-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden einer Umverdrahtungsleitung
auf einer Oberfläche
einer integrierten Schaltung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine
integrierte Schaltung, die als Wafer-Level-Package ausgebildet ist.
-
Integrierte
Schaltungen werden zunehmend als Wafer-Level-Package ausgebildet, um eine möglichst
kleine Bauform zur Verfügung
zu stellen, in der die integrierte Schaltung in ein Gesamtsystem
eingesetzt werden kann. Das Wafer-Level-Package umfasst im Wesentlichen
den Chip mit der integrierten Schaltung, auf dessen Oberfläche Kontaktflächen oder
Lötpunkte
aufgebracht sind, um den Chip mit einer Systemleiterplatte zu verbinden.
Die Kontaktflächen
bzw. die Lötpunkte
sind über
eine Umverdrahtungsmetallisierung mit Anschlussflächen der
integrierten Schaltung verbunden. Die Umverdrahtungsmetallisierung
ist ein- oder mehrlagig ausgeführt
und befindet sich durch eine Isolationsschicht der integrierten
Schaltung auf dem Chip getrennt auf der gleichen Oberfläche wie
die Anschlussflächen
der integrierten Schaltung.
-
Bei
Speicherschaltungen werden heutzutage üblicherweise Laser-Fuse-Elemente
vorgesehen, die es ermöglichen,
nach dem Beenden des Prozessierens der Speicherschaltung Reparaturen
vornehmen zu können,
z.B. indem fehlerhafte Speicherbereiche durch redundant vorgesehene
funktionsfähige Speicherbereiche
ersetzt werden. Diese Laser-Fuse-Elemente liegen frei zugänglich auf
der Oberfläche
des Chips und können
in einem so genannten Laser-Trimming-Prozess mit einem Laserstrahl
bearbeitet werden. Dazu werden vorgesehene Leiterstücke wahlweise
mit Hilfe eines Laserstrahls so aufgeschmolzen, dass diese durchtrennt
werden und eine vormals leitende Verbindung unterbrochen wird.
-
Es
ist wünschenswert,
dass diese Laser-Fuse-Elemente auch nach dem Aufbringen der Umverdrahtungsmetallisierung
freiliegen und zur Verfügung stehen,
so dass eine Reparatur der integrierten Schaltung nach dem Aufbringen
der Umverdrahtungsmetallisierung vorgenommen werden kann. Dies ist
sinnvoll, da die Umverdrahtungsmetallisierung mit Hilfe einer Reihe
von Prozessschritten durchgeführt
wird, die die darunter liegende integrierte Schaltung beschädigen können, wodurch
eine Reparatur notwendig werden könnte. Es ist daher sinnvoll,
die Reparatur der integrierten Schaltung erst nach dem Aufbringen
der Umverdrahtungsmetallisierung vorzunehmen.
-
Dabei
stellt sich ein Problem, dass die Umverdrahtungsmetallisierung mit
Hilfe einer Lithografietechnik vorgenommen wird, bei der eine Keimschicht
aufgebracht wird und diese durch eine Strukturierung mit Hilfe einer
lithografischen Maske strukturiert wird. Dabei ist ein Ätzprozess
notwendig, der bezüglich
der Materialien der Keimschicht und der Laser-Fuse-Elemente nicht selektiv ist, so
dass beim Wegätzen
der nicht benötigten
Bereiche der Keimschicht unmittelbar unter der Keimschicht befindliche Laser-Fuse-Elemente
ebenfalls durch den Ätzprozess
angegriffen werden. Dies kann die Laser-Fuse-Elemente beeinflussen und in bestimmten
Fällen fehlerhafterweise
die Laser-Fuse-Leiterbahn unterbrechen, ohne dass dies in einem
Laser-Trimming-Prozess vorgesehen ist.
-
Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum
Herstellen eines Wafer-Level-Package für eine integrierte Schaltung
zur Verfügung
stellen zu können,
bei dem die Laser-Fuse-Elemente in einem Reparaturschritt erst nach
dem Aufbringen von einer Umverdrahtungsmetallisierung bearbeitet
werden. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zum Bilden einer Umverdrahtungsleitung auf einer Oberfläche einer
integrierten Schaltung zur Verfügung stellen
zu können,
wobei beim Bilden der Umverdrahtungsleitung das Laser-Fuse-Element
möglichst
nicht beeinflusst wird.
