(57)【要約】      （修正有）【課題】アルミニウムボンド・パッドに金ワイヤを熱超音波ボンディングする際、ワイヤとボンド・パッドの間に金属間化合物が形成され，系内の原子が拡散することにより形成されるボイドを減少または防止し、ワイヤ・ボンド安定性を高めたアルミニウム・ボンド・パッドを提供する。【解決手段】電子デバイス・ボンド・パッド１４０は、電子デバイス基板１２０上に配置されたＡｌ層を含む。このＡｌ層２１０は、中に配置された真性の１０族の金属を含む。【選択図】図２Ａ
2010278439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイス基板上に配置されたＡｌ層と、前記Ａｌ層内に配置された真性の１０族の金属とを含む、電子デバイス・ボンド・パッド。
【請求項２】
前記真性の１０族の金属の少なくとも一部分が、Ａｌの金属間化合物を含む合金区域内に配置される、請求項１に記載のボンド・パッド。
【請求項３】
前記真性の１０族の金属の一部分が、Ａｌの金属間化合物を含む合金区域の下に配置される、請求項１に記載のボンド・パッド。
【請求項４】
Ａｕボールによって前記Ａｌ層に取り付けられたＡｕワイヤと、前記Ａｕボールと前記Ａｌ層の間に配置された合金区域とを含み、前記Ａｕワイヤが前記１０族の金属を原則的に含有しない、請求項１に記載のボンド・パッド。
【請求項５】
前記真性の１０族の金属の少なくとも一部分が、少なくとも約５０重量％の前記１０族の金属を含む濃縮した層内に配置され、
前記Ａｌ層が下側Ａｌ層であり、前記濃縮した層が前記下側Ａｌ層と上側Ａｌ層の間に配置される、請求項１に記載のボンド・パッド。
【請求項６】
前記基板が搭載されるデバイス・パッケージと前記デバイス・パッケージのパッケージ・パッドを前記ボンド・パッドに接続するワイヤ・ボンドとをさらに備える、請求項１に記載のボンド・パッド。
【請求項７】
電子デバイス基板を準備すること、
Ａｌボンド・パッドを前記基板上に配置すること、および
真性の１０族の金属を前記Ａｌボンド・パッド内に組み込むことを含む、電子デバイス・ボンド・パッドを形成する方法。
【請求項８】
前記１０族の金属が上側アルミニウム層と下側アルミニウム層の間に配置された濃縮した層内に配置され、前記濃縮した層が少なくとも５０重量％の前記１０族の金属を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記基板がデバイス・パッケージに搭載され、ワイヤ・ボンドが前記Ａｌ層をパッケージ・パッドに接続する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記組み込むことが、第１のＡｌ層を形成すること、前記Ａｌ層上に１０族の金属層を形成すること、および前記１０族の金属層の上に第２のＡｌ層を形成することを含む、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は一般に電子部品のパッケージングを対象にし、より詳しくは金ワイヤ・ボンディングを対象にする。
【背景技術】
【０００２】
集積回路ダイは、一般にパッケージ・リードとダイ上のアルミニウム・ボンド・パッドとに接合される金ワイヤによってパッケージ・リードに電気的に接続される。熱超音波ボンディングと呼ばれることもあるこのワイヤ・ボンディング方法は、一般に、金ワイヤとアルミニウム・ボンド・パッドの間に金属結合を形成させるために圧力と超音波エネルギーの組み合わせを使用する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一態様は、電子デバイス基板上に配置されたＡｌ層を含む電子デバイス・ボンド・パッドを提供する。このＡｌ層は、その中に位置する真性の１０族の金属を含む。
【０００４】
別の態様は、電子デバイス・ボンド・パッドを形成する方法を提供する。この方法は、電子デバイス基板を準備することを含む。Ａｌボンド・パッドは、この基板上に配置される。真性の１０族の金属が、このＡｌボンド・パッド内に組み込まれる。
【０００５】
