DE2315710B2 - Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

ten Maskierungsschicht bedeckt wird, daß die erhöhten Kontaktteile an den von beiden Maskierungsschichten unbedeckten Stellen galvanisch auf die Metallschicht abgeschieden werden, daß die zweite Maskierungsschicht wieder entfernt wird und daß schließlich die Metallschicht an den von der eisten Maskierungsschicht unbedeckten Stellen entfernt wird, so daß nur <Se die Leitbahnen bildenden Teile der Metallschicht bestehen bleiben.

Durch die DT-OS 1614 928 ist ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Kontaktelemente bei einer integrierten Schaltungsanordnung bekannt, bei dem ein erstes Metallisierungsfilmmuster auf der Oberfläche «ines oxydübe rzogenen Halbleiterkörper hergestellt ist Dieses Meiallisierungsfilmmuster bildet ohmsche Kontakte zu den Anschlußflächen der mikroelektronischen Bauelemente im Bereich der öffnungen in der Öxydschicht und verbindet diese Anschlußflächen mit entsprechenden Bereichen des Filmmusters, die als äuflere Kontaktflächen für eine direkte Verbindung mit den Leitern einer Packungseinheit ausgewählt sind. Auf der Oberfläche des Haibleiterkörpers wird eine erste Fotolackschicht ausgebildet mit öffnungen, die im Bereich der ausgewählten äußeren Kontaktflächen den darunterliegenden Metallisierungsfilm frei legen. Danach wird ein zweiter Metallisierungsfilm auf der Oberfläche der ersten Fotolackschicht gebildet, der sich über die öffnungen in dieser Schicht erstreckt und einen Kontakt zu dem darunterliegenden ersten Metallisierungsfilm herstellt. Über dem zweiten Metallisierungsfilm wird eine zweite Fotolackschicht ausgebildet, die Öffnungen im Bereich der ausgewählten äußeren Kontaktflächen aufweist. Auf den frei liegenden Flächen des zweiten Metallisierungsfilms wird ein Metall abgelagert unterhalb der öffnungen in der zweiten Fotolackschicht. Schließlich werden die beiden Fotolackschichten sowie der zwischen diese befindliche Metallisierungsfilm bis auf die im Bereich der herausragenden Kontaktelemente befindlichen Stellen entfernt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren konnten die Ausfälle erheblich reduziert und durch die Einsparung der Metallzwischenschicht die Herstellung von Halbleiterbauelementen und integrierten Halbleiterschaltungen verbilligt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung do:· erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach der Herstellung der Leitbahnen auch die erste Maskierungsschicht wieder entfernt. Die Leitbahnen werden beispielsweise durch Ätzen hergestellt. Nach dem Entfernen der Maskierungsschicht wird vorzugsweise die gesamte Oberfläehe mit einer Isolierschicht, beispielsweise mi; pyrolythisch abgeschiedenem Oxyd, bedeckt. In diese Isolierschicht werden nur auf den erhöhten Kontaktteilen Anschlußöffnungen eingebracht.

Um eine gleichzeitige Ablösung beider Maskierungsschichten zu verhindern, müssen diese aus einem Material bestehen, die nur mit unterschiedlichen Mitteln abgelöst werden können. Wenn die Maskierungsschichten aus Fotolack bestehen, wird vorzugsweise für die eine Schicht ein Negativ-Fotolack und für die andere Schicht ein Positiv-Fotolack verwendet. Der Positiv-Fotolack kann beispielsweise mit Aceton abgelöst werden, während die Negativ-Fotolacke durch Kaltveraschen mit Hilfe der Ionentechnik oder handelsüblichen Ablösemitteln entfernt werden können.

Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im weiteren noch an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.

