[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102009047352A1 - Schichtaufbau zu elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen - Google Patents

Schichtaufbau zu elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen Download PDF

Info

Publication number
DE102009047352A1
DE102009047352A1 DE102009047352A DE102009047352A DE102009047352A1 DE 102009047352 A1 DE102009047352 A1 DE 102009047352A1 DE 102009047352 A DE102009047352 A DE 102009047352A DE 102009047352 A DE102009047352 A DE 102009047352A DE 102009047352 A1 DE102009047352 A1 DE 102009047352A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
noble metal
metal layer
ohmic contact
layer structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102009047352A
Other languages
English (en)
Inventor
Jochen Reinmuth
Peter Schmollngruber
Hans Artmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102009047352A priority Critical patent/DE102009047352A1/de
Priority to US12/953,086 priority patent/US8299549B2/en
Priority to ITMI2010A002185A priority patent/IT1402576B1/it
Priority to JP2010268349A priority patent/JP2011119737A/ja
Publication of DE102009047352A1 publication Critical patent/DE102009047352A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53242—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a noble metal, e.g. gold
    • H01L23/53252—Additional layers associated with noble-metal layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/0212—Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers
    • H01L2224/02122—Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/02163—Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body on the bonding area
    • H01L2224/02165—Reinforcing structures
    • H01L2224/02166—Collar structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/023—Redistribution layers [RDL] for bonding areas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04042—Bonding areas specifically adapted for wire connectors, e.g. wirebond pads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554—External layer
    • H01L2224/05599—Material
    • H01L2224/056—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
    • H01L2224/05663—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 1550°C
    • H01L2224/05669—Platinum [Pt] as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—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
    • H01L2224/45138—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 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48663—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area 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 1550°C
    • H01L2224/48669—Platinum (Pt) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01005—Boron [B]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01006—Carbon [C]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01014—Silicon [Si]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01041—Niobium [Nb]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01068—Erbium [Er]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01073—Tantalum [Ta]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01078—Platinum [Pt]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/049—Nitrides composed of metals from groups of the periodic table
    • H01L2924/0504—14th Group
    • H01L2924/05042—Si3N4
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein Schichtaufbau zur elektrischen Kontaktierung eines Halbleiterbauelements mit integrierten Schaltungselementen und integrierten Anschlussleitungen für die Schaltungselemente vorgeschlagen, der sich besonders für den Einsatz in einer chemisch aggressiven Umgebung und bei hohen Temperaturen, also in sogenannten „harsh-environments”, eignet und dabei einfach zu realisieren ist.
Dieser Schichtaufbau umfasst mindestens eine Edelmetallschicht (6), in der mindestens eine Bondinsel (61) ausgebildet ist, wobei die Edelmetallschicht (6) durch mindestens eine dielektrische Schicht (3, 4) gegen das Substrat (1) des Halbleiterbauelements elektrisch isoliert ist, und mindestens einen ohmschen Kontakt (5) zwischen der Edelmetallschicht (6) und einer integrierten Anschlussleitung (2). Erfindungsgemäß ist die Edelmetallschicht (6) unmittelbar auf die ohmsche Kontaktschicht (5) aufgebracht.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft einen Schichtaufbau zur elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen mit integrierten Schaltungselementen und integrierten Anschlussleitungen für die Schaltungselemente. Dieser Schichtaufbau umfasst mindestens eine Edelmetallschicht und mindestens einen ohmschen Kontakt zwischen der Edelmetallschicht und einer integrierten Anschlussleitung. In der Edelmetallschicht ist mindestens eine Bondinsel ausgebildet. Außerdem ist die Edelmetallschicht durch mindestens eine dielektrische Schicht gegen das Substrat des Halbleiterbauelements elektrisch isoliert.
  • Bei Halbleiterbauelementen, die in sogenannten „harsh environments” eingesetzt werden, sind die an der Bauelementoberfläche ausgebildeten Bondinseln sowie die zur elektrischen Kontaktierung verwendeten Bonddrähte extremen Umweltbedingungen ausgesetzt, wie z. B. besonders hohen oder niedrigen Drücken, besonders hohen oder niedrigen Temperaturen und/oder chemisch aggressiven Medien.
