DE2326314A1 - Verfahren zur herstellung einer passivierenden schicht mit wenigstens einer kontaktoeffnung - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer passivierenden schicht mit wenigstens einer kontaktoeffnung

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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, den 23.5.73
Berlin und München Witteisbacherplatz
YPA 73/7078
Verfahren zur Herstellung einer passivierenden Schicht mit •wenigstens einer Kontaktöffnung
Zusatz zu (P 23 08 830.4)
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Relief strukturen nach der Hauptpatent (anmeldung) P 23 088 304, wobei die Strukturen aus hochwärmebeständigen Polymeren bestehen und durch Auftragen foto- oder strahlungsempfindlicher löslicher polymerer Vorstufen definierter Struktur in Form eines Filmes auf ein Substrat, oder in Form einer Folie, durch Belichten oder Bestrahlen der foto- oder strahlungsreaktiven Schicht oder Folie durch.Negativvorlagen, durch Herauslösen oder Strippen der unbelichteten oder nicht bestrahlten Anteile und ggf. durch anschließendes Tempern der erhaltenen Reliefs hergestellt werden, wobei als lösliche polymere Vorstufen Polyadditions- oder Polykondensationsprodukte polyfunktioneller carbocyclischer und/oder heterocyclischer Verbindungen, die mindestens zwei für Additions- oder Kondensationsreaktionen geeignete chemische Gruppen und teilweise in ortho- oder peri-Stellung dazu esterartig an Carboxylgruppen gebundene organische foto- oder strahlungsreaktive Gruppen R enthalten, wobei R einen organischen Rest mit foto- oder strahlungsinduziert di- oder polymerisierbaren Mehrfachbindung bedeutet, verwendet werden.
Ss ist üblich, Halbleiterbauelemente, die auf Halbleiterscheiben angeordnet sind, vor dem Zerteilen der Halbleiterscheiben in einzelne Chips mit einer Schutzschicht zu bedecken. Dabei soll die Schutzschicht, die auf der Halbleiteroberfläche befindlichen
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Leiterbahnen schützen. Außerdem soll diese Schicht die auf der Halbleiterscheibe befindliche!Halbleiterbauelemente im Betrieb gegen Feuchtigkeit und störende Substanzen, insbesondere gegen Natriumionen schützen.
Es ist bekannt, als Schutzschichten gehärtete Polyimid-Harzschichten zu verwenden. In der Patent(anmeldung) 3 764 977 ist unter anderem ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit einer Schutzschicht aus einem ausgehärteten Polyimid beschrieben. Dabei muß diese Schutzschicht zum Ein-.bringen von Kontaktöffnungen mit einer Fotolackschicht überzogen werden und durch eine Maske belichtet -werden. Die Maske bestimmt dabei die Lage der in der Schutzschicht auszubildenden Kontaktöffnungen. Nach dem Belichten v/erden zur Bildung dieser Öffnungen Teile der Fotolackschicht und der darunterliegenden Schutzschicht auf den betreffenden Stellen entfernt-.·
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, das oben angegebene Verfahren zu vereinfachen. .
Diese Aufgabe wird durch ein ^vie eingangs beschriebenes Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Reliefstrukturen als passivierende Schutzschichten verwendet werden, wobei die unbelichteten bzw. nicht bestrahlten Anteile der Schicht durch einen Entwickler gelöst werden und daß die in der Schicht entstehenden Öffnungen als Kontaktöffnungen verwendet werden.
Vorzugsweise wird als lösliche polymere Vorstufe ein Polyamid-Hars verwendet.
Vorteilhafterweise besitzt die erfindungsgemäße Schutzschicht eine größere Haftfestigkeit als die bekannten Polyimid-Harzschichten.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schutzschichten durch Belich-
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ten derselben, auch bei größeren Schichtdicken, etwa bei Schichtdicken die größer als 10 /um sind,hohe Vernetzungsgeschwindigkeiten erreichbar sind.
Weitere Erläuterungen zur Erfindung und zu deren Ausgestaltungen gehen aus der Beschreibung und den Figuren eines bevorzugten" Ausführungsbeispieles der Erfindung und ihrer Weiterbildungen hervor.
