JPH0148657B2 - - Google Patents

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JPH0148657B2
JPH0148657B2 JP58146810A JP14681083A JPH0148657B2 JP H0148657 B2 JPH0148657 B2 JP H0148657B2 JP 58146810 A JP58146810 A JP 58146810A JP 14681083 A JP14681083 A JP 14681083A JP H0148657 B2 JPH0148657 B2 JP H0148657B2
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JP
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metal
layer
copper
hydrogen
thin film
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JP58146810A
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Kenesu Ruisu Robaato
Kumaaru Rei Sadeiputa
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International Business Machines Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕 本発明は、金属薄膜構造体が熱処理を受けてい
るとき、構造体の１方の金属の外被層（オーバレ
イヤ）を通して他方の金属が拡散するのを阻止す
るプロセスに関するものである。本発明は電子産
業分野の用途があり、例えば集積回路デバイスが
複数の重ねられた金属薄膜を含み且つそれらが例
えばピンの真鍮ろう付け、チツプ接合、ワイヤボ
ンデング等の多様な熱サイクルステツプを含む処
理を経て完成される場合に、その集積回路の製造
に適用されるものである。 〔先行技術〕 種々の電子デバイスの製造に際して、クロー
ム・銅・クローム及び金・ニツケルの薄膜組合わ
せのような多層化された金属薄膜が屡々用いられ
る。そのような多層金属薄膜構造を用いるに際し
て、その外側金属表面は半田づけ、チツプ接合、
ピン真鍮ろう付け、ワイヤボンデング等の製造工
程に適したボンデング表面を持つことが望まれ
る。しかし製造工程の加熱ステツプ中に金属薄膜
外被層の主としてグレーン境界を介して内部金属
層のうちの１つからその層の露出表面上への拡散
が起きることが観察された。拡散された金属がそ
の後酸化すると半田湿潤性又はボンデング容易性
が著しく損なわれる結果となり、又露出表面の接
触抵抗が増大し、そして製造中の電子デバイスを
不良品にすることがある。本発明はこの問題の解
決策を教示するので、製造中に１回又はそれ以上
加熱サイクルにさらされる電子デバイスに望まし
い金属薄膜構造を与えるのに使用することができ
る。 先行技術文献は電子素子を製造するため炉内で
周囲環境としてガス混合物を使うことを広範に教
示している。例えば米国特許第3071854号は化成
ガス（H2 15％、N2 85％）及びアルゴンを開示
しており、米国特許第3363308号は化成ガスを開
示している。しかしそれらは何れも金属下地層
（アンダーレイヤ）から外側の金属薄膜の表面へ
の金属の拡散を助長する条件の下で金属薄膜が熱
処理される環境でそのようなガスを使うことは開
示していない。 米国特許第3513520号は水素を含む窒素雰囲気
と一酸化炭素雰囲気が高温度金属ストリツプ形成
ミルで使用されることを開示している。それに関
与する金属は厚膜であつて薄膜を通過する金属の
拡散の問題は存在しない。 上記何れの先行技術も本発明を教示してない。 〔発明の要約〕 本発明により、相互に接触している複数の金属
薄膜より成る構造を、内部の層からの金属の拡散
とそれに続いて水素、一酸化炭素等のような活性
ガスと混合された窒素又はアルゴンより成る雰囲
気中で１回又は２回以上の加熱処理を受けること
による該拡散された金属の酸化に起因して、露出
された又は外側の金属薄膜表面層を悪化すること
なしに、１回又は２回以上の加熱ステツプ又はサ
イクルを経て処理しうることがわかつた。 〔詳述〕 電子デバイスの製造に当り、導電径路、ボンデ
ング表面又は他の物理的及び機能的素子を形成す
るための金属薄膜層が屡々使用される。金属薄膜
層は屡々他の層上に重畳される。或る種のデバイ
スの製造に際しては例えばクローム・銅・クロー
ム層構造が用いられ、他のデバイスでは金・ニツ
ケル層が用いられる。本発明の効果はチタン・
銅・チタン、金めつきされたKOVAR合金、及び
コバルト薄層で被覆された銅のような他の金属薄