  • Als Beispiel für eine derartige Anwendung sei hier die Verwendung von Drucksensorelementen zur Überwachung des Rußpartikelfilters eines Kraftfahrzeugs genannt. Dazu werden die Drucksensoren im Abgasstrang des Kraftfahrzeugs vor und hinter dem Rußpartikelfilter angeordnet. Anhand des Differenzdrucks kann die Beladung des Rußpartikelfilters bestimmt werden und das Freibrennen des Filters geregelt werden.
  • Eine Korrosion der Bondinseln und Bonddrähte beeinträchtigt die elektrische Kontaktierung eines Halbleiterbauelements und damit seine Funktionalität. Um dies zu vermeiden werden in der Praxis zur Kontaktierung von Halbleiterbauelementen, die für den Einsatz in aggressiven Messmedien bestimmt sind, meist Bondinseln und Bonddrähte aus Gold verwendet. Ergänzend dazu werden die Kontaktbereiche auch häufig vergelt, was allerdings die möglichen Verpackungsformen für das Halbleiterbauelement limitiert. Außerdem können sich die Materialeigenschaften der verwendeten Gele durch Alterung verändern, wodurch deren Schutzwirkung in der Regel nachlässt.
  • In der EP 1 760 442 A2 wird ein Schichtaufbau zur elektrischen Kontaktierung eines piezoresistiven Drucksensorelements beschrieben, das ausgehend von einem Siliziumsubstrat realisiert wurde. Die Piezowiderstände sind zusammen mit Anschlussleitungen in die Substratoberfläche integriert. Zum Schutz der Schaltungselemente wurde die Substratoberfläche passiviert. Dazu wurde eine Siliziumdioxidschicht als erste Passivierungsschicht auf der Substratoberfläche erzeugt und darüber eine zweite Passivierungsschicht in Form einer Siliziumnitrid oder -carbidschicht. Die elektrische Kontaktierung des Sensorelements erfolgt hier über eine Öffnung in den beiden Passivierungsschichten im Bereich der Anschlussleitung. Dafür wurde eine ohmsche Kontaktschicht aus Platinsilizid oder Tantalsilizid in der Oberflächendotierung der Anschlussleitung erzeugt. Darüber befindet sich eine dichte Tantal- oder Niobschicht, die als elektrisch leitende Haftschicht für eine Edelmetallschicht fungiert. Die Bondinseln zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelements sind in dieser Edelmetallschicht ausgebildet. Dementsprechend erstrecken sich die Haftschicht und die Edelmetallschicht über den Öffnungsbereich der Passivierungsschichten, in dem die ohmsche Kontaktschicht ausgebildet ist, bis über die Bereiche der Bauteiloberfläche, in denen Bondpads angeordnet werden sollen.
  • Dieser Schichtaufbau erweist sich beim Einsatz des Halbleiterbauelements in einer chemisch aggressiven Umgebung in mehrerlei Hinsicht als problematisch. So können bei Temperaturen oberhalb von 150°C Schädigungen der Tantal- oder Niob-Haftschicht auftreten, die sogar zum Ausfall des Bauelements führen können. Außerdem bildet die Edelmetallschicht zusammen mit der elektrisch leitfähigen Tantal- oder Niob-Haftschicht in einem chemisch aggressiven Medium eine galvanisch Zelle, wenn die Tantal- oder Niob-Haftschicht an irgend einer Stelle der Bauteiloberfläche, beispielsweise im Randbereich des Schichtaufbaus oder aufgrund von Schichtdefekten, mit dem Medium in Kontakt tritt. Die dabei auftretende Umwandlung von chemischer in elektrische Energie wirkt sich ebenfalls beeinträchtigend auf die Funktionsfähigkeit des Bauteils aus.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Schichtaufbau zur elektrischen Kontaktierung eines Halbleiterbauelements vorgeschlagen, der sich besonders für den Einsatz in einer chemisch aggressiven Umgebung und bei hohen Temperaturen, also in sogenannten „harsh-environments”, eignet und dabei einfach zu realisieren ist.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Edelmetallschicht unmittelbar, also ohne eine elektrisch leitende, als Haftschicht fungierende Zwischenschicht, auf die ohmsche Kontaktschicht aufgebracht wird.
  • Da der Schichtaufbau erfindungsgemäß ausschließlich Edelmetalle zur elektrischen Kontaktierung umfasst, wird eine besonders hohe Medienresistenz erreicht, so dass auf eine zusätzliche Vergelung verzichtet werden kann. Außerdem kann sich in dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schichtaufbau auch keine galvanische Zelle ausbilden.
  • Grundsätzlich gibt es verschiedene Möglichkeiten für die Realisierung des erfindungsgemäßen Schichtaufbaus zur elektrischen Kontaktierung eins Halbleiterelements, solange auf die Anordnung einer elektrisch leitfähigen, aber nicht aus einem Edelmetall bestehenden Haftschicht zwischen dem ohmschen Kontakt und der Edelmetallschicht, in der die Bondinseln ausgebildet sind, verzichtet wird.