In den Figuren 1 bis 3 ist in schematischer Darstellung das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufbringung einer Schutzschicht auf ein Halbleiterbauelement beschrieben. ■:
Figur 4 zeigt in schematischer Darstellung einen lötbaren Anschlußhöcker für eine Flip-Chipkontaktierung.
Figur 5 zeigt in schematischer Darstellung die Verwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schicht als Lötstoplack.
Figur 6 zeigt in schematischer Darstellung die Verwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schutzschicht als Isolationsschicht bei Leiterüberkreuzungen,
Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung die Verwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schutzschicht als Isolations bzw. Passivierungsschicht unter Al-Leiterbahnen.
Figur 8 zeigt in· schematischer Darstellung einen Dünnschichtkondensator mit einer, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schutzschicht.
In Figur 1 ist ein Halbleiterbauelement dargestellt, 8uf dessen Oberfläche eine erfindungsgemäße Schutzschicht 4 aufgebracht ist. Beispielsweise besteht das Halbleiterbauelement aus einem Halbleitersubstrat 1, auf das eine SiO2~Schicht 2 aufgebracht · ist.
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In dem Halbleitergebiet 1 ist beispielsweise ein Gebiet 5 eindiffundiert, welches durch eine Öffnung in der SiOp-Isolierschicht mit einer Aluminium-Leiterbahn 33 elektrisch in Verbindung steht. Auf der Isolierschicht 2 ist außerdem noch die Aluminium-Leiterbahn 3 aufgebracht, die ebenfalls mit einem, in der Figur nicht dargestellten diffundierten Gebiet elektrisch verbunden ist. Die Aluminium-Leiterbahn 3 ist durch die Isolierschicht 2 von dem Halbleiterkörper 1 isoliert. Auf das wie eben beschriebene Halbleiterbauelement wird nach einem Temperschritt bei vorzugsweise 45O°C in Formiergas, das beispielsweise aus 90% Stickstoff und 10% Wasserstoff besteht, die erfindungsgemäße Schutzschicht·4," zunächst in der Form einer löslichen polymeren Vorstufe aufgebracht.
Wie in dem Hauptpatent P 2 308 830.4 angegeben werden dabei eis lösliche polymere Vorstufen Polyadditions- oder Polykondensationsprodukte polyfunktioneller carbocycljscher und/oder heterocyclischer Verbindungen, die mindestens zwei für Additionsoder Kondensationsreaktionen geeignete chemische Gruppen und teilweise in ortho- oder ρeri-Steilungen dazu esterartig an Carboxylgruppen gebundene organische foto- oder strahlungsreak-
y Λ/
tive Gruppen R .enthalten, wobei R einen organischen Rest mit foto- oder strahlungsinduziert di- oder polymerisierbaren Mehrfachbindung bedeutet, verwendet.
Vorzugsweise wird als lösliche polymere Vorstufe ein Polyamid-Harz verwendet.
Vorzugsweise wird die Halbleiterscheibe zum Auftragen dieser Vorstufe auf den Schleuderteller einer für die Fotolackbeschichtung üblichen Zentrifuge aufgelegt, mit einigen Tropfen des fotovernetzbaren Harzes bedeckt, und bei vorzugsweise etwa 2000 Umdrehungen/min geschleudert. Der euf diese Weise auf der Oberfläche des Halbleiterbauelementes entstehende Harzfilm ist etwa 2 bis 4 /um dick.
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In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Halbleiterbauelement mit der darauf befindlichen Schutzschicht 4 bis etwa 100°C getrocknet und anschließend durch eine Negatiworlage (Fotomaske) hindurch vorzugsweise mit ultraviolettem Licht belichtet. Dabei vernetzen die belichteten Teile der Harzschicht 4 unter dem Einfluß des Lichtes und sind durch den Entwickler nicht löslich. Als Entwickler wird vorzugsweise eine alkoholische Dimethylformamid-Lösung verwendet. Die unbelichteten Teile der Harzschicht dagegen werden vom Entwickler abgelöst..Auf diese Weise entstehen an gewünschten Stellen, insbesondere an den Anschlußflecken für die Kontakte, in der Figur 2 beispielsweise oberhalb der Aluminium-Leiterbahn 3, Öffnungen. Die oberhalb der Aluminium-Leiterbahn 3 befindliche öffnung ist in der Figur 2 mit 6 bezeichnet.