次に、添付の図面とともに以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】ボンド・ワイヤによってパッケージ・パッドに結合された電子デバイス・ボンド・パッドの図である。
【図２Ａ】間に配置される１０族の金属を含む層を有する、本開示のボンド・パッドの上に配置されたボール・ボンドの図である。
【図２Ｂ】間に配置される１０族の金属を含む層を有する、本開示のボンド・パッドの上に配置されたボール・ボンドの図である。
【図２Ｃ】間に配置される１０族の金属を含む層を有する、本開示のボンド・パッドの上に配置されたボール・ボンドの図である。
【図３】Ａｌ層が１０族の金属で均一にドープされた、本開示のボンド・パッドの図である。
【図４】１０族の金属を含む層が上側Ａｌ層と下側Ａｌ層の間に配置された、本開示のボンド・パッドの図である。
【図５】Ａｌと１０族の金属を含む層がボンド・パッドの上側表面に配置された、本開示のボンド・パッドの図である。
【図６】本開示の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
アルミニウム（Ａｌ）ボンド・パッドに直接金（Ａｕ）ワイヤを熱超音波ボンディングすると、ＡｕワイヤとＡｌボンド・パッドの間に金属間化合物（ＩＭＣ）区域が通常形成される。このＩＭＣ区域は、例えばＡｕとＡｌを含む。Ａｕワイヤと、ＩＭＣと、Ａｌパッドとを含むこの熱力学系は平衡にはない。したがって、この系内の原子は、系の自由エネルギーを低下させるように時間の経過とともに様々な拡散経路によって拡散する可能性があり、ときにはボイドを形成する。このボイドは、ワイヤ・ボンドを弱体化させ、ボンドおよびボンド・パッドに関連付けられたデバイスの不具合に通じる可能性がある。
【０００８】
ボイド形成を減少させるために、従来型のＡｕワイヤは、約１重量％のＰｄと合金化される場合がある。しかし、このＰｄはＡｕワイヤの硬度を増加させ、それがワイヤ・ボンド工程を複雑にし、他のメカニズムによって信頼性を減少させる場合がある。
【０００９】
ボイド形成は、ボンド・パッド内に真性の１０族の金属を含むＡｌボンド・パッドを形成することによって減少させる、あるいは実質的に防止することができることが現在認められている。１０族の金属とは、周期律表の１０族（国際純正応用化学連合（ＩＵＰＡＣ）推奨の用語）内の元素Ｎｉ、Ｐｄ、またはＰｔのうちの１つまたは複数である。この１０族の金属は、以下の様々な実施形態で説明するように、ボンド・パッド内に起因するときは真性であるが、Ａｕワイヤからのときは真性ではない。
【００１０】
Ａｌパッドによって供給される１０族の金属は、時間の経過とともに熱超音波方法によって形成されたＩＭＣ区域内にまたはＩＭＣ区域の近傍に濃縮し、ボイド形成を阻止することができる。しかし、Ｐｄまたは他の１０族の金属を含有しないＡｕワイヤを使用することができれば有利である。このＰｄを含有しないＡｕワイヤは、Ａｕ−Ｐｄ合金ワイヤより扱い易い。このより扱い易いワイヤは、ワイヤ・ボンディング作業中に処理するのがより容易であり、製造者の負荷を軽減し、結果としてより信頼性の高いワイヤ・ボンド接続になる。
【００１１】
最初に図１に転じると、パッケージングされた電子デバイス１００が示されている。このデバイス１００はパッケージ基板１１０とデバイス基板１２０とを含む。この基板１２０は、例えば半導体基板上の集積回路とすることができる。パッケージ基板１１０はリード・パッド１３０を有し、基板１２０はその上に形成されるボンド・パッド１４０を有する。このボンド・パッド１４０は、以下に詳細に説明するように、Ａｌとその中に分布する真性の１０族の金属とを含むＡｌ層である。本明細書で、かつ特許請求の範囲で使用されるとき、Ａｌ層とは少なくとも約５０重量％のＡｌを含む層のことである。このＡｌ層は、元素のＡｌと、１つもしくは複数のＡｌの合金、または１つもしくは複数のＡｌの金属間化合物とを含むことができる。Ａｕワイヤ１５０は、リード・パッド１３０をボンド・パッド１４０に接続する。この接続は例えば、熱超音波ワイヤ・ボンド方法によって形成することができる。ワイヤ・ボンド方法は、従来型のものとすることができる。したがってこのボンドは例えば、事前に選択した時間の間の、熱、圧力、および超音波エネルギーの組み合わせによって形成することができる。このワイヤ・ボンディング方法は、ボンド・パッド１４０への電気的および冶金的結合を形成するＡｕボール１６０を作り出す。