  • Bei Halbleiterbauelementen auf Siliziumbasis, bei denen die Schaltungselemente und die Anschlussleitungen in einem Siliziumsubstrat integriert sind, erweist es sich als vorteilhaft, den ohmschen Kontakt in Form eines Platinsilizidbereichs innerhalb eines hochdotierten Oberflächenbereichs der Anschlussleitung zu realisieren. Zum einen ist der Kontaktwiderstand bei dieser Variante besonders niedrig. Zum anderen lässt sich ein derartiger ohmscher Kontakt auch einfach herstellen. Dazu wird zunächst eine Platinschicht auf die dotierte Substratoberfläche aufgebracht. In einem anschließenden Temperschritt bildet sich dann an der Grenzfläche zwischen dem hochdotierten Silizium und dem Platin Platinsilizid. Bei dieser Prozessfolge zur Herstellung eines ohmschen Kontakts bietet es sich an, die bereits vorhandene Platinschicht auch zur externen elektrischen Kontaktierung zu nutzen und dazu Bondinseln innerhalb dieser Platinschicht auszubilden.
  • Medienresistente Bondverbindungen werden in der Praxis häufig mit Hilfe von Golddrähten und sogenannten Gold-Bondballs hergestellt. Derartige Gold-Bondverbindungen haften besonders gut auf Bondinseln mit einer Goldoberfläche. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Platinschicht deshalb mit einer Goldbeschichtung versehen, die dann zusammen mit der Platinschicht strukturiert wird, um Bondinseln mit einer Goldoberfläche auszubilden. In diesem Fall wirkt die Platinschicht auch als Diffusionsbarriere gegen das Eindringen von Gold in die Substratoberfläche.
  • Bei Applikationen, bei denen ein Eindringen von Gold in das Substrat weniger kritisch ist, kann auch ganz auf die Platinschicht verzichtet werden. In diesem Fall besteht die Metallisierung der Bondinseln lediglich aus einer Goldschicht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Wie bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren.
  • 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Schichtaufbaus zur elektrischen Kontaktierung eines Halbleiterbauelements,
  • 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Schichtaufbaus zur elektrischen Kontaktierung eines Halbleiterbauelements, und
  • 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Schichtaufbaus zur elektrischen Kontaktierung eines Halbleiterbauelements.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • In allen drei Figuren ist lediglich der Anschlussbereich eines Halbleiterbauelements dargestellt. Dabei kann es sich beispielsweise um ein mikromechanisches Sensorelement oder auch um ein elektronisches Bauelement mit einer anderen Funktionalität handeln. Diese Bauelemente wurden jeweils ausgehend von einem Siliziumsubstrat 1 realisiert und umfassen integrierte Schaltungselemente, wie z. B. Piezowiderstände, mit ebenfalls integrierten Anschlussleitungen. In den 1 bis 3 ist jeweils ein Kontaktbereich 2 einer solchen Anschlussleitung dargestellt. Der Kontaktbereich 2 ist als hoch dotierter Bereich in der Substratoberfläche ausgebildet. Er weist Dotierstoffkonzentrationen größer 1E20 auf. Bei allen drei Ausführungsbeispielen wurde die Substratoberfläche zunächst mit einer ersten dielektrischen Schicht 3 passiviert. Dabei handelt es sich typischerweise um eine Siliziumoxidschicht. Auf diese erste dielektrische Schicht 3 wurde eine zweite dielektrische Schicht 4 aus Siliziumnitrid aufgebracht, die hier nicht nur als Passivierung sondern auch als dielektrische Haftschicht fungiert. Lediglich über dem Kontaktbereich 2 wurde das dielektrische Material der Schichten 3 und 4 wieder entfernt, um hier einen ohmschen Kontakt auszubilden. Dazu wurde eine Platinschicht 6 über der Öffnung in den Schichten 3 und 4 abgeschieden. In einem anschließenden Temperschritt hat sich dann an der Grenzfläche zwischen der Platinschicht 6 und dem hochdotierten Silizium des Kontaktbereichs 2 Platinsilizid 5 gebildet, das einen niederohmigen Anschluss an das Substrat 1 sicherstellt.
  • Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde die Platinschicht 6 dann strukturiert, um eine Bondinsel 61 für einen Gold-Drahtbond 8 auszubilden, die rechts neben dem Kontaktbereich 2 auf der Bauteiloberfläche angeordnet ist. Der Golddraht wird hier direkt auf die Platinoberfläche gebondet.
  • Zum mechanischen Schutz und auch als Schutz gegen Feuchtigkeit wurde die Bauteiloberfläche dann noch mit einer geschlossenen Passivierung 7, beispielsweise in Form einer Siliziumnitridschicht, versehen.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, dass – je nach Anwendung und Einsatzort des Halbleiterbauelements – auch auf eine derartige Passivierung verzichtet werden kann oder statt dessen eine Vergelung der Bauteiloberfläche vorgenommen werden kann.
  • Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wurde auf die Platinschicht 6 eine zusätzliche Goldschicht 9 aufgebracht. Die Platinschicht 6 und die Goldschicht 9 wurden dann in einem Ätzschritt strukturiert, um eine Bondinsel 91 mit einer Goldoberfläche auszubilden. Die Bondverbindung zwischen der Bondinsel 91 und dem Gold-Drahtbond 8 ist dadurch wesentlich stabiler als im Fall der 1.
  • In 3 ist eine Kontaktierungsvariante dargestellt, bei der gänzlich auf die Platinschicht verzichtet wurde. Hier wurde das überschüssige Platin nach der Ausbildung des Platinsilizid-Kontakts 5 im hochdotierten Kontaktbereich 2 entfernt. Statt dessen wurde eine Goldschicht 9 über dem Platinsilizid-Kontakt 5 abgeschieden und strukturiert, um eine Bondinsel 81 aus Gold für den Gold-Drahtbond 8 zu realisieren.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1760442 A2 [0005]