In einem weiteren Terfahrensschritt erfolgt nun das Aushärten der Schutzschicht. Dadurch wird erreicht, daß die Schutzschicht widerstandsfähig wird. Vorzugsweise wird die Schutzschicht etwa 30 min lang bei etwa 3500C ausgehärtet.
¥ie in der Figur 3 dargestellt, kann nun anschließend die Kontaktierung der freigelegten Anschlußflecken erfolgen. In der Figur 3 ist beispielsweise eine Drahtkontaktierung dargestellt.
In der Figur 4 ist ein Höckerkontakt innerhalb der Öffnung 6 angeordnet, der sich für eine Flip-Chip-Kontaktierung eignet.
Die Kontaktierung kann auch als Beam-Lead-Kontaktierung ausgeführt werden.
Im folgenden sollen nun weitere mögliche Anwendungen für eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Schutzschicht angegeben werden.
In der Figur 5 ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schutzschicht als Lötstoplack dargestellt. Dabei wird der Löttropfen
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11, der auf eine Dickfilm- oder eine Dünnfilm-Leiterbahn 10, z.B. durch Eintauchen in ein Lötbad aufgebracht wird, durch die Öffnung der erfindungsgemäßen Schutzschicht 44.begrenzt. Der Löttropfen besteht beispielsweise aus einem Weichlot, dessen Schmelzpunkt bei etwa 3300C liegt. Die erfindungsgemäße Schutzschicht kann im ausgehärteten Zustand kurzzeitig bis zu 500 C erwärmt werden; sie ist also lötfest.
In der Figur 6 ist die Verwendung einer erfindunsgemäßen Schutzschicht als Isolationsschicht bei Leitungsüberkreuzungen dargestellt. Dabei ist auf einem Substrat, das beispielsweise aus Keramik oder aus einem oxydierten Siliziumsubstrat bestehen kann, in einer ersten Ebene eine Dickfilm oder eine Dünnfilm-Leiterbahn 101 aufgebracht. Auf dieser Leiterbahn 101 ist die erfindungsgemäße Schutzschicht 44 aufgebracht, in der eine Öffnung zur Herstellung eines Kontaktes mit der Dickfilm- bzw. mit der Dünnfilmleiterbahn der ersten Ebene hergestellte ist. Auf der erfindungsgemäßen Schutzschicht 44 ist nun in einer zweiten Ebene eine weitere Dickfilm- oder eine weitere Dünnfilm-Leiterbahn 102 aufgebracht. Dabei ist die Leiterbahn der zweiten Ebene durch die Schutzschicht von der Leiterbahn der ersten Ebene isoliert.
Eine erfindungsgemäße Schutzschicht kann auch als Gateisolator bei MOS-Bauelementen Verwendung finden.
In der Figur 7 ist die Verwendung einer erfindungsgemäßen Schutzschicht als Isolations- bzw. Passivierungsschicht unter Aluminium-=- Leiterbahnen dargestellt. In der Silicon-Gate-Technik kann eine solche Schicht beispielsweise als Isolationsschicht zwischen den Si-Leiterbahnen und den metallischen Leiterbahnen dienen.
In der Figur 8 ist ein Dünnschichtkondensator mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten passivierenden Schutzschicht 44 dargestellt. Dabei ist auf ein Substrat 20, das vorzugsweise aus Glas besteht, eine Metallschicht 21, aufgebracht.
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Diese Metallschicht stellt die eine Elektrode des Kondensators dar und besteht vorzugsweise aus Aluminium. Auf der Metallschicht 21 ist die passivierende Schutzschicht 44, und auf dieser die Metallschicht 22 aufgebracht. Die Metallschicht 22 stellt die andere Elektrode des Dünnschichtkondensators dar. Die Schutzschicht 44 dient als Dielektrikum des Kondensators. In einer Öffnung der Schutzschicht befindet sich der Kontakt 24, der eine elektrische Verbindung mit der Metallschicht 21 darstellt. Der Kontakt der Metallschicht 22 ist mit 23 bezeichnet.
