CH505209A

CH505209A - Verfahren zum Abscheiden von Goldüberzügen

Info

Publication number: CH505209A
Application number: CH1180768A
Authority: CH
Inventors: Gerlach Heinz; Russig Brigitte
Original assignee: Molekularelektronik
Priority date: 1968-02-20
Filing date: 1968-08-07
Publication date: 1971-03-31
Also published as: DE1771569A1; FR1587696A

Description

Verfahren zum Abscheiden von Goldüberzügen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von Goldüberzügen auf metallischen Trägern, beispielsweise auf Gehäusen für Halbleiterbauelemente.

Es ist eine Vielzahl von galvanischen und katalytischen Verfahren zum Vergolden von Gehäusen für Halbleiterbauelemente bekannt, bei denen mehrere Schichten übereinander abgeschieden werden, wobei zum Teil von Gold verschiedene Zwischenschichten, wie Nikkel, aufgebracht und unter Schutzgaseinwirkung erheblich erhitzt werden. Dabei finden sowohl ausschliesslich galvanische oder katalytische Verfahren, aber auch deren Kombination Anwendung.

Die Praxis hat nun gezeigt, dass die mit den bekannten Verfahren hergestellten Goldüberzüge im allgemeinen den beim Auflegieren des Halbleiterbauelements auftretenden Temperaturschock nicht ohne wesentliche Beeinträchtigung ihrer Qualität überstehen und damit in ihrer Funktionstüchtigkeit merklich beeinträchtigt werden. Das gilt in gleichem Masse für die Biegefestigkeit der auf den Anschlussdrähten aufgebrachten Schichten sowie für deren Lötfähigkeit.

Schliesslich sind bei den auf Schutzgaseinwirkung beruhenden Vergoldungsverfahren sowohl die zu ihrer Realisierung notwendigen Einrichtungen als auch das Verfahren selbst relativ aufwendig und damit kostspielig.

Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Abscheiden von Goldüberzügen, beispielsweise auf Gehäuse für Halbleiterbauelemente, zu finden, das die mit dem bekannten Stand der Technik verbundenen Mängel weitgehend ausschliesst und insbesondere bei möglichst niedrigem technischem Aufwand leicht zu handhaben ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abscheiden von Goldüberzügen auf metallische Träger, beispielsweise auf Gehäuse für Halbleiterbauelemente, zu schaffen, das es gestattet, die vorzugsweise aus Silizium als Grundmaterial bestehenden Halbleiterbauelemente mit dem vergoldeten Gehäuse innig zu verbinden, Drähte auf den dafür vorgesehenen Stellen zu kontaktieren und sowohl die Biegefestigkeit der Schichten auf den Drähten als auch deren Lötfähigkeit zu garantieren.

Das Verfahren zum Abscheiden von Goldüberzügen auf metallische Träger, bei dem mehrere Schichten übereinander aufgebracht werden, ist dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst eine dünne, haftfeste und dichte Goldzwischenschicht aufbringt, auf der sodann eine zweite, dickere Deckschicht aus reinem Gold galvanisch abgeschieden wird.

Bei galvanischer Abscheidung der ersten Schicht werden vorzugsweise im sauren Bereich arbeitende Elektrolyte versendet, wobei der pH vorteilhaft mit Zitronensäure auf einen Wert < 4 eingestellt werden soll. Auch ist zur Erzielung dichter, feinkristalliner Schichten der Zusatz an sich bekannter Glanzbildner erforderlich.

Die folgende galvanische Starkvergoldung soll so verlaufen, dass die abgeschiedene Schicht ein homogenes Gefüge aufweist.

Das gefundene Verfahren zum Vergolden von Gehäusen für Halbleiterbauelemente zielt nicht nur auf eine möglichst einfache und kostensparende Technologie ab, es ist auch darauf gerichtet, die Ausbeute bei der Produktion von Halbleiterbauelementen zu steigern, soweit diese Steigerung von der Qualität der aufgebrachten Schichten abhängt.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Als metallischer Träger wird dafür ein Gehäuse aus Nicosil gewählt.

Beide Goldschichten sollen galvanisch abgeschieden werden.

