DVS 281 1, item 5 (Test Methods for Wire Bonding, dated August 1996).
  • the shearing bit is aligned parallel to the (originally) to be contacted site. Subsequently, the bit is brought into the so-called touchdown position, which means that contact exists with the substrate on which the (originally) to be contacted point lies. Thereafter, the shear chisel is brought to the shear height (shear height: half wire thickness, if a bonding ball was used: half bondball thickness). Then a shearing force is exerted on the bonded wire at the shear height via the shear chisel and this force is increased until shearing occurs. This force is measured. During shearing, the shearing characteristics described in DVS 281 1, section 5 can occur.
  • the results are based on a statistical evaluation of the wire shear tests for at least 30 bonds on the treated substrates, as well as a surface analysis of the fractions of the different shear fractions of each individual bond.
  • An AgNO 3 solution having a concentration of 0.01% by weight of silver nitrate is prepared.
  • the right concentration ensures the formation of individually differentiable Ag crystals that can be counted, and at the same time that the solution contains enough silver ions to deposit at any defect sites without the solution being depleted by too large (rapidly growing) defects.
  • test solution is applied to the test (coated) site by means of a pipette.
  • a pipette For examining flat surfaces, for example, 200 ⁇ makes sense.
  • the layer must be in a hydrophobic state before measurement by heat treatment (static water edge angle> 90 ° measured according to DIN 55660 - 2: 201 1 - 12). be transferred. A reduction in volume of the drop of the test solution is to be avoided as far as possible by suitable measures.
  • the nozzle developed by IFAM was used acc. DE10 2006 038 780 A1 (in particular FIG. 1 and associated text parts such as paragraphs 0035 - 0040).
  • the AD plasma system was used for pre-treatment of the surface.
  • a nitrogen plasma was generated in the nozzle and out through the nozzle exit from the nozzle.
  • the reducing effect of the plasma is produced by the addition of hydrogen ( ⁇ 5 vol.%) In the nozzle head.
  • hydrogen ⁇ 5 vol.%)
  • N 2 / H 2 mixtures with up to 5% H 2 content as ionization gas are also possible here.
  • the nozzle was then passed over the surface to be coated at a constant speed, eg 10-50 m / min (here 25 m / min).
  • the layer deposition takes place - possibly in one Atmosphere under exclusion of oxygen.
  • the plasma was generated in the nozzle with the ionization gas nitrogen (29 L / min).
  • the plasma was thereby generated by arc-like discharges applying a pulsed high voltage with the frequency between 17 and 25 kHz, with a combination of FG 5005 (generator) and HTR 1 1 (transformer) in a range of 300-400V and 100% PCT ,
  • the "basic nozzle (nozzle body)" has the designation PFW 10.
  • the precursor mixture is ejected into the plasma thus produced at the nozzle exit vaporized monomer (eg cyclic carbon compounds, here cyclopentanol etc. at 150 ° C, 6g / h monomer) and the carrier gas nitrogen (2 l / min) fed.
  • the nozzle was then rinsed at speeds between e.g. 5 and 50 m / min (here 25m / min) over the surface to be coated at a distance of 3 mm (in the case of an oxygen-containing atmosphere) out.
  • the distances can in principle be increased or reduced in favor of or at the expense of the layer deposition rate.
  • Layer deposition using compressed air plasma is also possible - compared to nitrogen plasmas but with a reduced deposition rate.
  • both monomers are evaporated (here 30 g / h HMDSO at 100 ° C and 15 g / h cyclopentanol at 150 ° C), mixed with a carrier gas stream of 2 L / min N 2 and then fed into a compressed air plasma (300-400V, 19 kHz, 100% PCT) with 29 L / min compressed air.
  • HMDSO hexamethyldisiloxane
  • organic monomers eg cyclopentanol, etc.
  • the nozzle was then scanned at speeds between e.g. 5 and 100 m / min over the surface to be coated at a distance of 6 mm (oxygen-containing atmosphere) out.
  • the distances can in principle be increased or reduced in favor of or at the expense of the layer deposition rate. The same applies to the speeds of movement of the nozzle or the component under the nozzle.
  • the plasma was generated in the nozzle with the ionization gas nitrogen (29 L / min).
  • the plasma was thereby generated by arc-like discharges applying a pulsed high voltage with the frequency between 17 and 25 kHz, with a combination of FG 5005 (generator) and HTR 1 1 (transformer) in a range of 300-400V and 100% PCT ,
  • the "basic nozzle (Nozzle body) has the designation PFW 10.
  • the precursor mixture of vaporized monomer eg cyclic carbon compounds, here cyclopentanol etc.
  • the resulting layer thickness was in all cases about 100 nm. Smaller layer thicknesses ⁇ 50 nm, preferably ⁇ 30 nm are possible in general and not only in this special coating method. A greater layer thickness can be achieved by repeating the coating process directly after the first process.
  • DCB Direct Copper Bonding
  • the wire bonding process was carried out in accordance with DVS 2810 (Wire Bonding, September 1992).
  • the bonding of the coated DCB 's was carried out with a Delvotec G5 6600 using a 300 ⁇ Al-H1 1 bonding wire (here according to wire bonding, point 2.3.2, the DWS 2810 with ultrasonic heat welding according to point 2.1.3).
  • the set bonding force was between 50 and 2000 cN.
  • the bond head moves to the point to be bonded (bond pad 1) and contacts there the bonding wire with the substrate.
  • the bonding head then moves to the bondpad 2 - tracking the bonding wire - and carries out the same bonding process as on the bonding pad 1.
  • a copper component coated according to example 3c) is brought into contact with a further copper component, subjected to a pressure of 25 kPa relative to the surface to be contacted and heated to 250 ° C. under protective gas.
  • a continuity tester shows after cooling, a continuous metal phase has formed between the surface of the coated component to be contacted and the further copper component.
  • Example 3a and 3b prepared DCB 's, with the fact in accordance with Example 4 bonded wires were subjected to the test procedure of Example 1 and 2.
  • FIG. The results are as follows: C: H prepared DCB's (Example 3a, after conversion to hydrophobic state)
  • Shear test 90% of cases with more than 75% of bond area as a breach (cohesive failure)

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Abstract

The invention relates to an electrical component with at least one area to be contacted electrically, wherein a plasma polymer matrix is arranged on this area, which matrix is an amorphous hydrocarbon layer or an SiOx layer containing carbon. The invention further relates to a method for preparing an electrical component for a connection process and to the use of a corresponding plasma polymer matrix for preparing an area to be contacted electrically for a connection to a wire.

Description

Elektrisches Bauteil mit einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle sowie Verfahren zur Vorbereitung eines elektrischen Bauteils für einen Verbindungsprozess  Electrical component with a location to be electrically contacted and method for preparing an electrical component for a connection process
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil mit wenigstens einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle, wobei auf dieser Stelle eine plasmapolymeren Matrix angeordnet ist, die eine amorphe Kohlenwasserstoffschicht oder eine kohlenstoffhaltige SiOx-Schicht ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Vorbereiten eines elektrischen Bauteils für einen Verbindungsprozess sowie die Verwendung einer entsprechenden plasmapolymeren Matrix zur Vorbereitung einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle auf eine Verbindung mit einem Draht. The invention relates to an electrical component having at least one point to be electrically contacted, wherein at this point a plasma polymer matrix is arranged, which is an amorphous hydrocarbon layer or a carbon-containing SiO x layer. The invention also relates to a method for preparing an electrical component for a connection process as well as to the use of a corresponding plasma-polymer matrix for preparing a point to be electrically contacted for connection to a wire.
In einer Vielzahl von technischen Gebieten werden elektrische und/oder elektronische Bauteile benötigt, die elektrisch leitend miteinander verbunden werden müssen. Dabei werden die Anforderungen an dieses Verbinden (Kontaktieren, Bonding) umso größer, je kleiner und zahlreicher die Verbindungsstellen in einem Gesamtsystem sind. Bei einer kleineren Bindungsstelle liegt das Problem insbesondere darin, dass eine verhältnismäßig geringe Fläche zur Verfügung steht, um einen sicheren, elektrisch leitenden Kontakt herzustellen. Eine große Zahl an Bindungsstellen erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass bei nicht optimaler Verfahrensführung einzelne oder mehrere Kontakte nicht zuverlässig hergestellt werden können, was im schlimmsten Fall das Gesamtsystem funktionsunfähig oder wenigstens nicht zuverlässig funktionierend werden lässt. Insbesondere im Bereich des Wire-Bondings beim Anbinden sehr kleiner Drähte an - im Regelfall - sehr kleine Kontaktstellen - sind die Anforderungen besonders hoch. Unter„Verbinden" bzw. einem Verbindungsprozess werden im Sinne dieser Erfindung alle Prozesse verstanden zum Verbinden einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle eines elektrischen Bauteils mit einem Draht oder einem anderen geeigneten Mittel, so dass ein Stromfluss durch die elektrisch kontaktierende Stelle möglich ist. Dabei sind die Begriffe „Verbinden" und„Bonding" im Allgemeinen synonym zu verstehen.„Verbinden" umfasst dabei insbesondere Sintern, Schweißen, Löten, Grenzflächenlöten und Drahtbonding. In a variety of technical fields electrical and / or electronic components are required, which must be electrically connected to each other. The requirements for this bonding (bonding, bonding) are greater, the smaller and more numerous the joints in an overall system. In particular, for a smaller binding site, the problem is that a relatively small area is available to produce a secure, electrically conductive contact. A large number of binding sites increases the likelihood that, in the case of non-optimal process management, single or multiple contacts can not be reliably established, which in the worst case makes the overall system non-functional or at least not reliable. Particularly in the field of wire bonding when connecting very small wires to - usually - very small contact points - the requirements are particularly high. In the context of this invention, "connection" or a connection process is understood to mean all processes for connecting a point of an electrical component to be electrically contacted to a wire or another suitable means, so that a current flow through the electrically contacting point is possible In general, the term "bonding" encompasses in particular sintering, welding, soldering, interfacial soldering and wire bonding.
Probleme bereiten beim Boden oberflächliche Oxidschichten oder -bereiche, die an den zur Bindung vorbereiteten Stellen auftreten und so das Knüpfen eines wirksamen elektrischen Kontaktes behindern können. Deshalb werden in vielen Fällen Ag- oder Au- beschichtete Lead-Frames für das Wire-Bonding und/oder organisch beschichtete Lead- Frames benutzt, um den Bonding-Prozess zu unterstützen. Entsprechende Schutzschichten tragen dazu bei, dass elektrische Bauteile, bei denen noch nicht die Kontakte an elektrisch zu kontaktierenden Stellen hergestellt sind, auch über einen längeren Zeitraum gelagert werden können, ohne dass eine wesentliche Verschlechterung der Kontaktierbarkeit an den zu kontaktierenden Stellen auftritt. Dabei ist es von Bedeutung, dass die einzusetzenden Schutzschichten den Kontaktierungsprozess (Verbindungsprozess), also z.B. ein Anlöten, Grenzflächenlöten, Drahtbonden, Schweißen oder Sintern, nicht behindern oder dessen Qualität verringern. So besteht beispielsweise die Gefahr, dass durch das Vorhandensein einer entsprechenden Passivierungsschicht die entstehende Verbindung zwar elektrisch kontaktierend zustande kommt, die mechanische Belastbarkeit der Verbindung aber herabgesetzt ist. Problems present to the soil are superficial oxide layers or areas that may appear at the sites prepared for bonding, thereby hindering the establishment of effective electrical contact. Therefore, in many cases, Ag or Au coated lead frames are used for wire bonding and / or organically coated lead frames to aid in the bonding process. Corresponding protective layers contribute to the fact that electrical components in which the contacts have not yet been made at points to be electrically contacted can also be stored for a longer period of time without a significant deterioration of the contactability occurring at the points to be contacted. It is important that the protective layers to be used include the contacting process (bonding process), e.g. soldering, interfacial soldering, wire bonding, welding or sintering, do not hinder or reduce its quality. Thus, for example, there is the danger that, due to the presence of a corresponding passivation layer, the resulting compound, although electrically contacting, comes about, but the mechanical load-bearing capacity of the connection is reduced.
