DE102017122454A1 - Flexible crown-shaped bump for flip-chip mounting - Google Patents
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- H01L2924/1033—Gallium nitride [GaN]
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Abstract
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Chipanordnung bereitgestellt, aufweisend einen Chipkörper (310), mindestens einen Chip-Anschlussbereich (320), mindestens eine Passivierungsschicht (330) teilweise neben dem Chip-Anschlussbereich (320), wobei die Passivierungsschicht (330) eine Öffnung (332) aufweist, mittels der zumindest ein Teil des Chip-Anschlussbereichs (320) freigelegt ist, ein Substrat (340) mit einem Substrat-Anschlussbereich (342), und eine elektromechanische Verbindungsstruktur (350), die im Inneren einen Hohlraum (352) aufweist. Mindestens eine Wand (354)der Verbindungsstruktur (350) ist auf der Passivierungsschicht (330) und auf dem Substrat-Anschlussbereich (342) angeordnet. Die elektromechanische Verbindungsstruktur (350) verbindet den Chip-Anschlussbereich (320) elektrisch leitend mit dem Substrat-Anschlussbereich (342). Der Hohlraum (352) weist eine Tiefe (d1) auf, die größer ist als eine Tiefe (d2) der Öffnung (332).In various embodiments, a chip assembly is provided comprising a chip body (310), at least one chip termination region (320), at least one passivation layer (330) partially adjacent to the die connection region (320), the passivation layer (330) having an opening (332 ) by means of which at least part of the chip connection region (320) is exposed, a substrate (340) having a substrate connection region (342), and an electromechanical connection structure (350) having a cavity (352) in the interior. At least one wall (354) of the connection structure (350) is disposed on the passivation layer (330) and on the substrate connection region (342). The electromechanical connection structure (350) electrically connects the chip connection region (320) to the substrate connection region (342). The cavity (352) has a depth (d1) that is greater than a depth (d2) of the opening (332).
Description
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen allgemein die Montage von Chipanordnungen beispielsweise in Flip-Chip-on-Substrate (FCOS)-Technologie.Various embodiments generally relate to the mounting of chip arrays, for example, in flip-chip-on-substrate (FCOS) technology.
Im Bereich der Entwicklung elektronischer Geräte sind in den letzten Jahren die Anforderungen an die in einem integrierten Schaltkreis vorgesehenen elektronischen Bauelemente stark gestiegen. Insbesondere die zunehmende Miniaturisierung der Strukturen erfordert weiter eine Anpassung der Herstellungsverfahren, um beispielsweise eine Reduzierung der Strukturgröße und damit auch eine Reduzierung der Dicken der benötigen Schichten zu erzielen. Jedoch führt eine Verringerung der Schichtdicke dazu, dass insbesondere isolierende Schichten mit geringerer Dicke schlechtere Isolationseigenschaften aufweisen.In the field of electronic device development, demands on the electronic components provided in an integrated circuit have been greatly increased in recent years. In particular, the increasing miniaturization of the structures further requires an adaptation of the manufacturing process in order, for example, to achieve a reduction of the structure size and thus also a reduction of the thicknesses of the required layers. However, a reduction in the layer thickness means that in particular insulating layers with a smaller thickness have poorer insulating properties.
Aus diesem Grund ist es zunehmend notwendig, für die isolierenden Schichten Materialien zu verwenden, die besonders gut isolieren. Dazu bieten sich Materialien mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante an, beispielsweise „low-k“- oder „ultra low-k“-Materialien, die trotz einer geringen Dicke noch ausreichend isolierend wirken, beispielsweise um in Kondensatorstrukturen die notwendige Kapazität zu gewährleisten.For this reason, it is increasingly necessary to use for the insulating layers materials that isolate particularly well. For this purpose, offer materials with a low dielectric constant, for example, "low-k" - or "ultra low-k" materials, which still have sufficient insulating despite a small thickness, for example, to ensure the necessary capacity in capacitor structures.
Die Verwendung dieser besonders gut isolierenden Materialien birgt jedoch weitere Probleme aufgrund von anderen, für die Herstellung der Chips ungünstigen Eigenschaften der Materialien.However, the use of these particularly well-insulating materials presents further problems due to other properties of the materials which are unfavorable for the production of the chips.
Eine charakteristische Eigenschaft von Substraten mit ultraniedriger Dielektrizitätskonstante (im Folgenden ULK-Substrate genannt) in Chips mit integriertem Schaltkreis (IC) oder bei der Herstellung von Chips mit integriertem Schaltkreis (IC) ist beispielsweise die geringe mechanische Stabilität der daraus gebildeten isolierenden Schichten. Wenn direkte mechanische Kraft, wie beispielsweise Druckkraft, auf das ULK-Substrat einwirkt, können diese Schichten beschädigt werden.A characteristic feature of ultra-low dielectric constant substrates (referred to as ULK substrates in the following) in integrated circuit (IC) chips or in the production of integrated circuit (IC) chips is, for example, the low mechanical stability of the insulating layers formed therefrom. When direct mechanical force, such as compressive force, acts on the ULK substrate, these layers may be damaged.