Nach einer groben Vorentfettung in bekannter Weise, z.B. durch Tauchen in Lösungsmittel oder heisse Entfettungslauge und anschliessendem Spülen werden die Gehäuse zunächst in einer Vorbeize behandelt, die nur auf die Oberfläche entzundernd und lockernd einwirkt, ohne das Grundmaterial wesentlich anzugreifen. Eine solche Beize besteht aus:
Amidosulfonsäure z.B. 300 g
Natriumchlorid z. B. 300 g
Natriumnitrat z. B. 100 g
Wasser (destill.) z. B. 800 ml.

Bei der angegebenen Zusammensetzung wird zweckmässigerweise eine Temperatur von etwa 600C und eine Beizzeit von 10 ... 15 min eingehalten.

Nach kurzem Zwischenspülen erfolgt das Glanzbeizen in einer an sich bekannten Beize, bestehend aus Eisessig, Salpetersäure und Salzsäure, und - wieder nach Zwischenspülen - das elektrolytische Entfetten.

Nach erneutem Spülen wird die erste galvanische Goldschicht abgeschieden. Sie hat die Aufgabe, eine gut haftende und möglichst dichte Verbindung zwischen dem Grundmetall und der zweiten Goldschicht herzustellen.

Als Elektrolyte eignen sich hierzu besonders solche, die im sauren Bereich arbeiten, wobei das pH vorzugsweise mit Zitronensäure auf einen Wert < 4 einzustellen ist.

Um dichte feinkristalline Überzüge zu erhalten, ist ein Zusatz an sich bekannter Glanzbildner oder saurer Glanzelektrolyte erforderlich.

Wesentlich ist, dass diese Vorvergoldung nicht zu dick aufgebracht wird, da sonst die in den Schichten mitabgeschiedenen Glanzbildner bei der thermischen Beanspruchung störend wirken.

Die zweite, dickere galvanische Goldschicht muss die genannten Bedingungen der Bondbarkeit und Tempera tu rfestigkeit, Kontaktierfähigkeit, Lötfähigkeit und Biegefestigkeit erfüllen. Hierzu eignen sich am besten Schichten, die neben einer hohen Reinheit des Goldes ein durch langsame Kristallisation bewirktes homogenes Gefüge aufweisen und deren Dicke gleich oder grösser als 2um ist.

Um die notwendig hohe Reinheit der Goldschicht zu erzielen, ist es erforderlich, Elektrolyte ohne jeglichen Glanzzusatz zu verwenden, während die langsame Kristallisation, d.h. das homogene Gefüge der Schicht, durch eine gegenüber sonst üblichen Vergoldungsverfahren extrem niedrige Stromdichte bewirkt wird, so dass unter Berücksichtigung der Schichtdicke Vergoldungszeiten bis zu 60 Minuten pro Charge notwendig werden. Die Mindestdicke der zweiten Schicht hängt im wesentlichen von ihrer Struktur ab und kann je nach Art der vom Anwender der Gehäuse durchgeführten Bond- und Kontaktierungsprozesse variieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass im allgemeinen Schichten zwischen 2 und 4 um, einschliesslich der Vorvergoldungsschicht, ausreichen.

Das gilt im gleichen Masse auch für den Fall, dass das Vorvergolden in an sich bekannter Weise katalytischreduktiv bewirkt wird. Auch hier wird eine dickere, galvanische Goldschicht aufgebracht.

PATENTANSPRUCH I
Verfahren zum Abscheiden von Goldüberzügen auf metallische Träger, bei dem mehrere Schichten übereinander aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst eine dünne, haftfeste und dichte Goldzwischenschicht aufbringt, auf der sodann eine zweite, dickere Deckenschicht aus reinem Gold galvanisch abgeschieden wird.

UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorbeize auf der Basis von Amidosulfonsäure, Chlorid und Nitrat angewendet wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Goldzwischenschicht aus einem sauren Elektrolyten mit Glanzzusatz abgeschieden wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abscheiden der Deckschicht ein alkalischer Elektrolyt mit besonders hohem Cyanidgehalt, vorzugsweise mit einem Verhältnis Au : CN (frei) < 1, verwendet wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdichte in dem Elektrolyten so niedrig gehalten wird, dass die Abscheidungsgeschwindigkeit etwa 3 bis 6 um/h beträgt.