膜構造でも得られる。 電子デバイスの製造は複数の層の順次的付着、
チツプの取付け、ピンの真鍮ろう付け、キヤツプ
の半田付け、線のボンデング等を含み、それらに
関連して一連の加熱サイクルが存在する。加熱工
程は例えば200−400℃と比較的低い温度であるこ
とが多いけれども、金属層が可成り薄いので内側
面から金属が、主として薄い金属外被層のグレー
ン境界を介して被覆金属構造の露出表面へ拡散す
ることにより、金属又はその酸化生成物が表面に
現われて表面を汚染することがありうる。例えば
クローム・銅・クローム金属薄膜層の場合には、
加熱サイクル中にクローム表面薄膜を通して銅が
拡散し、クロームの露出表面に到達して酸化し、
かくしてクローム表面を銅及びその酸化物で汚染
する。同様に金・ニツケル金属薄膜の下地層から
ニツケルが金外被層を通つて拡散し、金の表面に
ニツケル及びその酸化物の汚染部が形成されるこ
とが観察された。何れの場合も半田の湿潤性、不
動態化（パシベーシヨン）層の付着性、及びクロ
ーム、金又は他の外側金属表面に対する配線のボ
ンデング性が著しく悪化する。 薄い金属外被層を通して内側金属層から金属が
拡散することは、窒素、アルゴンなどのような不
活性ガス及び水素、一酸化炭素などのような活性
ガスの混合物雰囲気中でそのような金属層構造体
の加熱処理を行なうことにより防止しうることが
発見された。 驚くべきことに、極めて少量の活性ガス（例え
ば僅か0.1％の水素が有効であることがわかつた）
を用いることにより優れた結果が得られた。これ
に匹敵する結果が一酸化炭素又は他の活性ガスを
用いても得られる。例えば少量の水素と混合した
アルゴンなどの不活性ガスでも外方拡散を防止し
うることが期待される。 本発明の用語の金属薄膜又は薄層は、500〜
2000Åの範囲の外被膜厚を有する3000Å程度まで
の範囲の層を意味する。例えばクローム・銅・ク
ローム構造は、1000Åの代表的な厚さのクローム
外側層と、５〜10ミクロンの銅コア層と、約1000
Åの厚さの他のクローム層とを含む。これらの層
は真空蒸着、スパツタリング、無電気又は電解め
つきのような普通の金属薄膜付着方法によつて作
られる。 本発明の目的は薄い保護外被層を通過して下地
層から金属が拡散し、且つそれが以後の加熱サイ
クル中に酸化するのを防止することであつて、半
田による湿潤性を改善し、薄い金属表面層の外側
に対する不動態層又は他の保護膜（オーバーコー
ト）層の付着性を改善し、金属等の表面上への配
線のボンデング性を改善することである。これら
のすべては多層金属薄膜より成り複数回加熱処理
される構造体の製造の容易性及び信頼性を向上さ
せるのに寄与する。 第１図に複数の金属薄膜層を含む電子デバイス
の断面が示される。デバイス１はポリイミド、ガ
ラス、セラミツク等でもよい基板２を持つものと
して示されている。クロームのような金属の第１
の薄膜層３が基板２に付着されて下地誘電体への
付着性を良くしている。この層は1000Å台の厚さ
のものであることが多い。次にこの図では銅のよ
うな金属の第２の層４（代表的な厚さは約５〜10
ミクロン）が第１の金属薄膜層３の上に付着され
る。この銅層はデバイス内の導電径路を与える。
次に表面金属薄膜層５（例えば厚さ約1000Åのク
ローム層）が銅層４の上に付着される。この組立
体の上には例えばポリイミド、Si3N4、SiO2等で
もよい誘電体被覆６が与えられてもよい。金属薄
膜層５のあちこちの部分が導電性ワイヤ７を取付
ける目的で露出されており、又チツプ接合のため
の領域８を与える目的で部分的に除去されてもよ
い。例えばチツプ９が金属半田ボール１０により
露出銅コアへ半田付けされ、その場合クローム層
は半田止め又はダムとして働らき、半田付け工程
中に所望の接合領域を越えて半田が拡がるのを阻
止する。代表的な半田ボールは鉛・錫合金又は
鉛・インジウム合金より成り、炉内で200〜360℃
の温度範囲で半田をリフロすることにより、露出
された銅又は金の表面に接合される。 前述のように、若しも下地層から金属が拡散す
る金属薄膜表面を有する構造体に対して、本発明
の利益を受けることなく一連の半田リフロ、チツ
プ接合、ピン真鍮ろう付け及びその他集積回路の
製造に用いられる工程が実行されるならば、下地
層からの金属は金属薄膜外層を通つて移動又は拡
散し、露出された表面（例えば銅又はニツケル及
び外表面上のそれらの酸化物表面）に汚染金属及
びその酸化物を生成する。クローム上層の場合に
は、その表面が半田止め又はダムとして働らく能
力を減退させる結果を招く。それは更に誘電体保
護膜の付着性を低下させる。金属酸化物の存在
は、不動態化層として働らき且つ銅に酸化物を生
じさせないように保つことにより、クロームの表
面金属薄膜を介して下地銅層に対するワイヤのボ
ンデング性を低下させる。 以下の説明はクローム・銅・クローム層構造に
つきなされるが本発明の利点は、例えば金めつき
ニツケル、又は金めつきKOVARの接点表面のよ
