FR2510307A1 - SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A DEVICE - Google Patents
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- H01L2224/85417—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
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- H01L2924/01074—Tungsten [W]
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- H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF A SEMI-CONDUCTEURS ET UN PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL DISPOSITIF. CE DISPOSITIF COMPORTE UN SUBSTRAT SEMI-CONDUCTEUR 1 COMPORTANT UN PLOT DE LIAISON 28 DISPOSE SUR UNE PELLICULE ISOLANTE 5 ET CONSTITUE PAR DE L'ALUMINIUM MUNI D'UN ADDITIF, UN CONDUCTEUR 4 SITUE AU VOISINAGE DU SUBSTRAT 1 ET RELIE PAR UN FIL DE LIAISON 10AU PLOT DE LIAISON 28, LEDIT FIL ETANT CONSTITUE PAR DE L'ALUMINIUM CONTENANT LE MEME ADDITIF QUE LE PLOT DE LIAISON, UNE PELLICULE D'OXYDE D'AXYDE D'ALUMINIUM 12, 13 SUR LE FIL ET LE PLOT DE LIAISON 10, 28, L'ENSEMBLE ETANT ENROBE DANS UNE RESINE 31. APPLICATION NOTAMMENT AUX CIRCUITS INTEGRES A HAUTE FIABILITE RESISTANT BIEN A L'HUMIDITE.THE INVENTION RELATES TO A SEMICONDUCTOR DEVICE AND TO A PROCESS FOR MANUFACTURING SUCH A DEVICE. THIS DEVICE INCLUDES A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE 1 INCLUDING A BONDING PLOT 28 PROVIDED ON AN INSULATING FILM 5 AND CONSISTS OF ALUMINUM MADE WITH AN ADDITIVE, A CONDUCTOR 4 LOCATED NEAR SUBSTRATE 1 AND CONNECTED BY A BONDING WIRE 10 AT THE BONDING PLOT 28, THE WIRE IS CONSTITUTED BY ALUMINUM CONTAINING THE SAME ADDITIVE AS THE BONDING PLOT, A FILM OF ALUMINUM AXIDE OXIDE 12, 13 ON THE WIRE AND THE BONDING PLOT 10, 28 , THE ASSEMBLY BEING COATED IN A RESIN 31. APPLICATION ESPECIALLY TO HIGH RELIABILITY INTEGRATED CIRCUITS WITH WELL RESISTANCE TO HUMIDITY.
Description
i La présente invention concerne un dispositif àThe present invention relates to a device for
semiconducteurs et un procédé de fabrication de ce der- semiconductors and a method of manufacturing the same
nier, et concerne plus particulièrement une amélioration de la fiabilité grace à mise en oeuvre de contre-mesures s'opposant à l'humidité. deny, and more particularly relates to an improvement in reliability through the implementation of countermeasures opposing moisture.
L'un des modes principaux de défaillance d'un dis- One of the main modes of failure of a dis-
positif à semiconducteurs est une défaillance provoquée par l'humidité Cette défaillance provoquée par l'humidité est produite par la corrosion de l'aluminium (Al) dans le dispositif à semiconducteurs Comme cela est bien connu dans la technique, l'aluminium est très largement utilisé semiconductor positive is a moisture-induced failure This moisture-induced failure is produced by the corrosion of aluminum (Al) in the semiconductor device. As is well known in the art, aluminum is very widely in use
en tant que matériau constitutif des dispositifs à semicon- as the constituent material of semicon-
ducteurs étant donné qu'on peut bien le travailler et qu'il because we can work on it and
est peu co Iteux De façon spécifique, l'aluminium est uti- It is very difficult to use aluminum specifically.
lisé dans une puce ou microplaquette à semiconducteurssous la forme d'un câblage, d'un plot ou d'un emplacement de in a chip or semiconductor chip in the form of a wiring, a stud or a location of
liaison ou de soudure et d'un fil de liaison servant à re- connection or welding and a connecting wire used to re-
lier électriquement le plot de liaison et une borne de raccordement L'aluminium ainsi utilisé est susceptible de se corroder lorsqu'il est en contact avec une humidité electrically bond the bonding pad and a connection terminal The aluminum thus used is likely to corrode when in contact with moisture
ayant pénétré à l'intérieur d'un boîtier ou d'un assembla- having penetrated inside a casing or assembly
ge Cetté corrosion est plus susceptible de se produire en This corrosion is more likely to occur in
particulier s'il existe des ions tels que Na+ ou Cl ou - especially if there are ions such as Na + or Cl or -
bien des taches au voisinage de l'aluminium ou bien si une many stains in the vicinity of aluminum or if a
tension est appliquée pour polariser une couche d'aluminium. voltage is applied to polarize an aluminum layer.
Dans la technique, différentes méthodes ont été proposées en vue d'empêcher une telle défaillance par présence d'humidité Selon l'une des méthodes connues, In the art, various methods have been proposed for preventing such a failure by the presence of moisture. According to one of the known methods,
compte tenu du fait qu'un oxyde d'aluminium (A 1203) possè- taking into account that aluminum oxide (A 1203) possesses
de une excellente résistance à la Corrosion, la surface de l'aluminium est oxydée et forme une pellicule d'oxyde d' aluminium, si bien que l'aluminium est protégé de toute corrosion par cette pellicule d'oxyde résistante à la corrosion Dans la demande de brevet japonais publiée sous le N' 52-117551, par exemple, se trouve décrit le fait que les surfaces d'un fil de liaison et d'un plot With excellent corrosion resistance, the surface of the aluminum is oxidized to form a film of aluminum oxide, so that aluminum is protected from corrosion by this corrosion-resistant oxide film. Japanese Patent Application Publication No. 52-117551, for example, discloses the fact that the surfaces of a wire and a stud
1030710307
de liaison, constitués en aluminium, sont oxydées avec for- are made of aluminum, are oxidized with
mation de pellicules d'oxyde D'autre part on trouve dans la demande de brevet japonais publiée sous le N O 51-9470, On the other hand, it is found in Japanese Patent Application Publication No. 51-9470,
l'indication du fait que la surface d'un câblage en alumi- the fact that the surface of aluminum cabling
nium à l'intérieur d'uxemicroplaquette est oxydée de ma- nium inside the microchip is oxidized by
nière à former une pellicule d'oxyde. to form an oxide film.
Aussi excellente que soit la résistance de la pel- As excellent as the resistance of the pel-
licule d'oxvde d'aluminium à la corrosion, il n'y a ce- oxides of aluminum oxide to corrosion, there is no
pendant aucun article existant,dans lequel les surfaces d'un plot de liaison en aluminium et d'un fil de liaison devant être raccordé au plot de liaison sont oxydées de manière à former des pellicules d'oxyde La prévention de during any existing article, in which the surfaces of an aluminum bonding pad and a bonding wire to be connected to the bond pad are oxidized to form oxide films.
la défaillance due à l'humidité dépend plutôt de l'étan- the failure due to moisture is more dependent on the
chéité d'un bottier au gaz, ou de l'utilisation d'un ma- the smoothness of a gas box, or the use of a
tériau en forme de résine Le fait de ne pas utiliser la pellicule d'oxyde d'aluminium à la surface de l'aluminium en vue de prévenir une défaillance due à l'humidité dans la technique antérieure, comme cela vient d'être décrit, est basé sur le fait que la méthode utilisée dans l'art resin-like material Failure to use the aluminum oxide film on the surface of the aluminum to prevent moisture failure in the prior art, as just described, is based on the fact that the method used in the art
antérieur n'a pas permis de former, d'une manière satis- the previous one did not allow training to be
faisante, la pellicule d'oxyde d'aluminium De façon plus spécifique la méthode de l'art antérieur n'a pas permis Aluminum oxide film More specifically, the method of the prior art has not allowed
de former de façon efficace une pellicule d'oxyde d'alu- to efficiently form a film of aluminum oxide
minium possédant une épaisseur uniforme et une résistance minium having uniform thickness and resistance
excellente à la corrosion Ce phénomène n'a pas été expli- excellent corrosion This phenomenon has not been explained
cité et a été la cause de problèmesimportants. cited and caused significant problems.
En outre la réalisation de l'art antérieur pose In addition, the realization of the prior art
un problème dans le fait que le câblage se rompt fréque- a problem in the fact that the wiring breaks frequently
ment au niveau de la partie du plot de liaison de sor- at the level of the part of the connecting link of
te que l'on ne peut pas avoir une connexion excellente. you can not have an excellent connection.
