DE19733731A1 - Integrierte elektrische Schaltung mit Passivierungsschicht - Google Patents
Integrierte elektrische Schaltung mit PassivierungsschichtInfo
- Publication number
- DE19733731A1 DE19733731A1 DE19733731A DE19733731A DE19733731A1 DE 19733731 A1 DE19733731 A1 DE 19733731A1 DE 19733731 A DE19733731 A DE 19733731A DE 19733731 A DE19733731 A DE 19733731A DE 19733731 A1 DE19733731 A1 DE 19733731A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- metal
- electrical circuit
- molecules
- integrated electrical
- passivation layer
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02118—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer carbon based polymeric organic or inorganic material, e.g. polyimides, poly cyclobutene or PVC
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
- H01L21/02318—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment
- H01L21/02345—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light
- H01L21/02348—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer post-treatment treatment by exposure to radiation, e.g. visible light treatment by exposure to UV light
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/312—Organic layers, e.g. photoresist
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/482—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
- H01L23/485—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body consisting of layered constructions comprising conductive layers and insulating layers, e.g. planar contacts
-
- 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
-
- 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
- H01L2924/01007—Nitrogen [N]
-
- 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
- H01L2924/01013—Aluminum [Al]
-
- 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
- H01L2924/01022—Titanium [Ti]
-
- 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
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- 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
- H01L2924/01033—Arsenic [As]
-
- 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
- H01L2924/01046—Palladium [Pd]
-
- 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
- H01L2924/01047—Silver [Ag]
-
- 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
- H01L2924/01074—Tungsten [W]
-
- 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
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- 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
-
- 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
- H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1901—Structure
- H01L2924/1904—Component type
- H01L2924/19042—Component type being an inductor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
- Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
- Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
- Y10T29/49139—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc. by inserting component lead or terminal into base aperture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
- Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
- Y10T29/49155—Manufacturing circuit on or in base
- Y10T29/49165—Manufacturing circuit on or in base by forming conductive walled aperture in base
- Y10T29/49167—Manufacturing circuit on or in base by forming conductive walled aperture in base with deforming of conductive path
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
- Y10T428/268—Monolayer with structurally defined element
Description
Die Erfindung betrifft eine integrierte elektrische Schaltung
mit einer Metallebene, die mit einer Passivierungsschicht
versehen ist, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Es ist bekannt, integrierte elektrische Schaltungen, die eine
Metallebene enthalten, durch das Versehen der Metallebene mit
einer Passivierungsschicht gegen Korrosion und mechanische
Beschädigungen zu schützen.
Als Diffusions- und Oxidationsbarrieren sind bisher Dielek
trika (z. B. Siliziumnitrid: Si3N4) und metallische Passivie
rungen (z. B. Titan, Tantal, Aluminium, Palladium) verwendet
worden.
Um mechanische Spannungen abzupuffern, hat es sich als wir
kungsvoll erwiesen, diese Passivierungsschichten mit einer
zusätzlichen organischen Schicht, insbesondere einer Polymer
schicht zu versehen. Die Dicke dieser Polymerschicht beträgt
mindestens 1 µm. Auch andere organische Schutzschichten wei
sen eine definierte Mindestdicke von vorzugsweise mehr als
200 nm auf.
Die bekannten passivierungsschichten werden in der Groß
serienfertigung von integrierten Schaltkreisen verwendet. Im
Langzeitbetrieb oder unter erhöhten Betriebstemperaturen tre
ten jedoch Instabilitäten bis zu einem Aufplatzen der Passi
vierungsschicht auf. Ein weiterer Nachteil dieser Passivie
rungsschichten ist die durch sie bewirkte Behinderung der
Kontaktierung der Metallebene mit Anschlußdrähten. So ist es
vor der Kontaktierung notwendig, eine Maske auf zutragen
(durch Belacken, Belichten und Entwickeln), und anschließend
die Kontaktstellen durch eine anisotrope Metallätzung zu be
handeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nach
teile zu überwinden. Insbesondere ist eine gattungsgemäße in
tegrierte elektrische Schaltung so zu verbessern, daß die
Passivierungsschicht unter Beibehaltung ihrer Funktion als
Diffusions- und Oxidationsbarriere möglichst einfach und
kostengünstig herzustellen ist. Eine derartige Passivierungs
schicht soll sich vorzugsweise auch dafür eignen, daß sie die
Verbindung von Metalldrähten mit der Metallebene nicht behin
dert. Das Auftragen der Passivierungsschicht sollte ferner in
den Prozeßablauf zur Herstellung der integrierten elektri
schen Schaltung integriert werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die
Passivierungsschicht aus einem monomolekularen Film, der an
einer Oberfläche der Metallebene anliegt, gebildet ist.
