DD207059A1 - Verfahren zur rueckseitenkontaktierung von halbleiterchips - Google Patents

Abstract

Die Erfindung ermoeglicht es, eine Rueckseitenkontaktierung von Halbleiterchips Fig.1 vornehmen zu koennen, indem mittels einer induktiv arbeitenden Spritzeinrichtung ein niedrig schmelzendes Loetmetall bzw. Loetlegierung, deren eine Komponente niedrigschmelzend sein muss und deren Zusammensetzung so sein muss, dass ein Zerstaeubungseffekt der Schmelze moeglich ist, auf die Rueckseite des Halbchips, auf das Traegersystem oder auf beide aufgespritzt wird, um einen nachfolgenden Loetvorgang Fig.3 zur Herstellung der Verbindung Traegersystem-Halbleiterchip durchfuehren zu koennen. Dabei wird der Loetwerkstoff, der nichtlegiert bzw. vorlegiert sein kann, einem Spritzsystem zugefuehrt, in einem elektromagnetischen Feld, dass durch einen Induktor, der von einem hochfrequenten Strom durchflossen wird, erzeugt wird, geschmolzen und durch Druckluft, Druckgas oder schutzgas zerstaeubt und auf das Halbleiterchip oder Traegersystem aufgetragen wird. Die Schichtdicke kann dabei in beliebigen Grenzen variiert werden.

Description

237686

!Eitel der Erfindung

Verfahren zur Rückseitenkontaktierung von Halbleiterchips

Anwendungsgebiet, den Erfindung

DiIe Erfindung betrifft ein Verfahren, das es ermöglicht, die Bückseitenkontaktierung von Halbleiterchips mit. Hilfe des thexmisehen Spritzens von niedrig schmelzenden Metallen und Legierungen mit und ohne Mischungslücke auf der Basis der induktiven Erwärmung vornehmen zu können, um anschließend die Verlötung auf Trägerstreifen, durchkontaktierten bzw. nichtdurchkontaktierten Leiterplatten oder anderem Trägermaterial vornehmen zu können.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannte technische Lösungen verwenden zur Rückseitenkontaktierung elektrisch leitende Kleber, aufgedampfte Goldschichten oder auch Goldfolien, mittels derer dann durch Thermokompressions-.schweißen eine leitende Verbindung zwischen Basismaterial und Halbleiterschicht hergestellt wird. Auch thermisch aufgebrachte Goldschichten finden hierbei Verwendung. Andere Verfahren bestehen im thermischen Aufspritzen von niedrig schmelzenden Metallen und Legierungen ohne Mischungslücke und anschließendem Lötprozeß zur Herstellung der Verbindung zwischen Chip und Untergrund. Folien aus Lötmetall stellen ebenfalls eine Möglichkeit der Lotmetallaufbringung dar. Gegenüber der vorgeschlagenen Aufbringung des Lötmetalles durch thermisches Spritzen auf der 3asis der induktiven Erwärmung besitzt der Kleber wesentliche Nachteile.

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Dazu gehören insbesondere die recht hohen Kleberkosten, der wesentlich höhere Fertigungszeitaufwand and der teilweise inhomogene Schichtaufbau bezogen auf die elektrisch leitenden Bestandteile des Klebers. Hinzu kommt, daß die Spritztechnologie relativ variabel in den technologischen Gesamtprozeß eingeordnet werden kann und daß Einschränkungen bezüglich des Platzbedarfes kaum zu erwarten sind.

Gegenüber der Folientechnik stellt die Edelmetallfreiheit und die Kontaktierung, auch großflächiger Chips einen weiteren Torteil dar.

Die Möglichkeit, jederzeit die Schichtdicke verändern zu können, gewährleistet einen ausreichenden Abbau der bei thermischer Belastung auftretenden Schubspannungen innerhalb der Schicht;. Desweiteren besteht: die Möglichkeit, durch Einsatz: von Masken sowohl strukturierte als auch nichtstrukturierte Schichten herzustellen.