Literatur zu Passivierungsschichten aus dem Stand der Technik sind z.B.: References to passivation layers of the prior art are, for example:
U. Lommatzsch, J. Ihde, Plasma Process. Polym. 2009, 6, 642-648 und S. Sathiyanarayanan, S. Muthukrishnan, G. Venkatachari , D.C. Trivedi, Progress in Organic Coatings 53 (2005) 297-301  U. Lommatzsch, J. Ihde, Plasma Process. Polym. 2009, 6, 642-648 and S. Sathiyanarayanan, S. Muthukrishnan, G. Venkatachari, D.C. Trivedi, Progress in Organic Coatings 53 (2005) 297-301
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein elektrisches Bauteil anzugeben, das in besonders geeigneter Weise für die Herstellung elektrischer Kontakte an gewünschten Stellen vorbereitet ist. Weiterhin war im Rahmen der vorliegenden Aufgabe bevorzugt wünschenswert, dass das elektrische Bauteil durch ein apparativ verhältnismäßig wenig aufwendiges Verfahren, bevorzugt ein Atmosphärendruckverfahren, zugänglich ist, und zudem möglichst wenig Bearbeitungsschritte zur Vorbereitung und Bearbeitung der zu kontaktierenden Stellen erforderlich sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein elektrisches Bauteil mit wenigstens einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle, wobei auf dieser Stelle eine plasmapolymere Matrix angeordnet ist, die The object of the present invention was to provide an electrical component which is prepared in a particularly suitable manner for the production of electrical contacts at desired locations. Furthermore, in the context of the present task, it was preferably desirable for the electrical component to be accessible by means of a relatively inexpensive process, preferably an atmospheric pressure method, and also for as few processing steps as possible to prepare and process the points to be contacted. This object is achieved according to the invention by an electrical component having at least one point to be electrically contacted, a plasma-polymer matrix being arranged on this point
(i) eine amorphe Kohlenwasserstoff- (a-C:H) Schicht ist, gemessen mittels XPS umfassend zu > 90 Atom-% aus den Elementen C und O oder  (i) is an amorphous hydrocarbon (a-C: H) layer measured by XPS comprising> 90 atomic% of elements C and O or
(ii) eine C-haltige SiOx-Schicht ist, umfassend 5 - 80 Atom-% C, bevorzugt 8 - 60 Atom-% C, besonders bevorzugt 10 - 40 Atom-% C, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl aller Atome der plasmapolymeren Matrix ohne H und wobei die Matrix eine Schichtdicke von 5 -100 nm besitzt. Ein elektrisches Bauteil im Sinne dieser Erfindung ist dabei ein Bauteil, das dazu eingerichtet ist, eine Funktion auszuüben, die nicht oder nicht nur die Weiterleitung von Strom beinhaltet. Dabei können elektrische Bauteile im Sinne dieser Erfindung einfache Strukturen sein wie zum Beispiel ein Widerstand, es können aber auch sehr komplexe Strukturen sein wie elektronische Schaltkreise. (ii) a C-containing SiO x layer comprising 5 - 80 atom% C, preferably 8 - 60 atom% C, particularly preferably 10 - 40 atom% C, in each case based on the total number of all atoms of the plasma polymer Matrix without H and wherein the matrix has a layer thickness of 5-100 nm. An electrical component in the sense of this invention is a component that is designed to perform a function that does not involve or not only the transmission of electricity. In this case, electrical components in the context of this invention may be simple structures such as a resistor, but it may also be very complex structures such as electronic circuits.
Eine elektrisch zu kontaktierende Stelle ist im Sinne dieser Erfindung dabei eine Stelle, die dafür eingerichtet ist, mit einem Draht oder einem anderen geeigneten Mittel so verbunden zu werden, dass ein Stromfluss durch die elektrisch kontaktierende Stelle möglich ist. In the context of this invention, a point to be electrically contacted is a point which is set up to be connected to a wire or another suitable means such that a current flow through the electrically contacting point is possible.
Unter einer plasmapolymeren Matrix im Sinne dieser Erfindung ist zu verstehen, wenn ein Plasmapolymer vorliegt, das sich stofflich von dem die Bindungsstelle bildenden Material unterscheidet und die Bindungsstelle wenigstens teilweise umgibt. Unter den Begriff "Matrix" ist dabei primär eine (Teil-)Beschichtung zu verstehen. For the purposes of this invention, a plasma polymer matrix is to be understood as meaning a plasma polymer which differs materially from the material forming the binding site and at least partially surrounds the binding site. The term "matrix" is primarily a (partial) coating to understand.
Der Vorteil an den erfindungsgemäßen elektrischen Bauteilen ist, dass durch die plasmapolymere Matrix die Kontaktierungsstelle wenigstens teilweise vor Oxidation geschützt ist. Überraschenderweise hat sich dabei herausgestellt, dass die erfindungsgemäß einzusetzende Matrix besonders hilfreich beim Erstellen entsprechender Kontakte ist. The advantage of the electrical components according to the invention is that the contacting site is at least partially protected against oxidation by the plasma-polymer matrix. Surprisingly, it has been found that the matrix to be used according to the invention is particularly helpful in creating corresponding contacts.
Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang, dass die plasmapolymere Matrix zu > 95 Atom- %, weiter bevorzugt > 98 Atom-% und besonders bevorzugt vollständig aus den angegebenen Elementen (ohne H) besteht, jeweils gemessen mittels XPS. Es ist aber zu betonen, dass geringe Anteile von Stickstoff, wie sie z. B. bei einer Atmosphärendruckbeschichtung häufig in der Matrix zu finden sein werden, überraschenderweise die Vorteile der erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Matrix nicht wesentlich schmälern. Dennoch ist es bevorzugt, dass der Stickstoffgehalt in der erfindungsgemäß einzusetzenden Matrix < 3 Atom-%, weiter bevorzugt < 1 Atom-% ist, bezogen auf die Gesamtzahl aller Atome der plasmapolymeren Matrix (ohne H), bevorzugt gemessen mittels XPS. It is preferred in this context that the plasma polymer matrix to> 95 atomic%, more preferably> 98 atomic% and particularly preferably completely from the specified elements (without H), each measured by XPS. It should be emphasized that small amounts of nitrogen, as z. B. in an atmospheric pressure coating are often found in the matrix, surprisingly, the advantages of the present invention to be used plasma polymer matrix does not significantly diminish. Nevertheless, it is preferable that the Nitrogen content in the matrix to be used according to the invention is <3 atom%, more preferably <1 atom%, based on the total number of all the atoms of the plasma polymer matrix (without H), preferably measured by XPS.
Eine a-C:H-Schicht im Sinne dieser Erfindung ist eine amorphe Kohlenwasserstoff- Schicht, wobei bevorzugt ist, dass diese Schicht zu > 95 Atom% aus den Elementen C und O besteht (gemessen mittels XPS). a-C:H-Schichten können sogar reduzierend auf mögliche an der zu kontaktierende Stellen vorhandenen Metalloxide wirken. Entsprechende a-C:H-Schichten lassen sich dabei bei Abscheidung unter reduzierenden Bedingungen auch aus Atmosphärendruckplasma erzeugen. Dies ist beispielsweise auch grundsätzlich im Rahmen des in der DE 10 2009 048 397 A1 offenbarten Verfahrens gut möglich. An a-C: H layer in the context of this invention is an amorphous hydrocarbon layer, it being preferred that this layer consists of> 95 atom% of the elements C and O (measured by means of XPS). a-C: H layers can even reduce the effect of metal oxides present on the sites to be contacted. Corresponding a-C: H layers can also be produced from atmospheric-pressure plasma during deposition under reducing conditions. This is also well-suited, for example, within the scope of the method disclosed in DE 10 2009 048 397 A1.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die plasmapolymere Matrix keine weiteren (nichtplasmapolymeren) Bestandteile, d.h. die plasmapolymere Matrix besteht aus Plasmapolymer. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind in der plasmapolymeren Matrix metallische Nanopartikel (Partikel mit drei äußeren Dimensionen im Bereich von 1 nm bis 100 nm) dispergiert. Besonders bevorzugt sind Partikel mit Partikelgrößen von 1 bis 20 nm. In dieser besonders bevorzugten Ausführungsform liegen das Plasmapolymer und die dispergierten Partikel als separierte Phasen vor. Beim Prozess des Verbindens (Kontaktierens) bildet sich durch Sintern der dispergierten metallischen Nanopartikel in der plasmapolymeren Matrix eine durchgehende metallische Phase. Dies lässt sich durch Überprüfung mittels eines Durchgangsprüfers zeigen. In a particularly preferred embodiment, the plasma polymer matrix contains no further (non-plasma polymer) components, i. the plasma polymer matrix consists of plasma polymer. In a further particularly preferred embodiment, metallic nanoparticles (particles having three outer dimensions in the range from 1 nm to 100 nm) are dispersed in the plasma-polymer matrix. Particular preference is given to particles having particle sizes of 1 to 20 nm. In this particularly preferred embodiment, the plasma polymer and the dispersed particles are present as separated phases. In the process of bonding (contacting), a continuous metallic phase is formed by sintering the dispersed metallic nanoparticles in the plasma polymer matrix. This can be demonstrated by checking with a continuity tester.
In dieser besonders bevorzugten Ausführungsform ist die plasmapolymere Matrix bevorzugt eine amorphe Kohlenwasserstoff- (a-C:H) Schicht wie oben definiert. Bevorzugt enthalten die Nanopartikel eines oder mehrere Metalle aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Silber und Gold. Dabei liegen die Metalle jeweils im metallischen, d.h. nicht oxidierten Zustand vor. Besonders bevorzugt sind Nanopartikel bestehend aus Kupfer, Silber, Nanopartikel bestehend aus intermetallischen Phasen aus Kupfer und Silber, Nanopartikel bestehend aus Gold sowie Nanopartikel bestehend aus intermetallischen Phasen aus Kupfer und Gold. Die Konzentration der Nanopartikel in der plasmapolymeren Matrix beträgt bevorzugt 10 vol.% bis 80 vol%, besonders bevorzugt 40 vol.-% bis 70 vol%, bezogen auf das Gesamtvolumen der plasmapolymeren Matrix. In this particularly preferred embodiment, the plasma polymer matrix is preferably an amorphous hydrocarbon (aC: H) layer as defined above. The nanoparticles preferably contain one or more metals from the group consisting of copper, silver and gold. The metals are each in the metallic, ie not oxidized state. Particularly preferred are nanoparticles consisting of copper, silver, nanoparticles consisting of intermetallic phases of copper and silver, nanoparticles consisting of gold and nanoparticles consisting of intermetallic phases of copper and gold. The concentration of the nanoparticles in the plasma polymer matrix is preferably 10 vol.% To 80 vol.%, Particularly preferably 40 vol.% To 70 vol.%, Based on the total volume of the plasma polymer matrix.