Claims (5)

  1. Schichtaufbau zur elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen mit integrierten Schaltungselementen und integrierten Anschlussleitungen für die Schaltungselemente, i. mit mindestens einer Edelmetallschicht (6), in der mindestens eine Bondinsel (61) ausgebildet ist, wobei die Edelmetallschicht (6) durch mindestens eine dielektrische Schicht (3, 4) gegen das Substrat (1) des Halbleiterbauelements elektrisch isoliert ist, und ii. mit mindestens einem ohmschen Kontakt (5) zwischen der Edelmetallschicht (6) und einer integrierten Anschlussleitung (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallschicht (6) unmittelbar auf die ohmsche Kontaktschicht (5) aufgebracht ist.
  2. Schichtaufbau zur elektrischen Kontaktierung nach Anspruch 1, wobei die Schaltungselemente und die Anschlussleitungen in einem Siliziumsubstrat (1) integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Kontakt in Form eines Platinsilizidbereichs (5) innerhalb eines hochdotierten Oberflächenbereichs (2) einer Anschlussleitung realisiert ist.
  3. Kontaktierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallschicht in Form einer Platinschicht (6) realisiert ist.
  4. Kontaktierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Platinschicht (6) eine Goldschicht (9) aufgebracht ist.
  5. Kontaktierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallschicht in Form einer Goldschicht (9) realisiert ist.
DE102009047352A 2009-12-01 2009-12-01 Schichtaufbau zu elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen Ceased DE102009047352A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009047352A DE102009047352A1 (de) 2009-12-01 2009-12-01 Schichtaufbau zu elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen
US12/953,086 US8299549B2 (en) 2009-12-01 2010-11-23 Layer structure for electrical contacting of semiconductor components
ITMI2010A002185A IT1402576B1 (it) 2009-12-01 2010-11-25 Struttura strato per il collegamento elettrico di componenti semiconduttori
JP2010268349A JP2011119737A (ja) 2009-12-01 2010-12-01 半導体構成素子を電気接触接続するための層構造

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009047352A DE102009047352A1 (de) 2009-12-01 2009-12-01 Schichtaufbau zu elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102009047352A1 true DE102009047352A1 (de) 2011-06-09