Ceci est dé au fait que, lorsque la surface exposée ou à nu du plot de liaison doit être oxydée en vue de former la pellicule d'oxyde d'aluminium, la région oxydée n'est pas limitée simplement à ladite partie de surface, mais atteint une partie profonde à l'intérieur de la couche d' This is because, when the exposed or exposed surface of the bonding pad is to be oxidized to form the aluminum oxide film, the oxidized region is not merely limited to said surface portion, but reaches a deep part inside the layer of
aluminium, ce qui entraîne une détérioration de la con- aluminum, which leads to a deterioration of the
nexion entre la couche d'aluminium du plot de liaison et nexion between the aluminum layer of the bonding pad and
la couche d'aluminium du câblage.the aluminum layer of the wiring.
La réalisationde l'art antérieur pose un autre The realization of the prior art raises another
problème résidant dans le fait que la résistance à la cor- problem is that resistance to
rosion n'est pas améliorée d'une façon suffisante Ceci est dû au fait que le câblage d'aluminium situé au-dessous d'une pellicule de passivation finale se corrode sous 1 ' action de l'humidité qui a pénétré à travers la fissure This is due to the fact that the aluminum wiring beneath a final passivation film corrodes under the action of moisture that has penetrated through the crack.
formée dans la pellicule de passivation finale. formed in the final passivation film.
C'est pourquoi un but essentiel de la présente invention est de fournir un dispositif à semiconducteurs hautement fiable, dont la couche de câblage incluant un plot de liaison-en aluminium et son fil de liaison sont Therefore, an essential object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor device, whose wiring layer including a bonding pad-aluminum and its connecting wire are
protégés contre toute corrosion par l'action de pelli- protected against corrosion by the action of
cules d'oxyde d'aluminium formées sur les surfaces de la aluminum oxide formed on the surfaces of the
couche de câblage et du fil de liaison. wiring layer and wire connection.
Un autre but de la présente invention est de four- Another object of the present invention is to provide
nir un procédé de formation de pellicules d'oxyde d'alumi- a process for the formation of aluminum oxide films
nium à la fois sur un plot de liaison réalisé en aluminium et un fil de liaison constitué en aluminium et relié au nium on both a bonding pad made of aluminum and a bonding wire made of aluminum and connected to the
plot de liaison.bonding pad.
Afin d'atteindre les objectifs de la présente In order to achieve the objectives of this
invention et selon un aspect de cette dernière, le maté- invention and, according to one aspect of the latter, the
riau constituant le plot de liaison et le matériau cons- element constituting the bonding pad and the material constituting
tituant le fil de liaison sont des matériaux à base d'a- tying the wire are materials based on
luminium contenant des additifs et possédant une tendan- luminium containing additives and having a tendency
ce identique à l'ionisation.this identical to ionization.
En outre, selon une autre caractéristique de la présente invention, lorsque la partie de surface du plot de liaison en aluminium, qui n'est'pas recouverte par une pellicule de passivation finale, et la surface du fil de In addition, according to another characteristic of the present invention, when the surface portion of the aluminum bonding pad, which is not covered by a final passivation film, and the surface of the wire of
liaison en aluminium doivent être oxydées au vue d'abou- aluminum bond must be oxidised in order to achieve
tir à la formation de pellicules d'oxyde d'aluminium, ces shooting at the formation of aluminum oxide films, these
oxydations sont effectuées en court-circuitant les con- oxidation is carried out by short-circuiting the
ducteurs qui sont raccordés aux fils respectifs de liaison. ductors which are connected to the respective wires of connection.
Conformément à une autre caractéristique de l'in- According to another characteristic of the
vention, le plot de liaison est en outre constitué de In addition, the bonding pad is made up of
deux couches d'aluminium, à savoir une couche supérieu- two layers of aluminum, namely a layer superior to
re et une couche inférieure, parmi-lesquelles la couche re and a lower layer, among which the layer
inférieure d'aluminium constitue la couche de câblage re- The lower aluminum layer constitutes the wiring layer re-
liée au plot de liaison, tandis que la couche supérieure en aluminium forme une partie de liaison, et le fil de liaison en aluminium est relié à la partie empilée, dans linked to the bonding pad, while the aluminum top layer forms a connecting part, and the aluminum bonding wire is connected to the stacked part, in
laquelle ces deux couches d'aluminium sont raccordées. which these two aluminum layers are connected.
De plus, selon un autre aspect de la présente in- In addition, according to another aspect of this
vention, il est prévu deux pellicules d'oxyde d'aluminium, dont l'une est formée par oxydation à la surface de la couche d'aluminium située audessous de la pellicule de two aluminum oxide films, one of which is formed by oxidation on the surface of the aluminum layer below the film of
passivation finale et dont l'autre est formée par oxyda- final passivation and the other of which is oxidized
tion à la fois sur une partie de surface du plot de liai- at the same time on a surface part of the bonding pad.
son en aluminium,qui n'est pas recouverte par la pellicu- its aluminum, which is not covered by the film
le de passivation finale, et sur la surface du fil de the final passivation, and on the surface of the wire of
liaison en aluminium.aluminum binding.
Par conséquent la présente invention est apte Therefore the present invention is suitable
à améliorer de façon remarquable la fiabilité d'un dis- to remarkably improve the reliability of a
positif à semiconducteurs, en particulier d'un disposi- semiconductor positive, in particular of a device
tif à semiconducteurs du type moulé dans de la résine. Semiconductor type resin molded type.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré- Other features and advantages of the pre-
sente invention ressortiront de la description donnée ci- invention will emerge from the description given below.
après prise en référence aux dessins annexés, sur les- after making reference to the accompanying drawings, on
quels: La figure 1 représente une vue en coupe montrant which: Figure 1 shows a sectional view showing
une partie d'un produit fini d'un dispositif à semicon- part of a finished product of a semicon-
ducteurs conforme à la présente invention; la figure 2 représente une vue en plan, à plus ductors according to the present invention; FIG. 2 represents a plan view, at most
grande échelle, montrant schématiquement un plot de liai- large scale, showing schematically a plot of
son du dispositif à semiconducteurs de la figure 1; et les figures 3 A à 3 F, la figure 4 et la figure 5 sont des vues illustrant le processus de fabrication du sound of the semiconductor device of Figure 1; and Figures 3A to 3F, Figure 4 and Figure 5 are views illustrating the manufacturing process of the
dispositif à semiconducteurs de la figure 1. semiconductor device of Figure 1.
La figure 1 est une vue en coupe montrant schéma- FIG. 1 is a sectional view showing a diagram showing
tiquement une forme de réalisation de la présente inven- merely an embodiment of the present invention.
tion Cette forme de réalisation fournit une structure dans laquelle la présente invention est appliquée à un This embodiment provides a structure in which the present invention is applied to a
dispositif à semiconducteurs du type moulé dans la résine. semiconductor device of the type molded in the resin.
Ce dispositif à semiconducteurs est moulé dans son ensem- This semiconductor device is molded in its entirety
ble dans une résine 31, hormis une partie d'un conducteur 4 qui constitue une borne extérieure du dispositif On ble in a resin 31, except a portion of a conductor 4 which constitutes an outer terminal of the device On
notera que l'on n'a pas représenté sur la figure 1 la par- note that Figure 1 does not show the
tie de gauche de la vue en coupe du dispositif à semicon- left of the sectional view of the semicon-
ducteurs.transducers.
Le chiffre de référence 1 désigne un substrat se- Reference numeral 1 denotes a substrate se-
miconducteur en silicium Dans ce substrat 1 se trouve formé un élément semiconducteur tel que représenté sur la figure 3 A De façon plus spécifique, sur le substrat 1 se trouve formée une première couche d'aluminium 6, qui est située sur une première pellicule isolante intercouches , constituée en Si O 2 Cette couche d'aluminium 6 cons- In this substrate 1 is formed a semiconductor element as shown in FIG. 3A. More specifically, on the substrate 1 is formed a first aluminum layer 6, which is located on a first interlayer insulating film. , made of Si O 2 This aluminum layer 6 con-
titue à la fois une partie d'un plot de liaison ou d'as- both a part of a connection pad or of
semblage 28 d'une structure empilée conforme à la présen- appearance 28 of a stacked structure in accordance with the
te invention et d'une couche de câblage inférieure ser- the invention and a lower wiring layer serving
vant à raccorder le plot de liaison 28 et une autre par- to connect the connection pad 28 and another
tie (par exemple une couche d'aluminium 81) Sur cette tie (for example an aluminum layer 81) on this
couche d'aluminium 6 se trouve formée une seconde pelli- layer of aluminum 6 is formed a second film
cule isolante inter-couches 7 en Si O 2, sur laquelle sont réalisées des secondes couches d'aluminium 80 et 81 Ces couches d'aluminium sont constituées par de l Maluminium interlayer insulating layer 7 in Si O 2, on which are produced second layers of aluminum 80 and 81 These aluminum layers consist of aluminum
contenant 1 % de silicium (Si) et i % de cuivre (Cu). containing 1% silicon (Si) and 1% copper (Cu).
