DE102016200063B4 - Verfahren zur Herstellung von Metallstrukturen und elektronisches Bauteil mit mindestens einer Metallstruktur - Google Patents

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Abstract

Die Anmeldung beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Metallstrukturen (3, 4, 5; 34, 54) zur elektrischen Verbindung von Bauelementen. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:
– Aufbringen einer Hilfsschicht (22; 42) auf einem Substrat (2; 20; 40); Strukturieren der Hilfsschicht, derart, dass das Substrat an mindestens einer, für die Metallstrukturen bestimmten Umgebung (24; 44) freigelegt ist;
– Abscheiden einer Galvanikstartschicht (26; 46) auf der strukturierten Hilfsschicht; Aufbringen einer Lithografieschicht (30; 50) auf der Galvanikstartschicht und Strukturieren der Lithografieschicht, derart dass die Galvanikstartschicht an mindestens einer, für die Metallstruktur bestimmten Stelle (32; 52) freigelegt ist;
– Galvanisches Abscheiden der mindestens einen Metallstruktur (34; 54) an der mindestens einen freigelegten Stelle;
– Entfernen der strukturierten Hilfsschicht.
Ferner wird ein elektronisches Bauteil (1) beschrieben.

Description

  • Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ein Verfahren zur Herstellung von Metallstrukturen zur elektrischen Verbindung von Bauelementen, insbesondere zur Herstellung von Unterbumpmetallisierungen bzw. Lotbumps auf (Halbleiter)-Substraten. Ferner ist ein elektronisches Bauteil mit einem Substrat mit mindestens einer Metallstruktur Gegenstand der Anmeldung.
  • Beim Waferlevelpackaging wird die Lotabscheidung, beispielsweise mittels eines ”Controlled collapsed chip connection”-Prozesses, von Lotkontakten mit geringen Abmaßen, d. h. einem ”Fine-Pitch”, üblicherweise wie nachstehend beschrieben hergestellt. Zunächst wird eine dünne Galvanikstartschicht, eine sogenannte ”Platingbase”, beispielsweise durch Kathodenzerstäubung, auf einem Wafer bzw. einem anderen mikroelektronischen Substrat abgeschieden. Im Anschluss daran wird eine Fotolackschicht aufgebracht und derart lithografisch strukturiert, dass an den Stellen, an welchen später die Lotdepots abgeschieden werden, Öffnungen in die Lackschicht eingebracht werden. Die Öffnungen reichen dabei bis zur Galvanikstartschicht, so dass während der galvanischen Abscheidung des Lotes bzw. einer Unterlotmetallisierung das Lot oder die Metallisierung in die Öffnungen des Fotolacks abgeschieden wird und eine feste Verbindung zwischen der Galvanikstartschicht und den Lotdepots hergestellt wird. Anschließend wird die strukturierte Fotolackschicht entfernt. Da die Galvanikstartschicht sich oftmals über eine große Fläche des Substrats erstreckt und somit die verschiedenen Lotbumps kurzgeschlossen sein könnten, wird die außerhalb der Lotbumps angeordnete Galvanikstartschicht beispielsweise mit Hilfe eines Nassätzverfahrens entfernt. Ein Verfahren verwandter Art ist beispielsweise in der Druckschrift US 2005/0164483 A1 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird zunächst eine erste Fotoresistschicht auf einem Wafer mit einem Pad abgeschieden und strukturiert, so dass diese Fotoresistschicht eine Öffnung aufweist. Anschließend können eine erste Under-Bump-Metallisierung auf dem Pad und eine zweite Under-Bump-Metallisierung auf der ersten Fotolackschicht abgeschieden werden. Weiterhin können eine zweite Fotoresistschicht auf die zweite Under-Bump-Metallisierung aufgebracht und ein Lotbump in der Öffnung gebildet werden. Die beiden Fotoresistschichten können anschließend in einem Lift-Off-Prozess mit einem Stripper entfernt werden. Weitere Verfahren verwandter Art sind beispielsweise den Druckschriften DE 40 32 411 A1 , US 4 448 636 A und US 2007/0259293 A1 zu entnehmen.
