JPS643340B2 - - Google Patents

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JPS643340B2
JPS643340B2 JP57192553A JP19255382A JPS643340B2 JP S643340 B2 JPS643340 B2 JP S643340B2 JP 57192553 A JP57192553 A JP 57192553A JP 19255382 A JP19255382 A JP 19255382A JP S643340 B2 JPS643340 B2 JP S643340B2
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JP
Japan
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gold
layer
polysilicon layer
electrode
semiconductor device
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JP57192553A
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English (en)
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Hitoshi Nagano
Toshiro Kobayashi
Tadashi Matsumoto
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体集積回路等のボンデイング用
電極部の構造とその製造方法に関するものであ
る。
従来、この種の電極部は、第１図に示すよう
に、半導体基板１上に形成された、例えば二酸化
シリコン（SiO2）層のような絶縁層２を介し、
例えばアルミニウム（Al）からなるボンデイン
グ用電極３の形成し、さらに、半導体特性の安定
化と配線金属の保護のための絶縁膜４で、後に金
属細線を接続すべき箇所を除いて、覆われた構造
が一般的であつた。そして、外部回路との電気的
接続は、例えば金（Au）細線５を熱圧着技術に
よりAlからなるボンデイング用電極３に接着し
て行なわれていた。
このため、Au細線５を電極３に接着した後に、
200〜300℃程度の熱処理工程を経た場合、Au細
線とAl電極の各金属が反応し、AuAl2、Au2Al等
の合金が不均一に形成されてしまい、これにより
Al層中に空孔が発生し、電気的抵抗が増大する
欠点および上記合金層と半導体基板上の絶縁層と
の接着強度が小さいため、Au細線が半導体基板
のボンデイング用電極からはく離してしまう欠点
等があつた。
さらに、本半導体素子を十分な気密封止を行な
わないで使用した場合には、電極部が保護用絶縁
膜で覆われていず、露出しているAl電極部が、
例えば水分等により容易に腐食されてしまうとい
う欠点があつた。
本発明はこれらの欠点を解消するため、ボンデ
イング用の新たな電極部構造を提供するものであ
り、以下図面について詳細に説明する。
第２図は本発明の一実施例の断面図であつて、
１１は半導体基板、１２は絶縁層、１３はポリシ
リコン層、１４はAl−Au合金層、１５は保護用
絶縁膜、１６はAu細線である。このような半導
体装置は従来の同種装置の製造技術によつて容易
に製造できる。
本発明の電極構造は以上のようになつているた
め、Al−Au合金層１４はポリシリコン層１３と
広い面積で接合しており、さらに両者の境界面に
おいては、シリコン、金、アルミニウムの元素が
互いに反応し合い、機械的強度を大きくしてい
る。したがつて、従来、Al配線−Au細線の接合
で信頼性上問題とされていたボンデイング不良は
全く発生しないという利点がある。
なお、Al−Au合金の電気抵抗率は、例えば、
Au2Alで1.3×10-5Ω・cm、Au4Alで3.8×10-5
Ω・cmと一般の金属と同程度であり、得られる半
導体素子の電気的特性には全く影響を及ぼさない
ものである。
ところで、Alは、例えば水分の付着等によつ
て極めて短期間のうちに腐食されるのに対して、
Auは極めて高い耐食性を有しており、さらに、
Au−Al合金についても純Alに比して、著るしい
耐腐食性を有していることはよく知られている。
したがつて、第２図に示す本発明の構造は、配線
金属の耐腐食性の観点からも、従来構造に比べ、
大きな利点を有しているものである。とくに、現
在広く使用されているプラスチツクモールド集積
回路素子における故障がボンデイング部のAl層
の腐食によつて生じている事実から、本発明の構
造は、集積回路故障対策として大きな利点をもた
らすものである。
一方、本構造を作成するには、周知の方法によ
り半導体基板１１上に絶縁層１２、ポリシリコン
層１３を形成した後、AlとAuの少なくとも２層
を、最終的にAl−Au合金層１４が所定の形状に
なるように、例えば真空蒸着とホトリソグラフイ
ーにより形成する。次に、やはり周知の方法によ
り保護用絶縁膜１５を形成する。ついで、外部回
路との接続用としてAu細線１６をすでに形成し
たAu−Al多層膜上に熱圧着等により接着する。
以上の工程が終了した後に、200〜300℃の温度で
数分〜数十分間の熱処理を行なうことにより、
Al−Au合金層１４が形成され、極めて容易に本
発明の電極構造を形成することができる。
第３図は本発明の他の実施例の断面図であり、
やや厚く形成したAl層１７の両端に設けた保護
用絶縁膜１５の間のAl層上に金属をやや厚く設
けて熱処理し、Al−Au合金層１４が図示のよう
にでき、両端にAl層１７が存在する構造を示す。
本実施例の効果は上記の第２図の実施例と全く同
じである。
第４図は本発明のさらに他の実施例であり、上
述の第３図に述べた実施例において、Au層をよ
り薄く形成し、合金化熱処理を十分に施して保護
用絶縁膜１５に挾まれた部分を完全にAl−Au合
金層１４としたものであり、その効果は上述の第
２図の実施例と全く同じである。
第５図は、上述のAlとAu層の合金化熱処理
（290℃、40時間）の前後（ａは熱処理前、ｂは熱
処理後）におけるAu細線の引張り強度の実測デ
ータであり、本発明の製法により、引張り強度が
大きくなることを示すものである。ここで、熱処
理時間を40時間としたが、合金化のためには上述
のようにせいぜい数十分程度の熱処理でよいが、
このデータはこれよりも長時間の熱処理を行なつ
ても悪影響のないことも示している。
以上説明したように、本発明の電極構造によれ
ば、AlまたはAuを主成分とする金属細線の電極
への接着不良、あるいは電極金属の腐食が防止で
き、さらに、金属細線の引張り強度が増大する等
の効果があり、半導体集積回路の長寿命化、故障
率の低下につながる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の半導体装置の電極構造の断面
図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ本発明の
半導体装置の電極構造の断面図、第５図は本発明
の製法により得た半導体装置の電極部に接続した
金属細線の引張り強度の実測データを示す図であ
る。 図において、１，１１……半導体基板、２，１
２……絶縁層、３，１７……アルミニウム電極、
４，１５……保護用絶縁膜、５，１６……金細
線、１３……ポリシリコン層、１４……アルミニ
ウム−金合金層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体素子と外部回路とを金属細線で接続す
    る半導体装置において、該半導体素子基板上に設
    けた絶縁膜上にポリシリコン層および該ポリシリ
    コン層に接してアルミニウムと金とを主成分とす
    る合金層を有し、該合金層上に金または金を主成
    分とする金属細線が接着されてなることを特徴と
    する半導体装置の電極部構造。 ２ 半導体素子基板上に絶縁膜を介してポリシリ
    コン層および該ポリシリコン層に接してアルミニ
    ウムと金の少なくとも２層からなる多層金属膜を
    形成した後、該多層金属膜上に金または金を主成
    分とする金属細線を接着し、しかる後、加熱処理
    により少なくとも前記金属細線下の前記多層金属
    膜を合金化することを特徴とする半導体装置の電
    極部構造の製造方法。
JP57192553A 1982-11-04 1982-11-04 半導体装置の電極部構造およびその製造方法 Granted JPS5982737A (ja)

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JPS5982737A JPS5982737A (ja) 1984-05-12
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TW426980B (en) * 1999-01-23 2001-03-21 Lucent Technologies Inc Wire bonding to copper

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JPS5982737A (ja) 1984-05-12

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