Ces couches d'aluminum constituent la couche de câblage supérieure 81 et la partie de liaison 80 qui constitue une partie du plot de liaison 28 possédant la These aluminum layers constitute the upper wiring layer 81 and the connecting portion 80 which constitutes a portion of the bonding pad 28 having the
structure empilée conforme à la présente invention Gra- stacked structure according to the present invention.
ce à la structure empilée du plot de liaison 28 consti- this to the stacked structure of the connection pad 28 constitutes
tué de la couche d'aluminium 6 mentionnée précédemment killed from the aluminum layer 6 mentioned previously
et de la partie de liaison 80, il est possible d'empê- and the connecting portion 80, it is possible to
cher la rupture qui pourrait, sinon,se produire au niveau dear the rupture that could otherwise occur at the level
de la partie du plot de liaison pendant l'oxydation ulté- part of the bonding pad during subsequent oxidation
rieure de l'aluminium servant à réaliser une pellicule of aluminum used to make film
d'oxyde d'aluminium 12.of aluminum oxide 12.
Le silicium additionnel est ajouté de manière à empêcher que l'aluminium fasse l'objet d'une diffusion Additional silicon is added to prevent diffusion of aluminum
ou d'une réaction réciproque, sous l'effet d'un traite- or a reciprocal reaction, under the effect of a
ment thermique, au niveau d'une zone dans laquelle il temperature, at the level of an area in which it
contacte une région semiconductrice constituant une jonc- contacts a semiconducting region constituting a
tion mince, ce qui provoquerait une rupture de la jonc- thin, which would cause a break in the
tion D'autre part le cuivre est ajouté de manière à em- On the other hand, copper is added in such a way as to
pêcher que le câblage en aluminium ne soit rompu par le phénomène de l'électromigration Les références 90 et 91 désignent des pellicules d'oxyde d'aluminium, formées sur la face supérieure et sur le côté de la partie de liaison to prevent aluminum wiring from being broken by the phenomenon of electromigration References 90 and 91 designate aluminum oxide films, formed on the upper face and on the side of the connecting part
et à la partie supérieure et sur le côté (c'est-à-di- and at the top and on the side (that is,
re les parties qui ne sont pas en contact avec la pelli- parts that are not in contact with film
cule isolante inter-couches 5) de la couche de câblage en aluminium 81, et qui sont-préparées respectivement par oxydation des surfaces de la partie de liaison 81 et de la couche de câblage en aluminium 81 Les pellicules d' 5) of the aluminum wiring layer 81, which are respectively prepared by oxidation of the surfaces of the connecting portion 81 and the aluminum wiring layer 81.
oxyde d'aluminium ainsi formées sont constituées princi- aluminum oxide thus formed consist mainly of
palement par du A 1203 Les pellicules d'oxyde d'alumi- A 1203 aluminum oxide films are
nium 90 et 91 sont disposées au-dessous de la pellicule de passivation finale décrite plus loin, de sorte qu' elles agissent à la manière de pellicules protectrices en empêchant la couche d'aluminium 81 d'être corrodée, et ont une action efficace pour empêcher la corrosion en particulier dans le cas o une fissure ou analogue Nium 90 and 91 are arranged below the final passivation film described later, so that they act as protective films by preventing the aluminum layer 81 from being corroded, and have an effective action for prevent corrosion especially in the case where a crack or the like
est formée dans la pellicule de passivation finale. is formed in the final passivation film.
L'ensemble de la surface de la microplaquette, The whole surface of the chip,
hormis le plot de liaison 28, est recouvert par la pel- apart from the connection pad 28, is covered by the pel-
licule de passivation finale 27, qui est constituée par une pellicule de verre au Kphosphosilicates (c'est-à-dire final passivation tip 27, which is constituted by a glass film with Kphosphosilicates (that is to say
une pellicule de PSG).a film of PSG).
La structure, que l'on vient de décrire, est The structure, which has just been described, is
soudée sous pression à un conducteur en forme de lan- welded under pressure to a conductor in the form of
guette 2 au moyen d'un eutectique or-silicium 3 Le conducteur en forme de languette 3 fait partie du cadre watch 2 using a gold-silicon eutectic 3 The tongue-shaped conductor 3 is part of the frame
dé montàge et est constitué par un alliage " 42 " (ou bron- and consists of a "42" (or bron-
ze phosphoreux).phosphorous).
D'autre part le conducteur extérieur de liaison 4 faisant partie constitutive du cadre de montage et constitué par l'alliage " 42 " (ou bronze phosphoreux) pos- sède l'une de ses extrémités réalisée avec une pellicule d'aluminium 11 déposée en phase vapeur en vue de réaliser la jonction du fil, tandis que son autre extrémité fait On the other hand, the outer connecting conductor 4 forming part of the mounting frame and consisting of the alloy "42" (or phosphor bronze) has one of its ends made with an aluminum film 11 deposited in vapor phase in order to make the junction of the wire, while its other end makes
saillie à l'extérieur de la résine 31. protrusion outside the resin 31.
Le chiffre de référence 10 désigne un conducteur de liaison qui est utilisé pour raccorder le conducteur extérieur de liaison 4 et le plot de liaison 28 et dont une extrémité est reliée par soudage au plot de liaison 28 et dont l'autre extrémité est soudée à la pellicule d'aluminium 11 déposée en phase vapeur, recouvrant le Reference numeral 10 denotes a connecting conductor which is used to connect the outer connecting conductor 4 and the bonding pad 28 and one end of which is connected by welding to the bonding pad 28 and the other end of which is soldered to the vapor-deposited aluminum film 11 covering the
conducteur de raccordement extérieur 4 Ce fil de liai- external connecting conductor 4 This connecting wire
son est constitué par de l'aluminium contenant un pour- sound consists of aluminum containing a
cent de silicium et un pour-cent de cuivre, c'est-à-dire, que, conformément à la présente invention, on utilise pour constituer le fil de liaison, un matériau possédant percent of silicon and one percent of copper, i.e., according to the present invention, a material having
une tendance à l'ionisation identique à celui de la par- a tendency to ionization identical to that of the
tie de liaison 80.linkage 80.
L'auteur de la présente invention a étudié les causes de défaillance de manière à former efficacement une pellicule d'oxyde d'aluminium résistant fortement à la corrosion et possédant une épaisseur uniforme et s'est The present inventor has investigated the causes of failure so as to effectively form a corrosion-resistant aluminum oxide film of uniform thickness and
aperçu que les causes résident dans la réaction de pi- that the causes lie in the reaction of
le, qui se produit localement au voisinage d'une partie oxydée lorsque h surface du matériau à base d'aluminium est oxydée de manière à former une pellicule d'oxyde d' aluminium On s'est également aperçu, à la suite de ces recherches, que l'une des causes de l'établissement de cette réaction de pile locale réside dans la différence It occurs locally in the vicinity of an oxidized portion when the surface of the aluminum-based material is oxidized to form a film of aluminum oxide. , that one of the causes of the establishment of this local stack reaction lies in the difference
existant entre le matériau de la couche de cablage en alu- between the material of the aluminum wiring layer
minium constituant le plot de liaison et le matériau du minium constituting the bonding pad and the material of the
fil en aluminium.aluminum wire.
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Habituellement on ajoute du silicium et du cui- Usually silicon and copper are added
vre à la couche de câblage en aluminium, alors qu'on to the aluminum wiring layer, while
ajoute du silicium et du magnésium au fil d'aluminium. adds silicon and magnesium to the aluminum wire.
Conformément aux différences des matériaux et des quanti- In accordance with the differences in materials and quantities
tés de différents additifs possédant des tendances dif- férentes à l'ionisation et qui sont ajoutés à l'aluminium, different additives with different ionization tendencies added to aluminum,
hormis le silicium, il s'établit une différence de la ten- apart from silicon, there is a difference in the
dance à l'ionisation entre la couche de câblage en alumi- ionization between the aluminum wiring layer
nium et le fil d'aluminium.nium and aluminum wire.