  • Mit kleiner werdenden Abmessungen der Lotkontakte bzw. Metallstrukturen werden größere Anforderungen an den Ätzprozess zur Entfernung der Galvanikstartschicht gestellt. Beim Nassätzen tritt oftmals auch eine Unterätzung des Bumpkontakts auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass bei einer Ätzung der Galvanikstartschicht das Ätzmittel auch während der Ätzung seitlich an der Stirnfläche des Lotkontaktes die Galvanikstartschicht angreifen kann. Aufgrund der Unterätzungen kann es bei kleinen Lotbumps zu einer Loslösung der Lotbumps kommen, d. h. zu einer vollständigen Unterätzung. Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches auch bei kleinen Lotbumps eine sichere Befestigung derselben am Substrat gewährleistet.
  • Die Aufgabe wird gelöst gemäß einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem mittels dieses Verfahrens hergestellten Substrat.
  • Das Verfahren zur Herstellung von Metallstrukturen zur elektrischen Verbindung von Bauelementen umfasst das Aufbringen und Strukturieren einer Hilfsschicht auf einem Substrat, das Abscheiden einer Galvanikstartschicht auf der strukturierten Hilfsschicht, das anschließende Aufbringen einer Lithografieschicht auf der Galvanikstartschicht und das Strukturieren der Lithografieschicht, sodass die Galvanikstartschicht an zumindest einer, für die Metallstruktur bestimmten Stelle freigelegt ist.
  • Die Hilfsschicht ist dabei derart gewählt, dass die Galvanikstartschicht auf die Hilfsschicht aufgesputtert werden kann und beispielsweise eine Dicke von 50 nm bis 20 μm, vorzugsweise eine Dicke zwischen 500 nm und 10 μm aufweist. Die Hilfsschicht kann beispielsweise mittels Spincoating, Spraycoating oder mittels Laminierprozess oder Gasphasenabscheidung auf dem Substrat aufgebracht werden.
  • Vorzugsweise wird die Hilfsschicht flächig auf das Substrat aufgetragen. Die Hilfsschicht kann beispielsweise eine kunststoffbasierte Schicht sein. Dabei sind sowohl wasserlösliche als auch wasserunlösliche Schichten möglich.
  • Nach dem Auftragen der Hilfsschicht wird diese strukturiert. Dabei wird das Substrat an mindestens einer für die mindestens eine Metallstruktur bestimmten Umgebung freigelegt. Das Strukturieren kann mittels aus dem Stand der Technik bekannter Techniken durchgeführt werden, wie beispielsweise Laserablation, Fotolithografie oder Plasmaprozesse.
  • Obgleich das angemeldete Verfahren auch beim Aufbringen lediglich einer Metallstruktur verwendet werden kann, ist in zahlreichen Ausführungsbeispielen vorgesehen, eine Vielzahl von Metallstrukturen auf dem Substrat anzuordnen. Entsprechend wird in jenen Ausführungsbeispielen auch eine Vielzahl von Umgebungen in der Hilfsschicht freigelegt.
  • Anschließend wird an die Strukturierung der Hilfsschicht eine Galvanikstartschicht, eine sogenannte ”Platingbase”, auf der strukturierten Hilfsschicht aufgebracht. Derartige Galvanikstartschichten können beispielsweise aus Titan (Ti), Titanstickstoff (TiN), Titanwolfram (TiW), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Gold (Au) oder Kupfer (Cu) bestehen bzw. diese Materialien aufweisen. Die Galvanikstartschichten bilden bei der späteren galvanischen Abscheidung der mindestens einen Metallstruktur eine Startschicht, welche die Abscheideprozesse vereinfachen soll. Die Galvanikstartschichten werden in zahlreichen Ausführungsbeispielen auf die strukturierte Hilfsschicht aufgesputtert.
  • Nach dem Aufbringen der Galvanikstartschicht, welche nunmehr die strukturierte Hilfsschicht bzw. die für die Metallstrukturen bestimmten Umgebungen belegt, wird eine Lithografieschicht, beispielsweise eine Fotolackschicht, auf der Galvanikstartschicht aufgebracht und anschließend strukturiert. Bei der Strukturierung wird mindestens eine für die Metallstruktur bestimmte Stelle freigelegt. Dabei korrespondiert die freigelegte Stelle mit der mindestens einen für die Metallstruktur bestimmten Umgebung, welche in die Hilfsschicht eingebracht wurde. Die Stelle und die korrespondierende Umgebung können in unterschiedlichen Ausführungsformen gleich groß oder verschieden groß sein. So kann beispielsweise die Umgebung größer sein als die in der Lithografieschicht freigelegte Stelle. In anderen Ausführungsformen kann die Stelle in ihrer Querschnittsfläche größer sein als die darunterliegende, für die Metallstruktur bestimmte Umgebung.