In den F i g. 1 bis 9 ist nur jeweils ein Teil einer Halbleiteranordnung im Schnitt dargestellt, da sich hiermit alle wesentlichen Verfahiensschritte aufzeigen lassen. Es soll darauf hingewiesen werden, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen aller Art, insbesondere von integrierten Halbleiterschakungen und Einzelbauelementen verwendet werden kann. Es läßt sich immer dann einsetzen, wenn die herzustellende Halbleiteranordnung später drahtlos mit Kontaktierungselementen verbunden werden solL

In der F i g. 1 ist ein Halbleiterkörper 1, beispielsweise aus Silizium, dargestellt, der eine Zone 2 enthalt. Der Halbleiterkörper und die Zone 2 können sich im Leitfähigkeitstyp oder in der Störstellenkonzentration unterscheiden. Die Halbleiteroberfläche ist mit einer Isolierschicht 3 bedeckt, die im Bereich der Zone 2 mit einem Kontaktierungsfenster versehen ist Die Isolierschicht besteht beispielsweise aus Siliziumdioxyd. Danach wird die Halbleiteroberfläche mit einer Metallschicht 4 bedeckt, die sich über die Isolierschicht und die öffnungen in dieser Isolierschicht erstreckt. Diese Metallschicht soll später so struktuiert werden, daß von den Halbleiterzonen ausgehende Leitbahnen sich über die Isolierscnicht zu anderen Halbleiterzonen oder zu Kon taktstellen erstrecken. Die Metallschicht 4, gemäß F i g. 4, kann aus mehreren übereinander angeordneten Einzelschichten bestehen, die nacheinander im Vakuum ohne Zwischenbelüftung auf die Oberfläche der Halbleiteranordnung aufgedampft oder ausgesputtert werden. Die unterste Schicht 4a besteht beispielsweise aus Titan, auf die eine Schicht 46 aus Molybdän, Wolfram, Palladium oder Platin aufgebracht wird. Die oberste Schicht 4c besteht aus beispielsweise aus Gold, da auch das galvanisch abzuscheidende Metall in der Regel aus Gold besteht. Die Dicke der Metallschicht 4 beträgt beispielsweise 0,6 bis 1 μίτι.

Nach der F i g. 3 wird auf die Metallschicht 4 eine erste Maskierungsschicht 5 aus Fotolack aufgebracht. Dieser Fotolack ist ein Negativ-Fotolack, bei dem nach der Belichtung und dem Entwickeln die belichteten Teile auf der Oberfläche zurückbleiben. Dieser Fotolack wird so belichtet und entwickelt, daß nur die für die Leitbahnen vorgesehenen Teile der Metallschicht 4 bedeckt bleiben. Von der Abdeckung sind jedoch zusätzlich diejenigen Teile der Metallschicht 4 ausgenommen, auf die die erhöhten Kontaktteile galvanisch abgeschieden werden sollen. Diese Ausnehmung ist in der F i g. 3 mit der Ziffer 6 bezeichnet.

Danach wird die gesamte Oberfläche der Halbleiteranordnung gemäJ F i g. 4 mit einer zweiten Maskierungsschicht 7 abgedeckt. Diese Maskierungsschicht weist nur in dem für die erhöhten Kontaktteile vorgesehenen Bereich 6 öffnungen auf, während alle übrigen Teile der Oberfläche abgedeckt bleioen. Die Maskierungsschicht 7 besteht aus Positiv-Fotolack.

Die unstrukturierte Metallschicht 4 wird nun an die entsprechende Elektrode in einem galvanischen Bad angeschlossen. In diesem galvanischen Bad wird auf die Metallschicht 4 in den Bereichen 6 ein relativ dicker Kontakt 8 gemäß F i g. 5 abgeschieden. Dieser erhöhte Kontaktteil hat beispielsweise eine Höhe von 25 μηι und eine Seitenlänge von etwa 100 μην Eine intergrierte Schaltung weist beispielsweise eine Vielzahl derartiger Kontaktteile auf, die alle gleichzeitig galvanisch abgeschieden werden.

Nun wird gemäß Fig.6 die Maskierungsschicht 7 entfernt. Dies geschieht bei einem Positiv-Fotolack bei-

spielsweise mit Aceton oder mit einem anderen handelsüblichen Lacklösemittel. Somit tritt die Maskierungsschicht 5 wieder an die Oberfläche, die die für die Leilbahnen vorgesehenen Teile der Metallschicht 4 bedeckt. Mit Hilfe eines Ätzmittels werden nun die unbedeckten Teile der Metallschicht 4 entfernt. Hierzu wird ein geeignetes Ätzmittej oder das lonenätzverfahren verwendet. Bei diesem Ätzprozeß wird natürlich auch etwas der erhöhte Kontaktteil 8 angegriffen. Doch ist dieser Abtrag bei der Dicke der Kontaktteile vernachlässigbar klein. In der F i g. 7 ist dargestellt, wie nach dem Ätzprozeß nur noch die Leitbahnen 9 zurückbleiben, die beispielsweise eine Halbleiterzone 2 mit einem Anschlußkontakt 8 elektrisch leitend verbinden.