Bei einer plasmapolymeren Matrix mit darin dispergierten Nanopartikeln (wie hier beschrieben) sind bei der Ermittlung der Atom-%-Anteile der Elemente C, O, H, N und Si der Matrix die eingebetteten metallischen Nanopartikel nicht mitzurechnen, d.h. die Atom- %-Anteile der Elemente C, O, H, N und Si beziehen sich ausschließlich auf den aus Plasmapolymer bestehenden Anteil der Beschichtung (Matrix) In the case of a plasma polymer matrix with nanoparticles dispersed therein (as described here), the embedded metallic nanoparticles should not be included in the determination of the atomic% fractions of the elements C, O, H, N and Si of the matrix, i. the atomic percentages of the elements C, O, H, N and Si relate exclusively to the plasma polymer fraction of the coating (matrix)
Bevorzugt bestehen die Nanopartikel aus demselben Metall wie die zu kontaktierende Stelle des Bauteils und/oder das Mittel (z.B. der Draht), mit dem die zu kontaktierende Stelle des Bauteils verbunden werden soll. Besonders bevorzugt bestehen die Nanopartikel aus demselben Metall wie die zu kontaktierende Stelle des Bauteils und das Mittel (z.B. ein Draht), mit dem die zu kontaktierende Stelle des Bauteils verbunden werden soll. Durch das Sintern der metallischen Nanopartikel beim Verbinden, d.h. beim Kontaktieren der zu kontaktierenden Stelle des Bauteils, bildet sich eine durchgehende metallische Phase zwischen der zu kontaktierende Stelle des Bauteils und dem Mittel (z.B. einem Draht), mit dem die zu kontaktierende Stelle des Bauteils verbunden wird. Damit wird die Bildung intermetallischer Phasen vermieden, die im Allgemeinen die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von elektronischen Bauteilen begrenzt. Ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauteil ist bevorzugt, wobei die elektrisch zu kontaktierende Stelle aus Cu oder einer Cu-Legierung besteht. Insbesondere mit Kupferkontakten entwickelt die erfindungsgemäß einzusetzende plasmapolymere Matrix ihre positiven Eigenschaften. The nanoparticles preferably consist of the same metal as the part of the component to be contacted and / or the means (for example the wire) with which the component to be contacted is to be connected. Particularly preferably, the nanoparticles consist of the same metal as the part of the component to be contacted and the means (for example a wire) with which the part of the component to be contacted is to be connected. By sintering the metallic nanoparticles during bonding, i. upon contacting the part of the device to be contacted, a continuous metallic phase forms between the part of the device to be contacted and the means (e.g., a wire) to which the part of the device to be contacted is connected. This avoids the formation of intermetallic phases, which generally limits the reliability and lifetime of electronic components. An inventive electrical component is preferred, wherein the point to be electrically contacted consists of Cu or a Cu alloy. In particular with copper contacts, the plasma-polymer matrix to be used according to the invention develops its positive properties.
Entsprechend ist erfindungsgemäß besonders bevorzugt ein elektrisches Bauteil, wobei die plasmapolymere Matrix eine passivierende Wirkung gegen Oxidschichten in der zu kontaktierenden Stelle(n) hat. Accordingly, according to the invention, an electrical component is particularly preferred, wherein the plasma-polymer matrix has a passivating effect against oxide layers in the site (s) to be contacted.
„Eine passivierende Wirkung gegen Oxidschichten" bedeutet dabei im Zusammenhang mit dieser Anmeldung, dass die Oxidation der mit der erfindungsgemäß einzusetzenden plasmapolymeren Matrix beschichteten zu kontaktierenden Stelle gegenüber einer unbeschichteten zu kontaktierenden Stelle aus gleichem Material unter Normalbedingungen, Raumtemperatur, Normaldruck, Luftfeuchtigkeit von 20°C ±2°C, 65% r.F. ±4% bei 1013 hPa verlangsamt ist, bevorzugt ist die Oxidationsgeschwindigkeit nur halb so groß und besonders bevorzugt wird die Oxidation (im Bereich der Beschichtung) komplett gehemmt. Besonders bevorzugt umfasst die „passivierende Wirkung" sogar eine reduzierende Wirkung gegenüber bereits vorhandenen Oxiden. "A passivating effect against oxide layers" means in connection with this application that the oxidation of the coated with the plasma polymer matrix according to the invention coated to be contacted to an uncoated to be contacted point of the same material under normal conditions, room temperature, atmospheric pressure, humidity of 20 ° C. ± 2 ° C, 65% RH ± 4% at 1013 hPa is slowed down, preferably the oxidation rate is only half as high and the oxidation is particularly preferred (in the range of Coating) completely inhibited. Even more preferably, the "passivating effect" even comprises a reducing action against already existing oxides.
Hierdurch werden für den Verbindungsprozess störende Oxidschichten vermieden. Im Falle der Reduzierung wird selbstverständlich das jeweilige Oxid zum elementaren Metall reduziert. As a result, annoying oxide layers are avoided for the connection process. In the case of reduction, of course, the respective oxide is reduced to the elemental metal.
Die XPS-Messung ist für die Bestimmung der Matrix-Zusammensetzung die bevorzugte Variante und wird eingesetzt, sofern in diesem Text nicht anders beschrieben. Dabei bedeutet XPS Röntgenfotoelektronenspektroskopie und wird auch ESCA (englisch: Electron Spectroscopy for Chemical Analysis) bezeichnet. Sofern nicht anders angegeben, sind die Atom-Prozentzahlen jeweils bezogen auf die mittels dieses Verfahrens messbaren Gesamt-Atomzahlen. The XPS measurement is the preferred variant for determining the matrix composition and is used unless otherwise specified in this text. XPS means X-ray photoelectron spectroscopy and is also called ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis). Unless stated otherwise, the atomic percentages are in each case based on the total atomic numbers measurable by this method.
Teil der Erfindung ist auch ein elektrisches Bauteil mit wenigstens einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle, wobei um diese Stelle herum eine plasmapolymere Matrix angeordnet ist, die Part of the invention is also an electrical component with at least one point to be electrically contacted, with a plasma-polymer matrix being arranged around this point
(i) eine amorphe Kohlenwasserstoff- (a-C:H) Schicht ist, gemessen mittels XPS bestehend zu > 90 Atom-% aus den Elementen C und O oder (i) is an amorphous hydrocarbon (a-C: H) layer measured by XPS consisting of> 90 atomic% of elements C and O or
(ii) eine C-haltige SiOx-Schicht ist, umfassend 5 - 80 Atom-% C, bevorzugt 8 - 60 Atom- % C, besonders bevorzugt 10 - 40 Atom-% C, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl aller Atome der plasmapolymeren Matrix ohne H, bevorzugt gemessen im Abstand des Durchschnitts des Drahtes von der Verbindungsstelle und wobei die Matrix eine Schichtdicke von 5 -100 nm besitzt und wobei an der elektrisch zu kontaktierenden Stelle ein Draht durch die plasmapolymere Matrix hindurch verbunden ist. (ii) a C-containing SiO x layer comprising 5 - 80 atom% C, preferably 8 - 60 atom% C, particularly preferably 10 - 40 atom% C, in each case based on the total number of all atoms of the plasma polymer Matrix without H, preferably measured at a distance of the average of the wire from the joint and wherein the matrix has a layer thickness of 5 -100 nm and wherein at the point to be electrically contacted, a wire is connected through the plasma polymer matrix.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass es gut möglich ist, durch die Matrix hindurch einen Draht mit der zu kontaktierenden Stelle zu verbinden, bevorzugt durch Verschweißen, Löten, Grenzflächenlöten, Drahtbonden oder Sintern. Bei diesem Prozess stört - wie oben bereits angedeutet - die plasmapolymere Matrix nicht, sie scheint vielmehr zu gewährleisten, dass eine besonders sichere Verbindung hergestellt werden kann. Da der Draht die Matrix für eine Kontaktierung der zu kontaktierenden Stelle durchstoßen muss, ist natürlich zwischen der zu kontaktierenden Stelle und dem Draht eine entsprechende plasmapolymere Matrix nicht mehr angeordnet. Es bleibt aber um den Draht herum ein entsprechender Rest der plasmapolymeren Matrix, wobei allerdings in unmittelbarer Drahtnähe die plasmapolymere Matrix durch den Verbindungsprozess hinsichtlich ihrer Zusammensetzung verändert sein kann. Daher ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass im Falle, dass bereits ein Draht mit der zu kontaktierenden Stelle verbunden ist, die jeweiligen Zusammensetzungsangaben für die plasmapolymere Matrix in einer Entfernung vom Draht gemessen werden, die gleich dem Durchmesser des Drahtes ist. In diesem Bereich entspricht die Zusammensetzung regelmäßig zuverlässig der Zusammensetzung, die vor dem Verbinden auch an der Stelle bestanden hat, die nun vom Draht belegt wird. Hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen der plasmapolymeren Matrix gelten die obigen Erläuterungen. It has surprisingly been found that it is quite possible to connect through the matrix a wire with the point to be contacted, preferably by welding, soldering, interfacial soldering, wire bonding or sintering. In this process, as already indicated above, the plasma-polymer matrix does not interfere, but rather seems to ensure that a particularly secure connection can be made. Since the wire has to penetrate the matrix for contacting the site to be contacted, of course, a corresponding plasma-polymer matrix is no longer arranged between the site to be contacted and the wire. However, a corresponding remainder of the plasma-polymer matrix remains around the wire, although the plasma-polymer matrix in the immediate vicinity of the wire may be changed in terms of its composition by the bonding process. Therefore, it is preferred according to the invention that, in the event that a wire is already connected to the site to be contacted, the respective composition information for the plasma polymer matrix measured at a distance from the wire equal to the diameter of the wire. In this range, the composition is regularly reliable composition, which also existed before the connection at the point that is now occupied by the wire. With regard to preferred embodiments of the plasma polymer matrix, the above explanations apply.
Selbstverständlich ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass auch für ein elektrisches Bauteil, bei dem eine entsprechende Verbindung schon hergestellt ist, die elektrisch zu kontaktierende Stelle aus Cu oder einer Cu-Legierung besteht. Weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt ist ein elektrisches Bauteil, das an der zu kontaktierenden Stelle einen Draht aus Cu, AI, Au, einer AI-Legierung, einer Cu- Legierung oder einer Au-Legierung verbunden mit der elektrisch zu kontaktierenden Stelle umfasst. Of course, it is inventively preferred that even for an electrical component in which a corresponding compound is already made, the point to be contacted electrically consists of Cu or a Cu alloy. Also preferred according to the invention is an electrical component which comprises at the point to be contacted a wire made of Cu, Al, Au, an Al alloy, a Cu alloy or an Au alloy connected to the point to be electrically contacted.
Besonders bevorzugt ist ein elektrisches Bauteil mit wenigstens einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle, die aus Cu oder einer Cu-Legierung besteht, wobei um diese Stelle herum eine plasmapolymere Matrix (wie oben definiert) angeordnet ist, wobei in der plasmapolymeren Matrix Kupfer-Nanopartikel dispergiert sind, und an der elektrisch zu kontaktierenden Stelle ein Draht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung durch die plasmapolymere Matrix hindurch verbunden ist. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß bevorzugt ein Bauteil, bei dem die Verbindung zwischen Draht und zu kontaktierender Stelle im Wire Shear-Test durchgeführt gemäß Deutscher Verbund für Schweißtechnik E. V. Prüfverfahren für Drahtbondverbindungen, Merkblatt DWS 281 1 , August 1996, Punkt 5 einen auf die Bondfläche bezogenen Anteil von > 50% Scherbruch im Bond und < 50% Scherbruch in der Grenzfläche Bond/Metallisierung, bevorzugt > 75% Scherbruch im Bond und < 25% Scherbruch in der Grenzfläche Bond/Metallisierung aufweist. Dabei sollen bevorzugt je nach Schichtausgestaltung mindestens 80% der getesteten Bondverbindungen einen maximalen Anteil an Scherbruch in der Grenzfläche Bond/Metallisierung von 50% aufweisen. Weiter bevorzugt wird hier eine Ausgestaltung, so dass bis zu 90% der Bondverbindungen einen maximalen Anteil an Scherbruch in der Grenzfläche Bond/Metallisierung von 25% aufweisen. Als Metallisierung im Sinne der DVS 281 1 ist hier die metallische zu kontaktierende Stelle des Substrats gemeint. Particular preference is given to an electrical component having at least one point to be electrically contacted, which consists of Cu or a Cu alloy, around which point a plasma-polymer matrix (as defined above) is arranged, copper nanoparticles being dispersed in the plasma-polymer matrix , and at the point to be electrically contacted, a wire of copper or a copper alloy is connected through the plasma polymer matrix. In addition, according to the invention, a component in which the connection between the wire and the point to be contacted in the wire shear test is carried out according to the German Association for Welding EV test method for wire bonds, leaflet DWS 281 1, August 1996, item 5, a proportion based on the bonding surface of> 50% shear fracture in the bond and <50% shear fracture in the bond / metallization interface, preferably> 75% shear fracture in the bond and <25% shear fracture in the bond / metallization interface. Depending on the layer design, at least 80% of the tested bond compounds should preferably have a maximum fraction of shear fracture in the bond / metallization interface of 50%. Further preferred here is an embodiment, so that up to 90% of the bonds have a maximum fraction of shear fracture in the bond / metallization interface of 25%. As metallization in the sense of DVS 281 1 here the metallic point to be contacted of the substrate is meant.