  • Durch die Strukturierung der Lithografieschicht werden Öffnungen (d. h. Stellen) erzeugt, welche für das galvanische Abscheiden der mindestens einen Metallstruktur bzw. der Vielzahl von Metallstrukturen verwendet werden. Beim galvanischen Abscheiden der mindestens einen Metallstruktur kann beispielsweise zunächst eine Unterbumpmetallisierung, wie beispielsweise Nickel, und/oder ein Lotdepot, wie beispielsweise Zinnsilber, in der mindestens einen freigelegten Stelle abgeschieden werden. Nach dem Beenden des galvanischen Abscheidens, d. h. nach dem Fertigstellen der Metallstruktur, wird die strukturierte Hilfsschicht vom Substrat entfernt. Dabei wird während des Entfernens oder vor dem Entfernen der strukturierten Hilfsschicht die auf der strukturierten Hilfsschicht angeordnete Galvanikstartschicht abgelöst.
  • Durch das Ablösen der auf der strukturierten Hilfsschicht angeordneten Galvanikstartschicht, beispielsweise mittels starkem Wärmeeintrag in die Hilfsschicht, so dass diese expandiert und die Galvanikstartschicht quasi abgesprengt wird, oder durch Auflösen der Hilfsschicht (beispielsweise durch deionisiertes Wasser bei einer wasserlöslichen Hilfsschicht) kann die Galvanikstartschicht, welche außerhalb der Metallstrukturen liegt, physisch abgelöst werden. Das bedeutet insbesondere, dass in zahlreichen Ausführungsformen kein weiteres chemisches Nassätzen der Galvanikstartschicht notwendig ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass bei kleinen Metallstrukturen, welche beispielsweise eine Querschnittsfläche (im Sinne einer Standfläche, welche mit der Galvanikstartschicht verbunden ist) von weniger als 400 μm^2, vorzugsweise weniger als 100 μm^2 besitzen, besonders vorzugsweise weniger als 64 μm^2 oder 50 μm^2, ein Ablösen der Galvanikstartschicht unter der Metallstruktur mittels eines Ätzverfahrens nicht auftritt. Das heißt, auch bei kleinen Metallstrukturen kann eine sichere Verbindung zwischen dem Substrat und der Metallstruktur gewährleistet werden.
  • Erfindungsgemäß wird nach dem galvanischen Abscheiden der mindestens einen Metallstruktur das Substrat mit Licht bestrahlt, wobei die Intensität und die Wellenlänge des Lichts derart gewählt sind, dass die strukturierte Hilfsschicht expandiert. Beispielsweise kann beim Bestrahlen der Hilfsschicht mit Laserlicht beispielsweise von 248 nm oder 308 nm, d. h. im nahen UV-Bereich, und bei einer entsprechenden Flussdichte von beispielsweise zwischen 1 Milli-Joule und 1 Joule pro cm2, die Hilfsschicht derart erwärmt werden, dass diese schlagartig expandiert und die auf der strukturierten Hilfsschicht angeordnete Galvanikstartschicht nahezu ”absprengt”. Da zu diesem Zeitpunkt die Metallstruktur bereits abgeschieden ist und die Galvanikstartschicht, auf welcher die Metallstruktur abgeschieden ist, nicht mit der Hilfsschicht sondern direkt mit dem Substrat verbunden ist, wird die direkt mit dem Substrat verbundene Galvanikstartschicht durch den Expansionsprozess nicht beschädigt. Allerdings sind am Rand der verbleibenden Galvanikstartschicht lediglich Abbruchkanten, d. h. Bruchspuren, zu sehen, jedoch keine Ätzspuren, da kein nasschemisches Ätzen zur Anwendung kam.
  • Aus der Kombination zwischen Intensität, Wellenlänge und ggf. Pulsdauer des Lichts (Laserlichts), als auch dem gewählten Material der Hilfsschicht lässt sich beispielsweise eine geeignete Expansion zum Absprengen der Galvanikstartschicht ermitteln.
  • Weitere Ausführungsformen des Verfahrens finden sich in den untergeordneten Ansprüchen sowie nachstehend.