Par exemple à la couche de câblage en aluminium For example at the aluminum wiring layer
on ajoute du cuivre(Cu) afin d'empêcher 1 'électromigra- copper (Cu) is added to prevent electromigration.
tion dans ce dernier D'autre part on ajoute du magnésium on the other hand, magnesium is added
(Mg) au fil d'aluminium pour obtenir une excellente dure- (Mg) with aluminum wire for excellent durability
té (en particulier pendant laphase de l'opération de liai- especially during the lapse of
son ou de soudage) Dans ce cas, conformément aux expé- in this case, in accordance with the expe-
riences effectuées par l'auteur de la présente invention, all these things done by the author of the present invention,
la vitesse d'oxydation de la couche de câblage en alumi- the oxidation rate of the aluminum wiring layer
nium est sensiblement égale à celle de l'aluminium pur, tandis que la vitesse d'oxydation du fil d'aluminium est nium is substantially equal to that of pure aluminum, while the oxidation rate of the aluminum wire is
nettement supérieure à celle de l'aluminium pur, de sor- significantly higher than that of pure aluminum,
te qu'on réalise une pellicule d'oxyde d'aluminium plus épaisse que la partie de la couche de câblage Ceci s' est avéré être dé en partie au fait qu'il s'établit de A thicker aluminum oxide film than the part of the wiring layer has been made. This has partly been due to the fact that it is
façon équivalente une pile locale constituée par l'humi- equivalent way a local pile constituted by humi-
dité et par les deux substances possédant des tendances différentes à l'ionisation, et en partie dû au fait que both substances with different ionization trends, and in part due to the fact that
les tendances à l'ionisation de l'aluminium et des addi- trends in the ionization of aluminum and
tifs sont exprimées par les inégalités Mg > Al > Cu De are expressed by the inequalities Mg> Al> Cu De
façon spécifique la réaction entré l'humidité et l'alumi- specifically the reaction between moisture and aluminum
nium est favorisée par l'action catalytique du magnésium possédant une tendanoeà l'ionisation,supérieure&à celle nium is favored by the catalytic action of magnesium having a tendency to ionization, greater than
de l'aluminium, de sorte qu'il se forme un oxyde d'alumi- of aluminum, so that an aluminum oxide forms
nium stable Au contraire, étant donné que le cuivre pos- On the contrary, since copper possesses
sède une tendanceà l'ionisation plus faible que l'alumi- has a lower ionization tendency than aluminum
nium, l'action catalytique décrite ci-dessus ne se pro- nium, the catalytic action described above does not occur
duit pas, de sorte que la vitesse d'oxydation de l'alu- not so that the rate of oxidation of aluminum
minium devient sensiblement égale à celle de l'aluminium pur En outre cette différence des vitesses d'oxydation minium becomes substantially equal to that of pure aluminum In addition this difference in oxidation rates
est accrue de façon supplémentaire par le fait que le dé- is further increased by the fact that
placement des électrons pendant l'oxydation est limité par la réaction de pile locale mentionnée précédemment. La présente invention a été conçue sur la base des recherches mentionnées précédemment et effectuées par l'auteur de la présente invention Conformément à la présente invention, en réalisant la couche de câblage en aluminium constituant le plot de liaison et le fil d' Electron placement during oxidation is limited by the local stack reaction mentioned previously. The present invention was conceived on the basis of the researches mentioned above and carried out by the author of the present invention in accordance with the present invention, by producing the aluminum wiring layer constituting the bonding pad and the wire of
aluminium avec des matériaux possédant une tendance iden- aluminum with materials with a similar tendency
tique à l'ionisation, il est possible d'empêcher l'appa- ionization, it is possible to prevent
rition d'une réaction de pile locale, qui, sinon, pour- of a local battery reaction, which, if not,
rait être provoquée par la différence entre les tendances à l'ionisation de la couche de câblage en aluminium et could be caused by the difference between the ionization tendencies of the aluminum wiring layer and
du fil d'aluminium Grâce à cette protection, les vites- aluminum wire Thanks to this protection, the
ses de croissance-des pellicules d'oxyde devant être for- growth of oxide films to be
mées sur les surfaces des deux éléments peuvent être ren- on the surfaces of the two elements can be
dues identiques de sorte que l'on peut obtenir une épais- identical so that one can obtain a thick
seur identique En outre, étant donné que les oxydations s'effectuent de façon uniforme à une vitesse identique sur l'ensemble des surfaces, il est possible d'obtenir In addition, since the oxidations are carried out uniformly at an identical speed on all the surfaces, it is possible to obtain
des pellicules d'oxyded'aluminium possédant une excel- aluminum oxide films having an excellent
lente qualité En outre étant donné que l'on peut obte- In addition, since it is possible to obtain
nir une Opaisseur uniforme, contrairement à ce qui se passait dans l'art antérieur, on supprime l'inconvénient selon lequel l'une des pellicules d'oxyde peut posséder Because of the uniformity of the invention, unlike in the prior art, the disadvantage that one of the oxide films can
une épaisseur supérieure à l'épaisseur requise pour main- a thickness greater than the thickness required for
tenir l'épaisseur nécessaire, de sorte que la formation hold the necessary thickness, so that training
des pellicules d'oxyde peut être réalisée de façon effi- oxide films can be efficiently
cace. Les effets résultants, que l'on vient de décrire, ne sont pas limités au cas de l'adjonction de cuivre à la région d'aluminium De façon plus spécifique, dans le cas o l'on utilise une substance possédant une tendance à l' ionisation en tant qu'additif soit dans le plot de liaison en aluminium, soit dans le fil de liaison, on peut obtenir that's. The resulting effects, which have just been described, are not limited to the case of the addition of copper to the aluminum region. More specifically, in the case where a substance with a tendency to change is used. ionization as an additive either in the aluminum bonding pad or in the bonding wire, it is possible to obtain
les effets mentionnés ci-dessus conformément à la présen- the effects mentioned above in accordance with the
te invention, si l'on ajoute la même substance à l'autre élément, quel que soit l'additif Dans ce cas, il est souhaitable que les quantités d'additif soit apportées If the same substance is added to the other element, regardless of the additive In this case, it is desirable that the quantities of additive be made
en des proportions aussi identiques que possible. in proportions as identical as possible.
Eventuellement on peut régler la dureté du fil Possibly we can adjust the hardness of the wire
d'aluminium, qui peut augmenter lors de la phase de fi- aluminum, which can increase during the final phase of
xation ou de liaison, en lui donnant une valeur appro- tion or linking, giving it an appropriate value
priée pour l'opération de liaison et de fixation, en required for the binding and fixing operation, in
lui ajoutant du silicium et du cuivre. adding silicon and copper.
On forme les pellicules d'oxyde d'aluminium 12 et 13 de manière à recouvrir les surfaces de la partie de liaison 80 et du fil de liaison 10 de la structure ainsi reliée par fil ou connexion Les deux pellicules The aluminum oxide films 12 and 13 are formed so as to cover the surfaces of the connecting portion 80 and the connecting wire 10 of the structure thus connected by wire or connection.
d'oxyde d'aluminium sont forméespar oxydation des sur- of aluminum oxide are formed by oxidation of the
faces des régions d'aluminium qu'elles recouvrent, et faces of the aluminum regions they cover, and
sont constituées principalement par du A 1203 Les pelli- mainly consist of A 1203 pellets
cules d'oxyde d'aluminium sont ainsi formées de manière à être fusionnées sous la forme d'une pellicule d'un seul tenant Par suite de la formation des pellicules In this way, aluminum oxide particles are formed so that they are fused together as a single film. As a result of the formation of dandruff
d'oxyde d'aluminium de la manière que l'on vient de dé- aluminum oxide in the way that we have just de-
crire, le fil de liaison 10 et la partie de liaison 80 peuvent être protégés de la corrosion, en ayant leurs the connecting wire 10 and the connecting part 80 can be protected from corrosion, by having their
résistances à l'humidité accrues de façon remarquable. humidity resistance increased remarkably.
D'autre part les chiffres de référence 12, 13 et 14 On the other hand reference numbers 12, 13 and 14
désignent des pellicules d'oxyde d'aluminium, qui fu- refers to aluminum oxide films, which are
sionnent pour former une couche d'un seul tenant et qui sont obtenues au moyen d'une oxydation simultanée de la partie de liaison 80, du fil de liaison 10 et de la to form an integral layer and which are obtained by means of simultaneous oxidation of the connecting portion 80, the connecting wire 10 and the
pellicule d'aluminium 11 déposée en phase vapeur. aluminum film 11 deposited in the vapor phase.
Conformément à la présente invention, on forme à la fois les pellicules d'oxyde d'aluminium 90 et 91, In accordance with the present invention, both aluminum oxide films 90 and 91 are formed,
qui recouvrent la couche de câblage supérieure d'alumi- covering the upper aluminum wiring layer
nium située au-dessous de la pellicule de passivation finale, et les pellicules d'oxyde d'aluminium 12 et 13 1 1 (et 14) qui recouvrent la pellicule d'aluminium et le plot de liaison (ainsi que la pellicule d'aluminium déposée en phase vapeur) En outre le pellicules d'oxyde d'aluminium nium below the final passivation film, and the aluminum oxide films 12 and 13 1 1 (and 14) which cover the aluminum film and bonding pad (as well as the aluminum film deposited in the vapor phase) In addition the aluminum oxide film
12 et 90 sont formées de manière à fusionner en une pelli- 12 and 90 are formed to merge into a film.
cule d'un seul tenant au niveau de la partie de liaison 80. in one piece at the connecting portion 80.