Die Erfindung sieht also vor, einen mit der Oberfläche des
Metalls in unmittelbarem Kontakt befindlichen Film als Passi
vierungsschicht einzusetzen. Dadurch, daß der Film aus Mole
külen besteht, deren Adhäsion an der Metalloberfläche sehr
groß ist, können sich keine weiteren Stoffe anlagern. Somit
liegt ein monomolekularer Schutzfilm vor.
Ein derartiger Schutzfilm zeichnet sich dadurch aus, daß er
mit geringem Aufwand durch Eintauchen der elektrischen Schal
tungen in eine Lösung gebildet werden kann. So ist es mög
lich, mehr als 100 integrierte elektrische Schaltungen in ei
nem Lösungsmittel gleichzeitig mit der Passivierungsschicht
versehen.
Auf den monomolekularen Film können weitere Schichten, bei
spielsweise ein zusätzlicher Schutzfilm aufgebracht werden,
überraschenderweise reicht aber bereits der monomolekulare
Film als solcher aus, um die gewünschten Eigenschaften der
Passivierungsschicht zu erreichen.
Im Gegensatz zu den im Stand der Technik bekannten Passivie
rungen, die eine möglichst große Passivierungsschichtdicke
aufweisen, sieht die Erfindung also vor, die Passivierungs
schicht so auszubilden, daß sie eine minimale Dicke hat und
sich in idealer Weise konform an die Oberfläche des Metalls
anbinden kann.
Eine derartige Verbindung zwischen der Metalloberfläche und
Film erfolgt gemäß einer besonders vorteilhaften Ausfüh
rungsform dadurch, daß der monomolekulare Film aus Molekülen
besteht, die eine Ankergruppe enthalten. Die Elektronen die
ser Ankergruppe können mit der Metalloberfläche wechselwir
ken. Als Wechselwirkungsmechanismen kommen sowohl physikali
sche Adsorptionsprozesse als auch kovalente und ionische
Kräfte in Betracht.
Die exotherme Wechselwirkung der Ankergruppe mit der Metall
oberfläche bewirkt, daß in Lösung befindliche Moleküle jede
Bindungsstelle an der Metalloberfläche nutzen. Das setzt vor
aus, daß die Moleküle an der Oberfläche beweglich sein müs
sen, um durch Verdichtung weitere Bindestellen anzubieten.
Durch diese Oberflächenmobilität kommt es zur Bildung hochge
ordneter, kristalliner Monoschichten.
Die Moleküle bestehen aus einer Ankergruppe, die mit der Me
talloberfläche wechselwirkt. Daran schließt sich eine unpola
re organische Kette an, die sowohl eine lineare als auch eine
verzweigte Struktur aufweisen kann. Diese organische Kette
kann verschieden derivatisiert werden, das heißt durch den
Einbau von Substituenten wie Amiden oder Sauerstoff kann ge
zielt die Wasserlöslichkeit des Moleküls erhöht werden. Ein
derartiges für den Chemisorptionsprozeß geeignetes Molekül
kann ferner eine Endgruppe aufweisen, die nicht nur die Ober
flächenfunktion des Films bestimmt, sondern auch den Ord
nungszustand, das heißt die molekulare Struktur der Schicht,
beeinflußt.
Die organischen Ketten wechselwirken miteinander. Eine mögli
che Erklärung der intermolekularen Wechselwirkung könnte
durch Van-der-Waals-Kräfte gegeben sein. Die Endgruppe, ist
nach außen gerichtet. Die Endgruppe bestimmt die für die Ei
genschaften der Passivierungsschicht wesentliche Beschaffen
heit der nach außen gewandten Oberfläche des monomolekularen
Films.
An die Endgruppe können sich weitere Moleküle anlagern, so
daß auf dem monomolekularen Film eine weitere Schicht gebil
det werden kann, die der Passivierungsschicht zusätzliche Ei
genschaften verleiht.