【００１２】
図２Ａは、その上に形成されたボール１６０を有する、本開示によって形成されたボンド・パッド１４０を示す。このボンド・パッド１４０は、本明細書で説明される実施形態により形成することができる層２１０、例えばＡｌと１０族の金属との合金を最初に含む。このボンディング方法は、ボール１６０と層２１０の間に位置するＩＭＣ区域２２０を形成する。少なくとも１０族の金属の一部分は、ボンディング工程中ＩＭＣ区域２２０内に組み込まれる。ＩＭＣ区域内の１０族の金属は、従来型の工程で見られるようなボンド・ワイヤからではなく、ボンド・パッド１４０に起因するので、この１０族の金属は真性の１０族の金属である。したがって、従来型の方法に伴う上記で述べた問題点を回避することができる。
【００１３】
図２Ｂは、エージング後の、例えばＡｕボンドの形成後の十分な時間後の、様々な原子種がそれらの当初の場所から拡散したボンド・パッド１４０を示す。ボンド・パッド１４０と、ボール１６０と、ＩＭＣ区域２２０との熱力学系は、ワイヤ・ボンド工程がＩＭＣ区域２２０を形成した直後は一般に平衡にはない。Ａｕは、ＡｕおよびＡｌ、例えばＡｌ２Ａｕ５およびＡｌ２Ａｕを含むＩＭＣを形成するようにＡｌボンド・パッド１４０内に容易に拡散する。多くの場合、１０族の金属の溶解度はＡｌ内より特定のＩＭＣ内で低い。したがって、Ａｕがボンド・パッド１４０内に拡散するとき、１０族の金属の一部分は、ボール１６０と層２１０の間のＩＭＣ区域２３０内に濃縮する。それによってボンド・パッド１４０は、当初ボンド・パッド１４０内に存在していた１０族の金属の一部分がその中に分布して残っている状態で、Ａｌと１０族の金属の合金から、Ａｌ／ＡｕＩＭＣのＩＭＣ区域に変換される可能性がある。層２１０およびボール１６０と比較して１０族の金属が豊富なＩＭＣ区域２３０が存在することによって、ボンド・パッド１４０とボール１６０がエージングするとボイド形成が阻止されると考えられる。いくつかの実施形態では、このＩＭＣ区域２３０は、少なくとも約５０重量％の１０族の金属を含む。ボイドの減少またはボイドがないことは、本開示の範囲内の実施形態を使用する作動回路内のワイヤ・ボンド不具合の発生確率を著しく減少させ、それによってデバイスの信頼性および寿命を増加させることが予想される。
【００１４】
いくつかの実施形態では、ボンド・パッド１４０は、約０．１重量％から約３５重量％の範囲内の１０族の金属の平均濃度を含む。この下限は、それ未満では利益を与えるのに不十分な量の１０族の金属しかＩＭＣ区域２３０内に組み込まれないであろうと考えられる値である。この上限は、例えばボンド・パッド１４０の硬度の増加に起因して、ワイヤ１５０のボンド・パッド１４０への接合が困難になる可能性がある量と関連する。場合によっては、ボンド・パッド内の１０族の金属の平均濃度は、例えばこの範囲内の極限でのボンド・パッド１４０の特性の変動を減少させるために、約０．５重量％から約１２重量％の範囲内にすることができる。場合によっては、１０族の金属の平均濃度は、約１重量％から約８重量％の範囲内であることができる。このより狭い範囲は、快適なプロセス・マージンを与えながら、より広い範囲の最大値と最小値に伴うどのようなリスクも減らすと考えられる。
【００１５】
図２Ｃは、ＩＭＣ区域２４０がＩＭＣ区域２３０とボール１６０の間に位置する、ボンド・パッド１４０とボール１６０を示す。このＩＭＣ区域２４０はその中に、ＩＭＣ区域２３０内に存在するよりも低い濃度の１０族の金属を有するＩＭＣ区域である。場合によっては、層２１０と、ボール１６０とＩＭＣ区域２４０とを含む系の熱力学によって、結果としてＩＭＣ区域２３０が、より低い濃度の１０族の金属を有する２つの区域の間に位置するようになる。したがって図示の実施形態では、１０族の金属のピーク濃度は、ＩＭＣ区域２３０内にすなわちＩＭＣ区域２４０と層２１０の間に位置する。そのような場合、ボール１６０はＩＭＣ区域２３０と直接接触しない可能性がある。
【００１６】