  • In einer weiteren Variante des Bestrahlens der Metallstruktur mit Licht wird vor der Bestrahlung mit Licht die Lithografieschicht vollständig entfernt. Dies vereinfacht den Wärmeeintrag in die Hilfsschicht, da die Wärme nicht durch die Lithografieschicht absorbiert wird. Allgemeiner formuliert, wird in einigen Ausführungsbeispielen vor dem Entfernen der Hilfsschicht die Lithografieschicht entfernt.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die Hilfsschicht mittels eines Reinigungsprozesses entfernt. In einer Variante kann der Reinigungsprozess beispielsweise mit deionisiertem Wasser durchgeführt werden, sofern die Hilfsschicht aus einem wasserlöslichen Material aufgebaut ist. Bei anderen verwendeten Materialien für die Hilfsschicht, wie beispielsweise bei Kunststoffen, Epoxidharzen, Polyimiden oder Polybenzoxazolen, können entsprechende Reinigungsschritte ebenfalls durchgeführt werden. Beispielsweise können Lösungsmittel oder eine Plasmaveraschung zum Einsatz kommen.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, kann die mindestens eine Umgebung der Metallstruktur einen größeren Querschnitt besitzen als die mindestens eine Stelle. Für diesen Fall ist die auf dem Substrat verbleibende Galvanikstartschicht in ihrer Querschnittsfläche pro Metallstruktur größer als die darauf angeordnete Metallstruktur.
  • In einer anderen Variante besitzt die mindestens eine Umgebung einen kleineren Querschnitt als die mindestens eine Stelle. In diesem Fall ist die Querschnittsfläche der Galvanikstartschicht unterhalb der Metallstruktur kleiner als der Querschnitt der Metallstruktur. In beiden Fällen wird jedoch durch das Entfernen der Hilfsschicht eine galvanische Trennung zwischen verschiedenen Metallstrukturen bewirkt, indem die Galvanikstartschicht, welche die verschiedenen Metallstrukturen anfangs noch verbindet, entfernt wird.
  • In einer weiteren Variante ist das Substrat beispielsweise ein CMOS-Wafer. Insbesondere können auch Halbleiterwafer in dem Verfahren als Substrat eingesetzt werden.
  • Ein mittels des hier beschriebenen Verfahrens hergestelltes elektronisches Bauteil umfasst ein Substrat mit mindestens einer Metallstruktur zur elektrischen Verbindung von Bauelementen, wobei die mindestens eine Metallstruktur mittels einer galvanischen Schicht mit dem Substrat verbunden ist. Dabei weist die Galvanikstartschicht an ihren, im Bereich der Metallstruktur liegenden Rändern Bruchspuren bzw. Absprengspuren, wie Risse oder ungeätzte Grate auf. An diesen Spuren ist beispielsweise zu erkennen, dass kein Ätzprozess zum Einsatz kam.
  • Dabei kann die Metallstruktur im Querschnitt größer sein als die Galvanikstartschicht, welche direkt mit dem Substrat verbunden ist. Alternativ kann die mit dem Substrat verbundene Galvanikstartschicht eine größere Querschnittsfläche als die darauf angeordnete Metallstruktur aufweisen.
  • Nachfolgend sollen Verfahren und Substrat gemäß dieser Anmeldung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden. Es zeigen:
  • 1 die schematische Ansicht eines Substrats mit Galvanikstartschichten und Metallstrukturen;
  • 2 einen Querschnitt durch ein Substrat gemäß der 1 mit einem auf zwei Metallstrukturen angeordnetem elektronischem Bauelement;
  • 3a bis 3i eine Illustration des Ergebnisses verschiedener Verfahrensschritte gemäß dieser Anmeldung; und
  • 4a bis 4e eine Ausführungsform eines alternativen Verfahrens und die damit einhergehenden unterschiedlichen Zwischenprodukte;
  • 5 eine Elektronenmikroskopaufnahme eines Ausschnitts eines elektronischen Bauteils mit einer einzelnen Metallstruktur, darunterliegender Galvanikstartschicht und Substratoberfläche.