Gegenüber der chemischen Technologie entfällt die Vielzahl der notwendigen Bäder und andererseits reduzieren sich die Herstellungszeiten beträchtlich«

Das thermische Spritzen aus der Schmelze gestattet nur die Verwendung: von Legierungen ohne Mischungslücken, da sonst Entmischungen und Seigerungen in der Schmelze auftreten können, während beim induktiven Spritzen auch Legierungen mit Mischungslücken verwendet werden können, wodurch praktisch die Anzahl und die Zusammensetzung der zum Einsatz kommenden Lotmetalle erhöht wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, bei dem es möglich ist, bei niedrigsten Fertigungszeiten und weitestgehender prozeßtechnologischer Varianz unter Verwendung niedrigschmelzender' Metalle und Legierungen eine Chipkontaktierung; mit variabler Schichtdicke durchzuführen und dadurch eine Substitution des Klebers zu erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird, besteht darin, daß ein geeignetes Lotmaterial, das durch ein Düsensystem geführt wird, mit Hilfe eines Induktors, der von einem hochfrequenten Strom durchflossen wird, zu schmelzen und in der Düse durch die zugeführte Druckluft zu zerstäuben und aus der Düse auf das Halbleiterchip oder aber auf das Basismaterial zu transportieren, um danach die Verbindung Basismaterial Halbleiterchip durch einen lötvorgang herzustellen* Dabei kann das induktive Aufspritzen des Lötmetalles auf das Basismaterial oder das Halbleiterchip sowohl mit als auch ohne Maske zur Erzeugung scharfer Konturen oder auch Strukturen erfolgen· Der niedrigschmelzende Lötwerkstoff kann dabei auch aus Legierungen mit Mischungslücke bestehen, wenn dabei eine solche Zusammensetzung gewählt wird, daß auch höherschmelzende Legierungspartner auf Grund ihrer Verteilung im Lötmetall beim Zerstäubungsprozeß mitgerissen werden, wie das beispielsweise bei InA12 der Pail ist·

Ausführungsbeispiel

Auf ein Halbleiterchip 1, das sich auf einer geeigneten Aufnahmeeinrichtung 2 befindet, wird eine Lotschicht 3 durch thermisches Spritzen auf der Basis der induktiven Erwärmung aufgebracht· Dabei wird der Lötwerkstoff 4» beispielsweise Zinn, 99,9 InA12 oder ein Weichlot, durch eine Führungsdüse 5 in die Schmelzzone 6, wo das Metall durch eine Induktionsspule 7 (Induktor) infolge des erzeugten HP-Peldes geschmolzen wird, transportiert, Durch das Zerstäubungsgas 8, das zwischen einer Außendüse 9 und der Pührungsdüse 5 zugeführt wird, wird die Schmelze zerstäubt und in Form der Spritzpartikel 10 auf das Halbleiterchip aufgespritzt· Pig· 1

Zur Erzeugung scharfer Konturen oder von Strukturen der Lötschicht 3 kann mit einer Maske 11, die zwischen der gesamten Spritzeinrichtung und dem Halbleiterchip angeordnet ist, gearbeitet werden. Pig. 2

Der Lötvorgang Pig· 3 kann dadurch erfolgen, daß ein beheizter Stempel 12, der eine vertikale Bewegung ausführt, das Halbleiterchip auf das Trägersystem 13 aufdrückt.

Dabei wird das Lötmetall der Lötschicht 3 geschmolzen und stellt eine feste Verbindung zwischen Halbleiterchip 1 und Trägersystem 13 her.

Das Auftragen der Lötschicht 3 kann auf das Halbleiterchip 1 oder auch auf das Trägersystem 13 direkt erfolgen.

Claims (3)

/ O Ö iv,^ Erfind ungsansprucli

1» Verfahren zur Rückseitenkontaktierung von Halbleiterchips gekennzeichnet dadurch, daß die Kontaktschicht durch thermisches Spritzen auf der Basis der induktiven Erwärmung aufgebracht wird, wobei das geschmolzene Lotmaterial, das aus reinem Metall oder einer Legierung bestehen kann, die niedrigschmelzend sein müssen, sowohl durch ein Zerstäubergas oder Zerstäuberschutzgas mit einem bestimmten Druck in einer Düse zerstäubt wird*

2· Verfahren zur Rückseitenkontaktierung von Halbleiterchips nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Lotmaterial einerseits direkt auf die Chiprückseite und andererseits auf das Trägermaterial oder auf beide aufgebracht wird.

3. Verfahren zur Rückseitenkontaktierung von Halbleiterchips nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Lotmaterial aus einer Legierung mit Mischungslücke besteht, wobei gewährleistet sein muß, daß mindestens ein Legierungsbestandteil niedrigschmelzend ist und in einer solchen Konzentration vorliegt

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