Nun kann auch die Maskierungsschicht 5 wieder entfernt werden. Wenn es sich um Negativ-Fotolack handelt, wird dieser am besten durch Kaltveraschen oder ein handelsübliches Ablösemittel abgetragen. Es bleibt dann eine Halbleiteranordnung gemäß der F i g. 8 zurück.

Cs hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Halbleiteranordnung noch zusätzlich durch eine Oxydschicht abzudecken, die äußere Einflüsse und Verunreinigungen von der Halbleiteroberfläche fernhält.

So wird beispielsweise gemäß F i g. 9 auf die gesamte Oberfläche eine Siliziumdioxydschicht 10 pyrolytisch abgeschieden. In diese Oxydschichl 10 müssen dann noch mit Hilfe eines geeigneten Maskierungs-, Beiich-

ίο tungs- und Ätzprozesses öffnungen 11 über den erhöhten Kontaktteilen eingebracht werden. Da die erhöhter Kontaktteile in der Regel mit den verzinnten Oberflä chen weiterer Kontaktierungsteile in Verbindung ge bracht werden, verhindert die dünne Oxydschicht an Rand des erhöhten Kontaktteils eine gute Kontaktie rung nicht, da die Höhendifferenz zwischen der Ober fläche des Kontaktes und der Oxydberandung raser durch das Zinn oder ein anderes Lötmetall aufgefüll wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung aus einem mit einer Isolierschicht bedeck- s ten Halbleiterkörper und auf der Isolierschicht verlaufenden, die Zonen im Halbleiterkörper kontaktierenden Leitbahnen, wobei die Leitbahnen an bestimmten Stellen durch galvanische Metallabscheidung so verstärkt sind, daß die dabei entstandenen erhöhten Kontaktteile für die drahtlose Kontaktierung der Halbleiteranordnung geeignet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst auf die an den Anschlußstellen für die Zonen (2) mit öffnungen versehene Isolierschicht (3) eine die Isolierschicht und die öffnungen bedeckende Metallschicht (4) aufgebracht wird, daß diese Metallschicht an den für die Leitbahnen (9) vorgesehenen Stellen mit einer ersten Maskierungsschicht (5) bedeckt wird, die außerdem die für die erhöhten Kontakttei-Ie (8) vorgesehenen Stellen (6) der Metallschicht (4) unbedeckt läßt, daß danach die gesamte Halbleiteroberfläche mit Ausnahme der für die erhöhten Kontaktteile vorgesehenen Stellen (6) mit einer zweiten Maskierungsschicht (7) bedeckt wird, daß die erhöhten Kontaktteile (8) an den von beiden Maskierungsschichten unbedeckten Stellen galvanisch auf die Metalischicht abgeschieden werden, daß die zweite Maskierungsschicht (7) wieder entfernt wird und daß schließlich die Metallschicht (4) an den von der ersten Maskierungsschicht (5) unbedeckten Stellen entfernt wird, so daß nur die die Leitbahnen (9) bildenden Teile der Metallschicht (4) bestehen bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Herstellung der Leitbahnen durch teilweises Entfernen der Metallschicht auch die erste Maskierungsschicht wieder entfernt und die gesamte Oberfläche mit einer Isolierschicht (10) bedeckt wird und daß in diese Isolierschicht über den erhöhten Kontaktteilen (8) Anschluß-Öffnungen (11) eingebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Maskierungsschichten (5 und 7) aus nur mit unterschiedlichen Mitteln auf- bzw. ablösbaren Fotolackschichten bestehen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Maskierungsschicht aus Negativ-Fotolack und die andere Maskierungsschicht aus Positiv-Fotolack besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht (4) aus mehreren übereinander angeordneten Einzelschichten (4a 4b, 4c) besteht, wobei als oberste Einzelschicht Gold verwendet wird und daß auf die Goldschicht die erhöhten Kontaktteile (8) aus Gold galvanisch abgeschieden werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die unterste, unmittelbar auf der Isolierschicht (3) bzw. auf dem Halbleitermaterial (1) verlaufende Metalleinzelschicht aus Titan besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gold- und der Titanschicht eine Zwischenschicht aus Molybdän, Wolfram, Palladium oder aus Platin angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung aus einem mit einer Isolierschicht bedeckten Halbleiterkörper und auf der Isolierschicht verlaufenden, die Zonen im Halbleiterkörper kontaktierenden Leitbahnen, wobei die Leitbahnen an bestimmten Stellen durch galvanische Metallabscheidung so verstärkt sind, daß die dabei entstandenen erhöhten Kontaktteile für die drahtlose Kontaktierung der Halbleiteranordnung geeignet sind.