  • 1 zeigt ein elektronisches Bauteil 1 mit einem Substrat 2, wobei das Substrat ein CMOS-Wafer ist. Auf dem Substrat sind mehrere Metallstrukturen 3, 4 und 5 angeordnet. Die Metallstrukturen 3, 4 und 5 (mit einer Höhe von beispielsweise ca. 6 μm) sind dabei mit dem Substrat 2 über eine bereits strukturierte Galvanikstartschicht 6, 7 und 8 verbunden. Die Galvanikstartschicht hat dabei lediglich eine geringe Dicke von beispielsweise 100 nm (oder beispielsweise im Bereich zwischen 50 nm und 300 nm). Die Galvanikstartschichten 6, 7 und 8 sind voneinander beabstandet und verbinden die Metallstrukturen 3, 4 und 5 somit nichtleitend. Um eine leitende Verbindung zwischen den Metallstrukturen zu ermöglichen, wird, wie beispielsweise in der 2 dargestellt, ein elektronisches Bauteil 9 mit den Metallstrukturen 3 und 5 verbunden, so dass das elektronische Bauteil 9, beispielsweise ein ungehäuster Chip, mit den Strukturen des Substrats verbunden ist. Die hier dargestellten Metallstrukturen 3, 4 und 5 besitzen unterschiedliche Formen. Die Metallstruktur 3 ist beispielsweise zylinderförmig ausgestaltet. Die Metallstruktur 4 ist als Lotkugel gestaltet, wohingegen die Metallstruktur 5 quaderförmig ist. Die Metallstrukturen besitzen in der Ebene der Substratoberfläche eine Querschnittsfläche zwischen 50 μm2 bis 400 μm2.
  • Die Metallstrukturen können beispielsweise ein Zinnsilberlot umfassen, welches durch eine galvanische Abscheidung mit dem Substrat verbunden wurde. Ferner kann unterhalb des Zinnsilberlots (oder eines anderen geeigneten Lots) eine Unterbumpmetallisierung angeordnet sein, beispielsweise aus Nickel, welche eine dauerhafte Verbindung der Metallstruktur mit der Galvanikstartschicht, welche beispielsweise aus Titanwolfram oder Kupfer bestehen kann, ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Materialien kann die Metallstruktur Kupfer (Cu) umfassen.
  • Gemäß dem Stand der Technik wird auf das Substrat 2 zunächst eine flächige Galvanikstartschicht auf der Oberfläche 10 des Substrats 2 abgeschieden. Anschließend wird eine Lithografiemaske, wie beispielsweise ein Fotolack, aufgetragen, welche an mehreren Stellen freigelegt wird und in welche anschließend die Metallstrukturen galvanisch abgeschieden werden. Anschließend wird der Fotolack entfernt und die Bereiche der Galvanikstartschicht, welche nicht zur Kontaktierung der Metallstrukturen mit dem Substrat benötigt werden, werden geätzt. Bei kleinen Abmessungen der Metallstrukturen, welche beispielsweise einen Durchmesser von weniger als 30 μm, vorzugsweise weniger als 20 μm oder weniger als 10 μm, besonders vorzugsweise weniger als 8 μm bzw. 6 μm, besitzen, kann es zu einem Ablösen der Metallstrukturen bzw. zu einer unsicheren Haftung der Metallstrukturen mit dem Substrat kommen. In einigen Ausführungsbeispielen beträgt die Untergrenze 0,01 μm bzw. 0,1 μm bzw. 1 μm.
  • Gemäß dem Verfahren dieser Anmeldung, welches anhand der 3 und 4 erläutert werden soll, kann eine sichere Verbindung der Metallstrukturen mit dem Substrat gewährleistet werden.
  • In den 3 und 4 sind die Substrate jeweils im Querschnitt dargestellt und es wird lediglich das Erzeugen einer einzelnen Metallstruktur erläutert. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, dass die nachstehend erläuterten Verfahren auch zum Erzeugen einer Vielzahl von Metallstrukturen eingesetzt werden können.