うな他の金属薄膜層の組合わせの場合でも得られ
る。前者の場合、ニツケル酸化物の存在が鉛・錫
半田による湿潤性に不利な影響を及ぼすのに対し
て、後者の場合、金の上に金属酸化の存在するこ
とが他の相手方表面に対する良好な電気的接触を
阻害する。 実例 １ 微粒子セラミツク基板が用意され、夫々800Å、
10ミクロン、及び1000Åの厚さを有するクローム
層、銅層、及びクローム層がセラミツク基板の表
面上に通常の方法で順次真空蒸着された。このよ
うに蒸着されたサンプルは次にオージエ深度プロ
フイル法を用いて解析してクローム上層と銅下地
層との間が明確に独立していることを確証する。
結果のプロフイルは第２図に示される。図から明
らかなように、クローム上層の下にこのように蒸
着された銅は酸化物と無縁である。オージエ深度
プロフイル法は金属膜の表面領域及び表面下の領
域の酸化物、汚染等を調べる解析方法である。こ
の方法はエレクトロニツクス及び電子物理の進歩
（Advances in Electronics and Electron
Physics）第54巻、pp.241〜298（1980年発行）に
掲載されたP.Holloway氏の論文
「Fundamentals and Applications of Auger
Spectroscopy）に述べられている。この構造体
は、直径0.038mmの金めつきされた銅線で超音波
的にたやすくボンデングすることが出来る。 実例 ２ 実例１で述べたような基板の部分が窒素雰囲気
中で３時間に亘つて360℃で加熱処理された。そ
のサンプルをオージエ深度プロフイル解析する
と、クロームの表面上に銅が拡散していることを
明らかに示した。第３図の解析図は又、クローム
層と銅層との間にはもはや明確な区分が消失して
いること、及び上面の銅は酸化していることを示
す。表面上への銅の拡散、及びそれに続く又は同
時の銅の酸化はワイヤ・ボンデング上の問題を生
じた。 実例 ３ (a) 水素 0.1％ (b) 水素 １％ (c) 水素 2.5％ (d) 水素 ５％ を夫々含む窒素雰囲気中で３時間に亘り360℃の
温度で基板のサンプルが加熱処理され、実例２の
手順が踏襲された。 これらのサンプルに対するオージエ深度プロフ
イルは、テストされたすべての濃度に於て活性ガ
スの存在がクロームを通して上面への銅の拡散を
すつかり抑制していることを示している。上記(a)
及び(c)の場合のオージエ深度プロフイルは夫々第
４図及び第５図に示される。これらのガス混合物
中では如何に長時間加熱処理しようとも、クロー
ム層と銅層との間の区分は維持され、クローム層
には大体に於て銅が拡散されないと結論づけるこ
とが出来る。従つてクローム外表面はそのワイヤ
ボンデング性、半田止め又はダム特性、任意の外
被誘電体に対する接着性を保ち、しかも銅に対す
る不動態化層として有効に機能し続ける。クロー
ム・銅・クローム冶金構造は、半田リフロによる
何回ものチツプ接合工程及び１〜２％の水素を含
んだ窒素雰囲気中での温度処理を受けた後でも超
音波ワイヤボンデング性を維持することが実験的
に判明した。すべての結果が第１表に示される。
【表】 加熱サイクル中に少量の水素でドープされた窒
素を用いた場合と同様な利点が、以下に述べるニ
ツケル・金冶金構造でも適用されることが見出さ
れた。 実例 ４ 厚さ３〜５ミクロンのニツケル層に続いて厚さ
500〜1500Åの金属がセラミツク基板上のモリブ
デン表面に通常の無電気金属めつき方法によつて
順に付着された。短時間（５〜10分間）の熱処理
を純水素雰囲気中で高温度（550〜600℃）で行な
い、５に等しく又はそれより大きい望ましい金対
ニツケル比が金の表面に生じるように金とニツケ
ルとの間の限られた相互拡散と開始させるように
する。この表面は60／40の錫／鉛半田によつて容
易に湿潤されることが見出された。 実例 ５ 実例４で述べたような基板の部分が窒素雰囲気
中で400℃の温度で１時間に亘つて熱処理された。
オージエ深度プロフイル解析の結果、ニツケル酸
化物の助けによりニツケルが金表面へ拡散された
ことがわかつた。その結果として表面に於ける金
対ニツケル比が５から0.2へと著しく減少した。
この表面は60／40の錫／鉛半田によつては湿潤さ
れなかつた。 実例 ６ サンプルが水素１〜２％を含む窒素雰囲気中で
熱処理されることを除き実例５と同じ手順が踏襲
された。このサンプルのオージエ深度プロフイル
は、熱処理の結果として金の表面へニツケルが拡
散するようなことは無いことを示した。この表面
は60／40の錫／鉛半田によつて湿潤されるのが望
まれた。換言すれば水素をドープした窒素雰囲気
中で熱処理を実施することにより金・ニツケル冶
金構造の完全性及び高品位性が維持された。 水素の使用と関連した注意事項として、酸素中
約４％を越える水素濃度は爆発性であるから、こ
れより高い水素濃度を用いるときは特別な安全対
策が必要であることを注記する。しかし例えば窒