Par conséquent, conformément à la présente inven- Therefore, in accordance with the present invention,
tion, l'aluminium peut être protégé de toute corrosion pro- aluminum may be protected from corrosion
duite par des actions conjointes entre l'humidité, qui pénètre depuis l'extérieur du circuit intégré soit dans la résine 31 elle-même, soit à travers le jeu existant entre la résine 31 et le conducteur 4, et les ions d' impuretés contenues En outre, par suite de la présence des pellicules d'oxyde d'aluminium 12, 13 et 14, la partie by joint actions between the moisture, which enters from the outside of the integrated circuit either in the resin 31 itself, or through the clearance between the resin 31 and the conductor 4, and the impurity ions contained therein In addition, due to the presence of the aluminum oxide films 12, 13 and 14, the
de liaison 80, le conducteur en aluminium 10 et la pelli- connection 80, the aluminum conductor 10 and the film
cule d'aluminium l déposée en phase vapeur, recouverte aluminum oxide l deposited in the vapor phase, covered
par ledit fil, doivent être protégés contre toute corro- wire, must be protected against any corrosion
sion En outre, étant donné que ces pellicules d'oxyde d' aluminium sont fusionnées, la corrosion ne se propage pas à partir des zones limites entre les trois régions men-: tionnées précédemment D'autre part, même si une fissure était formée dans la pellicule de passivation finale 27 In addition, since these aluminum oxide films are fused together, corrosion does not propagate from the boundary areas between the three previously mentioned regions. On the other hand, even if a crack were formed in the final passivation film 27
par suite d'une contrainte de moulage, due à des réac- as a result of a molding stress, due to
tions de pontage de la région, ou bien à des contraintes de contraction dues à la différence des coefficients de bridging of the region, or contraction stresses due to the difference in
dilatation thermique des régions respectives ou à diver- thermal expansion of the respective regions or to diversify
ses autres contraintes mécaniques, la corrosion de la its other mechanical stresses, corrosion of the
* couche de câblage en aluminium supérieure 81 est empê-* upper aluminum wiring layer 81 is
chée par la pellicule d'oxyde d'aluminium 91 De plus, étant donné que les pellicules d'oxyde d'aluminium 12 et sont formées de manière à être fusionnées l'une avec l'autre, la corrosion ne peut pas se propager à In addition, since the aluminum oxide films 12 are formed to be fused with one another, the corrosion can not propagate through the aluminum oxide film.
travers le jeu entre la partie d'extrémité de la pelli- through the clearance between the end portion of the film
cule de passivation finale 27 et la partie de liaison 80. final passivation 27 and the connecting portion 80.
La figure 2 représente une vue en plan schémati- FIG. 2 represents a schematic plan view
que montrant le plot de liaison oxydé 28 de la figure 1. as showing the oxidized bond pad 28 of FIG.
Sur la même figure, la pellicule d'oxyde d'aluminium 12 ou 13 a été retirée de façon appropriée en vue de montrer In the same figure, the aluminum oxide film 12 or 13 has been removed appropriately to show
la région d'aluminium sous-jacente 80 ou 10. the underlying aluminum region 80 or 10.
La première couche d'aluminium 6, qui constitue le plot de liaison 28 de la structure empilée, telle The first aluminum layer 6, which constitutes the bonding pad 28 of the stacked structure, such as
qu'indiqué par des lignes en trait mixte du type un trait- indicated by dashed lines of the type a trait-
un point, et la partie de liaison 80, qui constitue la a point, and the connecting part 80, which constitutes the
seconde couche d'aluminium, telle qu'indiquée par des li- second layer of aluminum, as indicated by
gnes en traits mixtes du type un trait-deux points un mixed lines of the type a line-two points a
trait, sont en-contact réciproque direct par l'intermé- line, are in direct contact with each other via
diaire d'un trou de contact 32 qui est ouvert, comme in- of a contact hole 32 which is open, as
diqué par des lignes formées de traits interrompus, diamed by lines formed of broken lines,
dans la pellicule isolante inter-couches (non représen- in the interlayer insulating film (not shown in
tée formée entre le plot de liaison et la partie de liai- formed between the bonding pad and the connecting part
son C'est-à-dire que, dans le trou'de contact 32, le plot de liaison 28 est constitué par la structure empilée dans laquelle la première couche 6 et la seconcbcouche 80 en aluminium sont en contact-direct La phase de liaison avec le fil est réalisée de manière à recouvrir la partie Its that is to say that, in the contact hole 32, the bonding pad 28 is constituted by the stacked structure in which the first layer 6 and the aluminum layer 80 are in direct contact. with the wire is carried out so as to cover the part
de cette structure empilée, c'est-à-dire le trou de con- of this stacked structure, that is to say the hole of
tact 32 De façon spécifique la phase de liaison ou de tact 32 Specifically the liaison or
fixation du fil est réalisée de telle manière que la ré- fixing of the wire is carried out in such a way that
gion de liaison, dans laquelle le fil d'aluminium 10 et connection, in which the aluminum wire 10 and
la partie de liaison 80 sont en contact, recouvre complè- the connecting part 80 are in contact, covers completely
tement le trou de contact 32, comme cela est indiqué par the contact hole 32, as indicated by
les lignes 33 formées de tirets sur la figure 2. lines 33 dashed in Figure 2.
Par conséquent il est possible d'empêcher totale- Therefore it is possible to prevent
ment, au niveau du plot de liaison, une rupture pouvant, at the level of the bonding pad, a break that can
sinon, intervenir lorsque la pellicule d'oxyde d'alumi- otherwise, intervene when the aluminum oxide film
nium 12 doit être formée par oxydation de la partie de liaison 80 Cette pellicule d'oxyde d'aluminium 12 est formée sur toutesles régions, hormis la partie recouverte par la pellicule de verre aux phosphosilicates 27 et la région de liaison 33 (qui est recouverte par le fil d' aluminium 10), mais pas sur la partie recouvrant -le trou The aluminum oxide film 12 is formed on all regions except for the part covered by the phosphosilicate glass film 27 and the bonding region 33 (which is covered by by the aluminum wire 10), but not on the covering part - the hole
de contact 32 Il en résulte que, même si la partie de liai- It follows that, even if the part of the
son 80 est entièrement oxydée à partir de la surface en di- its 80 is entirely oxidized from the surface in di-
rection de la base en permettant de ce fait à la pellicule d'oxyde d'aluminium 12 d'atteindre la pellicule isolante inter-couches sousjacente 7, la connexion électrique est maintenue à un niveau excellent par la structure empilée rection of the base thereby allowing the aluminum oxide film 12 to reach the underlying interlayer insulating film 7, the electrical connection is maintained at an excellent level by the stacked structure
au niveau du trou de contact 32 La partie de liaison si- at the contact hole 32 The connecting part
tuée dans la région de liaison 33, qui est recouverte par le fil d'aluminium 10, n'est pas oxydée étant donné qu' elle n'est pas exposée à l'humidité dans une atmosphère oxydante Il en résulte que la connexion entre la partie de liaison 80 et la couche d'aluminium sous-jacente 6 à travers le trou de contact 32 peut être maintenue à un in the bonding region 33, which is covered by the aluminum wire 10, is not oxidized since it is not exposed to moisture in an oxidizing atmosphere. As a result, the connection between the connecting portion 80 and the underlying aluminum layer 6 through the contact hole 32 can be maintained at a
excellent niveau.excellent level.
Les figures 3 A à 3 F, la figure 4 et la figure 5 illustrent un processus de fabrication du dispositif à FIGS. 3A to 3F, FIG. 4 and FIG. 5 illustrate a process for manufacturing the device
semiconducteurs de la présente invention. semiconductors of the present invention.
Sur le substrat semiconducteur en silicium de On the silicon semiconductor substrate of
type P 1,on forme, selon le processus bien connu, un élé- type P 1, one forms, according to the well-known process, an element
ment semiconducteur qui est représenté sur la figure 3 A par exemple Cet élément semiconducteur est un transistor semiconductor element which is shown in FIG. 3A for example. This semiconductor element is a transistor
bipolaire de type NPN, qui possède une région de collec- bipolar NPN type, which has a region of
teur constituée par une couche enterrée ou ensevelie de type N+ 15 avec une couche épitaxiale de type Né 17,une région de base constituée par une région de type P 19 et une région d'émetteur constituée par une région de type N 20 Afin d'isoler ce transistor bipolaire d'un autre élément semiconducteur, on forme à la fois une pellicule d'oxyde de champ 18, qui est constituée par du Si O 2, et un dispositif d'arrêt de canal de type P 16 qui est situé au-dessous de la pellicule précédente Ce dispositif d' a N + type buried or buried layer with an Ni-type epitaxial layer 17, a base region consisting of a P-type region 19 and an N-type emitter region. isolating this bipolar transistor from another semiconductor element, both a field oxide film 18, which consists of Si O 2, and a P-type channel stop device 16 which is located at the same time are formed. below the previous film This device of
arrêt de canal de type P+ 16 et la couche ensevelie de ty- P + 16 channel stop and the buried layer of ty-
pe N+ sont formés au moyen de l'implantation d'ions ou d'un procédé analogue avant la formation de la couche épitaxiale 17 D'autre part la pellicule d'oxyde de champ 18 est formée par oxydation locale de la couche épitaxiale 17. N + are formed by means of ion implantation or a similar process prior to the formation of the epitaxial layer. On the other hand, the field oxide film 18 is formed by local oxidation of the epitaxial layer 17.