  • Auf der in der 3a gezeigten Substratschicht 20 wird zunächst eine Hilfsschicht 22 aufgetragen. Das Substrat selbst kann beispielsweise ein strukturierter CMOS Wafer oder ein anderes strukturiertes elektronisches Bauteil sein. Dieses kann wiederum aus einer Vielzahl von strukturierten Schichten aufgebaut sein. Die hier erwähnte Hilfsschicht wird auf eine Oberfläche des Substrats aufgebracht und anschließend strukturiert. Die Hilfsschicht kann dabei aufgesputtert werden und eine Dicke von beispielsweise weniger als 1 μm (oder einem Wert zwischen 50 nm und 20 μm) besitzen. Als Materialien für die Hilfsschicht können jeweils Kunststoffe, wie beispielsweise Epoxidharze, Polyimide oder Polybenzoaxole verwendet werden. Auch wasserlösliche Kunststoffe wie Polyvinylalkohol können eingesetzt werden. Das Material der Hilfsschicht ist nicht auf eine bestimmte Materialklasse der Kunststoffe oder der vorgenannten Beispiele beschränkt. Die Hilfsschicht bzw. das Material der Hilfsschicht muss lediglich derart gewählt werden, dass es am Ende des Prozesses wieder entfernbar ist ohne auf nasschemische Ätzverfahren zurückgreifen zu müssen, sofern die Ätzverfahren nicht selektiv zur Galvanikstartschicht sind, d. h. nicht nur diese ätzen.
  • Die Hilfsschicht wird anschließend in vordefinierten Umgebungen, wie beispielsweise der dargestellten Umgebung 24, wieder entfernt. Die Umgebung 24 definiert dabei die Fläche 28, innerhalb welcher eine in der 3d dargestellte Galvanikstartschicht in direkten Kontakt mit dem Substrat 20 gelangt. Je nach gewähltem Material der Hilfsschicht kann dessen Strukturierung mittels Laserablation, Fotolithografie oder Plasmaprozessierung durchgeführt werden. Dabei kann, aber muss nicht, eine weitere Hilfsmaskierung verwendet werden. Die anschließend aufgebrachte Galvanikstartschicht 26 ist im Bereich 28, welcher im Wesentlichen mit der Umgebung 24 korrespondiert, direkt mit dem Substrat 20 verbunden. In den außerhalb der Fläche 28 liegenden Bereichen ist die Galvanikstartschicht 26 nicht direkt mit dem Substrat, sondern lediglich mit der Hilfsschicht 22 verbunden. Anschließend wird, wie in der 3e illustriert, eine Fotolackschicht 30 auf die Galvanikstartschicht 26 aufgebracht und die Fotolackschicht wird an einer Stelle 32, welche vollständig innerhalb der Fläche 28 liegt, beispielsweise mittels der Bestrahlung mit Licht strukturiert. Die Stelle 32 definiert dabei den Ort, an welchem die aufzubringende Metallstrukturierung auf dem Substrat 20 angeordnet ist. Nach dem Strukturieren der Fotolackschicht 30, bei welchem die Stellen 32 eingebracht werden, wird die Metallstruktur im Bereich der Stelle 32 abgeschieden. Dabei kann zunächst eine Unterbumpmetallisierung zur besseren Haftung des Lots an der Galvanikstartschicht (oder zur Vermeidung von Diffusion beim Löten) verwendet werden und erst anschließend das Lot galvanisch abgeschieden werden. Allerdings ist bei geeigneter Materialwahl der Galvanikstartschicht und des Lots auch ein direktes Abscheiden der Metallstruktur ohne Unterbumpmetallisierung auf die Galvanikstartschicht möglich.
  • In der 3f ist die Metallstruktur 34 dargestellt, welche mittels eines galvanischen Abscheideprozesses an der Stelle 32 aufgetragen wurde. Anschließend kann die Fotolackschicht 30 mittels bekannter Techniken entfernt werden. Dieser Zwischenstand ist beispielsweise in der 3g festgehalten. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Metallstruktur 34 vollständig innerhalb des Bereichs der Fläche 28 liegt, d. h. in dem Bereich, in welchem die Galvanikstartschicht 26 direkt mit dem Substrat 20 verbunden ist.