素中に５％より少い、0.1％程度の極めて低い水
素濃度を用いると極めて満足な結果が得られるこ
とがわかつたので、危険な範囲の水素濃度で処理
することは不必要である。その結果、このガス混
合物は大規模な安全措置を必要とすることなく炉
内で容易に使用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は複数の薄膜即ち金属の層を含んだ電子
デバイスの１部を示す部分断面図、第２図乃至第
５図は多層金属薄膜構造の付着の各段階と選択さ
れた雰囲気中での熱処理後の種々の深度の金属濃
度の関係をグラフで示すオージエ深度プロフイル
である。 １……電子デバイス、２……基板、３……第１
の金属薄膜層、４……第２の金属層、５……表面
の金属薄膜層、６……誘電体被覆、７……導電性
ワイヤ、８……チツプ接合領域、９……チツプ、
１０……半田ボール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 接触状態にある外被金属薄膜層及び下地金属
    層を200乃至400℃の範囲の温度で加熱処理中に該
    外被金属薄膜層を通過して下地金属層から金属が
    拡散するのを防止する処理方法であつて、不活性
    ガス、及び上記加熱処理中に下地金属層の金属が
    外被金属薄膜層のグレーン境界を通過して、外被
    金属薄膜層上へ拡散するのを防止するのに十分な
    相対的に少量の活性ガスより成る混合ガスの存在
    下で上記加熱処理を行なうことを特徴とする拡散
    防止処理方法。 ２ 上記不活性ガスは窒素及びアルゴンより成る
    群から選ばれたガスであることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の処理方法。 ３ 上記活性ガスは水素であることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項又は第２項記載の処理方
    法。 ４ 上記水素は0.1％から４％未満の範囲の濃度
    で上記混合ガス中に存在することを特徴とする特
    許請求の範囲第３項記載の処理方法。
JP58146810A 1982-12-02 1983-08-12 拡散防止処理方法 Granted JPS59106126A (ja)

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US06/446,300 US4576659A (en) 1982-12-02 1982-12-02 Process for inhibiting metal migration during heat cycling of multilayer thin metal film structures

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JPS59106126A JPS59106126A (ja) 1984-06-19
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4646958A (en) * 1985-10-31 1987-03-03 International Business Machines Corp. Fluxless soldering process using a silane atmosphere
DE3639021A1 (de) * 1986-11-14 1988-05-26 Philips Patentverwaltung Verfahren zum verloeten von keramischen bauteilen
JP2645014B2 (ja) * 1987-05-27 1997-08-25 株式会社日立製作所 ワイヤボンディング装置
US4860942A (en) * 1987-11-30 1989-08-29 Ceradyne, Inc. Method for soldering void-free joints
DE3811127A1 (de) * 1988-03-31 1989-10-12 Siemens Ag Diffusions-pressschweissen von blechpaketen aus nickel
US5145104A (en) * 1991-03-21 1992-09-08 International Business Machines Corporation Substrate soldering in a reducing atmosphere
FR2686212B1 (fr) * 1992-01-13 1994-03-11 Air Liquide Procede d'application de composition de soudure sur des broches de composants electroniques.