Dadurch, daß die Ankergruppen eine stark exotherme Bindung
mit der Metalloberfläche eingehen, und daß gleichzeitig die
einzelnen Moleküle stark miteinander wechselwirken, führt das
Auftragen dieser Passivierungsschicht zu einer Verdrängung
von auf der Metalloberfläche haftenden Verunreinigungen.
Bei den Metallen kann es sich um übliche in der Halbleiter
industrie eingesetzte Metalle, insbesondere um Kupfer, Gold
und Silber handeln. Da die erfindungsgemäße Passivierung auf
einem Grenzflächeneffekt beruht, kann die Metallschicht be
liebig dünn sein. So ist es auch möglich, innerhalb der inte
grierten elektrischen Schaltung vorhandene Metallschichten
mit einer erfindungsgemäßen Passivierungsschicht zu versehen.
Das Auftragen der Passivierungsschicht erfolgt in besonders
vorteilhafter Weise dadurch, daß die Metallebene mit einer
Lösung aus einem Lösungsmittel und darin gelösten Molekülen
benetzt wird, wobei die gelösten Moleküle jeweils wenigstens
eine Ankergruppe enthalten. Hierdurch bildet sich auf der Me
tallebene ein monomolekularer Film.
Durch das Auftragen einer Lösung, in der die Konzentration
der Moleküle in dem Lösungsmittel wenigstens 0,5 mM beträgt,
kommt es bereits nach einer Minute zur Ausbildung einer voll
ständigen Schicht.
Für die Sicherstellung der Eigenschaft als Diffusions- und
Oxidationsbarrieren sowie der guten Verbindbarkeit von Me
talldrähten mit der Metalloberfläche eignen sich sämtliche
der zuvor genannten Moleküle.
Es ist sogar möglich, die Passivierungsschicht so aufzutra
gen, daß die Entstehung von umweltbelastenden Reststoffen
vermieden wird. Dies kann dadurch geschehen, daß wasserlös
liche Moleküle in Wasser gelöst werden und diese Lösung auf
getragen wird. Als besonders geeignete wasserlösliche Molekü
le haben sich solche mit einer Thiol-Gruppe erwiesen.
Die erfindungsgemäßen integrierten elektrischen Schaltungen
können auf einfache Weise mit Metalldrähten verbunden werden.
Dies geschieht in besonders einfacher und zugleich zweckmäßi
ger Weise dadurch, daß die Metalldrähte mit einem Druck, der
zum Durchdringen des monomolekularen Films ausreicht, durch
Film hindurch auf die Metallebene gebondet werden.
Eine Einbindung des Verbindungsprozesses zwischen den Me
talldrähten und der Metallebene in den Prozeßablauf zur Her
stellung einer integrierten Schaltung erfolgt vorteilhafter
weise so, daß dem monomolekularen Film an den für die Verbin
dung mit den Metalldrähten vorgesehenen Stellen gezielt Ener
gie durch elektromagnetische Strahlung - vorzugsweise durch
UV-Licht - zugeführt wird, wobei die Energie der elektroma
gnetischen Strahlung so groß ist, daß an diesen Stellen die
Bindung der Moleküle an das Metall geschwächt wird. Gegebe
nenfalls wird dann eine Lösung aufgetragen, deren Lösungs
kraft ausreicht, die Moleküle, deren Bindung an das Metall
geschwächt ist, zu lösen. An diesen Stellen erfolgt anschlie
ßend die Verbindung der Metalldrähte mit der Metallebene.
Weitere Vorteile und Besonderheiten der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
Von den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 einen Ausschnitt der obersten Metallebene 1 einer
integrierten elektrischen Schaltung, und
Fig. 2 den schematischen Aufbau eines für den Selbstad
sorptionsprozeß geeigneten Moleküls.
Die drei Teilbilder a, b, c von Fig. 1 zeigen den Prozeß der
Chemisorption von Alkanthiolmolekülen 2 auf der Kupferschicht
1. Die Alkanthiolmoleküle wurden in hochreinem, vollentsalz
tem Wasser gelöst, so daß sich eine 0,5 mM Thiollösung 3 bil
dete.