Mit dem Wire Shear-Test (siehe DVS 281 1 , Punkt 5) lässt sich zeigen, ob die eigentliche Verbindungsstelle zwischen zu kontaktierender Stelle und Draht das schwächste Glied in der Verbindungskette ist. Bei einem Scherbruch in der Grenzfläche Bond/Metallisierung (adhäsives Versagen) ist die Verbindung verhältnismäßig instabil. Findet ein Scherbruch im Bond statt (kohäsives Versagen), ist die Verbindung zwischen Draht und zu kontaktierender Stelle verhältnismäßig stabil. Dies ist natürlich ein Vorteil für die Stabilisierung des Gesamtsystems, insbesondere dadurch, dass durch das Verbinden zwischen Draht und Bauteil (zumindest überwiegend) keine Schwächung der Gesamtstabilität erwirkt wird. With the wire shear test (see DVS 281 1, point 5) it can be shown whether the actual connection point between the point to be contacted and the wire is the weakest link in the connection chain. In a shear fracture in the bond / metallization interface (adhesive failure), the compound is relatively unstable. If a shear failure occurs in the bond (cohesive failure), the bond between the wire and the site to be contacted is relatively stable. This is, of course, an advantage for the stabilization of the overall system, in particular in that the connection between wire and component (at least predominantly) does not weaken the overall stability.
Erfindungsgemäß weiter bevorzugt ist ein elektrisches Bauteil, wobei die plasmapolymere Matrix gemessen mit ERD zu > 10, bevorzugt > 20 Atom-% H umfasst, bezogen auf die Gesamtzahl aller in der plasmapolymeren Matrix enthaltenen Atome C, O, Si und H. Die ERD oder auch ERDA bezeichnete Messung (Elastic Recoil Detection Analysis) erfasst auch die Wasserstoffatome. Hierbei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die mit dieser Messmethode bestimmten Wasserstoffanteile zu > 25 %, weiter bevorzugt zu 25 bis 60 % Wasserstoff bezogen auf die Gesamtzahl aller in der plasmapolymeren Matrix enthaltenen C-, O- und H-Atome (gemessen mittels ERD) umfasst. Further preferred according to the invention is an electrical component, wherein the plasma polymer matrix measured with ERD comprises> 10, preferably> 20 atomic% H, based on the total number of all atoms C, O, Si and H. contained in the plasma polymer matrix Also called ERDA measurement (Elastic Recoil Detection Analysis) also detects the hydrogen atoms. In this case, it is preferred according to the invention for the hydrogen fractions determined by this measurement method to be> 25%, more preferably from 25 to 60% hydrogen, based on the total number of all C, O and H atoms contained in the plasma polymer matrix (measured by means of ERD) includes.
Diese Wasserstoffanteile, insbesondere in der bevorzugten Konzentration, tragen in Kombination mit den anderen Bestandteilen, insbesondere den in den bevorzugten Bindungsverhältnissen vorliegenden Kohlenstoffatomen zu einem reduzierenden Verhalten bzw. Fähigkeiten des Matrixmaterials in hervorragender Weise bei. Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes elektrisches Bauteil, wobei das Matrixmaterial umfasst These hydrogen moieties, especially at the preferred concentration, in combination with the other constituents, especially the carbon atoms present in the preferred bonding ratios, contribute in a superior manner to a reducing performance of the matrix material. Preferred is an inventive electrical component, wherein the matrix material comprises
im Fall (i): (amorphe Kohlenwasserstoff-Schicht) in case (i): (amorphous hydrocarbon layer)
O zu 20 - 40 Atom-%, bevorzugt O zu 25 - 35 Atom-% und  O is 20-40 at.%, Preferably O is 25-35 at.% And
C zu 50 - 75 Atom-%, bevorzugt 60 - 75 Atom-% und bevorzugt  C is 50-75 at%, preferably 60-75 at% and preferably
N 0, 1 - 10 Atom-% N 0, 1 - 10 atomic%
oder im Fall (ii): (kohlenstoffhaltige SiOx-Schicht) or in case (ii): (carbon-containing SiOx layer)
Si zu 10 - 40 Atom-%, bevorzugt 20 -35 Atom-% und  Si is 10 to 40 atomic%, preferably 20 to 35 atomic% and
O zu 20 - 55 Atom-%, bevorzugt 30 - 50 Atom-% und bevorzugt  O at 20-55 at%, preferably 30-50 at.% And preferably
C zu 5 - 55 Atom-%, weiter bevorzugt 35 - 55 Atom-% sowie ebenfalls bevorzugt N 0, 1 - 8 Atom-%  C at 5 to 55 atom%, more preferably 35 to 55 atom% and also preferably N 0, 1 to 8 atom%
umfasst, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl aller in der plasmapolymeren Matrix enthaltenen Atome ohne H und gemessen mittels XPS. Erfindungsgemäß weiter bevorzugt ist, dass das Verhältnis von Si : O 0,4 zu 1 bevorzugt 0,6 bis 0,9 beträgt und/oder in each case based on the total number of all atoms contained in the plasma polymer matrix without H and measured by means of XPS. According to the invention, it is further preferred that the ratio of Si: O is 0.4 to 1, preferably 0.6 to 0.9, and / or
das Verhältnis Si : C 0, 1 bis 4, bevorzugt 1 bis 3 beträgt und/oder the ratio Si: C 0, 1 to 4, preferably 1 to 3 and / or
das Verhältnis O : C 0,2 bis 1 1 , bevorzugt 0,5 bis 7 beträgt. Die Bestimmung für diese Matrixmaterialanteile erfolgt mittels XPS. the ratio O: C is 0.2 to 1 1, preferably 0.5 to 7. The determination of these matrix material components is carried out by means of XPS.
Dem Fachmann ist es unschwer möglich, die entsprechenden Matrixzusammensetzungen einzustellen. Hierzu steht eine Vielzahl von Informationen im Bereich der Plasmapolymertechnologie zur Verfügung. Beispielsweise lässt sich der H-Anteil steuern durch Parameter wie etwa der Plasmaanregungsenergie, dem Monomergemisch oder auch den Gasvolumenströmen, It is not difficult for a person skilled in the art to adjust the corresponding matrix compositions. There is a wealth of information available in the field of plasma polymer technology. For example, the H content can be controlled by parameters such as the plasma excitation energy, the monomer mixture or the gas volume flows,
der O-Anteil steuern durch zum Beispiel durch zusätzliche Zugabe von 02 in das lonisations- oder Trägergas und the O content is controlled by, for example, addition of O 2 in the ionization or carrier gas and
der C-Anteil steuern durch beispielsweise das Verhältnis zwischen 02 zu Monomer. For example, the C content controls the ratio between O 2 to monomer.
Teil der Erfindung ist Verfahren zum Vorbereiten eines elektrischen Bauteils für einen Verbindungsprozess, umfassend die Schritte Part of the invention is a method for preparing an electrical component for a connection process, comprising the steps
a) Bereitstellen eines elektrisches Bauteils mit wenigstens einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle, a) providing an electrical component with at least one point to be electrically contacted,
b) ggf. Reduktion der zu kontaktierenden Stelle mittels reduzierendem Plasma (bevorzugt Atmosphärendruck Plasma, AD-Plasma) b) optionally reduction of the site to be contacted by means of reducing plasma (preferably atmospheric pressure plasma, AD plasma)
c) Abscheiden einer Matrix wie oben definiert auf dieser Stelle. c) depositing a matrix as defined above at this location.
AD-Plasma bedeutet in diesem Zusammenhang Atmosphärendruckplasma, aber selbstverständlich ist eine Reduktion auch mittels Niederdruckpiasmas denkbar, was sich dann anbietet, falls der gesamte Prozess unter Niederdruckbedingungen stattfinden soll. Es ist aber bevorzugt, dass das erfindungsgemäße Verfahren bei Atmosphärendruck erfolgt. In this context, AD plasma means atmospheric-pressure plasma, but of course a reduction by means of low-pressure piasmas is also conceivable, which then makes sense if the entire process is to take place under low-pressure conditions. However, it is preferred that the process according to the invention takes place at atmospheric pressure.
Zur Bedeutung des Begriffs„Verbindungsprozess" verweisen wir auf die obenstehenden Erläuterungen. For the meaning of the term "connection process" we refer to the above explanations.
Hinsichtlich bevorzugter Ausführungsformen der plasmapolymeren Matrix gelten die obigen Erläuterungen. Mittels dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die erfindungsgemäßen elektrischen Bauteile herzustellen. With regard to preferred embodiments of the plasma polymer matrix, the above explanations apply. By means of this method according to the invention it is possible to produce the electrical components according to the invention.
Teil der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Verbinden eines Drahtes an eine elektrisch zu kontaktierende Stelle eines elektrischen Bauteils, umfassend die Schritte: Part of the invention is also a method for connecting a wire to a position of an electrical component to be contacted electrically, comprising the steps:
a) Bereitstellen eines elektrisches Bauteils wie oben beschrieben für eine elektrische Kontaktierung vorbereitet wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert, a) providing an electrical component as described above prepared for electrical contacting as defined in any one of claims 1 to 3,
b) Bereitstellen eines Drahtes, b) providing a wire,
c) Kontaktieren der Beschichtung über der elektrisch zu kontaktierenden Stelle mit dem Draht und c) contacting the coating over the point to be electrically contacted with the wire and
d) Verbinden des Drahtes durch die Schicht hindurch mit der elektrisch zu kontaktierenden Stelle. d) connecting the wire through the layer to the point to be electrically contacted.
Auf diese Art werden die erfindungsgemäßen Bauteile hergestellt, die bereits einen Draht an den zu kontaktierenden Stellen verbunden haben. In this way, the components according to the invention are produced, which have already connected a wire at the points to be contacted.
Bei der Herstellung von insbesondere Halbleiterchips besteht die Notwendigkeit, leitende Verbindungen an dessen Kontaktflächen zu erzeugen. Die leitenden Verbindungen können hierbei zu anderen Kontaktflächen auf dem Chip oder zu Kontaktflächen von peripheren Geräten, z.B. Gehäusen, Leiterplatten usw., führen. Eingesetzt werden hierbei dünne Drähte aus Gold, Kupfer oder aus Aluminiumlegierungen. Das Verbinden der dünnen Drähte erfolgt hierbei durch einen als Drahtbonden bezeichneten Vorgang. Der Draht wird mittels Druck, Temperatur, mechanische Schwingungen oder einer Kombination von diesen mit den Kontaktflächen verbunden (z.B. verschweißt). Besondere Bedeutung hat hierbei die Verwendung von mechanischen Schwingungen im Ultraschallbereich, das Ultraschallbonden. In the production of semiconductor chips in particular, there is a need to produce conductive connections at its contact surfaces. The conductive connections may be to other pads on the chip or to pads of peripheral devices, e.g. Housings, printed circuit boards, etc. lead. Thin wires made of gold, copper or aluminum alloys are used. The connecting of the thin wires takes place here by a process known as wire bonding. The wire is bonded (e.g., welded) to the pads by pressure, temperature, mechanical vibration, or a combination of these. Of particular importance here is the use of mechanical vibrations in the ultrasonic range, the ultrasonic bonding.
Beim Ultraschallbonden wird zur Herstellung der leitenden Verbindung ein Schweißwerkzeug verwendet, das als Kapillare beim Ball-Bonding oder keilförmig beim Wedge-Bonding ausgeführt ist. Eine Drahtführung führt den zu verbindenden Draht an das Ende des Schweißwerkzeuges, so dass der Draht zwischen dem Schweißwerkzeug und der zu bondenden Oberfläche der (elektrisch zu kontaktierenden Stelle) positioniert ist. Das Bondwerkzeug wird derart mit Ultraschallschwingungen beaufschlagt, dass der Fuß des Bondwerkzeuges in der Ebene der Kontaktfläche (der elektrisch zu kontaktierenden Stelle) des Halbleiterchips schwingt. Durch diese Schwingungen in Verbindung mit einer Kraftausübung des Bondwerkzeuges in Richtung Kontaktoberfläche wird der Draht mit seinem Ende auf der Kontaktoberfläche verschweißt und somit die leitende Verbindung auf der Kontaktfläche des Halbleiterchips hergestellt. In ultrasonic bonding, a welding tool is used to make the conductive connection, which is designed as a capillary in ball bonding or wedge-shaped in wedge bonding. A wire guide guides the wire to be joined to the end of the welding tool so that the wire is positioned between the welding tool and the surface to be bonded (to be electrically contacted). The bonding tool is subjected to ultrasonic vibrations in such a way that the foot of the bonding tool oscillates in the plane of the contact surface (the point to be electrically contacted) of the semiconductor chip. Through these vibrations in conjunction with a force application of the bonding tool in the direction of the contact surface the wire is welded with its end on the contact surface and thus the conductive connection is made on the contact surface of the semiconductor chip.