US5680092A (en) * 1993-11-11 1997-10-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Chip resistor and method for producing the same
US6420205B1 (en) * 1999-03-24 2002-07-16 Kyocera Corporation Method for producing package for housing photosemiconductor element
CN101990458B (zh) 2008-04-03 2015-07-01 传统环境服务有限公司 处理硅酮废料的方法
CN110088863B (zh) * 2016-12-19 2021-08-06 田中贵金属工业株式会社 带状触点部件及其制造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE589502C (de) * 1929-09-29 1933-12-08 Arnold Redler Kastenfoerderer fuer Schuettgut
NL260635A (ja) * 1960-04-25
US3363308A (en) * 1962-07-30 1968-01-16 Texas Instruments Inc Diode contact arrangement
DE1589502C3 (de) * 1967-02-24 1974-01-24 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zur Herstellung einer Lotschicht und Anwendung des Verfahrens auf metallische Anschluß- und Halbleiter
US3964666A (en) * 1975-03-31 1976-06-22 Western Electric Company, Inc. Bonding contact members to circuit boards
JPS5311436A (en) * 1976-07-17 1978-02-01 Toyota Motor Corp Three-phase air mixing type automtovie air conditioner
JPS5325355A (en) * 1976-08-23 1978-03-09 Hitachi Ltd Production of semiconductor device
US4176443A (en) * 1977-03-08 1979-12-04 Sgs-Ates Componenti Elettronici S.P.A. Method of connecting semiconductor structure to external circuits
US4320412A (en) * 1977-06-23 1982-03-16 Western Electric Co., Inc. Composite material for mounting electronic devices
US4179534A (en) * 1978-05-24 1979-12-18 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Gold-tin-gold ohmic contact to N-type group III-V semiconductors
JPS5850421B2 (ja) * 1978-07-19 1983-11-10 株式会社東芝 薄膜回路
JPS55138255A (en) * 1979-04-13 1980-10-28 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
JPS5631913A (en) * 1979-08-21 1981-03-31 Yokohama Rubber Co Ltd:The Fender
FR2466860A1 (fr) * 1979-10-05 1981-04-10 Radiotechnique Compelec Procede de soudure d'un cristal semi-conducteur sur un support metallique et dispositif semi-conducteur comportant un cristal de silicium et un support nickele reunis par ce procede
GB2061155B (en) * 1979-10-11 1983-02-23 Secr Defence Pressure-bonding metal and/or ceramic members by using an interposed silver foil
US4268584A (en) * 1979-12-17 1981-05-19 International Business Machines Corporation Nickel-X/gold/nickel-X conductors for solid state devices where X is phosphorus, boron, or carbon
US4282043A (en) * 1980-02-25 1981-08-04 International Business Machines Corporation Process for reducing the interdiffusion of conductors and/or semiconductors in contact with each other
US4415375A (en) * 1982-06-10 1983-11-15 Mcdonnell Douglas Corporation Transient titanium alloys

Also Published As

Publication number Publication date
US4576659A (en) 1986-03-18
EP0110181A2 (en) 1984-06-13
JPS59106126A (ja) 1984-06-19
DE3379323D1 (en) 1989-04-13
EP0110181B1 (en) 1989-03-08
EP0110181A3 (en) 1985-10-30

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