Une fois réalisée la formation de l'élément semi- Once the formation of the semi-
conducteur que l'on vient de décrire, on dépose sur l'en- the driver just described, it is placed on the
semble de la surface du substrat une pellicule de Si O 2 5 servant de première pellicule isolante inter-couches, au a film of Si O 2 5 serving as the first inter-layer insulating film appears to appear on the surface of the substrate.
moyen du dép 8 t chimique en phase vapeur Ensuite, on ou- chemical vapor deposition 8T Then,
vre des trous de contact 23, 22 et 21 destinés à corres- holes 23, 22 and 21 intended to correspond to
pondre respectivement aux régions du collecteur, de la to lay the regions of the collector, the
base et de l'émetteur.base and transmitter.
Ensuite, comme représenté sur la figure 3 B, on dépose une première couchede câblage On forme sur 1 ' ensemble de la surface de la pellicule de Si O 2 5 une première couche d'aluminium possédant une épaisseur de Then, as shown in FIG. 3B, a first wiring layer is deposited on the entire surface of the Si O film 5 a first aluminum layer having a thickness of
2 microns par évaporation sous-vide En outre on struc- 2 microns by evaporation under vacuum In addition one struc-
ture cette couche d'aluminium de manière qu'elle possè- this layer of aluminum so that it possesses
de la forme désirée afin de réaliser la couche d'alumi- of the desired shape in order to make the aluminum layer
nium 6 constituant une partie du plot de liaison 28 de 6 constituting a part of the bonding pad 28 of
la structure empilée et fournissant un câblage de rac- the stacked structure and providing a connection cabling
cordement entre le plot de liaison 28 et une autre ré- cord between the bonding pad 28 and another resistor
gion située dans la microplaquette De plus, en même located in the chip Moreover, at the same time
temps que cette opération, on forme des couches de câ- time that this operation, we form layers of
blage en aluminium 24, 25 et 26 en vue de raccorder les régions semiconductrices respectives Comme cela est représenté sur la figure 3 C, on forme une seconde couche de câblage et la partie de liaison 80 du plot de liaison 28 On forme la pellicule de Si O 2 7 en tant que seconde pellicule isolante inter-couches sur l'ensemble de la surface, en utilisant le procédé de dépôt chimique en 24, 25 and 26 for connecting the respective semiconductor regions As shown in FIG. 3C, a second wiring layer is formed and the connection portion 80 of the bonding pad 28 forms the Si film. As a second inter-layer insulating film over the entire surface, using the chemical deposition process
phase vapeur Ensuite on ouvre le trou de contact ser- Then we open the contact hole
vant au raccordement des couches de câblage et le trou de contact 32 servant à réaliser le plot de liaison 28 à l'intérieur de la structure empilée A la suite de at the connection of the wiring layers and the contact hole 32 for making the bonding pad 28 inside the stacked structure.
cela, on dépose sur l'ensemble de la surface, par éva- this is deposited on the entire surface, by
poration sous vide, une couche d'aluminium possédant une épaisseur de 4 microns et contenant 1 % de silicium et 1 % de cuivre Puis on structure cette couche pour lui donner une forme désirée afin de réaliser la partie vacuum poration, an aluminum layer having a thickness of 4 microns and containing 1% of silicon and 1% of copper Then this layer is structured to give it a desired shape to achieve the part
de liaison 80 du plot de liaison 28 de la structure em- link 80 of the bonding pad 28 of the structure
pilée En même temps que cette opération, on forme la At the same time as this operation, we form the
seconde couche de câblage 81.second wiring layer 81.
Ensuite, comme cela est représenté sur la figure 3 D, on effectue une première oxydation de l'aluminium de manière à former les pellicules d'oxyde d'aluminium 90 Then, as shown in FIG. 3D, a first oxidation of the aluminum is carried out so as to form the aluminum oxide films 90
et 91 En plaçant la pastille entièrement dans une at- and 91 placing the tablet entirely in a
mosphère à une température de 1200 C et sous une pression de vapeur de 2 105 Pa pendant 10 minutes, on oxyde les mosphere at a temperature of 1200 ° C. and under a vapor pressure of 21 5 Pa for 10 minutes, the
surfaces nues de la couche de câblage en aluminium struc- bare surfaces of the aluminum struc-
turée 81 et de la partie de liaison 80 Les pellicules d'oxyde d'aluminium 90 et 91 sont réalisées sous l'effet de ces oxydations Ces pellicules d'oxyde d'aluminium The aluminum oxide films 90 and 91 are produced under the effect of these oxidations. These films of aluminum oxide
sont constituées principalement par du A 1203 Les pelli- mainly consist of A 1203 pellets
cules d'oxyde d'aluminium sont disposées au-dessous d' une pellicule de passivation finale devant être formée Aluminum oxide particles are arranged beneath a final passivation film to be formed.
ultérieurement et agissent en tant que pellicules protec- later and act as protective films
trices destinées à empêcher une corrosion des couches d' to prevent corrosion of
aluminium 80 et 81, de sorte que ces pellicules fournis- 80 and 81, so that these films provide
sent une protection efficace contre la corrosion, en par- effective protection against corrosion, in particular
ticulier dans le cas o une fissure est formée dans la particular in the case where a crack is formed in the
pellicule de passivation finale.film of final passivation.
Ci-après, comme cela est représenté sur la figu- Hereinafter, as shown in FIG.
re 3 E, la pellicule de verre aux phosphosilicates 27 est formée en tant que pellicule-de passivation finale sur 3E, the phosphosilicate glass film 27 is formed as a final passivation film on
l'ensemble de la surface de la pastille au moyen du dé- the entire surface of the pellet by means of
pôt chimique en phase vapeur, et ce sur une épaisseur de 800 nanomètres En outre à la fois les pellicules d' oxyde d'aluminium 90 et la pellicule 27 de verre aux 800 nanometers thick chemical vapor phase deposit. In addition both the aluminum oxide film 90 and the glass film 27 to
phosphosilicates sur la partie de liaison 80 sont reti- phosphosilicates on the connecting part 80 are removed.
rées en utilisant le procédé de corrosion par voie sè- using the sinter corrosion process.
che, telle que par exemple le procédé d'attaque plasma- such as, for example, the plasma etching
tique, de manière à mettre à nu la surface d'aluminium tick, so as to expose the aluminum surface
de la partie de liaison 81.of the connecting part 81.
On découpe la pastille ainsi recouverte de la The lozenge thus covered with the
pellicule de passivation finale pour l'amener sous la for- film of final passivation to bring it under the
me de pastilles élémentaires séparées, qui sont ensuite me of separate elementary pellets, which are then
soudées par compression au conducteur en forme de languet- compression welded to the tongue-shaped driver
te sur le cadre de montage.te on the mounting frame.
Les deux extrémités du fil d'aluminium 10 sont soudées au plot de liaison sur la pastille élémentaire et au conducteur de raccordement extérieur du cadre de montage Ce fil d'aluminium possède un diamètre de microns et est constitué par de l'aluminium contenant 1 % de silicium et I % de cuivre Le matériau utilisé The two ends of the aluminum wire 10 are welded to the bonding pad on the elementary chip and to the external connection conductor of the mounting frame. This aluminum wire has a diameter of microns and consists of aluminum containing 1% of aluminum. silicon and I% copper The material used
pour constituer ce fil d'aluminium possède la même tendan- to form this aluminum wire has the same tendency
ce à l'ionisation que celle de la partie de liaison 80, this ionization that of the connecting part 80,
comme cela a été décrit précédemment. as previously described.