-
Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch die
integrierte Schaltung nach Anspruch 5 gelöst.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Bilden
einer Umverdrahtungsleitung auf einer Oberfläche einer integrierten Schaltung
vorgesehen. Die integrierte Schaltung weist eine freiliegende Laser-Fuse
mit einem Leitungsbereich auf. Zum Bilden der Umverdrahtungsleitung
wird zunächst
eine Schutzschicht über dem
Leitungsbereich der Laser-Fuse angeordnet. Anschließend wird
die Oberfläche
der integrierten Schaltung so bearbeitet, um die Umverdrahtungsleitung
zu bilden. Anschließend
wird die Schutzschicht entfernt, um den Leitungsbereich des Fuse-Elementes
freizulegen.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
hat den Vorteil, dass die Fuse-Elemente nach dem Aufbringen der
Umverdrahtungsleitung für
eine Reparatur zugänglich
sind, so dass die Reparatur erst nach Fertigstellen der integrierten
Schaltung und des Wafer-Level-Packages
mit der integrierten Schaltung durchgeführt werden kann. Ferner kann
die Umverdrahtungsleitung so aufgebracht werden, dass das Fuse-Element
durch dabei auftretende Ätz-
und sonstige Verfahrensschritte nicht beeinträchtigt wird und somit verhindert
wird, dass fehlerhafte Einstellungen in einem oder mehreren der
Fuse-Elemente entstehen. Dazu ist vorgesehen, den Leitungsbereich
des Fuse-Elementes mit einer Schutzschicht zu schützen und
anschließend
nach dem Aufbringen der Umverdrahtungsleitung die Schutzschicht
wieder zu entfernen, so dass das zuvor abgedeckte Fuse-Element wieder
zugänglich
wird.
-
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
umfasst der Schritt des Bearbeitens der Oberfläche der integrierten Schaltung
zum Bilden der Umverdrahtungsleitung das Aufbringen einer Keimschicht
auf die Oberfläche
der integrierten Schaltung, das Maskieren der Keimschicht der herzustellenden
Umverdrahtungsleitung, so dass die Keimschicht in dem Bereich der
Umverdrahtungsleitung selektiv freigelegt ist, und das Aufbringen
von Leitermaterial auf die freiliegende Keimschicht, um die Umverdrahtungsleitung
zu bilden. Dies stellt eine geeignete Möglichkeit dar, die Umverdrahtungsleitung
auf die Oberfläche der
integrierten Schaltung aufzubringen, wobei der Verfahrensschritt
des selektiven Ätzens
durchgeführt werden
kann, weil der Leitungsbereich des Fuse-Elementes mit Hilfe der
Schutzschicht geschützt
ist.
-
Es
kann vorgesehen sein, dass das Aufbringen von Leitermaterial auf
die freigelegte Keimschicht durch Galvanisieren durchgeführt wird.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung kann das Fuse-Element
in die Oberfläche
der integrierten Schaltung versenkt angeordnet sein. Dabei wird
die Schutzschicht so über
dem Fuse-Element angeordnet, dass die Oberfläche der Schutzschicht mit der
umgebenden Oberfläche
der integrierten Schaltung im Wesentlichen eine Ebene bildet.
-
Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine integrierte
Schaltung vorgesehen, die als Wafer-Level-Package ausgebildet ist, und eine Umverdrahtungsleitung
auf einer Oberfläche
aufweist, die mit Hilfe des unbeschriebenen Verfahrens herstellbar
ist.
-
Mit
Hilfe der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen
wird eine bevorzugte Ausführungsform
näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 eine
integrierte Schaltung mit einer Oberfläche, auf der sich zwei Laser-Fuse-Elemente befinden;
-
2 ein
Verfahrensstand nach dem Aufbringen einer Schutzschicht;
-
3 ein
Verfahrensstand nach dem Aufbringen einer Keimschicht;
-
4 ein
Verfahrensstand nach dem Aufringen der Umverdrahtungsleiterbahn;
-
5 ein
Verfahrensstand nach dem Entfernen der Maskierungsschicht und der
Keimschicht;
-
6 ein
Verfahrensstand nach dem Entfernen der Schutzschicht; und
-
7 ein
Verfahrensstand während
eines Laser-Trimming-Prozesses
zum Einstellen der Laser-Fuse-Elemente.