In Teilbild a ist der Vorgang unmittelbar nach der Benetzung
der Kupferschicht 1 mit der Lösung 3 dargestellt. Die Thiol
moleküle 2 bewegen sich zunächst frei in der Lösung. Die exo
therme Wechselwirkung der Kopfgruppe der Moleküle 2 mit der
oberen Oberfläche der Kupferebene 1 führt dazu, daß die
Thiolmoleküle 2 sich bereits in Richtung auf die Metallober
fläche hin orientieren.
In dem nächsten Schritt, der in Teilbild b dargestellt ist,
ist bereits Chemisorption der ersten Thiolmoleküle zwischen
der Kopf- oder Ankergruppe und der Metalloberfläche eingetre
ten. Chemisorption zeigt im Gegensatz zu physikalischer Ad
sorption wesentlich stärkere Bindekräfte, deren Stärke der
chemischen Bindung gleicht. Man kann dies auch als Bildung
von Oberflächenbindungen betrachten, wobei der Bindungsvor
gang nicht reversibel ist. Die Van-der-Waals-Wechselwirkung
zwischen den einzelnen Thiolmolekülen bewirkt ihre parallele
Ausrichtung. Diese parallele Ausrichtung ermöglicht es den
noch nicht gebundenen Molekülen, sich in die Zwischenräume
auf der Metalloberfläche zwischen den gebundenen Molekülen
einzuordnen. Durch die Van-der-Waals-Wechselwirkung bewegen
sich die parallel ausgerichteten Moleküle auf der Metallober
fläche so aufeinander zu, daß auf der Oberfläche des Kupfers
haftende Verunreinigungen von ihnen verdrängt werden.
Als Ergebnis der Relativbewegung der Moleküle 2 zueinander
auf der Oberfläche der Kupferebene 1 bildet sich ein durchge
hender Film, der in Teilbild c dargestellt ist.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf die
Chemiesorption von Alkanthiolmolekülen auf der Metalloberflä
che. Selbstverständlich erfüllen jedoch auch andere Moleküle,
die den gleichen strukturellen Aufbau und die gleichen Wech
selwirkungseigenschaften haben, die gleiche Funktion. Hier
sind insbesondere Moleküle mit Thiol-, Sulfid- oder Disulfid-Gruppen
nennen.
Der Chemisorptionsprozeß führt somit zur Herstellung einer
durchgehenden, ununterbrochenen Passivierungsschicht. Diese
Passivierungsschicht vereint die Vorzüge einer Diffusions- und
Oxidationsbarriere mit einer hohen mechanischen Stabili
tät.
Zum besseren Verständnis des Prozesses der Chemisorption soll
anhand von Fig. 2 der strukturelle Aufbau der erfindungsgemäß
eingesetzten Moleküle nochmals detailliert erläutert werden:
Das in Fig. 2 dargestellte Alkanthiolmolekül 10 mit der all
gemeinen chemischen Formel R-SH, wobei R einen substituierten
oder unsubstituierten Alkanrest darstellt, weist einen für
das Zustandekommen des dargestellten Chemisorptionsprozesses
geeigneten Aufbau auf.
Das Alkanthiolmolekül 10 ist dreiteilig aufgebaut.
Der erste Teil des Alkanthiolmoleküls 10 ist die Anker- oder
Kopfgruppe 12, die an der Metallebene 11 anliegt und mit die
ser exotherm wechselwirkt.
Der zweite Teil des Alkanthiolmoleküls 10 ist eine, bei
spielsweise durch entsprechende Substitution wasserlösliche,
langkettige Alkylkette 13 mit variabler Länge. Die Alkylket
ten 13 der Alkanthiolmoleküle 10 wechselwirken über Van-der-
Waals-Kräfte miteinander. Die Van-der-Waals-Wechselwirkung
zwischen den Alkanthiolmolekülen bewirkt, daß sie sich in ih
rem adsorbierten Zustand parallel ausrichten.
Den dritten Teil des Alkanthiolmoleküls 10 bildet die in sei
nem adsorbierten Zustand nach außen gerichtete Endgruppe 14.
Sie bestimmt die Oberflächeneigenschaften des aus den Al
kanthiolmolekülen 10 gebildeten Films.
Selbstverständlich können statt des beschriebenen Alkanthiols
auch Dialkylsulfide (R-S-R), Dialkyldisulfide (R-S-S-R) oder
ähnliche Verbindungen verwendet werden, welche die beschrie
benen erfindungsgemäßen Voraussetzungen erfüllen.