Family

ID=43742797

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009047352A Ceased DE102009047352A1 (de) 2009-12-01 2009-12-01 Schichtaufbau zu elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8299549B2 (de)
JP (1) JP2011119737A (de)
DE (1) DE102009047352A1 (de)
IT (1) IT1402576B1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3260833B1 (de) 2016-06-21 2021-10-27 Melexis Technologies NV Halbleitersensoranordnung zur anwendung in rauen bedingungen
US9917067B1 (en) * 2017-01-30 2018-03-13 Kulite Semiconductor Products, Inc. Electronic device interconnections for high temperature operability
EP3358311B1 (de) * 2017-02-02 2019-09-11 Melexis Technologies NV Sensorabschirmung für anwendung unter rauen bedingungen
DE102018222781A1 (de) * 2018-12-21 2020-06-25 Robert Bosch Gmbh Drucksensoranordnung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1760442A2 (de) 2005-09-01 2007-03-07 Sensata Technologies, Inc. Metallkontaktsysteme für rauhen chemischen und thermischen Umgebungen ausgesetzte halbleiterbasierte Drucksensoren

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5285084A (en) * 1992-09-02 1994-02-08 Kobe Steel Usa Diamond schottky diodes and gas sensors fabricated therefrom
JP2984734B2 (ja) * 1993-11-29 1999-11-29 日本航空電子工業株式会社 シリコン加速度センサとその作製法
JP2002270687A (ja) * 2001-03-06 2002-09-20 Sony Corp 半導体装置及びその製造方法
TWI286383B (en) * 2005-12-23 2007-09-01 Delta Electronics Inc Semiconductor piezoresistive sensor and operation method thereof
JP5119756B2 (ja) * 2006-06-30 2013-01-16 株式会社デンソー 配線基板

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1760442A2 (de) 2005-09-01 2007-03-07 Sensata Technologies, Inc. Metallkontaktsysteme für rauhen chemischen und thermischen Umgebungen ausgesetzte halbleiterbasierte Drucksensoren

Also Published As

Publication number Publication date
IT1402576B1 (it) 2013-09-13
US20110127674A1 (en) 2011-06-02
US8299549B2 (en) 2012-10-30
JP2011119737A (ja) 2011-06-16
ITMI20102185A1 (it) 2011-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69605876T2 (de) Vertikal integrierte Sensorstruktur und Verfahren zu deren Herstellung
DE112013006033B4 (de) Sensor für physikalische Größen
DE2913772C3 (de) Halbleiter-Druckwandler
DE102010002463A1 (de) Mikromechanisches Drucksensorelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012216618A1 (de) Anordnung von mindestens zwei Wafern zum Detektieren von elektromagnetischer Strahlung und Verfahren zum Herstellen der Anordnung
DE102006007083A1 (de) Druck abtastendes Element und Sensor in welchem dasselbe aufgenommen ist
DE102014115174A1 (de) Halbleitervorrichtung mit einer korrosionsbeständigen metallisierung und verfahren zu ihrer herstellung
DE102011085084A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Durchkontaktierung in einem Substrat sowie Substrat mit einer elektrischen Durchkontaktierung
DE102004059397A1 (de) Drucksensor mit gekapselter Membran
DE102016203174A1 (de) Halbleiter-Drucksensor
DE102005058951B4 (de) Säurebeständiger Drucksensor
DE102009047352A1 (de) Schichtaufbau zu elektrischen Kontaktierung von Halbleiterbauelementen
DE102008043084A1 (de) Verfahren zum Erzeugen von monokristallinen Piezowiderständen und Drucksensorelemente mit solchen Piezowiderständen
DE102017220349B3 (de) Mikromechanische Drucksensorvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102014224559A1 (de) Mikromechanische Sensorvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE112017007356T5 (de) Hohle versiegelte Vorrichtung und Herstellungsverfahren dafür
EP2138450A2 (de) Elektrodenstruktur für ein mikromechanisches Bauelement
EP1903321B1 (de) Halbleiterbauelement
DE102010029708B4 (de) Mikromechanisches System
EP1821091B1 (de) Verfahren zur Herstellung von elektronischen Bauelementen und Drucksensor
DE102022202299A1 (de) Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren
DE102009045693A1 (de) Mikromechanisches Bauteil für eine Hall-Sensorvorrichtung und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine Hall-Sensorvorrichtung
DE102014223862A1 (de) Anordnung mit einem Trägersubstrat und einem Leistungsbauelement
DE102005060876B4 (de) Sensoranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Sensoranordnung
DE102020008095B3 (de) Mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil für eine Sensorvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final