-
In 1 ist
eine Oberfläche
einer integrierten Schaltung 1 auf einem Substrat 2 dargestellt.
Die Schaltkreisstrukturen der integrierten Schaltung sind zur besseren Übersichtlichkeit
nicht weiter dargestellt. Es sind lediglich Laser-Fuse-Elemente 3 in
einem Graben 5 auf der Oberfläche des Substrats 2 dargestellt,
die geeignet sind, Reparatureinstellungen oder sonstige Einstellungen
der integrierten Schaltung nach ihrem Fertigstellen vorzunehmen. Dabei
werden die Laser-Fuse-Elemente 3 wahlweise in
einem Laser-Trimming-Prozess durch einen Laserstrahl aufgeschmolzen
und Leiterbahnen der Laser-Fuse-Elemente
wahlweise ganz oder teilweise verdampft, um zuvor durchgehende Leiterbahnen aufzutrennen.
-
Die
Laser-Fuse-Elemente sind vorzugsweise aus Aluminiummaterial gebildet,
das in einfacher Weise mit Hilfe eines Laserstrahls verdampft werden kann.
Es ist jedoch auch möglich,
die Laser-Fuse-Elemente aus anderen Materialien auszubilden, die
mit Hilfe eines Laserstrahls verdampft werden können.
-
Wie
in 2 dargestellt ist, wird auf die Laser-Fuse-Elemente 3 eine
Schutzschicht 4 aufgebracht, um die Laser-Fuse-Elemente insbesondere den
Leitungsbereich der Laser- Fuse-Elemente
gegen das Einwirken von nachfolgenden Prozessen zu schützen. Das
Aufbringen der Schutzschicht auf die Laser-Fuse-Elemente 3 erfolgt üblicherweise
durch Spin-Coating oder ähnliche
einfache Beschichtungsverfahren, wobei optional die Schutzschicht
selektiv zumindest von den Bereichen entfernt wird, wo später Umverdrahtungsleiterbahnen
aufgebracht werden sollen.
-
Um
nach dem Aufbringen der Schutzschicht 4 eine weitestgehend
ebene Oberfläche
für die
nachfolgende Prozessierung bereitzustellen, können die Laser-Fuse-Elemente
gegenüber
der Oberfläche
des Substrats 2 versenkt sein, so dass nach dem Aufbringen
der Schutzschicht über
den Laser-Fuse-Elementen die Gräben 5,
in denen die Laser-Fuse-Elemente angeordnet sind, vollständig mit
der Schutzschicht 4 gefüllt
sind und eine im Wesentlichen einheitliche Oberfläche des
Substrats 2 geschaffen wird.
-
Im
Wesentlichen kann als Schutzschicht jedes Material verwendet werden,
das nach dem Aufbringen der Umverdrahtungsleitung vollständig entfernt
werden kann. Diesbezüglich
sind sowohl leitende als auch nichtleitende Materialien verwendbar. Nichtleitende
Materialien haben hier den Vorteil, dass sie bei nicht vollständigem Entfernen
keine leitenden Brücken
zwischen benachbarten Laser-Fuse-Elementen 3 bilden können. Insbesondere
ist als Schutzschicht 4 ein Lackmaterial, z.B. WPR 1050 (Fa.
JSR), Avatrel (Fa. Clarient) oder AZ4620 (Fa. Clarient) vorgesehen,
das bei einer nicht zu hohen Temperatur gefestigt werden kann, beispielsweise bei
110°C.
-
Wie
in 3 dargestellt ist, wird anschließend auf
die Oberfläche
des Substrats bzw. auf die Schutzschicht 4 eine Keimschicht 6 für einen
nachfolgenden Galvanisierprozess abgeschieden. Die Keimschicht 6 ist
leitfähig
und weist üblicherweise
die Materialien Titan und/oder Kupfer auf, was sehr gute Galvanisiermaterialien
sind. Die Keimschicht 6 wird flächig aufgebracht, z.B. mit
Hilfe eines Sputter-Prozesses oder einem sonstigen geeigneten Abscheidungsprozess.