Nach der oben erläuterten Herstellung der Passivierungs
schicht in Form eines monomolekularen Films kann sich ein
weiterer Verfahrensschritt anschließen. Der auf eine der dar
gestellten Arten hergestellte Film kann durch die Bestrahlung
mit UV-Licht strukturiert werden. Dazu wird der Film durch
eine Maske hindurch mit UV-Licht bestrahlt. Die Bestrahlungs
dauer hängt von der Energiedichte der Strahlungsquelle ab.
Während bei der Bestrahlung mit einer normalen UV-Lampe eine
Bestrahlungsdauer von 60 Minuten erforderlich ist, um die ge
wünschte Strukturierung zu erzielen, sind die Bestrahlungs
zeiten bei der Bestrahlung mit einer Quecksilberhöchstdruck
lampe oder mit einem Laser wesentlich kürzer.
Nach der Bestrahlung erfolgt ein Spülen mit hochreinem, vol
lentsalzten Wasser und ein anschließendes Trocknen mit Stick
stoff. An den freigelegten Stellen kann dann die Verbindung
der Metallebene mit Metalldrähten erfolgen.
Claims (11)
1. Integrierte elektrische Schaltung mit einer Metallebene,
die mit einer Passivierungsschicht versehen ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Passivierungsschicht aus einem monomo
lekularen Film (2), der an einer Oberfläche der Metallebene
(1, 11) anliegt, gebildet ist.
2. Integrierte elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß auf dem monomolekularen Film (2) ein zu
sätzlicher Schutzfilm aufgebracht ist.
3. Integrierte elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche
1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der monomolekulare Film
(2) aus Molekülen besteht, wobei jedes Molekül wenigstens ei
ne Ankergruppe enthält.
4. Integrierte elektrische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ankergruppe eine Thiol-, Sulfid- oder
Disulfid-Gruppe ist.
5. Integrierte elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche
3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Molekül des mono
molekularen Films (2) eine organische Kette (13) enthält.
6. Integrierte elektrische Schaltung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die organische Kette eine lineare oder
verzweigte, substituierte oder unsubstituierte Alkylkette
ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer integrierten elektrischen
Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
- - bei dem auf einem Substrat eine oder mehrere dielektrische Schichten und eine oder mehrere strukturierte Halbleiter schichten sowie mindestens eine Metallebene aufgebracht werden,
- - und anschließend auf die Metallebene eine Passivierungs schicht aufgetragen wird,
- - und gegebenenfalls Metalldrähte mit der Metallebene ver bunden werden,
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Lösung (3) ein in Wasser gelöstes Thiol (2) ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Verbinden der Metalldrähte mit der Me
tallebene (1, 11) mit einem Druck, der zum Durchdringen des
monomolekularen Films (2) ausreicht, erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Verbinden der Metalldrähte mit der Me
tallebene die folgenden Schritte aufweist:
- - Dem monomolekularen Film wird an für die Verbindung mit Metalldrähten vorgesehenen Stellen gezielt Energie durch elektromagnetische Strahlung - vorzugsweise durch UV-Licht - zugeführt,
- - wobei die Energie der elektromagnetischen Strahlung so groß ist, daß an diesen Stellen die Bindung der Moleküle an das Metall geschwächt wird;
- - Verbinden der Metalldrähte mit der Metallebene an diesen Stellen.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Verbinden der Metalldrähte mit der Metallebene eine
Lösung aufgetragen wird, deren Lösungskraft ausreicht, die
Moleküle, deren Bindung an das Metall geschwächt ist, zu lö
sen.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19733731A DE19733731A1 (de) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | Integrierte elektrische Schaltung mit Passivierungsschicht |
PCT/DE1998/002236 WO1999008317A1 (de) | 1997-08-04 | 1998-08-04 | Integrierte elektrische schaltung mit passivierungsschicht |