PATENTANSPRUCH II
Anwendung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I zur Abscheidung von Goldüberzügen auf Gehäusen für Halbleiterbauelemente.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.

Claims

**WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Amidosulfonsäure z.B. 300 g Natriumchlorid z. B. 300 g Natriumnitrat z. B. 100 g Wasser (destill.) z. B. 800 ml.

Bei der angegebenen Zusammensetzung wird zweckmässigerweise eine Temperatur von etwa 600C und eine Beizzeit von 10 ... 15 min eingehalten.

Nach kurzem Zwischenspülen erfolgt das Glanzbeizen in einer an sich bekannten Beize, bestehend aus Eisessig, Salpetersäure und Salzsäure, und - wieder nach Zwischenspülen - das elektrolytische Entfetten.

Nach erneutem Spülen wird die erste galvanische Goldschicht abgeschieden. Sie hat die Aufgabe, eine gut haftende und möglichst dichte Verbindung zwischen dem Grundmetall und der zweiten Goldschicht herzustellen.

Als Elektrolyte eignen sich hierzu besonders solche, die im sauren Bereich arbeiten, wobei das pH vorzugsweise mit Zitronensäure auf einen Wert < 4 einzustellen ist.

Um dichte feinkristalline Überzüge zu erhalten, ist ein Zusatz an sich bekannter Glanzbildner oder saurer Glanzelektrolyte erforderlich.

Wesentlich ist, dass diese Vorvergoldung nicht zu dick aufgebracht wird, da sonst die in den Schichten mitabgeschiedenen Glanzbildner bei der thermischen Beanspruchung störend wirken.

Die zweite, dickere galvanische Goldschicht muss die genannten Bedingungen der Bondbarkeit und Tempera tu rfestigkeit, Kontaktierfähigkeit, Lötfähigkeit und Biegefestigkeit erfüllen. Hierzu eignen sich am besten Schichten, die neben einer hohen Reinheit des Goldes ein durch langsame Kristallisation bewirktes homogenes Gefüge aufweisen und deren Dicke gleich oder grösser als 2um ist.

Um die notwendig hohe Reinheit der Goldschicht zu erzielen, ist es erforderlich, Elektrolyte ohne jeglichen Glanzzusatz zu verwenden, während die langsame Kristallisation, d.h. das homogene Gefüge der Schicht, durch eine gegenüber sonst üblichen Vergoldungsverfahren extrem niedrige Stromdichte bewirkt wird, so dass unter Berücksichtigung der Schichtdicke Vergoldungszeiten bis zu 60 Minuten pro Charge notwendig werden. Die Mindestdicke der zweiten Schicht hängt im wesentlichen von ihrer Struktur ab und kann je nach Art der vom Anwender der Gehäuse durchgeführten Bond- und Kontaktierungsprozesse variieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass im allgemeinen Schichten zwischen 2 und 4 um, einschliesslich der Vorvergoldungsschicht, ausreichen.

Das gilt im gleichen Masse auch für den Fall, dass das Vorvergolden in an sich bekannter Weise katalytischreduktiv bewirkt wird. Auch hier wird eine dickere, galvanische Goldschicht aufgebracht.

PATENTANSPRUCH I Verfahren zum Abscheiden von Goldüberzügen auf metallische Träger, bei dem mehrere Schichten übereinander aufgebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass man zunächst eine dünne, haftfeste und dichte Goldzwischenschicht aufbringt, auf der sodann eine zweite, dickere Deckenschicht aus reinem Gold galvanisch abgeschieden wird.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorbeize auf der Basis von Amidosulfonsäure, Chlorid und Nitrat angewendet wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Goldzwischenschicht aus einem sauren Elektrolyten mit Glanzzusatz abgeschieden wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abscheiden der Deckschicht ein alkalischer Elektrolyt mit besonders hohem Cyanidgehalt, vorzugsweise mit einem Verhältnis Au : CN (frei) < 1, verwendet wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromdichte in dem Elektrolyten so niedrig gehalten wird, dass die Abscheidungsgeschwindigkeit etwa 3 bis 6 um/h beträgt.

PATENTANSPRUCH II Anwendung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I zur Abscheidung von Goldüberzügen auf Gehäusen für Halbleiterbauelemente.