Контактная пара для микросварки интегральных схем

,ЯО 722429 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Институт электроники АН БССР(54)(57) 1. КОНТАКТНАЯ ПАРА ДЛЯ МИКРОСВАРКИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, содержащая в качестве элементов проволочный вывод и контактную площадку, выполненные из сплава алюминия или сплава золота, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью увеличения механической прочности контакта и температуры его эксплуатации, по крайней мере один иэ элементов выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла или золота и редкоземельного металла.2. Контактная пара по п,1, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что проволочный вывод выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла, а контактная площадка выполнена иэ алюминия.3, Контактная пара по п.1, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что прово(51)4 Н 01 В 1/02, С 22 С 5/02,.лочный вывод выполнен из алюминия, а контактная площадка - иэ сплава алюминия и редкоземельного металла.4. Контактная пара по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что проволочный вывод выполнен иэ сплава золота и редкоземельного металла, а контактная площадка - из алюминия.5, Контактная пара по п.1, о т " л и ч а ю щ а я с я тем, что проволочный вывод выполнен из золота, а контактная площадка - иэ сплава алюминия и редкоземельного металла.6. Контактная пара по п.1, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что прово- с лочный вывод выполнен из алюминия, а контактная площадка - из сплава золота и редкоземельного металла.7. Контактная пара по п.1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что проволочный вывод выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла, а контактная площадка - из золота.8. Контактная пара по и. 1, о т - л и ч а ю щ а я с я тем, что прово-. лочный вывод выполнен иэ золота, а фф контактная площадка - иэ сплава зо- Ю лота и редкоземельного металла. ЯР9. Контактная пара по п.1, о т - л и ч а ю щ а я с я тем,.что проволочный вывод выполнен из сплава золота и редкоземельного металла, а контактная площадка - из золота.722429 Изобретение относится к области контактная площадка выполнена изизготовления интегральных схем (ИС) алюминия или из золота. и полупроводниковых приборов и может быть использовано для улучшения качества сварного контакта типа металл металл при микросварке и пайке.При сборке ИС и полупроводниковых приборов используются, в основном, золотая и алюминиевая проволоки, которые при помощи микросварки соеди няются с металлизированной контактной площадкой из алюминия или золота.Однако вследствие образования интерметаллических соединений, низкой адгезии металлической пленки к полу проводниковому кристаллу, а также несплошного сварного соединения та" кие сварные соединения обладают пониженным качеством и воспроизводимостью, ограниченным температурным 20 интервалом безотказной работы и т.д.Известна контактная пара для микросварки ИС, содержащая в качестве элементов проволочный вывод и контактную площадку, выполненные иэ 25 сплава алюминия или сплава золота.Однако известная контактная пара не обеспечивает достаточной механической прочности контакта и температуры его эксплуатации. 30Цель изобретения - увеличение механической прочности контакта и температуры его эксплуатации.Это достигается тем, что в контактной паре для микросварки ИС по крайней мере один из элементов выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла или золота и редкоземельного металла, причем проволочный вывод выполнен из сплава алюминия 4 и рецкоземельного металла, а контактная площадка выполнена из алюминия. Проволочный вывод может быть выполнен из алюминия, при этом контакт"45 ная площадка выполнена из сплава алюминия и редкоземельного металла или из сплава золота и редкоземельного металла, Проволочный вывод может быть выполнен из золота, при этом контакт" ная площадка выполнена из сплава алюминия и редкоземельного металла или из сплава золота и редкоземельного металла. Проволочный вывод может быть выполнен из сплава алюминия и редкоземельного металла, а контактная нло щадка - иэ золота. Проволочный вывод может быть выполнен из сплава золота и редкоземельного металла, при этом Контактная площадка из пленки алюминия и/или золота легируется примесью редкоземельного элемента (РЗЭ) известными методами. Проволока из алюминия и/или золота также легируется примесью РЗЭ, т.е. волочение осуществляется уже легированной проволокойНапример, использование контактной пары алюминий - алюминий, леги,рованной церием в количестве 0,2-3 Ж, позволяет значительно увеличить адгезию пленки к кристаллу кремния. При этом заметно увеличивается сплошность пленки, микротвердость, устойчивость к коррозии. Это позволяет использовать такие более прогрессивные методы соединения, как ультразвуковая сварка, так как пленки, обладающие низкой адгезией к подложке, не поддаются качественной сварке. Проволока, изготовленная из алюминия с добавлением церия, обладает. увеличенным более чем в два раза пределом прочности, Микро" сварка осуществляется при меньших значениях времени воздействия ультразвука.При использовании итрия (0,03-3 Е) в качестве легирующего компонента для алюминия микротвердость последнего увеличивается более чем в 3 ра-. за, Использование в качестве легирую" щих компонентов для алюминия и золота примесей РЗЭ от 10-6 до 2-ЗЕ позволяет получить как пленки, так и проволоку с более равномерным зерном. Проволока из алюминия или золота, содержащая вкачестве примесей РЗЭ, обладает увеличенной прочностью на разрыв (более чем в 2 раза относительно проволок того же диаметра, изготовленных из чистых металлов).Существенным является и то, что примеси РЗЭ в контакте алюминий золото увеличивают температуру образования интерметаллических фаз, образуя сварное соединение с меньшим чис-. лом пустот, увеличивая тем самым на" дежность контакта, что позволяет пропускать через такие контакты ток повьппенной плотности. Это обусловливается тем, что примеси РЗЭ в контактной паре вступают во взаимодействие с примесями газов, например кислорода (так как РЗЭ обладают большим сродствомк кислороду), что влечет образование уплотненного поверхност722429 4 Редактор Л,Письман Техред В.Кадар Корректор М. Самборская Тираж 643Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 6590/1 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ного окисного слоя, предотвращающего пленку и проволоку от загрязнений, коррозии, электромиграции. Взаимодействие алюминия и золота с РЗЭ происходит по эвтектическому типу анало гично системе А 1-Ы, однако температура образования эвтектики значительно выше. Так, например, для алюминия с итрием, цехием, неодимом, лантаном, а также преэеодимом температура эв О тектики на 60 С выше, чем для системы алюминий - кремний. Это позволяет использовать предложенные контактные пары при повышенных температурах. 15При ультразвуковой микросварке алюминиевой проволоки диаметром 40 мкм, содержащей 0,27-37 церия, с легированными церием пленками алюминия или золота прочность соединения 20 возрастает примерно в 2,5 раза, воспроизводимость качества увеличивается в 2-2,5 раза, температура эксплуатации контакта возрастает до 250 С.Примерно такими же характеристи" 25 ками обладает микросварной контакт (металлическая пленка - проволока) алюминий - алюминий, алюминий - золото, золото - золото, золото - алюми.ний, где в качестве РЗЭ вводят примеси итрия, лантана, неодима или пре" зеодима в интервале концентраций 10-6-37. Качество микросварного кон" такта резко улучшается, если готовый контакт легировать примесью РЗЭ,П р и м е р. На готовую микросварную контактную пару напаяли тонкий слой толщиной около 500 А церия и проводили диффузию при 400 С. Сравнение качества этих контактов с микросварными контактами без легирования, но термообработанными при 400 С, показало увеличение качества готового контакта в 1,5-1,7 раза. Таким образом, использование описанного контакта позволяет улучшить свариваемость, повысить качество микросварки при изготовлении ИМ и полупроводниковых приборов. Контактная пара может быть использована при изготовлении СВЧ-транзисторов, где к качеству контакта предъявляются особые требования, связанные с увеличением плотности тока через контакт металл - металл.