Nachdem die Verbindung des Drahtes auf der ersten Kontaktfläche erfolgt ist, fährt das Bondwerkzeug nach ggf. mechanischer Trennung des Bonddrahtes zur nächsten Kontaktfläche, um den Prozess der Herstellung der leitenden Verbindung fortzusetzen. After the connection of the wire has taken place on the first contact surface, the bonding tool travels after possible mechanical separation of the bonding wire to the next contact surface to continue the process of establishing the conductive connection.
Bevorzugt ist daher in diesem Zusammenhang, dass der Schritt d) zum Verbinden des Drahtes mittels Ultraschall-Unterstützung und/oder mittels thermischem Schweißen erfolgt. It is therefore preferred in this context that step d) takes place for connecting the wire by means of ultrasound support and / or by means of thermal welding.
Zum Verbinden eines mit einer plasmapolymeren Matrix mit darin dispergierten metallischen Nanopartikeln beschichteten Kupferbauteils mit einem weiteren Bauteil werden die beiden Bauteile miteinander in Kontakt gebracht, bevorzugt mit einem Druck von 2,5 kPa bis 1000 kPa, besonders bevorzugt 10 kPa bis 250 kPa, bezogen auf die zu kontaktierende Fläche beaufschlagt und unter Schutzgas auf maximal 400 °C aufgeheizt, bevorzugt auf maximal 300 °C, besonders bevorzugt auf maximal 250 °C. Bevorzugt ist ferner, dass das Abscheiden im Schritt c) des Verfahrens zum Vorbereiten des elektrischen Bauteils durch ein CVD-Verfahren, insbesondere durch ein PE-CVD- Verfahren erfolgt. Ganz besonders bevorzugt erfolgt dieses Verfahren bei Atmosphärendruck. For connecting a copper component coated with a metallic polymer nanoparticles dispersed in a plasma polymer matrix with another component, the two components are brought into contact with one another, preferably at a pressure of 2.5 kPa to 1000 kPa, particularly preferably 10 kPa to 250 kPa, based on the surface to be contacted acted upon and heated under inert gas to a maximum of 400 ° C, preferably to a maximum of 300 ° C, more preferably to a maximum of 250 ° C. It is further preferred that the deposition in step c) of the method for preparing the electrical component by a CVD method, in particular by a PE-CVD method. Most preferably, this process is carried out at atmospheric pressure.
Auf diese Weise lassen sich mittels einer oder mehrerer der vorgenannten Maßnahmen lassen sich effektiv elektrische Bauteile zum Kontaktieren, d.h. für einen Verbindungsprozess vorbereiten bzw. stabile elektrische Kontakte an den entsprechenden Stellen für die erfindungsgemäßen Bauteile herstellen. In this way, by means of one or more of the aforementioned measures can be effectively electrical components for contacting, i. Prepare for a connection process or establish stable electrical contacts at the appropriate locations for the components of the invention.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Vorbereiten eines elektrischen Bauteils für ein Verbindungsprozess, wobei im Schritt c) ein Kohlenwasserstoff und/oder eine siliziumorganische Verbindung als Precursor eingesetzt wird, bevorzugt ein Kohlenwasserstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethin, Ethen, Propin, Propen, Cycloalkane, Cycloalkene und Alkohole mit Anzahl von C-Atomen <= 10, bevorzugt Butanol, Pentanol und Cyclopentanol und/oder bevorzugt eine siliziumorganische Verbindung mit Anzahl von Si-Atomen <= 5, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus HMDSO, TEOS, TMS, HMDSN, Octamethylcyclotetrasiloxan. Weiterhin bevorzugt ist bei diesem Verfahren, dass eine Düse im Schritt c) eingesetzt wird, die stromabwärts von den Elektroden einen Relaxationsraum umfasst. Preference is given to an inventive method for preparing an electrical component for a bonding process, wherein in step c) a hydrocarbon and / or an organosilicon compound is used as a precursor, preferably a hydrocarbon selected from the group consisting of ethyne, ethene, propyne, propene, cycloalkanes , Cycloalkenes and alcohols having a number of C atoms <= 10, preferably butanol, pentanol and cyclopentanol and / or preferably an organosilicon compound having a number of Si atoms <= 5, preferably selected from the group consisting of HMDSO, TEOS, TMS, HMDSN, octamethylcyclotetrasiloxane. Further preferred in this method is that a nozzle is used in step c), which comprises a relaxation space downstream of the electrodes.
Mittels der vorgenannten Maßnahmen lassen sich besonders effektiv, ressourcenschonend und schnell sowie zuverlässig die erfindungsgemäßen, zur Kontaktierung (Verbindungsprozess) mit einem Draht vorbereiteten Bauteile herstellen. By means of the abovementioned measures, the components according to the invention prepared for contacting (connection process) with a wire can be produced in a particularly effective, resource-saving and quick and reliable manner.
Die CVD-Verfahren sind dabei dem Fachmann geläufig, er beherrscht die entsprechenden Technologien und sie ermöglichen es, ausreichend ortsgenau und in einem vernünftigen Kosten-Nutzen-Verhältnis die entsprechenden Vorbereitungen der elektrisch zu kontaktierenden Stelle vorzunehmen. Aus Gründen der Handhabbarkeit ist ein Atmosphärendruck-Verfahren einem Niederdruck-Verfahren vorzuziehen. The CVD methods are familiar to the person skilled in the art, he masters the corresponding technologies and they make it possible to make the appropriate preparations for the site to be electrically contacted with sufficient location accuracy and in a reasonable cost-benefit ratio. For reasons of manageability, an atmospheric pressure method is preferable to a low pressure method.
Bei der bevorzugt einzusetzenden Düse mit Relaxationsraum dient dieser dazu, dass die Matrixmaterialien vor Kontakt mit der Zieloberfläche einen Teil ihrer thermischen/kinetischen Energie abgeben können, sodann die Abscheidung unter weniger rigiden Bedingungen erfolgt. Auch kann der Energieübertrag aus dem Plasma auf das Monomer besser gesteuert werden. In the preferably used nozzle with relaxation space this serves to ensure that the matrix materials can give off part of their thermal / kinetic energy before contact with the target surface, then the deposition takes place under less rigid conditions. Also, the energy transfer from the plasma to the monomer can be better controlled.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Gegenstände bzw. die erfindungsgemäßen Gegenstände haben den Vorteil, dass sie nicht nur effektiv herstellbar sind, sondern den Bondprozess, insbesondere zu Drähten, ganz besonders zu dünnen Drähten in hervorragender Weise unterstützen: The articles produced by the method according to the invention or the articles according to the invention have the advantage that they are not only effectively producible, but also support the bonding process, in particular to wires, very particularly to thin wires in an outstanding manner:
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein wird davon ausgegangen, dass die Matrix besonders effektiv zum Entstehen einer zuverlässigen Bindung zwischen kontaktierender Stelle und Metalldraht ermöglicht, weil sie effektiv das Entstehen von Metalloxiden an der zu kontaktierenden Stelle verhindert. Gleichzeitig kann sie als Flussmittel wirken und/oder reduzierend wirken. Der Haupteffekt dürfte jedoch die schon beschriebene Passivierung sein: Dort, wo sich die Matrix befindet, ist der direkte Sauerstoffzutritt zumindest erschwert, so dass eine Oxidation der an der zu kontaktierenden Stelle vorhandenen Metalle (bevorzugt Cu) nicht erfolgt oder deutlich erschwert ist. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the matrix is particularly effective in allowing reliable bonding between the contacting site and metal wire because it effectively prevents the formation of metal oxides at the site to be contacted. At the same time, it can act as a flux and / or reduce it. The main effect, however, is likely to be the already described passivation: Where the matrix is located, the direct access of oxygen is at least impeded, so that an oxidation of the metals present at the point to be contacted (preferably Cu) is not carried out or is made much more difficult.
Es wurde weiter oben bereits auf die Offenlegungsschrift DE 10 2009 048 397 A1 hingewiesen. Für die bevorzugten Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die in diesem Dokument offenbarte PE-CVD-PVD-Düsengeometrie besonders bevorzugt. Dementsprechend sind die in den Figuren 1 bis 3 der DE 10 2009 048 397 A1 abgebildeten Düsenanordnungen nebst den dazugehörigen Beschreibungen (Absätze [0060], [0070]) auf dem Wege der Verweisung Bestandteil dieser Beschreibung. Reference has already been made above to the published patent application DE 10 2009 048 397 A1. For the preferred embodiments of the process of the invention, the PE-CVD PVD nozzle geometry disclosed in this document is particularly preferred. Accordingly, the nozzle arrangements depicted in FIGS. 1 to 3 of DE 10 2009 048 397 A1, together with the associated descriptions (paragraphs [0060], [0070]), are part of this description by way of reference.
Ein für die vorliegende Erfindung geeignetes (und bevorzugtes) Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung einer Plasmapolymer-Beschichtung (d.h. einer plasmapolymeren Matrix im Sinne der vorliegenden Anmeldung) mit darin dispergierten Partikeln unter Verwendung eines Atmosphärendruckplasmas ist in DE 10 2009 048 397 A1 offenbart. Dabei wird das Plasma durch eine Entladung zwischen Elektroden in einem Prozessgas erzeugt. Mindestens eine der Elektroden ist eine Sputterelektrode, von der durch die Entladung Nanoartikel (wie oben definiert) abgesputtert werden, und diese Nanoartikel werden anschließend zusammen mit Beschichtungsvorläuferverbindungen (Precursoren) auf einem Substrat abgeschieden. So wird eine Beschichtung mit darin dispergierten Partikeln gebildet. Bevorzugt erfolgt die Abscheidung unter Sauerstoffausschluss, um eine Oxidation der metallischen Nanopartikel zu verhindern A suitable (and preferred) method and apparatus for making a plasma polymer coating (i.e., a plasma polymer matrix within the meaning of the present application) having dispersed therein particles using an atmospheric pressure plasma is disclosed in DE 10 2009 048 397 A1. The plasma is generated by a discharge between electrodes in a process gas. At least one of the electrodes is a sputtering electrode from which sputtering nano-particles (as defined above) are sputtered, and these nano-particles are subsequently deposited on a substrate together with coating precursor compounds (precursors). Thus, a coating is formed with particles dispersed therein. The deposition preferably takes place in the absence of oxygen in order to prevent oxidation of the metallic nanoparticles
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln sowie eine entsprechende Vorrichtung werden in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE 10 2013 017 109.1 beschrieben. Gemäß diesem Verfahren werden Nanopartikel unter Verwendung eines Atmosphärendruckplasmas hergestellt, wobei das Plasma durch eine Entladung zwischen Elektroden in einem Prozessgas erzeugt wird, Another method for the production of nanoparticles and a corresponding device are described in the German patent application with the application number DE 10 2013 017 109.1. According to this method, nanoparticles are produced using an atmospheric pressure plasma, wherein the plasma is generated by a discharge between electrodes in a process gas,
mindestens eine der Elektroden eine Opferelektrode ist, von der durch die Entladung Material abgetragen wird, at least one of the electrodes is a sacrificial electrode from which material is removed by the discharge,
es sich bei dem abgetragenen Material um Nanopartikel handelt und/oder aus dem abgetragenen Material Nanopartikel entstehen, und the abraded material is nanoparticles and / or nanoparticles are formed from the abraded material, and
ein Abschnitt der Opferelektrode aktiv so gekühlt wird, dass die mittlere Temperatur der Opferelektrode in einem Bereich der Opferelektrode außerhalb des Entladungsbereichs der Opferelektrode niedriger ist als innerhalb des Entladungsbereichs der Opferelektrode. a portion of the sacrificial electrode is actively cooled so that the average temperature of the sacrificial electrode in a region of the sacrificial electrode outside the discharge area of the sacrificial electrode is lower than within the discharge area of the sacrificial electrode.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung der o.g. nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung können Nanopartikel auch in eine plasmapolymere Schicht (d.h. eine plasmapolymere Matrix im Sinne der vorliegenden Anmeldung) eingebaut werden. With the method and the device of og. In the case of a non-prepublished German patent application, nanoparticles may also be incorporated into a plasma polymer layer (i.e., a plasma polymer matrix within the meaning of the present application).