13 Patentansprüche 8 Figuren
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VPA Q/710/3020

Claims (12)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Reliefstrukturen nach der Hauptpatent(anmeldung) P 23 088 304, wobei die Strukturen aus hochwärmebeständigen Polymeren bestehen und durch Auftragen foto- oder strahlungsempfindlicher löslicher polymerer Vorstufen definierter Struktur in Form eines Filmes auf ein Substrat, oder in Form einer Folie, durch Belichten oder Bestrahlen der foto- oder strahlungsreaktiven Schicht oder Folie durch Negativvorlagen, durch Herauslösen oder Strippen der unbelichteten oder nicht bestrahlten Anteile und ggf. durch anschließendes Tempern der erhaltenen Reliefs hergestellt werden, wobei als lösliche polymere Vorstufen Polyadditions- oder Polykondensationsprodukte polyfunktioneller carbocyclischer und/oder heterocyclischer Verbindungen, die mindestens zwei für Additionsnoder Kondensationsreaktionen geeigente chemische Gruppen und teilweise in ortho- oder peri-Stellung dazu esterartig an Carboxylgruppen gebundene organische foto- oder strahlungsreaktive Gruppen R enthalten, wobei R einen organischen Rest mit foto- oder strahlungsinduziert di- oder polymerisierbaren Mehrfachbindung bedeutet, verwendet werden, dadurch gekennzeichnet , daß
die ReliefStrukturen als passivierende Schutzschichten (4, 44) verwendet werden, wobei die unbelichteten bzw. nicht bestrahlten Anteile der Schicht durch einen Entwickler gelöst werden und daß in der Schicht entstehende Öffnungen (6) als Kontaktöffnungen verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als lösliche polymere Vorstufe ein fotovernetzbares Polyimid-Harz verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Vorstxife mit der Hilfe einer Zentrifuge auf ein Substrat aufgebracht wird.
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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e η η zeichnet , daß als Entwickler eine"alkoholische DimethylformamidlÖsung verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die fotovernetzbare Schicht mit ultraviolettem Licht durch eine Fotomaske hindurch bestrahlt wird, wobei die Schicht vor dem Belichten getrocknet wird,
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Sc.hj.cht etwa 30 min lang bei etwa 3500C getempert wird.
7· Anwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten passivierenden Schutzschicht zur Herstellung von Drahtkontaktierungen, insbesondere bei Halbleiterbauelementen (Fig.3).
8. Anwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schutzschicht zur Herstellung von Flip-Chip-Lötkontaktierungen, insbesondere bei Halbleiterbauelementen, wobei ein Höckerkontakt (9) auf einer Metallschicht (8), die sich in der Öffnung der Schicht (4) befindet, angeordnet ist (Fig.4).
9. Anwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schutzschicht für Beam-Lead-Eontaktierungen bei Halbleiterbauelementen .
10. Anwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schutzschicht als Lötstoplack, wobei der Schmelzpunkt des verwendeten Lotes niedriger liegt, als der Schmelzpunkt der Schutzschicht und wobd. der Löttropfen (11), der auf einer Dickfilm- bzw. einer Dünnfilmleiterbahn (10) aufgebracht wird sich in der in der Schutzschicht befindlichen Öffnung befindet und durch diese begrenzt wird (Fig.5).
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11. Anwendung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schicht als Isolationsschicht bei Leitungsüberkreuzungen, wobei die Schicht zwischen in einer ersten Leiterbahnebene und in einer zweiten Leiterbahnebene angeordneten Leiterbahnen vorgesehen ist (Fig.6).
12. Anwendung einer nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Schutzschicht als Passivlerungs- bzw. Isolationsschicht unter Aluminium-Leiterbahnen (Fig.7).
Ί3. Anwendung einer nach dem erfindungsgemaßen Verfahren hergestellten Schutzschicht als Dielektrikum bei Dünnschichtkondensatoren (Fig.8).
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