Halbleiterbauelemente werden vielfach mit Hilfe der sogenannten »Flip-Chip-Technik« drahtlos mit Gehäuseanschlußteilen verbunden. Hierzu werden beispielsweise rahmenförmige Kotaktierungsstreifen verwendet, die eine Vielzahl vom Kontaktierungsrahmen ausgehende, in das Rahmeninnere ragende Kontaktierungszungen aufweisen. Die Elektroden des Halbleiterbauelements werden dann direkt mit den Enden dieser Zungen verbunden. Zur Erleichterung des Kontaktierungsverfahrens sind die Kontakte des Halbleiterbauelements an den Kontaksteilen verstärkt. Diese erhöhten Kontakte können beispielsweise aus eingesetzten Kugeln oder galvanisch abgeschiedenen Erhebungen bestehen.

Wenn die erhöhten Kontaktbereiche, die vielfach auch als Kontakt-Balls bezeichnet werden galvanisch auf den zu den Halbleiterbauelementen führenden Leit bahnen abgeschieden werden, müssen alle Leitbahnen bei der Abscheidung an einen Pol einer Spannungsquelle angeschlossen werden. Alle Leitbahnen müssen somit bei der galvanischen Abscheidung untereinander verbunden sein. Dies wird bei einem bekannten Verfahren dadurch erreicht, daß auf die Halbleiteroberfläche eine Metallschicht aufgebracht wird, die alle Leitbahnen kurzschließt. Da diese Metallschicht später wieder abgelöst werden muß, werden bei dem bekannten Verfahren die Leitbahnen zunächst mit einer Oxydschicht abgedeckt, die in den für die galvanische Abscheidung vorgesehenen Bereichen mit öffnungen versehen wird. Nach dem Aufbringen der zweiten Metallschicht, die in den öffnungen ist. wird dann auf diese zweite Metallschicht z.

8. Gold galvanisch abgeschieden. Damit die Abscheidung nur an den dafür vorgesehenen Stellen erfolgt, werden alle übrigen Bereiche der Metallzwischenschicht mit Fotolack abgedeckt.

Das bekannte Verfahren ist sehr teuer und birgt eine erhebliche Zahl von Fehlerquellen. Die Zwischenschicht besteht in der Regel aus Titan und Gold, die jedoch auf den vielfach aus Aluminium bestehenden Leitbahnen nur sehr schlecht haftet. Allein durch die mangelnde Haftung der Metallschicht auf den Leitbahnen ergaben sich Ausfälle, die in der Größenordnung von 50% lagen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wird, zum Herstellen galvanisch abgeschiedener erhöhter Kontaktteile anzugeben, bei dem auf die Metallzwischenschicht verzichtet werden kann. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst auf die an den Anschlußstellen für die Zonen mit öffnungen versehene Isolierschicht eine die Isolierschicht und die öffnungen bedeckende Metallschicht aufgebracht wird, daß diese Metallschicht an den für die Leitbahnen vorgesehenen Stellen mit einer ersten Maskierungsschicht bedeckt wird, die außerdem die für die erhöhten Kontaktteile vorgesehenen Stellen der Metallschicht unbedeckt läßt, daß danach die gesamte Halbleiteroberfläche mit Ausnahme der für die erhöhten Kontaktteile vorgesehenen Stellen mit einer zwei-