  • Anschließend wird die Oberfläche des Substrats beispielsweise mittels Abrasterung oder flächiger Belichtung von Laserlicht bestrahlt. Je nach verwendeter Hilfsschicht kann die Wellenlänge des Laserlichts im ultravioletten Bereich liegen. Vorzugsweise werden hierzu für die Bearbeitung von Strukturen typische Wellenlängen, wie beispielsweise 248 nm, 308 nm oder 355 nm verwendet. Die Energieflussdichte des verwendeten Laserlichts kann beispielsweise im Bereich zwischen 10 und 1000 mJ/cm2 liegen, kann jedoch, je nach Anwendung, auch darüber oder darunter liegen. In einigen Ausführungsbeispielen liegt die Pulsdauer des Laserlichts im Nanosekundenbereich, kann jedoch auch kürzer gewählt werden. Aufgrund der Bestrahlung des in der 3g gezeigten elektronischen Bauteils wird ein hoher Wärmeeintrag in die Hilfsschicht geleitet, so dass sich diese schockartig ausdehnt. Im Rahmen dieses schockartigen Ausdehnens wird die auf der Oberfläche der Hilfsschicht angeordnete Galvanikstartschicht abgesprengt. Das heißt, aufgrund der Ausdehnung der Hilfsschicht löst sich die auf der Hilfsschicht angeordnete Galvanikstartschicht von der direkt auf dem Substrat angeordneten Galvanikstartschicht. Das heißt, in den Bereichen 36 und 38 kann an den Rändern der Galvanikstartschicht die Spur eines ”Abreißens” bzw. ”Absprengens” davon zeugen, dass die Galvanikstartschicht nicht nachträglich geätzt wurde, sondern mechanisch bzw. physikalisch abgesprengt wurde. Aufgrund des Absprengvorgangs verbleibt lediglich in den Flächen 28 eine Galvanikstartschicht, so dass die beispielsweise in der 1 dargestellte Anordnung der Metallstrukturen 3, 4 und 5 mit den darunterliegenden Galvanikstartschichtstrukturen 6, 7 und 8 verbleibt. Die einzelnen Metallstrukturen sind hierdurch voneinander galvanisch getrennt. Das Ergebnis des Absprengens ist in der 3h dargestellt. Da die Hilfsschicht lediglich expandierte, jedoch weiter mit dem Substrat verbunden blieb, sind noch Hilfsschichtelemente auf dem Substrat 20 vorhanden. Diese Hilfsschichtelemente können, je nach verwendetem Material, durch einen Reinigungsprozess von der Substratfläche entfernt werden. Der Reinigungsprozess wird beispielsweise mit deionisiertem Waser durchgeführt, sofern es sich beispielsweise um einen wasserlöslichen Kunststoff handelt. Es können jedoch bei anderen verwendeten Materialien der Hilfsschicht auch entsprechend andere Reinigungsprozesse verwendet werden. Das Ergebnis ist in der 3i dargestellt. In dem in der 3 dargestellten Beispiel eines Prozessablaufs bleibt eine Galvanikstartschicht mit einem Durchmesser D zurück, auf welcher eine Metallstruktur mit einem Durchmesser d angeordnet ist. Dabei ist im vorliegenden Beispiel der Durchmesser D größer als der Durchmesser d.
  • Eine alternative Ausführungsform des Verfahrens wird anhand der 4a bis 4e erläutert. Dabei sind die Verfahrensschritte, welche anhand der 3a bis 3d illustriert wurden, nicht mehr aufgeführt.
  • In der 4a ist ein Substrat 40 mit einer darauf angeordneten und strukturierten Hilfsschicht 42 gezeigt, wobei die Hilfsschicht in einem Bereich 44 entfernt wurde, so dass eine Galvanikstartschicht 46 in Teilen direkt mit dem Substrat verbunden ist (siehe Fläche 48) und außerhalb dieser Flächen 48 auf der Hilfsschicht 42 angeordnet ist. Anschließend wird ein Fotolack 50 vollflächig auf die Galvanikstartschicht aufgebracht und anschließend strukturiert. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der 3 ist die Stelle 52, welche mittels des fotolithografischen Strukturierens der Fotolackschicht freigelegt wurde, im Durchmesser größer als die darunter liegende Fläche 48. Dies hat zur Folge, dass die anschließend aufgebrachte Metallstruktur 54 an ihrer oberen Oberfläche 55 einen größeren Durchmesser H aufweist als an ihrer unteren Befestigungsfläche 48, welche lediglich einen Durchmesser h besitzt. Anschließend wird die Fotolackschicht 50 entfernt, so dass der in der 3c dargestellte Zustand herbeigeführt wird. Nun wird das Substrat mit Laserlicht bestrahlt, so dass es zu einem schockartigen Expandieren der Hilfsschicht kommt und die außerhalb des Durchmessers H liegenden Bereiche der Galvanikstartschicht von der Hilfsschicht abgesprengt werden. Von daher kommt es in den Bereichen 56 und 58 zu Rissspuren in der Galvanikstartschicht, welche von einem mechanischen Absprengen zeugen und welche sich qualitativ von chemischen Ätzspuren unterscheiden.