Ainsi on peut empocher la réaction de pile loca- Thus one can pocket the local battery reaction
le, qui est provoquée par la différence des tendances à l'ionisation pendant une seconde oxydation de l'aluminium décrite ci-après, de manière à obtenir une pellicule d' oxyde d'aluminium possédant une excellente qualité et une épaisseur uniforme Conformément à la présente invention, la phase de liaison du fil que l'on vient de décrire, est effectuée au niveau de la portion dans laquelle le plot which is caused by the difference in ionization tendencies during a second oxidation of aluminum described hereinafter, so as to obtain an aluminum oxide film having excellent quality and uniform thickness. The present invention, the bonding phase of the wire just described, is performed at the level of the portion in which the stud
de liaison 28 possède la structure empilée, comme repré- link 28 has the stacked structure, as shown in FIG.
senté sur la figure 2, c'est-à-dire au-dessus du trou de in Figure 2, that is, above the hole in
contact 32 En outre il est souhaitable que la phase opé- In addition, it is desirable that the operational phase
ratoire de liaison soit effectuée de telle manière que la surface liée ou soudée du fil de liaison recouvre la surface incluant le trou de contact 32 En se reportant aux figures 1, 3 F et 4, on peut comprendre clairement 1 ' The binding procedure is such that the bonded or bonded surface of the bonding wire covers the surface including the contact hole 32. Referring to FIGS. 1, 3 F and 4, it is clearly understood that
état de liaison ou de connexion du fil - state of connection or connection of the wire -
Ensuite, comme représenté sur la figure 3 F, on Then, as shown in FIG.
effectue une seconde oxydation de l'aluminium de maniè- performs a second oxidation of the aluminum in such a way
re à former les couches d'oxyde d'aluminium 12, 13 et 14 Tout d'abord, les pellicules d'oxyde d'aluminium remarquablement minces, qui se forment naturellement sur to form the aluminum oxide layers 12, 13 and 14 Firstly, the remarkably thin aluminum oxide films, which form naturally on
la surface à nu de la partie de liaison 80, sur la sur- the exposed surface of the connecting portion 80, on the surface
face du fil en aluminium 10 et sur la pellicule d'alumi- face of the aluminum wire 10 and on the aluminum film
nium déposée en phase vapeur 11 (au sujet de laquelle on se reportera à la figure 1) sur le conducteur extérieur à la figure 3 F, sont éliminées à titre de prétraitement vapor phase nium 11 (about which reference will be made to FIG. 1) on the outer conductor in FIG. 3F, are eliminated as pretreatment
avant l'oxydation de l'aluminium Au cours de ce trai- before the oxidation of aluminum.
tement, on immerge ces surfacesdans de l'oxyde oxalique par exemple, de manière qu'elles soient attaquées par corrosion Ce préttaitement permet de rendre dense la These surfaces are immersed in oxalic oxide, for example, in such a way that they are attacked by corrosion.
pellicule d'oxyde d'aluminium, qui sera formée ulté- aluminum oxide film, which will be
rieurement, et de former une pellicule possédant une subsequently, and to form a film having a
épaisseur uniforme Ensuite, on effectue la seconde oxy- uniform thickness Then, the second oxy-
dation de l'aluminium en plaçant complètement le cadre de montage, auquel les petites pastilles sont fixées,dans une atmosphère à la température de 1200 C et sous une aluminum by completely placing the mounting frame, to which the small pellets are attached, in an atmosphere at a temperature of 1200 C and
pression de vapeur de 2 105 Pa La surface à nu de la par- vapor pressure of 2 105 Pa The exposed surface of the
tie de liaison 81, la surface du fil d'aluminium 10 et la pellicule d'aluminium déposée en phase vapeur 11 sur le:conducteur extérieur à la figure sont oxydées, de manière à former les pellicules d'oxyde d'aluminium 12, 81, the surface of the aluminum wire 10 and the vapor-deposited aluminum film 11 on the outer conductor in the figure are oxidized, so as to form the aluminum oxide films 12,
13 et 14 Ces pellicules d'oxyde d'aluminium sont cons- 13 and 14 These aluminum oxide films are
tituées essentiellement par du A 1203 Les pellicules d' oxyde d'aluminium 12, 13 et 14 réagissent à la manière The aluminum oxide films 12, 13 and 14 are reacted in the usual manner with A 1203.
de pellicules protectrices en vue d'empêcher toute cor- protective films in order to prevent any damage
rosion de la partie de liaison 80, du fil d'aluminium ,de la pellicule d'aluminium déposée en phase vapeur 11 erosion of the connecting portion 80, the aluminum wire, the vapor-deposited aluminum film 11
sur le conducteur extérieur à la figure En outre on réa- on the outer conductor in the figure In addition one realizes
lise les pellicules d'oxyde d'aluminium 12, 13 et 14 de manière à ce qu'elles soient fusionnées non seulement entre elles, mais également avec la pellicule d'oxyde read the aluminum oxide films 12, 13 and 14 so that they are fused together not only with each other, but also with the oxide film
d'aluminium située au-dessous de la pellicule de passi- of aluminum below the film of passi-
vation finale et qui a déjà été foimée par la première oxydation de l'aluminium, de telle sorte que l'on peut obtenir un effet intense en vue d'empêcher la corrosion, the final oxidation of aluminum, so that an intense effect can be obtained to prevent corrosion,
comme cela sera décrit ci-après.as will be described below.
La présente invention est caractérisée par le fait que tous les conducteurs sont court-circuités au moyen d'une partie de court-circuit 34, comme cela est The present invention is characterized in that all the conductors are short-circuited by means of a short-circuit portion 34, as is
représenté sur la figure 4, lorsque cette seconde oxyda- shown in FIG. 4, when this second oxidation
tion de l'aluminium doit être effectuée. aluminum is to be made.
L'auteur de la présente invention a étudié les The author of the present invention has studied
causes à la base de l'impossibilité de former efficace- causes at the base of the impossibility of forming effective-
ment une pellicule d'oxyde d'aluminium possédant une excellente résistance à la corrosion et une épaisseur uniforme et a trouvé que ces causes résident dans la aluminum oxide film with excellent corrosion resistance and uniform thickness and found that these
réaction de-pile qui est établie localement au voisina- de-battery reaction that is locally established in neighboring
ge de la partie oxydée lorsque la surface du matériau of the oxidized part when the surface of the material
à base d'aluminium est oxydée de manière à former la pel- aluminum is oxidized to form the pel-
licule d'oxyde d'aluminium Conformément aux résultats Aluminum oxide filler In accordance with the results
des études effectuées par l'auteur de la présente inven- studies by the author of the present invention.
tion, il a également été établi que l'une des causes de cette réaction de pile locale résulte du fait que le potentiel présent au niveau des plots respectifs et des It has also been established that one of the causes of this local stack response is that the potential present at the respective pads and
conducteurs respectifs de liaison diffèrent de différen- respective connecting conductors differ from
ces de potentiel au niveau des jonctions PN dans le sub- these potential at the level of PN junctions in the sub-
strat semiconducteur et de différences de potentiel de semiconductor stratum and potential differences of
contact au niveau des parties reliant les régions semi- contact at the level of the parts connecting the semi-
conductrices et les couches de câblage en aluminium. conductive and aluminum wiring layers.
La somme algébrique des différences de potentiel au ni- The algebraic sum of potential differences in
veau des jonctions PN et des différences de potentiel de contact au niveau des parties reliant les régions semiconductrices respectives et les couches de câblage en aluminimum apparaissent en tant que différences de of the PN junctions and contact potential differences at the parts connecting the respective semiconductor regions and the aluminimum wiring layers appear as differences of
potentiel relatives des plots de liaison respectifs. relative potential of the respective bond pads.
Etant donné que les conditions de liaison ou de fixation sont communes pour tous les conducteurs, les différences de potentiel des plots de liaison deviennent, quand elles existent, les différences de potentiel relatives entre Since bonding or bonding conditions are common to all conductors, the potential differences of the bond pads become, when they exist, the relative potential differences between
les conducteurs respectifs Si à ce stade, la micropla- respective drivers If at this stage the microplate
quette est placée dansune atmosphère humide, la diffé- it is placed in a humid atmosphere, the difference
rence de potentiel entre les conducteurs et l'humidité potential between conductors and moisture
présente dans l'atmosphère agissent d'une façon corres- present in the atmosphere act in a corre-
pondant à la différence de potentiel de contact entre les deux substances d'une pile et un solvant, ce qui the potential of contact between the two substances of a cell and a solvent, which
constitue l'équivalent d'une pile locale. is the equivalent of a local stack.
Par exemple dans le cas o à un premier plot de For example, in the case where a first plot of
liaison placé à un certain potentiel est raccordé un se- connection placed at a certain potential is connected a se-
cond plot de liaison possédant un potentiel supérieur au premier potentiel, conformément aux expériences effectuées bonding pad having a potential greater than the first potential, in accordance with the experiments carried out
par l'auteurde la présente invention, la vitesse deforma- by the author of the present invention, the speed of
tion de la pellicule d'oxyde d'aluminium sur le premier plot mentionné précédemment est supérieure à la vitesse de formation de la pellicule d'oxyde d'aluminium sur le of the aluminum oxide film on the first pad mentioned above is greater than the rate of formation of the aluminum oxide film on the
second plot, de sorte qu'il se forme une pellicule d toxy- second pad, so that a film of toxin
de d'aluminium épaisse Ceci est dû au fait que les élec- thick aluminum This is due to the fact that elec-
trons produits au cours de cette réaction d'oxydation sont attirés vers le côté de potentiel relativement supérieur (c'est-à-dire le côté du second plot) En d'autres termes During this oxidation reaction, many products are attracted to the relatively higher potential side (i.e., the side of the second pad).
les électrons produits au niveau du premier plot sont at- the electrons produced at the level of the first plot are at-
tirés vers le c 8 té du second plot Il en résulte que'l' ionisation de l'aluminium du premier plot augmente, étant donné que les électrons sont maintenus à l'extérieur du As a result, the ionization of the aluminum of the first pad increases, since the electrons are held outside the first pad.
système de la réaction d'oxydation, de sorte le plot de- system of the oxidation reaction, so the plot of
vient susceptible de s'oxyder Au contraire l'ionisa- is likely to oxidize On the contrary the ionisa-
tion de l'aluminium du second plot est supprimée par sui- the aluminum of the second stud is removed by
te de l'excès d'électrons, de sorte que ce plot devient the excess of electrons, so that this plot becomes
résistant à l'oxydation.resistant to oxidation.