US09/498,532 US6395454B1 (en) | 1997-08-04 | 2000-02-04 | Integrated electrical circuit with passivation layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19733731A DE19733731A1 (de) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | Integrierte elektrische Schaltung mit Passivierungsschicht |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19733731A1 true DE19733731A1 (de) | 1999-02-25 |
Family
ID=7837981
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19733731A Withdrawn DE19733731A1 (de) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | Integrierte elektrische Schaltung mit Passivierungsschicht |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6395454B1 (de) |
DE (1) | DE19733731A1 (de) |
WO (1) | WO1999008317A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018041657A1 (de) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Elektrisch leitfähiges kontaktelement für ein optoelektronisches bauelement, optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3297861B2 (ja) * | 1998-06-29 | 2002-07-02 | 日本航空電子工業株式会社 | めっき材 |
US6965165B2 (en) * | 1998-12-21 | 2005-11-15 | Mou-Shiung Lin | Top layers of metal for high performance IC's |
US6703300B2 (en) | 2001-03-30 | 2004-03-09 | The Penn State Research Foundation | Method for making multilayer electronic devices |
WO2003075340A2 (en) * | 2002-03-01 | 2003-09-12 | Interuniversitair Microelektronica Centrum | Method for obtaining metal to metal contact between a metal surface and a bonding pad. |
KR100634163B1 (ko) * | 2003-02-19 | 2006-10-16 | 삼성전자주식회사 | 금속 게이트 전극을 구비하는 반도체 소자의 형성 방법 |
US20060186491A1 (en) * | 2003-02-19 | 2006-08-24 | Park Hee-Sook | Methods of forming semiconductor devices having metal gate electrodes and related devices |
KR20040105975A (ko) * | 2003-06-10 | 2004-12-17 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자용 배선 및 그의 제조 방법과 이를 포함하는박막 트랜지스터 표시판 및 그의 제조 방법 |
JP4035733B2 (ja) * | 2005-01-19 | 2008-01-23 | セイコーエプソン株式会社 | 半導体装置の製造方法及び電気的接続部の処理方法 |
US20090035455A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Endicott Interconnect Technologies, Inc. | Adhesive bleed prevention method and product produced from same |
EP2263078B1 (de) * | 2008-03-31 | 2015-05-13 | Nxp B.V. | Sensorchip und herstellungsverfahren dafür |
JP5464284B1 (ja) * | 2013-01-10 | 2014-04-09 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | コネクタ端子及びコネクタ端子の製造方法 |
US10087527B2 (en) * | 2014-04-30 | 2018-10-02 | Wistron Neweb Corp. | Method of fabricating substrate structure and substrate structure fabricated by the same method |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE6921692U (de) * | 1969-05-30 | 1969-11-27 | Hanning Elektro Werke | Motorisch angetriebenes garagen-kipptor mit notloesevorrichtung |
DE4021197A1 (de) * | 1990-07-02 | 1992-01-16 | Hoechst Ag | Verfahren zur herstellung hochreiner, homogener, monomolekularer, ultraduenner schichten auf festen traegern |
EP0492417A2 (de) * | 1990-12-21 | 1992-07-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Verfahren zur Herstellung einer chemisch adsorbierten Schicht |
EP0511657A2 (de) * | 1991-04-30 | 1992-11-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrophiler chemisch adsorbierter Film und Verfahren zu dessen Herstellung |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4230754A (en) * | 1978-11-07 | 1980-10-28 | Sprague Electric Company | Bonding electronic component to molded package |
US5264731A (en) * | 1987-06-25 | 1993-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating semiconductor device |
JPH0766990B2 (ja) * | 1988-07-15 | 1995-07-19 | 松下電器産業株式会社 | 有機デバイスおよびその製造方法 |
JPH02310922A (ja) * | 1989-05-25 | 1990-12-26 | Meidensha Corp | 多層配線集積回路のエッチング方法 |
DE69216926T2 (de) | 1991-07-17 | 1997-05-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Chemisch adsorbierter Film und Verfahren zu dessen Herstellung |
JPH0641183A (ja) * | 1992-07-23 | 1994-02-15 | Mitsubishi Kasei Corp | オリゴヌクレオチド単分子膜 |
US5352485A (en) * | 1993-04-08 | 1994-10-04 | Case Western Reserve University | Synthesis of metal oxide thin films |
US5429708A (en) * | 1993-12-22 | 1995-07-04 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Molecular layers covalently bonded to silicon surfaces |
IL124903A0 (en) * | 1998-06-15 | 1999-01-26 | Bauer Alan Josef | An enzyme biosensor |
-
1997
- 1997-08-04 DE DE19733731A patent/DE19733731A1/de not_active Withdrawn
-
1998