いくつかの実施形態では、ワイヤ１５０は少なくとも約９９．９９重量％のＡｕである。ワイヤ１５０が９９．９９重量％のＡｕであるとき、それはときには「４ナイン」または「４Ｎ」と呼ばれる。場合によっては、ワイヤ１５０および／またはボール１６０は、Ｐｄを含めて１０族の金属を原則的に含有しない。「１０族の金属を原則的に含有しない」とは、全ての１０族の金属の合計濃度が約０．０１重量％未満しかないことを意味する。したがって、原則的にボンド・パッド１４０内に存在する全ての１０族の金属は、真性の１０族の金属である。
【００１７】
図３は、本開示により形成された、全体的に３００と示される、ワイヤ・ボンディング前のボンド・パッド１４０の一実施形態を示す。このボンド・パッド１４０は、基板１２０上に位置する層３１０から形成される。この層３１０は、例えば１０族の金属がボンド・パッド１４０内にほぼ均一に分布している、１０族の金属を含む均質なＡｌ合金である。この文脈では、均一性とは数１０ｎｍ程度の距離スケールにわたるものであり、その結果粒界およびデンドライトなどの１０族の金属が濃化した局所的な領域は、１０族の金属の分布を非均一にしない。一様に分布する１０族の金属の一部分は、例えば前述のようにワイヤ・ボンディングおよびエージングの後で、ＩＭＣ区域２３０を形成するように濃縮すると予想される。１０族の金属の一部分は、層３１０内に残ると予想される。したがってこの残りの部分は、ＩＭＣ区域２３０の下に位置する。層３１０は、任意選択で１０族の金属以外の１つまたは複数の合金金属を数重量％またはそれ未満の濃度で含むことができる。例えば、約０．５％のＣｕが一般にヒロックの形成を減少させるために含まれる。
【００１８】
層３１０は、例えばボンド・パッド１４０を形成するための従来型のパターニングおよびエッチングが後に続く物理的気相成長法（ＰＶＤ）または蒸着によって形成することができる。ＰＶＤ法の場合は、層３１０内に所望される濃度でＡｌおよび１０族の金属を含む金属ターゲットを使用することができる。蒸着方法もＡｌおよび１０族の金属の所望の合金を作り出すように同様に構成することができる。特定の工程パラメータは通常、製造者固有のまたはデバイス固有のプロセス・インテグレーション要因に応じて決まる。当業者は特定の製造者の工程の流れに適合する適切な工程を決定することができる。
【００１９】
図４は、本開示により形成されるボンド・パッド１４０の、全体的に４００で示す、別の実施形態を示す。下側のＡｌ層４１０はＡｌを含むが、１０族の金属を原則的に含有しない。いくつか実施形態では、この層４１０は少なくとも約９９重量％のＡｌを含む。層４１０は任意選択で、例えばヒロックを抑制するために合金化元素を含むことができる。層４１０の上の上側層４２０もＡｌを含むが、それは層４１０に使用されるものと同じ合金であることができるが、そうである必要はない。
【００２０】
１０族の金属の濃縮した層である金属層４３０は、下側層４１０と上側層４２０の間に配置される。前述のように、１０族の金属は、ボンド・パッド１４０内の有利にボイドを抑制する位置に拡散することができる。この層４３０は、１０族の金属の所望の量を供給するように、あるいはボンド・パッド１４０内に１０族の金属のある濃度を与えるように構成することができる。層４３０は、実質的に純粋な（例えば、約９９重量％より多い）１０族の金属、２つ以上の１０族の金属の合金であることができ、あるいは１０族の金属ではない金属を含むことができる。層４３０は、Ｎｉの層およびＰｄの層などの２つ以上のサブ層さえその中に含むことができる。しかし、いくつかの従来型のボンド・パッド構造と異なり、このボンド・パッド１４０は、層４２０がＡｌを含むのでその上表面のところにＡｌを示す。
【００２１】
この実施形態４００では、ボンド・パッド１４０は、層４１０、例えば任意の所望の不純物を含むＡｌ組成物を堆積し、その後に層４３０の堆積が続き、その上にＡｌ組成を有する層４２０が形成されることによって形成することができる。従来型のＰＶＤまたは蒸着を各層に対して使用することができる。いくつかの実施形態では、２チャンバ堆積設備が使用され、そこではＡｌ組成は１つのチャンバ内で堆積され、１０族の金属は別のチャンバ内で堆積される。
【００２２】