La présente invention a été conçue sur la base des recherches mentionnées précédemment et effectuées The present invention was conceived on the basis of the above-mentioned researches carried out
par l'auteur de la présente invention Selon la présen- by the author of the present invention.
te invention, tous les conducteurs 4 sont court-circui- Invention, all the conductors 4 are short-circuited
tés électriquement au moyen de la partie de court-circuit 34 Tous les conducteurs étant court-circuités, il est possible d'empêcher la réaction de pile locale; qui est favorisée par la différence de potentiel existant entre ces conducteurs, et de rendre identiques les vitesses de croissance de toutes les couches d'oxyde d'aluminium, de sorte que l'on peut former une pellicule possédant une épaisseur uniforme En outre, étant donné que la réaction d'oxydation se développe à une vitesse uniforme sur l'ensemble de la surface, il est possible de former une excellentepellicule d'oxyde possédant une épaisseur electrically by means of the short-circuit portion 34 Since all the conductors are short-circuited, it is possible to prevent the local battery reaction; which is favored by the potential difference existing between these conductors, and to make the growth rates of all the layers of aluminum oxide identical, so that a film having a uniform thickness can be formed. Since the oxidation reaction develops at a uniform rate over the entire surface, it is possible to form an excellent oxide film having a thickness
uniforme De plus étant donné que l'on peut rendre uni- Moreover, since it is possible to make
forme l'épaisseur de la pellicule, contrairement à l'art antérieur, ceci obvie à l'inconvénient selon lequel une autre région posséderait une pellicule d'une épaisseur the film thickness, contrary to the prior art, this obviates the disadvantage that another region would have a film of a thickness
plus importante que celle requise pour obtenir l'épais- greater than that required to obtain the thick
seur nécessaire, de sorte que l'oxydation de l'aluminium necessary, so that the oxidation of aluminum
peut être réalisée de façon efficace. can be performed effectively.
Ensuite on enrobe l'ensemble de la structure dans Then we coat the entire structure in
la résine 31 et l'on élimine ultérieurement par décou- resin 31 and subsequently removed by
page la partie de court-circuit 34 de manière à donner page the short-circuit part 34 so as to give
la forme désirée aux conducteurs 4. the desired shape to the drivers 4.
Ensuite, comme représenté sur la figure 5, on Then, as shown in FIG.
immerge le dispositif à semiconducteurs enrcbé dans la ré- immersed the semiconductor device embedded in the
sine par exemple dans une solution d'acide sulfurique (H 2 SO 4) de manière à éliminer la pellicule d'oxyde des surfaces des conducteurs 4 De façon plus spécifique, la pellicule d'oxyde indésirable, qui est formée sur les surfaces des conducteurs de l'alliage " 42 " (ou du cuivre ou bronze) étant donné que le fait que les conducteurs for example in a solution of sulfuric acid (H 2 SO 4) so as to remove the oxide film from the surfaces of the conductors 4 More specifically, the unwanted oxide film, which is formed on the surfaces of the conductors alloy "42" (or copper or bronze) since the fact that the drivers
ont été maintenus dans une atmosphère humide pour l'oxy- were kept in a humid atmosphere for oxy-
dation de l'aluminium, est éliminée exclusivement et localementmoyennant l'utilisation de la différence existant entre les propriétés de la pellicule d'oxyde d' aluminium et de la pellicule d'oxyde indésirable A cet effet, on utilise la solution d'acide sulfurique en tant que solution qui n'est pas appliquée à la pellicule d' The removal of aluminum is eliminated exclusively and locally by using the difference between the properties of the aluminum oxide film and the unwanted oxide film. For this purpose, the sulfuric acid solution is used. as a solution that is not applied to the film of
oxyde d'aluminium, mais est active pour éliminer par at- aluminum oxide, but is active to eliminate by
taque chimique uniquement la pellicule d'oxyde-indésira- only chemical film-undesired
ble, de sorte que cette dernière est éliminée des conduc- ble, so that the latter is eliminated from the
teurs 4 lorsque l'on immerge ces;derniersdans cette solu- 4 when these last ones are immersed in this
tion pendant une durée d'environ 5 minutes Même si, à ce moment là, la solution d'acide sulfurique pénètre à During a period of about 5 minutes, even if, at that moment, the sulfuric acid solution
l'intérieur de la résine, la pellicule d'aluminium dépo- inside the resin, the aluminum foil
sée en phase vapeur, le fil d'aluminium et le plot de liaison sont protégés par la couche d'oxyde d'aluminium de sorte que ces éléments ne subissent pas la moindre influence. Ainsi on peut éliminer la pellicule d'oxyde, qui a été formée sur les surfaces des conducteurs pendant 1 ' In the vapor phase, the aluminum wire and the bonding pad are protected by the aluminum oxide layer so that these elements do not undergo any influence. Thus the oxide film, which has been formed on the conductor surfaces during 1 ', can be removed.
oxydation de l'aluminium, après la phase opératoire d'en- oxidation of aluminum, after the operating phase of
robage avec la résine, en utilisant la différence de robbing with the resin, using the difference of
ces propriétés par rapport à la pellicule d'oxyde d'a- these properties in relation to the film of oxide of
luminium Par conséquent au moins cette pellicule d'oxy- Therefore, at least this film of oxy-
de situéelsur les surfaces des conducteurs, qui est ex- on the surfaces of the drivers, which is ex-
posée à l'atmosphère extérieure, peut être complètement put to the outside atmosphere, can be completely
éliminée, ce qui met à nu les surfaces propres des con- eliminated, which exposes the clean surfaces of
ducteurs par rapport à l'atmosphère extérieure Il en ductors in relation to the external atmosphere
résulte que les connexions électriques peuvent être main- As a result, the electrical connections can be
tenues à un excellent niveau, ce qui accroit la fiabili- at an excellent level, which increases the reliability of
té du circuit intégré D'autre part, dans le cas o les surfaces des conducteurs doivent être recouvertes par des couches de soudure lors de la phase opératoire de soudage, on peut effectuer l'opération de soudage d'une manière satisfaisante, sans soumettre, d'une manière compliquée, les conducteurs au traitement de surface mis en jeu pour On the other hand, in the case where the surfaces of the conductors are to be covered by solder layers during the welding operation phase, the welding operation can be carried out in a satisfactory manner, without subjecting, in a complicated way, the surface treatment drivers involved in
l'opération de soudage.the welding operation.
La présente invention n'est pas limitée à l'exem- The present invention is not limited to the example
ple de réalisation que l'on vient de décrire Par exemple, avant que la microplaquette soit enrobée dans une résine, elle peut être préalablement recouverte d'une résine de fond ou formant sous-couche souple, telle que la résine connue dans le commerce sous l'appellation RTV-11 Alors For example, before the chip is coated in a resin, it may be previously coated with a base resin or a flexible undercoat, such as the resin known in the art under the name RTV-11 So
il est possible d'empêcher toute rupture des fils d'alu- it is possible to prevent any breakage of the aluminum wires
minium sous l'effet de la contrainte de moulage et toute séparation de la résine et des fils d'aluminium pouvant:: minium under the effect of the molding stress and any separation of the resin and aluminum wires that may
permettre à l'humidité d'atteindre les pastilles élémen- allow the moisture to reach the pellets elemen-
taires Il est également possible d'améliorer la résis- It is also possible to improve the resistance
tance à l'humidité.moisture.
En outre la présente invention peut être appliquée In addition the present invention can be applied
aux boîtiers autres que ceux du type enrobés dans la rési- enclosures other than those of the type embedded in the
ne, à savoir des bottiers du type céramique ou du type en verre, de sorte que le coût peut être réduit, moyennant ne, namely ceramic or glass type shells, so that the cost can be reduced by
une fiabilité élevée, et ce tout en conservant les carac- high reliability, while maintaining the characteristics
téristiques des bottiers respectifs. characteristics of the respective shoemakers.
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