- 1998-08-04 WO PCT/DE1998/002236 patent/WO1999008317A1/de active Application Filing
-
2000
- 2000-02-04 US US09/498,532 patent/US6395454B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE6921692U (de) * | 1969-05-30 | 1969-11-27 | Hanning Elektro Werke | Motorisch angetriebenes garagen-kipptor mit notloesevorrichtung |
DE4021197A1 (de) * | 1990-07-02 | 1992-01-16 | Hoechst Ag | Verfahren zur herstellung hochreiner, homogener, monomolekularer, ultraduenner schichten auf festen traegern |
EP0492417A2 (de) * | 1990-12-21 | 1992-07-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Verfahren zur Herstellung einer chemisch adsorbierten Schicht |
EP0511657A2 (de) * | 1991-04-30 | 1992-11-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrophiler chemisch adsorbierter Film und Verfahren zu dessen Herstellung |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018041657A1 (de) * | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Elektrisch leitfähiges kontaktelement für ein optoelektronisches bauelement, optoelektronisches bauelement und verfahren zur herstellung eines optoelektronischen bauelements |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1999008317A1 (de) | 1999-02-18 |
WO1999008317B1 (de) | 1999-05-27 |
US6395454B1 (en) | 2002-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19733731A1 (de) | Integrierte elektrische Schaltung mit Passivierungsschicht | |
AT500259A2 (de) | Dünnschichtanordnung und verfahren zum herstellen einer solchen dünnschichtanordnung | |
EP1186035A1 (de) | Elektronisches bauelement mit flexiblen kontaktierungsstellen und verfahren zum herstellen eines derartigen bauelements | |
DE112010003143T5 (de) | Halbleitervorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, und Anzeigevorrichtung | |
DE60124704T2 (de) | Verfahren zur musterbildung | |
DE4446509A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Leiterbahnen auf einem Vertiefungen aufweisenden Substrat | |
DE602005006324T2 (de) | Verfahren zum verbinden zweier freier oberflächen eines ersten beziehungsweise zweiten substrats | |
DE1302727B (de) | ||
DE19852543B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von Nanometer-Strukturen, insbesondere für Bauelemente der Nanoelektronik | |
EP2147739A2 (de) | Edelmetall basiertes Verbindungsmittel in Folienform mit einem Feststoffanteil und einem Flüssiganteil, sowie Herstellungs- und Verwendungsverfahren hierzu | |
DE10156054A1 (de) | Herstellungsverfahren für eine Leiterbahn auf einem Substrat | |
DE102004008784B3 (de) | Verfahren zur Durchkontaktierung von Feldeffekttransistoren mit einer selbstorganisierten Monolage einer organischen Verbindung als Gatedielektrikum | |
EP3764753A1 (de) | Verfahren zum bearbeiten einer schaltungsträgerplatte und schaltungsträgerplatte | |
DE102006016276B3 (de) | Verfahren zum Aufbringen von Lotpartikeln auf Kontaktflächen sowie hierfür geeignete Lotpartikel und Bauteile mit Kontaktflächen | |
EP0967296A2 (de) | Verfahren zum Beschichten eines Substrats | |
DE10254927A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von leitfähigen Strukturen auf einem Träger | |
DE10012882A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbringung eines Halbleiter-Chips auf ein Trägerelement | |
DE102009056712B4 (de) | Verfahren zur Herstellung elektrischer Anschlusselemente auf Nanosäulen | |
DE102006009696B4 (de) | Bauteil für die Nano- und Molekularelektronik | |
DE10223697B4 (de) | Verfahren zur Herstellung von geordneten monomolekularen Schichten zwischen metallischen Oberflächen, Mehrschichtsysteme sowie deren Verwendung | |
EP1416527A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Stufenprofils aus einer Schichtfolge | |
DE4202039C2 (de) | Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Bauelemente | |
DE102006027292B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer strukturierten Schichtfolge auf einem Substrat | |
DE102019201792A1 (de) | Halbleiter-Schaltungsanordnung und Verfahren zu deren Herstellung | |
DE112021007236T5 (de) | Verfahren zum herstellen eines verbundkörpers aus verschiedenen materialien, sowie verbundkörper aus verschiedenen materialien |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8130 | Withdrawal |