層４１０は、例えば、ＰＶＤまたは蒸着によって形成することができる。一実施形態では、第１の堆積チャンバ内の真空下でのＰＶＤ工程により、所望のＡｌ組成を有する層４１０が形成される。このＰＶＤ工程は、例えば当業者が決めることができる工程パラメータを使用する従来型の工程であることができる。基板１２０は、真空を破ることなく第２の堆積チャンバに移送され、そこでＰＶＤ工程により１０族の金属組成を有する層４３０が形成される。次いで基板１２０は、真空を破ることなく第１の堆積チャンバに移送して戻され、そこでＰＶＤ工程により所望のＡｌ組成を有する層４２０が形成される。このようにすると、ボンド・パッド１４０内に組み込まれる周囲からの不純物が最小限になる。しかし、真空が破られる実施形態、例えばオーバーレイ層の堆積前に層４１０または層４３０が周囲空気に曝される実施形態も、本開示の範囲内である。
【００２３】
所望の金属層スタックを形成した後、このスタックは、ボンド・パッド１４０を形成するようにパターニングし、エッチングすることができる。場合によっては、乾式（プラズマ）エッチング工程を使用することができる。この工程は、従来型のプラズマ・エッチング・ステップを使用することができる。場合によっては、単一の従来型のエッチング工程を層４１０と、４２０と、４３０とからなる金属スタック全体をエッチングするために使用することができる。例えば、Ａｌエッチング用に最適化されたプラズマ工程によって、層４３０が十分に薄いとき１０族の金属を物理的にスパッタすることができる。そのようなエッチング工程を通常基板１２０に対して選択でき、それによってそこからの材料の取り除きが最小限にされる。層４３０の厚さおよび組成に応じて、このプラズマ・エッチングは、層４１０、４２０のＡｌ組成あるいは層４３０の１０族の金属の組成を取り除くために最適化された異なるエッチング化学反応を使用する多段ステップを要する場合がある。非限定の例では、この層４１０、４２０は、Ｃｌ２／ＢＣｌ３プラズマによって取り除くことができる。例えば、下にあるＴｉＮ障壁を取り除くために、ＣＦ４／Ｏ２パッシベーション・ステップも使用することができる。この層４３０は、例えばＣｌ２／ＡｒまたはＣｌ２／ＳＦ６プラズマによって取り除くことができる。
【００２４】
いくつか実施形態では、従来型の湿式エッチングを層４１０、４２０と、層４３０の１０族の金属組成を、あるいは両方を取り除くために使用することができる。例えば、３：１のＨＣｌ：ＨＮＯ３エッチングは層４３０を取り除くことができ、一方ＰＡＮエッチングは、層４１０、４２０を取り除くことができる。当業者は、ボンド・パッド１４０の様々な層の特定の厚さおよび組成の知識によって、適切なエッチング工程を決めることができる。
【００２５】
層４３０と層４２０を形成するステップは、場合によっては繰り返すことができる。したがって、例えばボンド・パッド１４０は、その上に１０族の金属とＡｌ層の交互する層が配置された層４１０を含むことができる。場合によってはそのような構成は、例えば１０族の金属をボンド・パッド１４０内のより有効な位置に位置決めすることによって、単一の１０族の金属層を使用する実施形態より効果的にボイドを抑制することができる。
【００２６】
いくつか実施形態では、この層４３０は、約１０ｎｍから約２００ｎｍの範囲内の厚さを有する。約１０ｎｍ未満の厚さでは、場合によっては利益を与えるために１０族の金属が不十分な量である可能性がある。約２００ｎｍより厚い厚さでは、ボンド・パッド１４０は、それに信頼性の高いボンドを形成するのに硬すぎる可能性がある。非限定的な例では、層４１０は約４００ｎｍの厚さを有するＡｌであり、層４３０は約３４ｎｍの厚さを有するＰｄである。この場合は、ボンド・パッド１４０は約１０重量％のＰｄの全体濃度を有する。
【００２７】
一般に、層４３０によって供給される１０族の金属のうちの一部分しかＩＭＣ区域２３０内に濃縮しないことが予想される。さらに、このＩＭＣ区域２３０は一般に、Ａｌと、Ａｕと１０族の金属とを含む３元ＩＭＣまたは合金であると予想される。したがって、ＩＭＣ区域２３０内の１０族の金属の濃度は、１００重量％未満であると予想される。この濃度は、実質的により少ない、例えば２０重量％であってもよい。ボンド・パッド１４０の他の部分の１０族の金属は、一般にボイドを抑制するのに関与しないと予想される。