Bevorzugt wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Partikeln in einem Atmosphärendruckplasma gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der o.g. nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung eingesetzt, siehe dort die Figur 3. Besonders bevorzugt ist diese Vorrichtung dahingehend modifiziert, dass nach der gekühlten Opferelektrode (Target) ein Relaxationsraum vorgesehen ist. Dieser Relaxationsraum ist bevorzugt 5 bis 100 mm, besonders bevorzugt 20 nm bis 50 mm lang. Durch das Vorsehen des Relaxationsraums wird erreicht, dass die Ausbeute an Nanopartikeln steigt und andererseits die entstehenden Nanopartikel während ihrer Verweilzeit im Relaxationsraum mit einer aus dem angeregten Plasmapolymer-Precursor (z.B. Cyclopentanol) gebildeten a-C:H-Schicht versehen werden. Der Einspeiseort des Plasmapolymer-Precursors ist dabei bevorzugt auf Höhe der Opferelektrode oder ebenfalls bevorzugt stromabwärts nach der Opferelektrode vorgesehen. Preferred is an apparatus for producing particles in an atmospheric pressure plasma according to the third embodiment of the above not 3, it is particularly preferred that this device is modified in such a way that a relaxation space is provided after the cooled sacrificial electrode (target). This relaxation space is preferably 5 to 100 mm, particularly preferably 20 nm to 50 mm long. By providing the relaxation space, it is achieved that the yield of nanoparticles increases and, on the other hand, the resulting nanoparticles are provided with an aC: H layer formed from the excited plasma polymer precursor (eg cyclopentanol) during their residence time in the relaxation space. The feed location of the plasma polymer precursor is preferably provided at the level of the sacrificial electrode or likewise preferably downstream of the sacrificial electrode.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere aber unter Einsatz einer bevorzugten Düsengeometrie lässt sich eine qualitativ hochwertige Matrix abscheiden. Qualitativ hochwertig bedeutet in diesem Zusammenhang insbesondere, dass wenige Fehlstellen vorhanden sind. Diese Zahl der Fehlstellen lässt sich mittels des Silbernitrat- Tropfentestes (vgl. Beispiel 2) prüfen. Dementsprechend ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass eine erfindungsgemäß einzusetzende Matrix im Silbernitrat-Tropfentest (vgl. Beispiel 2) über < 15, bevorzugt < 10, weiter bevorzugt < 8 und ganz besonders bevorzugt < 5 Defekte/25 mm2 verfügt. By means of the method according to the invention, but in particular using a preferred nozzle geometry, a high-quality matrix can be deposited. In this context, high-quality means, in particular, that there are only a few defects. This number of defects can be checked by means of the silver nitrate drop test (see Example 2). Accordingly, it is preferred according to the invention that a matrix to be used according to the invention in the silver nitrate drop test (compare Example 2) has <15, preferably <10, more preferably <8 and very preferably <5 defects / 25 mm 2 .
Nachfolgend wird die Erfindung an Beispielen weiter erläutert: Beispiele The invention will be further elucidated by way of examples: Examples
1. Wire Shear Test 1. Wire shear test
Der Wire Shear Test wird gemäß DVS 281 1 , Punkt 5 (Prüfverfahren für Drahtbondverbindungen, vom August 1996) durchgeführt. The Wire Shear Test is performed in accordance with DVS 281 1, item 5 (Test Methods for Wire Bonding, dated August 1996).
Hierbei wird der Schermeißel parallel zur (ursprünglich) zu kontaktierenden Stelle ausgerichtet. Nachfolgend wird der Meißel in die sogenannte Touchdown-Position gebracht, das bedeutet dass Kontakt besteht mit dem Substrat, auf dem die (ursprünglich) zu kontaktierende Stelle liegt. Danach wird der Schermeißel auf die Scherhöhe gebracht (Scherhöhe: halbe Drahtdicke, falls ein Bondball eingesetzt wurde: halbe Bondballdicke). Dann wird über den Schermeißel eine Scherkraft auf den gebondeten Draht in Scherhöhe ausgeübt und diese Kraft gesteigert, bis eine Abscherung erfolgt. Diese Kraft wird gemessen. Beim Abscheren können dabei die in DVS 281 1 , Pkt. 5 beschriebenen Abschermerkmale auftreten. Je höherwertig die Bondverbindung ist, desto seltener findet ein Scherbruch in der Grenzfläche Bond/Metallisierung statt. Grundlage der Ergebnisse ist eine statistische Auswertung der Wire Shear Tests bei mind. 30 Bonds auf den behandelten Substraten, sowie eine Flächen-Analyse der Anteile der verschiedenen Scherbrüche jeder einzelnen Bondverbindung. Here, the shearing bit is aligned parallel to the (originally) to be contacted site. Subsequently, the bit is brought into the so-called touchdown position, which means that contact exists with the substrate on which the (originally) to be contacted point lies. Thereafter, the shear chisel is brought to the shear height (shear height: half wire thickness, if a bonding ball was used: half bondball thickness). Then a shearing force is exerted on the bonded wire at the shear height via the shear chisel and this force is increased until shearing occurs. This force is measured. During shearing, the shearing characteristics described in DVS 281 1, section 5 can occur. The higher the value of the bond, the less likely a shear failure will occur in the bond / metallization interface. The results are based on a statistical evaluation of the wire shear tests for at least 30 bonds on the treated substrates, as well as a surface analysis of the fractions of the different shear fractions of each individual bond.
2. Silbernitrat-Tropfen-Test 2. Silver Nitrate Drop Test
Es wird eine AgN03-Lösung mit einer Konzentration von 0,01 Gew.-% Silbernitrat hergestellt. Die richtige Konzentration gewährleistet eine Bildung von einzeln differenzierbaren Ag-Kristallen, die zählbar sind und gleichzeitig, dass die Lösung genug Silberionen beinhaltet, die sich an eventuellen Defektstellen abscheiden können, ohne dass die Lösung davor durch zu große (rasch wachsende) Defekte verarmt. An AgNO 3 solution having a concentration of 0.01% by weight of silver nitrate is prepared. The right concentration ensures the formation of individually differentiable Ag crystals that can be counted, and at the same time that the solution contains enough silver ions to deposit at any defect sites without the solution being depleted by too large (rapidly growing) defects.
Vers u chsd u rchf ü h ru nq : Vers u c tio ns:
1. Die Testlösung wird auf die zu prüfende (beschichtete) Stelle mittels einer Pipette aufgetragen. Zur Prüfung von ebenen Oberflächen sind beispielsweise 200 μΙ sinnvoll. 1. The test solution is applied to the test (coated) site by means of a pipette. For examining flat surfaces, for example, 200 μΙ makes sense.
2. Die Lösung wird eine Stunde unter Vermeidung von direktem Sonnenlicht auf der Probe belassen. Dabei ist zu gewährleisten, dass es nicht zu einer wesentlichen Verdunstung der Silbernitratlösung kommt. Hier bietet es sich an, die Teststelle mit einer kleinvolumigen Abdeckung abzudecken. 2. Leave the solution on the sample for one hour avoiding direct sunlight. It must be ensured that there is no significant evaporation of the silver nitrate solution. Here it makes sense to cover the test site with a small-volume cover.
3. Es folgt eine Evaluierung des Testergebnisses mit Hilfe einer Mikroskopaufnahme. Sinnvolle Vergrößerungsfaktoren sind 20- bis 30-fach. Dabei wird durch den Tropfen hindurch mikroskopiert und die sichtbaren Silberpartikel gezählt. 3. Following is an evaluation of the test result using a microscope image. Sensible magnification factors are 20 to 30 times. It is microscopically examined through the drop and the visible silver particles are counted.
Bemerkungen zum Testablauf: Comments on the test procedure:
Es ist auf vibrations- und erschütterungsfreie Lagerung der Proben innerhalb der Testdauer zu achten. Care must be taken to ensure that the samples are stored vibration-free and vibration-free during the test period.
Eine Reaktion der Testlösung mit der zu testenden Schicht muss vermieden werden.  A reaction of the test solution with the layer to be tested must be avoided.
Gegebenenfalls muss die Schicht vor Messung durch Temperung in einen hydrophoben Zustand (statischer Wasserrandwinkel > 90° gemessen nach DIN 55660 - 2: 201 1 - 12). überführt werden. Eine Volumenverringerung des Tropfens der Testlösung ist durch geeignete Maßnahmen möglichst weitestgehend zu vermeiden. If necessary, the layer must be in a hydrophobic state before measurement by heat treatment (static water edge angle> 90 ° measured according to DIN 55660 - 2: 201 1 - 12). be transferred. A reduction in volume of the drop of the test solution is to be avoided as far as possible by suitable measures.
Für Vergleichbarkeit muss die Testdauer sauber eingehalten werden. Beurteilung: - Gutes Ergebnis: Defektdichten im Bereich < 10 Defekte/25 mm2. For comparability, the test duration must be kept clean. Assessment: - Good result: Defect densities in the range <10 defects / 25 mm 2 .
„Mittleres Ergebnis": Defektdichten im Bereich von 1 1 bis 30 Defekten/25 mm2. Schlechtes Ergebnis: Defektdichten im Bereich > 30 Defekten/25 mm2. "Average result": defect densities in the range of 1 to 30 defects / 25 mm 2. Poor result: defect densities in the range of> 30 defects / 25 mm 2 .
3. Vorbereiten eines Beispiels für ein elektrisches Bauteil für einen Bond- Prozess Es erfolgte die Abscheidung einer plasmapolymeren Schicht auf einen Cu-bedampften Siliziumwafer mit dem Atmosphärendruck (AD) - Plasmasystem OpenairPlas der Firma Plasmatreat. 3. Preparation of an Example of an Electrical Component for a Bonding Process The plasma polymer layer was deposited on a Cu-coated silicon wafer using the atmospheric pressure (AD) plasma system OpenairPlas from Plasmatreat.
Verwendet wurde die vom IFAM entwickelte Düse gem. DE10 2006 038 780 A1 (insbesondere Fig. 1 und zugehörige Textteile wie die Absätze 0035 - 0040). Zur Vorbehandlung der Oberfläche wurde das AD-Plasmajetsystem eingesetzt. Dabei wurde ein Stickstoffplasma in der Düse erzeugt und durch den Düsenausgang aus der Düse geführt. Die reduzierende Wirkung des Plasmas wird durch die Zugabe von Wasserstoff (<5 vol.%) in den Düsenkopf erzeugt. Alternativ sind hier auch N2/H2 Gemische mit bis zu 5% H2-Anteil als lonisationsgas möglich. Die Düse wurde dann rasternd mit einer konstanten Geschwindigkeit z.B. 10-50m/min (hier 25m/min) über die zu beschichtende Oberfläche geführt. (Gasströme: 25-35 l/min, N2, hier: 29 l/min N2, 1- 3l/min H2, hier 2 l/min) Im direkten Anschluss an diese Behandlung erfolgt die Schichtabscheidung - ggf. in einer Atmosphäre unter Sauerstoffausschluss. a.) Zur Schichtbildung einer a-C:H-Schicht wurde das Plasma in der Düse mit dem lonisationsgas Stickstoff (29L/min) erzeugt. Das Plasma wurde dabei durch bogenähnliche Entladungen unter Anlegen einer gepulsten Hochspannung mit der Frequenz zwischen 17 und 25 kHz, generiert, bei einer Kombination aus FG 5005 (Generator) und HTR 1 1 (Trafo) in einem Bereich von 300-400V und 100% PCT. Die „Grunddüse (Düsenkörper)" besitzt die Bezeichnung PFW 10. In das so erzeugte Plasma wird am Düsenausgang das Precursorgemisch aus verdampftem Monomer (z.B. zyklischen Kohlenstoffverbindungen, hier Cyclopentanol etc. bei 150°C, 6g/h Monomer) und dem Trägergas Stickstoff (2 I /min) eingespeist. The nozzle developed by IFAM was used acc. DE10 2006 038 780 A1 (in particular FIG. 1 and associated text parts such as paragraphs 0035 - 0040). For pre-treatment of the surface, the AD plasma system was used. In this case, a nitrogen plasma was generated in the nozzle and out through the nozzle exit from the nozzle. The reducing effect of the plasma is produced by the addition of hydrogen (<5 vol.%) In the nozzle head. Alternatively, N 2 / H 2 mixtures with up to 5% H 2 content as ionization gas are also possible here. The nozzle was then passed over the surface to be coated at a constant speed, eg 10-50 m / min (here 25 m / min). (Gas flows: 25-35 l / min, N 2 , here: 29 l / min N 2 , 1- 3l / min H 2 , here 2 l / min) In the direct connection to this treatment, the layer deposition takes place - possibly in one Atmosphere under exclusion of oxygen. a.) To form the layer of an aC: H layer, the plasma was generated in the nozzle with the ionization gas nitrogen (29 L / min). The plasma was thereby generated by arc-like discharges applying a pulsed high voltage with the frequency between 17 and 25 kHz, with a combination of FG 5005 (generator) and HTR 1 1 (transformer) in a range of 300-400V and 100% PCT , The "basic nozzle (nozzle body)" has the designation PFW 10. The precursor mixture is ejected into the plasma thus produced at the nozzle exit vaporized monomer (eg cyclic carbon compounds, here cyclopentanol etc. at 150 ° C, 6g / h monomer) and the carrier gas nitrogen (2 l / min) fed.