  • Die 5 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines mittels des hier vorgeschlagenen elektronischen Bauteils. Zu sehen ist ein Substrat 100 mit einer Substratoberfläche 102, auf welcher eine strukturierte Galvanikstartschicht 104 aufgebracht ist. Auf der Galvanikstartschicht 104 ist ein konisch geformter Lotbump 106 angeordnet. Die Größen der einzelnen Elemente ergeben sich aus der in der 5 dargestellten Skala.
  • Die Galvanikstartschicht wurde zunächst vollflächig auf eine auf der Substratoberfläche aufgebrachte und strukturierte Hilfsschicht aufgetragen (vgl. mit den 3 oder 4) und nach dem Fertigstellen der Metallstruktur entfernt, indem die Hilfsschicht mittels Laserbestrahlung zur schnellen Expansion angeregt wurde. Bei der schnellen Expansion der Hilfsschicht wurde die Galvanikstartschicht außerhalb der Umgebungen (d. h. im Wesentlichen die Standfläche der verbliebenen Galvanikstartschicht) entfernt. Dieses physikalische Entfernen ist an der verbliebenen Galvanikstartschicht 109 daran zu erkennen, dass der Rand 110 der Galvanikstartschicht aufgebogen ist. Zudem verläuft der Rand wellenförmig. Diese Spuren werden als Bruchspuren gesehen und unterscheiden sich qualitativ von Ätzspuren, welche nicht zu einem Aufbiegen der verbleibenden Galvanikstartschicht 109 führen würden.
  • In anderen Ausführungsbeispielen ist der Rand 110 nicht aufgebogen, sondern flach, kann jedoch immer noch von einem geätzten Rand unterschieden werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von Metallstrukturen (3, 4, 5; 34, 54) zur elektrischen Verbindung von Bauelementen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: a) Aufbringen einer Hilfsschicht (22; 42) auf einem Substrat (2; 20; 40); b) Strukturieren der Hilfsschicht, derart, dass das Substrat an mindestens einer, für die Metallstrukturen bestimmten Umgebung (24; 44) freigelegt ist; c) Abscheiden einer Galvanikstartschicht (26; 46) auf der strukturierten Hilfsschicht; d) Aufbringen einer Lithografieschicht (30; 50) auf der Galvanikstartschicht und Strukturieren der Lithografieschicht, derart dass die Galvanikstartschicht an mindestens einer, für die Metallstruktur bestimmten Stelle (32; 52) freigelegt ist; e) Galvanisches Abscheiden der mindestens einen Metallstruktur (34; 54) an der mindestens einen freigelegten Stelle; f) Entfernen der strukturierten Hilfsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat nach dem galvanischen Abscheiden der mindestens einen Metallstruktur mit Licht bestrahlt wird, wobei die Intensität und Wellenlänge des Lichts derart gewählt ist, dass die strukturierte Hilfsschicht expandiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor der Bestrahlung mit Licht die Lithografieschicht entfernt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl vom Umgebungen und Stellen freigelegt, sowie eine Vielzahl von Metallstrukturen abgeschieden werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Metallstruktur ein Lotdepot ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Metallstruktur eine Querschnittsfläche von weniger als 400 μm^2, bevorzugt weniger als 100 μm^2 besitzt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hilfsschicht mittels eines Reinigungsprozesses entfernt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hilfsschicht eine wasserlösliche oder wasserunlösliche Kunststoffschicht ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Umgebung einen kleineren Querschnitt besitzt als die mindestens eine Stelle.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, wobei die mindestens eine Umgebung einen größeren Querschnitt besitzt als die mindestens eine Stelle.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Substrat ein CMOS-Wafer ist.
  11. Elektronisches Bauteil (1) mit einem Substrat (2) und mindestens einer Metallstruktur (3, 4, 5) zur elektrischen Verbindung von Bauelementen, wobei die mindestens eine Metallstruktur mittels einer Galvanikstartschicht mit dem Substrat verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Galvanikstartschicht an ihren Rändern Bruchspuren aufweist und dass die Galvanikstartschicht an ihren Rändern keine Ätzspuren aufweist.
  12. Elektronisches Bauteil (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rand der Galvanikstartschicht aufgebogen ist.
  13. Elektronisches Bauteil (1), hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–10.
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