JPS5815938B2 - ハンドウタイソウチノ アルミニウムハイセンノ ホゴマクケイセイホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置のアルミニウム配線の腐食を防ぐた
めの保護膜形成方法に関する。

周知のように、半導体装置のアルミニウム配線の腐食は
実用上大きな問題となっている。

アルミニウムは、一般に、その強固な酸化被膜があるた
めに耐食性のよい材料とされているが、問題となる場合
も多い。

単に水に浸すだけでも、場合によっては腐食の進行が速
くなることがあり、水中の微量の塩素とかけい素がアル
ミニウムの溶解を促進することが知られている。

また、アルミニウムに比して責な金属とアルミニウムを
つないだり、電界をかけて、水や各種溶液に浸漬すると
腐食がはげしくなる場合が多い。

半導体装置においてはアルミニウムに電流を流したり、
アルミニウムより責な金線をアルミニウム配線につなぐ
ことがあるので、保護に用いる酸化けい素膜とか各種樹
脂から腐食を促進するような不純物がでてくることもあ
り、空気中の水分がアルミニウム配線まで達すると、腐
食しやすい条件がそろって腐食が発生し進行する。

このような状態にならないようにするために従来はアル
ミニウム配線に水が達しないような工夫が行なわれてき
た。

アルミニウムを保護膜でおおって外気と遮断するのであ
る。

通常、配線の大部分を酸化けい素のような保護膜でおお
い、そのうえに樹脂をかぶせたり、あるいは樹脂を使わ
ないで、気密封止したりすることが行なわれる。

気密封止は高価になるので、一般にはあまり使われなく
なってきて、むしろ、気密封止は行なわずに、水が浸入
しにくい樹脂を使おうとする傾向にある。

しかし、半導体装置のアルミニウム配線を完全に保護で
きるような樹脂はなかなかないので、アルミニウム配線
そのものの上に陽極酸化などにより強固な皮膜を作るこ
とも提案されている。

しかし、陽極酸化などによって強固な皮膜を形成するに
は、電界をかける必要があり、技術的にかなり困難で実
用は難しい。

他の方法としては配線材料としてのアルミニウムをけい
素基板上全面に蒸着し、配線となる部分をフォトレジス
ト剤でおおい、その他の部分な陽極酸化する方法が提案
されている。

この方法がうまくいけば非常に都合がよいが、実際には
陽極酸化できない部分がでてくる場合が多く、やはり、
実用は困難である。

また、前もってアルミニウム配線を形成してしまってか
らは、アルミニウム配線はけい素ウェーハー上で全部つ
ながっていないし、またアルミニウムが半導体素子に接
触しているためにけい素に電界をかげてもアルミニウム
に電界がかげられないので、アルミニウム配線表面全体
の陽極酸化は困難である。

その上陽極酸化してしまってからはアルミニウム表面の
酸化被膜があるために導線の接合が困難であるために電
極部の酸化被膜を取除く必要がある。

また、導線としてもつともよく使われる金線を電極部に
接合してからアルミニウムを陽極酸化する方法も考えら
れるが、この場合は金が溶解してしまうので実用にはな
らない。

本発明は上記従来の問題を解決するために行なわれたも
ので、耐食性ある皮膜を、半導体装置のアルミニウム配
線表面に導線を接合した後に形成する方法を提供するも
のであって、電界印加を要しない簡単な表面化学処理に
よりアルミニウム配線の耐食性の向上を可能とするもの
である。

本発明の特徴は導線の接合後、化学処理を施すことによ
り、配線用導体電線を腐食することなしに配線表面に耐
食性のある皮膜を形成させるところにあり、以下、実施
例を用いて本発明の詳細な説明する。

通常の半導体装置組立工程として、周知であるアルミニ
ウム蒸着、フォトエツチングによるアルミニウム配線の
形成、酸化けい素保護膜の形成、フォトエツチングによ
る電極孔の形成、ベレット付けおよびアルミニウムへの
金線の熱圧着までの工程を経て形成された半製品をりん
酸−クロム酸溶液に浸漬した。

このりん酸−クロム酸溶液の組成の組成はつぎのものが
使用できる。

ＣｒＯ３８〜１２ｇ Ｈ３Ｐ０４（濃） ３〜５ｇ Ｃ２Ｈ，ＯＨ２〜７ｇ Ｈ２Ｏ７０〜９０ｇ この成分からなる溶液Ｋ、上記組立工程によって全導線
の接合を終えた半導体装置の半製品を１０分以上浸漬後
、７０〜９０℃で１０〜２０分乾燥する。

最後に純水流水（５０ｍｌ／秒以上）中で１０分以上洗
浄する。

この処理によって、アルミニウム配線上には。

極めて耐食性に富んだ皮膜が強固に形成される。

つぎに本発明によって皮膜を形成された上記アルミニウ
ム配線の腐食試験結果について説明する。

腐食試験としては半導体装置保護用の樹脂、水および金
−アルミニウムの接触という三つの要因による腐食性の
試験を行なった。

すなわち、エポキシ樹脂１ｇ、アセトン２ｍｌおよび純
水２ｍｌの割合で含むエポキシ樹脂の抽出液を作り、腐
食試験用の液として用いた。

アルミニウム線と金線を接合したものを、本発明によっ
て処理して皮膜を形成し、このアルミニウム線の部分を
上記抽出液に浸漬して一方の電極とし、他の電極として
、他の金線を上記抽出液に浸漬した。

上記抽出液の外部で上記両電極を電流計を介してつなぎ
、流れる電流を比較することにより耐食性の判定を行な
った。

本発明によって処理したものの他、比較のため、無処理
のもの、りん酸処理、クロム酸処理および陽極酸化処理
をそれぞれ施したものを第１表に示す。

第１表から陽極酸化によって処理したものおよびりん酸
−クロム酸処理を施したものは、上記樹脂抽出液に浸漬
しても、金−アルミニウム間に流れる電流は、他の処理
を行なったものと比べ非常に小さいことがわかる。

電流計につないだときに流れる電流。

このことはりん酸−クロム酸処理によって、アルミニウ
ム配線の表面に陽極酸化の場合と同程度の耐食性を有す
る皮膜が形成されたことを示している。

実際にある品種の製品の製造工程において、アルミニウ
ム配線形成後、金線を接合して、上記樹脂抽出液に浸漬
すると無処理のものは約５分以内に幅約１０μｍのアル
ミニウム配線が数ケ所で溶解して消失するのに対し、陽
極酸化あるいはりん酸−クロム酸処理を施したものでは
３０分以上顕微鏡で観察しながら浸漬を続行しても断線
は認められなかった。

また、アルミニウム単体の場合にはクロム酸処理でも有
効であるが、金線と接合したものをクロム酸処理しても
、第１表かられかるように良好な結果が得られなかった
。

上記説明から明らかなように、本発明によれば、陽極酸
化のように電界をかけることなしに、しかも金線を接合
してから簡単な化学処理を施すことにより、金と接続さ
れたアルミニウムの耐食性を陽極酸化と同程度に向上さ
せることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 半導体装置の有するアルミニウム配線に導線を接合
   した後、上記半導体装置をＣｒＯ３８〜１２ｇ、濃Ｈ３
   Ｐ０．３〜５ｇ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ２〜７ｇおよびＨ２Ｏ７
   ０〜９０ｇなる組成を有するりん酸−クロム酸溶液に浸
   漬することにより、上記アルミニウム配線の表面に不働
   態皮膜を形成させることを特徴とする半導体装置のアル
   ミニウム配線の保護膜形成法。