【００２８】
いくつか実施形態では、この層４２０は、約１０ｎｍから約２００ｎｍの範囲内の厚さを有する。場合によっては、層４２０が１０ｎｍ未満の厚さを有するとき、その表面が１０族の金属の表面に非常に似ている可能性があるので、ボンド・パッド１４０に接合するのが困難である可能性がある。一方、２００ｎｍの厚さは、例えばＡｕ／ＡｌＩＭＣ区域を形成するために十分なＡｌを供給し、したがって機械的に強いボンドをボンド・パッド１４０とワイヤ１５０の間に形成すると考えられている。
【００２９】
ワイヤ１５０と層４２０によって形成されるＩＭＣ区域は、その中でほとんどのＡｌを消費し、その結果ＩＭＣ区域を１０族の金属層４３０に近接して、または直接接触して配置すると考えられる。場合によってはこの構成は、１０族の金属がボイド形成を抑制する位置に迅速に拡散することができるように、層４３０をワイヤ・ボンド工程によって形成されるＩＭＣ区域に対して位置決めすると予想される。一方では、１０族の金属が例えＩＭＣ内で消費された場合でさえ、あるいは未反応ＡｌがＩＭＣ層と層４３０の間に残っている場合でさえ、開示の範囲内の実施形態は、１０族の金属のボイド形成を阻止する位置への拡散から利益を受けることが予想される。
【００３０】
１０族の金属が層、例えば層４３０として形成されるとき、この１０族の金属層は、連続層または不連続層として形成される可能性がある。連続層４３０は、層４２０が連続層４３０を貫通して層４１０と直接接触できる開口部をその中に有さない、またはほとんど有さない。場合によっては、連続層に結果としてなる最小の厚さが使用される。場合によっては、この最小の厚さは約１０ｎｍであるが、特定の１０族の金属に応じて変わる可能性がある。最小の厚さより下では、結果として不連続層４３０が生じる可能性があり、それは多数の開口部をその中に含む可能性があり、あるいは１０族の金属のアイランドを含む可能性がある。いくつか実施形態では、層４３０はそのような不連続層である。そのような実施形態では、不連続層の１０族の金属は、動作中駆動力（例えば、高温、ボンディング応力）の影響の下で、例えばボンディング工程によって形成されるＡｕ／ＡｌＩＭＣ区域内で連続または不連続な１０族の金属層を生じさせるように拡散する可能性がある。そのような層は、例えばＳＥＭ、ＴＥＭ、ＥＤＳ、ＸＰＳ、または同様な分析技術によって検出することができる。
【００３１】
図５は、ボンド・パッド１４０が、１０族の金属を原則的に含有しない層５１０と１０族の金属を含む層５２０とを含む、全体的に５００に示す実施形態を示す。１０族の金属の濃度は、濃度プロフィル５３０によって定性的に示すように、層５２０内への深さが増加するにつれて減少する。そのようなプロフィルは、例えば１０族の金属の層５４０を層５１０の表面上に堆積させ、この層５４０を層５１０内に熱的に拡散させることによって作り出すことができる。実施形態５００では、層５２０の上表面は、Ａｌを含有しないＰｄ上表面を含むいくつかの従来型のボンド・パッド構造から区別されるように、Ａｌと１０族の金属の合金である。いくつか実施形態では、１０族の金属の濃度は、層５２０の表面のところで約５０重量％と約９５重量％の間にあることができる。
【００３２】
層５４０は、例えば約１００ｎｍ未満であることができる。場合によっては、この層５４０は不連続であり、または不連続なアイランドであることができる。１０族の金属は、Ａｌの溶融点に近い、ただしそれより下の例えば約６６０℃の温度で層５１０内に拡散させることができる。次いでこのボンド・パッド１４０は、前述のように従来型のパターニングおよびエッチングによって形成することができる。場合によっては、この金属スタックのエッチングは、多段ステップ・プラズマまたは湿式エッチング工程を使用して行うことができる。
【００３３】