Wiederum wurde die Düse dann rasternd mit Geschwindigkeiten zwischen z.B. 5 und 50 m/min (hier 25m/min) über die zu beschichtende Oberfläche in einem Abstand von 3 mm (im Falle einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre) geführt. Die Abstände können grundsätzlich zugunsten oder auf Kosten der Schichtabscheiderate vergrößert oder verringert werden. Ebenso verhält es sich mit den Bewegungsgeschwindigkeiten der Düse bzw. der Bauteils unter der Düse. Auch Schichtabscheidungen unter Verwendung eines Druckluftplasmas sind möglich - im Vergleich zu Stickstoffplasmen aber unter reduzierter Schichtabscheiderate. Again the nozzle was then rinsed at speeds between e.g. 5 and 50 m / min (here 25m / min) over the surface to be coated at a distance of 3 mm (in the case of an oxygen-containing atmosphere) out. The distances can in principle be increased or reduced in favor of or at the expense of the layer deposition rate. The same applies to the speeds of movement of the nozzle or the component under the nozzle. Layer deposition using compressed air plasma is also possible - compared to nitrogen plasmas but with a reduced deposition rate.
Für den Fall von siliziumorganischen Beschichtungen gelten für die Geräte und Einstellungen dieselben Angaben wie oben (Beispiel 3a), wenn nicht anders angegeben. In the case of organosilicon coatings, the same details apply to the equipment and settings as above (Example 3a), unless otherwise stated.
Zur Bildung von Kombinationsschichten aus siliziumorganischen (siliziumorganisch-bei diesen Versuchen Hexamathyldisiloxan (HMDSO), sonst auch TEOS,etc.möglich )) und organischen Monomeren (z.B. Cyclopentanol, etc.) werden beide Monomeren verdampft (hier 30 g/h HMDSO bei 100°C und 15 g/h Cyclopentanol bei 150°C), mit einem Trägergasstrom von je 2 L/min N2 vermischt und dann in ein Druckluftplasma ( 300-400V, 19 kHz, 100% PCT) mit 29 L/min Druckluft eingespeist. To form combination layers of organosilicon (organosilicon in these experiments hexamethyldisiloxane (HMDSO), otherwise also TEOS, etc.möglich)) and organic monomers (eg cyclopentanol, etc.), both monomers are evaporated (here 30 g / h HMDSO at 100 ° C and 15 g / h cyclopentanol at 150 ° C), mixed with a carrier gas stream of 2 L / min N 2 and then fed into a compressed air plasma (300-400V, 19 kHz, 100% PCT) with 29 L / min compressed air.
Wiederum wurde die Düse dann mit Geschwindigkeiten zwischen z.B. 5 und 100 m/min über die zu beschichtende Oberfläche in einem Abstand von 6 mm (sauerstoffhaltige Atmosphäre) geführt. Die Abstände können grundsätzlich zugunsten oder auf Kosten der Schichtabscheiderate vergrößert oder verringert werden. Ebenso verhält es sich mit den Bewegungsgeschwindigkeiten der Düse bzw. der Bauteils unter der Düse. Again, the nozzle was then scanned at speeds between e.g. 5 and 100 m / min over the surface to be coated at a distance of 6 mm (oxygen-containing atmosphere) out. The distances can in principle be increased or reduced in favor of or at the expense of the layer deposition rate. The same applies to the speeds of movement of the nozzle or the component under the nozzle.
Zur Schichtbildung einer a-C:H-Schicht mit darin eingebetteten Kupfer- Nanopartikeln wurde das Plasma in der Düse mit dem lonisationsgas Stickstoff (29L/min) erzeugt. Das Plasma wurde dabei durch bogenähnliche Entladungen unter Anlegen einer gepulsten Hochspannung mit der Frequenz zwischen 17 und 25 kHz, generiert, bei einer Kombination aus FG 5005 (Generator) und HTR 1 1 (Trafo) in einem Bereich von 300-400V und 100% PCT. Die „Grunddüse (Düsenkörper)" besitzt die Bezeichnung PFW 10. In das so erzeugte Plasma wird am Düsenausgang das Precursorgemisch aus verdampftem Monomer (z.B. zyklischen Kohlenstoffverbindungen, hier Cyclopentanol etc. bei 150°C, 6g/h Monomer) und dem Trägergas Stickstoff (2 l/min) eingespeist. Die Erzeugung der Kupfer-Nanopartikel erfolgte durch Abtrag von einer Opferelektrode gemäß der o.g. nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung. Es wurde eine modifizierte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Figur 3 der o.g. nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung verwendet, wobei nach der gekühlten Opferelektrode (Target) ein Relaxationsraum von 50 mm Länge angeordnet ist. Der Einspeiseort des Precursorgemischs lag 10 mm stromabwärts der Opferelektrode. To form a layer of an aC: H layer with embedded copper nanoparticles, the plasma was generated in the nozzle with the ionization gas nitrogen (29 L / min). The plasma was thereby generated by arc-like discharges applying a pulsed high voltage with the frequency between 17 and 25 kHz, with a combination of FG 5005 (generator) and HTR 1 1 (transformer) in a range of 300-400V and 100% PCT , The "basic nozzle (Nozzle body) "has the designation PFW 10. In the plasma thus produced, the precursor mixture of vaporized monomer (eg cyclic carbon compounds, here cyclopentanol etc. at 150 ° C, 6g / h monomer) and the carrier gas nitrogen (2 l / The production of the copper nanoparticles was effected by removal from a sacrificial electrode in accordance with the above-mentioned unpublished German patent application A modified embodiment of the device according to FIG. 3 of the above-unpublished German patent application was used, according to the cooled sacrificial electrode (target). A relaxation space of 50 mm in length is arranged The feed location of the precursor mixture was 10 mm downstream of the sacrificial electrode.
Die entstehende Schichtdicke betrug in allen Fällen um 100 nm. Kleinere Schichtdicken < 50 nm, bevorzugt < 30 nm sind allgemein und nicht nur in diesem speziellen Beschichtungsverfahren möglich. Eine größere Schichtdicke kann durch Wiederholung des Beschichtungsprozesses direkt nach dem ersten Prozess erreicht werden. The resulting layer thickness was in all cases about 100 nm. Smaller layer thicknesses <50 nm, preferably <30 nm are possible in general and not only in this special coating method. A greater layer thickness can be achieved by repeating the coating process directly after the first process.
Verbindung von Drähten an zu kontaktierende Stellen Connection of wires to points to be contacted
Die Substrate, sogenannte DCB's (Direct copper Bonding) Substrate, wurden zunächst analog zu den Beispiel 3a und 3b beschichtet und dann in der Drahtbondmaschine platziert und fixiert. Bei einem DCB handelt es sich um Keramiksubstrate, die mit einer Kupferschicht (Metallisierung) überzogen wurden. The substrates, so-called DCB 's (Direct Copper Bonding) substrates, were first coated analogously to Examples 3a and 3b and then placed and fixed in the Drahtbondmaschine. A DCB is a ceramic substrate that has been coated with a layer of copper (metallization).
Die Durchführung des Drahtbondverfahrens wurde dabei in Anlehnung an die DVS 2810 (Drahtbonden, Stand September 1992) durchgeführt. Das Bonden der beschichteten DCB's wurde mit einem Delvotec G5 6600 unter Verwendung eines 300 μηη AI-H1 1 Bonddrahts durchgeführt (hier gemäß Drahtbonden, Punkt 2.3.2, der DWS 2810 mit Ultraschallwarmschweißen gemäß Punkt 2.1.3). Die eingestellte Bondkraft betrug dabei zwischen 50 bis 2000 cN. Der Bondkopf fährt dabei die zu bondende Stelle (Bondpad 1 ) an und kontaktiert dort den Bonddraht mit dem Substrat. Dann fährt der Bondkopf zum Bondpad 2 - unter Nachführung des Bonddrahtes - und führt dort denselben Bondprozess aus wie am Bondpad 1. Im Anschluss an den Bondprozess am Bondpad 2 wird der Bonddraht mechanisch durchtrennt und der Prozess kann an einem neuen Platz auf dem Substrat erneut beginnen. Ein nach Beispiel 3c) beschichtetes Kupferbauteil wird mit einem weiteren Kupferbauteil in Kontakt gebracht, mit einem Druck von 25 kPa bezogen auf die zu kontaktierende Fläche beaufschlagt und unter Schutzgas auf 250 °C aufgeheizt. Wie die Überprüfung mittels eines Durchgangsprüfers nach dem Abkühlen zeigt, hat sich eine durchgehende Metallphase gebildet zwischen der zu kontaktierenden Fläche des beschichteten Bauteils und dem weiteren Kupferbauteil. The wire bonding process was carried out in accordance with DVS 2810 (Wire Bonding, September 1992). The bonding of the coated DCB 's was carried out with a Delvotec G5 6600 using a 300 μηη Al-H1 1 bonding wire (here according to wire bonding, point 2.3.2, the DWS 2810 with ultrasonic heat welding according to point 2.1.3). The set bonding force was between 50 and 2000 cN. The bond head moves to the point to be bonded (bond pad 1) and contacts there the bonding wire with the substrate. The bonding head then moves to the bondpad 2 - tracking the bonding wire - and carries out the same bonding process as on the bonding pad 1. Following the bonding process on the bonding pad 2, the bonding wire is severed mechanically and the process can begin again at a new location on the substrate , A copper component coated according to example 3c) is brought into contact with a further copper component, subjected to a pressure of 25 kPa relative to the surface to be contacted and heated to 250 ° C. under protective gas. As the check by means of a continuity tester shows after cooling, a continuous metal phase has formed between the surface of the coated component to be contacted and the further copper component.