Auf der Keimschicht 6 wird eine Maskierungsschicht 8 abgeschieden
und strukturiert, so dass an dem Bereich, an dem eine Leitung gebildet werden
soll, die Maskierungsschicht entfernt ist und die Keimschicht 6 frei
liegt. Das Strukturieren der Maskierungsschicht 8 wird
durchgeführt,
indem ein Fotolack als Maskierungsschichtmaterial selektiv belichtet
wird und entsprechend einen oder mehreren Ätzverfahren entweder der nicht
belichtete oder der belichtete Fotolack entfernt wird.
-
Anschließend wird,
wie in dem Verfahrensstand nach 4 dargestellt
ist, auf die freiliegende Keimschicht 6 durch ein Galvanisierverfahren
Leitermaterial zum Bilden der Umverdrahtungsleitung abgeschieden.
Das Abscheiden erfolgt so lange, bis eine gewünschte Dicke der Umverdrahtungsleitung 7 erreicht
ist. Beim Galvanisieren wird die Keimschicht 6 als Kathode
verwendet, über
der in der Galvanisierflüssigkeit
eine oder mehrere Anoden angeordnet sind, um durch Anlegen eines
elektrischen Stroms den Galvanisierprozess durchzuführen. Dazu
wird die Keimschicht 6 in geeigneter Weise kontaktiert.
-
In
dem Verfahrensstand nach 5 ist das Substrat nach dem
selektiven Ätzen
der Keimschicht 6 dargestellt.
-
Das Ätzmittel,
mit dem die Maskierungsschicht 8 und die Keimschicht 6 entfernt
wird, ätzt Aluminium,
Kupfer und Titan im Allgemeinen nicht selektiv, so dass die Schutzschicht 4 nun
die Laser-Fuse-Elemente 3 in ausreichendem Maße gegen den Ätzangriff
zum Ätzen
der Keimschicht 6 schützt.
-
Um
die Laser-Fuse-Elemente 3 einem nachfolgenden Reparaturschritt
zugänglich
zu machen, wird, wie in 6 gezeigt, nun die Schutzschicht 4 auf
den Laser-Fuse-Elementen 3 selektiv wieder entfernt und
so ein Wafer-Level-Package mit einer integrierten Schaltung gebildet,
das nach seiner vollständigen
Fertigstellung noch repariert werden kann. Das Entfernen der Schutzschicht
kann durch Ätzen
oder einem sonstigen ge eigneten Verfahren erfolgen, bei dem die
Schutzschicht 4 selektiv zu dem Material der Laser-Fuse-Elemente 3 entfernt
wird.
-
Die
Erfindung hat den Vorteil, dass Fehler, die aufgrund der Verfahrensschritte
zur Herstellung der Umverdrahtungsleitung auftreten, bei der Reparatur
der integrierten Schaltung berücksichtigt
werden können.
Dies ist insbesondere möglich,
da bei den Prozessen zur Herstellung der Umverdrahtungsleitung auch
Temperaturprozesse verwendet werden, die Alterungseffekte auf die
integrierte Schaltung haben können,
wird insbesondere Degradationseffekte bei dynamischen Speicherzellen
hervorrufen.
-
Die 7 zeigt
einen Verfahrensstand, bei dem die Laser-Fuse-Elemente 3 wieder freigelegt sind
und für
einen Laser-Trimming-Prozess
zugänglich,
wobei ein Laserstrahl auf die Oberfläche des Substrats 2,
insbesondere an den Stellen der Leitungsbereiche der Laser-Fuse-Elemente 3 gerichtet wird.
-
- 1
- Integrierte
Schaltung
- 2
- Substrat
- 3
- Laser-Fuse-Elemente
- 4
- Schutzschicht
- 5
- Graben
- 6
- Keimschicht
- 7
- Umverdrahtungsleitung
- 8
- Maskierungsschicht