別法として、半導体ウェハ上のＡｌ層は、層５１０を形成するように最初にパターニングすることができる。次いで層５４０をウェハ全体の上に堆積させ、層５１０内に拡散させ、層５１０の上に合金層５２０を形成させることができる。残りのウェハ、例えば基板１２０上に存在する未拡散層５４０は、次いでボンド・パッド１４０に著しく影響を与えない方式で取り除くことができる。一例では、１０族の金属が層５１０内に拡散した後、この１０族の金属は、スパッタ・エッチングまたはＡｒ／ＳＦ６プラズマ・エッチングなどの非選択性の方法によって取り除くことができる。ボンド・パッド１４０のうちのいくらかは取り除かれる可能性があるが、失われる材料の量は、ボンド・パッド１４０の性能に著しくは影響しないであろう。さらに、十分な１０族の金属がボンド・パッド１４０内に残り、本明細書で論じる利点を与えると予想される。別の例では、拡散後基板１２０から１０族の金属を取り除くために湿式エッチングを使用することができる。例えば３：１のＨＮＯ３：ＨＣｌ内での短時間エッチングは、ボンド・パッド１４０に対して小さな影響しか与えずに、薄い未拡散の１０族の金属層を取り除くことが予想される。当業者は、特定の１０族の金属および層５４０の厚さに対する特定の工程条件を決めることができる。
【００３４】
実施形態５００では、層５２０と層５１０の間の界面は明確でない可能性がある。例えば、１０族の金属の濃度が、ボンド・パッド１４０の表面のところの、または表面近くのところのピーク濃度から深さとともにボンド・パッド１４０内に滑らかに減少する可能性がある。この場合は層５２０の厚さは、層５２０内で１０族の金属の濃度がそのピーク値の約１０％まで減少するところの厚さと見なされる。
【００３５】
層３１０、４３０、５２０のそれぞれは、ボンド・パッド１４０がエージングするときボンド・パッド１４０内に拡散するための１０族の金属のソースと見なすことができる。１０族の金属の原子は、動作温度で、電子デバイス１００の寿命にわたって、十分に移動可能なので、それらはボンド・パッド１４０とワイヤ１５０とが関連する区域の熱力学系の自由エネルギーを減少させる、ボンド・パッド１４０内の位置まで拡散することが予想される。この１０族の金属の濃度は、ワイヤ１５０内にＰｄを供給することを必要とせずに、前述のようにボイド形成を抑制すると予想される。
【００３６】
次に図６に転じると、全体的に６００に示す本開示の方法が示されている。この方法６００は、電子デバイス基板が準備されるステップ６１０で開始する。本明細書および特許請求の範囲では、「準備される」は、デバイス、基板、構造要素などが、開示された方法を実施する個人または企業事業体によって製造される、あるいは別の個人または企業事業体を含む、その個人または企業事業体以外のソースから開示された方法によって得られることを意味する。
【００３７】
ステップ６２０で、Ａｌボンド・パッドがデバイス基板上に配置される。このボンド・パッドは、例えばボンド・パッド１４０に対して前述のような方式で形成することができる。ステップ６３０で、真性の１０族の金属が、ボンド・パッド内に組み込まれる。この１０族の金属は、前述のように、ボンド・パッド内で約０．１重量％から約３５重量％の範囲内の平均濃度を有することができる。この層は、ボンド・パッドの表面が約５０重量％と約９５重量％の間の１０族の金属を有するように形成することができる。この１０族の金属は、例えばＰｄであることができる。いくつか実施形態では、１０族の金属を含む層は、Ａｌ層であることができ、このＡｌ層は、その中に１０族の金属を一様の濃度で分布して形成される。他の実施形態では、１０族の金属を含むこの層は、Ａｌボンド・パッド内に埋め込まれた層であることができる。
【００３８】
いくつか実施形態では、この方法６００はステップ６４０に続き、そこでＡｕワイヤはＡｌボンド・パッドに接合される。このワイヤは、前述のように４Ｎワイヤであることができる。このボンディングは、ワイヤとボンド・パッドの間にＡｕ／ＡｌＩＭＣ区域を形成する。このＩＭＣ区域は、任意選択で１０族の金属のピーク濃度に接触することができる。
【００３９】
本出願に関係する当業者は、記載された実施形態に対して他の、別の追加、削除、置換、および改変を行うことができることを理解するであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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