Testergebnisse: Die gemäß Beispiel 3a und 3b vorbereiteten DCB's, mit den daran gemäß Beispiel 4 gebondeten Drähten, wurden den Testverfahren gemäß Beispiel 1 und 2 unterworfen. Die Ergebnisse sind dabei wie folgt: a-C:H vorbereitete DCB's (Beispiel 3a, nach Überführung in hydrophoben Zustand) Test Results: The according to Example 3a and 3b prepared DCB 's, with the fact in accordance with Example 4 bonded wires were subjected to the test procedure of Example 1 and 2. FIG. The results are as follows: C: H prepared DCB's (Example 3a, after conversion to hydrophobic state)
AgN03 Test:<25 Defekte / 25mm2 AgN0 3 test: <25 defects / 25mm 2
Scher Test: 70% der Fälle mit einem Flächenanteil 50-75% der Bondfläche als Durchscherung (Kohäsionsbruch)  Scher test: 70% of the cases with an area fraction of 50-75% of the bonding surface as a shearing (cohesive failure)
Siliziumorganik + a-C:H vorbereitete DCB's Silicon Organics + aC: H prepared DCB 's
AgN03 Test:<20 Defekte / 25mm2 AgN0 3 test: <20 defects / 25mm 2
Shear Test: 90% der Fälle mit mehr als 75% der Bondfläche als Durchscherung (Kohäsionsbruch)  Shear test: 90% of cases with more than 75% of bond area as a breach (cohesive failure)
Cu-Nanopartikel + a-C:H vorbereitete DCB's aus Beispiel 4b Cu nanoparticles + aC: H prepared DCB 's from Example 4b
Scher Test: 75% der Fälle mit einem Flächenanteil 50-75% der Bondfläche als Durchscherung (Kohäsionsbruch)  Scher test: 75% of the cases with 50-75% of the bond area as a breakthrough (cohesive failure)

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Elektrisches Bauteil mit wenigstens einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle, wobei auf dieser Stelle eine plasmapolymere Matrix angeordnet ist, die 1. Electrical component with at least one electrically contacted point, wherein at this point a plasma polymer matrix is arranged, the
(i) eine amorphe Kohlenwasserstoff- (a-C:H) Schicht ist, gemessen mittels XPS umfassend zu > 90 Atom-% aus den Elementen C und O oder (i) is an amorphous hydrocarbon (a-C: H) layer measured by XPS comprising> 90 atomic% of elements C and O or
(ii) eine C-haltige SiOx-Schicht ist, umfassend 5 - 80 Atom-% C, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl aller Atome der plasmapolymeren Matrix ohne H und wobei die Matrix eine Schichtdicke von 5 -100 nm besitzt. (ii) a C-containing SiO x layer comprising 5-80 atomic% C, based in each case on the total number of all the atoms of the plasma polymer matrix without H, and wherein the matrix has a layer thickness of 5-100 nm.
2. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 , wobei die elektrisch zu kontaktierende Stelle aus Cu oder einer Cu-Legierung besteht. 2. Electrical component according to claim 1, wherein the point to be electrically contacted consists of Cu or a Cu alloy.
3. Elektrisches Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die plasmapolymere Matrix eine passivierende Wirkung auf die Oxidschichten der zu kontaktierende Stelle ausübt. 3. Electrical component according to one of the preceding claims, wherein the plasma polymer matrix exerts a passivating effect on the oxide layers of the site to be contacted.
4. Elektrisches Bauteil, mit wenigstens einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle, wobei um diese Stelle herum eine plasmapolymere Matrix angeordnet ist, die4. Electrical component, with at least one point to be electrically contacted, wherein around this point around a plasma-polymer matrix is arranged, the
(i) eine amorphe Kohlenwasserstoff- (a-C:H) Schicht ist, gemessen mittels XPS bestehend zu > 90 Atom-% aus den Elementen C und O oder(i) is an amorphous hydrocarbon (a-C: H) layer measured by XPS consisting of> 90 atomic% of elements C and O or
(ii) eine C-haltige SiCySchicht ist, umfassend 5 - 80 Atom-% C, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl aller Atome der plasmapolymeren Matrix ohne H, bevorzugt gemessen im Abstand des Durchschnitts des Drahtes von der(ii) a C-containing SiCy layer comprising 5-80 atom% C, in each case based on the total number of all the atoms of the plasma polymer matrix without H, preferably measured at a distance of the average of the wire from the
Verbindungsstelle und Junction and
wobei die Matrix eine Schichtdicke von 5 -100 nm besitzt und  wherein the matrix has a layer thickness of 5 -100 nm and
wobei an der elektrisch zu kontaktierenden Stelle ein Draht durch die plasmapolymere Matrix hindurch verbunden ist.  wherein at the point to be electrically contacted, a wire is connected through the plasma polymer matrix.
5. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 4, wobei die elektrisch zu kontaktierende Stelle aus Cu oder einer Cu-Legierung besteht. 5. Electrical component according to claim 4, wherein the point to be electrically contacted consists of Cu or a Cu alloy.
6. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Draht aus Cu, AI, Au einer AI-Legierung, einer Cu-Legierung oder einer Au-Legierung besteht. 6. An electrical component according to claim 4 or 5, wherein the wire consists of Cu, Al, Au an Al alloy, a Cu alloy or an Au alloy.
7. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Verbindung zwischen Draht und zu kontaktierender Stelle im Wire Shear-Test einen Flächenanteil bezogen auf die Bondfläche der Durchscherung von > 50%, bevorzugt > 75% aufweist. 7. Electrical component according to one of claims 4 to 6, wherein the connection between the wire and the point to be contacted in the wire shear test a Area fraction based on the bond area of the intersection of> 50%, preferably> 75%.
8. Elektrisches Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die plasmapolymere Matrix gemessen mit ERD zu > 10, bevorzugt > 20 Atom-% H umfasst, bezogen auf die Gesamtzahl aller in der plasmapolymeren Matrix enthaltenen Atome C, O, Si und H. 8. Electrical component according to one of the preceding claims, wherein the plasma polymer matrix measured with ERD to> 10, preferably> 20 atom% comprises H, based on the total number of all contained in the plasma polymer matrix atoms C, O, Si and H.
9. Elektrisches Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Matrixmaterial umfasst: 9. The electrical component according to one of the preceding claims, wherein the matrix material comprises:
im Fall (i):  in case (i):
O zu 20 - 40 Atom-%, und  O to 20-40 atom%, and
C zu 50 - 75 Atom-%,  C to 50-75 atom%,
oder im Fall (ii):  or in case (ii):
Si zu 10 - 40 Atom-% und  Si to 10 - 40 atom% and
O zu 20 - 55 Atom-%  O to 20-55 atom%
umfasst, jeweils bezogen auf die Gesamtzahl aller in der plasmapolymeren Matrix enthaltenen Atome ohne H und gemessen mittels XPS.  in each case based on the total number of all atoms contained in the plasma polymer matrix without H and measured by means of XPS.
10. Elektrisches Bauteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der plasmapolymeren Matrix metallische Nanopartikel dispergiert sind. 10. Electrical component according to one of the preceding claims, wherein metallic nanoparticles are dispersed in the plasma polymer matrix.
1 1. Verfahren zum Vorbereiten eines elektrischen Bauteils für einen Verbindungsprozess, umfassend die Schritte: 1 1. A method of preparing an electrical component for a bonding process, comprising the steps of:
a) Bereitstellen eines elektrisches Bauteils mit wenigstens einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle,  a) providing an electrical component with at least one point to be electrically contacted,
b) ggf. Reduktion der zu kontaktierenden Stelle mittels reduzierendem Plasma und  b) optionally reduction of the site to be contacted by means of reducing plasma and
c) Abscheiden von einer Matrix wie in einem der Ansprüche 1 , 4, 9 und 10 definiert auf dieser Stelle.  c) depositing a matrix as defined in any of claims 1, 4, 9 and 10 defined at that location.
12. Verfahren zum Verbinden eines Drahtes an eine elektrisch zu kontaktierende Stelle eines elektrischen Bauteils, umfassend die Schritte: 12. A method for connecting a wire to an electrically contacted point of an electrical component, comprising the steps:
a) Bereitstellen eines elektrisches Bauteils mit wenigstens einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 definiert, b) Bereitstellen eines Drahtes, c) Kontaktieren der Beschichtung über der elektrisch zu kontaktierenden Stelle mit dem Draht und a) providing an electrical component having at least one electrically contact point as defined in any one of claims 1 to 3, b) providing a wire, c) contacting the coating over the point to be electrically contacted with the wire and
d) Verbinden des Drahtes durch die Schicht hindurch mit der elektrisch zu kontaktierenden Stelle.  d) connecting the wire through the layer to the point to be electrically contacted.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei Schritt d) unter Ultraschall-Unterstützung und/oder oder mittels thermischem Schweißen erfolgt. 13. The method according to claim 12, wherein step d) takes place with ultrasound assistance and / or or by means of thermal welding.
14. Verfahren nach Anspruch 1 1 , wobei Schritt c) durch ein CVD-Verfahren, insbesondere durch ein PE-CVD-Verfahren erfolgt. 14. The method of claim 1 1, wherein step c) is carried out by a CVD method, in particular by a PE-CVD method.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 oder 14, wobei Schritt c) bei Atmosphärendruck durchgeführt wird. 15. The method according to any one of claims 1 1 or 14, wherein step c) is carried out at atmospheric pressure.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 oder 14 bis 15, wobei im Schritt c) ein Kohlenwasserstoff und/oder eine siliziumorganische Verbindung als Precursor eingesetzt wird, bevorzugt ein Kohlenwasserstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethin, Ethen, Propin, Propen, Cycloalkane, Cycloalkene und Alkohole mit Anzahl von C-Atomen <= 10, bevorzugt Butanol, Pentanol und Cyclopentanol und/oder bevorzugt eine siliziumorganische Verbindung mit Anzahl von Si-Atomen <= 5, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus HMDSO, TEOS, TMS, HMDSN, Octamethylcyclotetrasiloxan. 16. The method according to any one of claims 1 1 or 14 to 15, wherein in step c) a hydrocarbon and / or an organosilicon compound is used as a precursor, preferably a hydrocarbon selected from the group consisting of ethyne, ethene, propyne, propene, cycloalkanes , Cycloalkenes and alcohols having a number of C atoms <= 10, preferably butanol, pentanol and cyclopentanol and / or preferably an organosilicon compound having a number of Si atoms <= 5, preferably selected from the group consisting of HMDSO, TEOS, TMS, HMDSN, octamethylcyclotetrasiloxane.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12 bis 16, wobei eine Düse in Schritt c) eingesetzt wird, die stromabwärts von den Elektroden einen Relaxationsraum umfasst. 17. The method according to any one of claims 1 1 or 12 to 16, wherein a nozzle is used in step c), which comprises a relaxation space downstream of the electrodes.
18. Verwendung einer Matrix wie in einem der Ansprüche 1 , 4, 9 bis 10 definiert zur Vorbereitung einer elektrisch zu kontaktierenden Stelle auf eine Verbindung mit einem Draht. Use of a matrix as defined in any one of claims 1, 4, 9 to 10 for preparing a site to be electrically contacted for connection to a wire.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020115287A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Contact point for an electrical contact

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020038910A1 (en) * 1999-05-20 2002-04-04 Toshikazu Inoue Semiconductor device and method of manufacturing the same
GB2417490A (en) * 2004-08-27 2006-03-01 Nanofilm Technologies Int Tetrahedral amorphous carbon coating with pre-determined resistivity
DE102006038780A1 (en) * 2006-08-18 2008-02-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for producing a coating
JP2009182000A (en) * 2008-01-29 2009-08-13 Panasonic Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9206834U1 (en) * 1992-02-21 1993-06-17 Robert Bosch Gmbh, 70469 Stuttgart Connection part
JP2003503852A (en) * 1999-06-28 2003-01-28 ユナキス・バルツェルス・アクチェンゲゼルシャフト Structural member and method of manufacturing the same
DE10114897A1 (en) * 2001-03-26 2002-10-24 Infineon Technologies Ag Electronic component
DE10342448A1 (en) * 2003-09-13 2005-04-07 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anticorrosion coating
US9953952B2 (en) * 2008-08-20 2018-04-24 Infineon Technologies Ag Semiconductor device having a sealant layer including carbon directly contact the chip and the carrier
DE102009048397A1 (en) 2009-10-06 2011-04-07 Plasmatreat Gmbh Atmospheric pressure plasma process for producing surface modified particles and coatings

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020038910A1 (en) * 1999-05-20 2002-04-04 Toshikazu Inoue Semiconductor device and method of manufacturing the same
GB2417490A (en) * 2004-08-27 2006-03-01 Nanofilm Technologies Int Tetrahedral amorphous carbon coating with pre-determined resistivity
DE102006038780A1 (en) * 2006-08-18 2008-02-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and device for producing a coating
JP2009182000A (en) * 2008-01-29 2009-08-13 Panasonic Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020115287A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Contact point for an electrical contact

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