Das Prinzip der FCOS-Montage beruht auf einer Druckkontaktierung. Dafür werden die Anschlüsse der ICs mit Buckeln (engl.: bumps) versehen, beispielsweise sogenannten Stud-Bumps aus Gold, die relativ weich sind, oder Nickel-Gold-Bumps, die mittels stromlosen Plattierens gebildet werden. Während der Montage wird der IC dann umgedreht auf das entsprechende gegenüberliegende Substrat aufgebracht, das außerdem einen Klebstoff aufweist, der den Chip aufnimmt und fixiert. Die Bumps werden dann auf die Substratleitungen oder Substratanschlüsse gepresst, wobei eine leichte Deformation der Bumps eventuell vorhandene Höhenunterschiede der vielen Bumps auf einem Chip ausgleicht. In dieser Position wird der Klebstoff ausgehärtet, typischerweise mittels Wärme. Nachdem der Klebstoff gehärtet ist, ist der Chip auf dem Substrat fixiert und es besteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Chip und dem Substrat.The principle of FCOS mounting is based on a pressure contact. For this purpose, the terminals of the ICs are provided with bumps, for example so-called stud bumps made of gold, which are relatively soft, or nickel-gold bumps, which are formed by means of electroless plating. During assembly, the IC is then placed upside down on the corresponding opposite substrate, which also has an adhesive that picks up and fixes the chip. The bumps are then pressed onto the substrate lines or substrate terminals, with a slight deformation of the bumps compensating for any height differences of the many bumps on a chip. In this position, the adhesive is cured, typically by heat. After the adhesive is cured, the chip is fixed on the substrate and there is an electrically conductive connection between the chip and the substrate.
Das Problem dieses Montageverfahrens bei der Anwendung bei ULK-Chips besteht in der direkten Kraftausübung beim Anpressen der Stud-Bumps auf die Substratleitungen oder Substratanschlüsse. Diese direkt wirkende Kraft kann die ULK-Schichten unter dem Pad-Metall des Anschlusses des Chips beschädigen oder zerstören, wie in
Wie in
Der Chip
Der Chip
Wie bereits ausgeführt, weist dieses Herstellungsverfahren mit FCOS-Montage den Nachteil auf, dass der für die sichere Kontaktierung aller Stud-Bumps
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen werden Bump-Formen bereitgestellt, welche eine direkte Krafteinwirkung bzw. Druckeinwirkung auf das Low-k-Material oder ULK-Material der Strukturen im Chip während der Montage reduzieren oder möglicherweise sogar verhindern können.According to various embodiments, bump shapes are provided which can reduce or possibly even prevent direct application of pressure to the low-k material or ULK material of the structures in the chip during assembly.
Die in verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Kronen-Bump-Formen bewahren den Effekt von herkömmlichen Gold-Stud-Bumps, mittels Deformation der Bumps einen Höhenunterschied der auf dem Chip angeordneten Bumps auszugleichen. Die in verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Kronen-Bump-Formen können so ausgelegt sein, dass sie deformierbare Anteile aufweisen.The crown-bump shapes described in various embodiments preserve the effect of conventional gold stud bumps, by means of deformation of the bumps to compensate for a height difference of the bumps arranged on the chip. The crown bump shapes described in various embodiments may be configured to have deformable portions.
Dabei gewährleistet jedoch die besondere Form der hierin beschriebenen Ausführungsformen der Kronen-Bumps, dass während des FCOS-Montageprozesses kein direkter Druck bzw. keine direkte Kraft auf die spröden Low-k- bzw. ULK-Strukturen des Chips ausgeübt wird. Stattdessen sind die Kronen-Bumps in verschiedenen Ausführungsbeispielen so ausgestaltet, dass der während des FCOS-Montagevorgangs ausgeübte Druck von der auf der Oberseite des Chips abgeschiedenen, weicheren Passivierungsschicht aufgefangen wird.However, the particular shape of the crown bump embodiments described herein ensures that no direct pressure or direct force is exerted on the chips' low-k or ULK structures during the FCOS assembly process. Instead, in various embodiments, the crown bumps are configured to capture the pressure applied during the FCOS assembly process from the softer passivation layer deposited on top of the chip.
Hierfür sind die neuen Bumps so geformt, dass die den Druck auffangenden Teile der Bumps über der Passivierungsschicht angeordnet sind. Da die Passivierungsschicht weicher ist als das Pad-Metall, kann die Passivierungsschicht verformt werden, so dass die ausgeübte Kraft während des Vorgangs des Zusammenpressens des Chips und des Substrats mittels der Passivierung aufgefangen und somit verteilt wird und nicht an die in dem Chip vorhandenen, spröden Low-k- bzw. ULK-Materialien weitergegeben wird.For this purpose, the new bumps are shaped so that the pressure-collecting parts of the bumps are arranged above the passivation layer. Because the passivation layer is softer than the pad metal, the passivation layer may be deformed so that the force applied during the process of compressing the chip and the substrate is captured and thus distributed by the passivation and not to the brittle ones present in the chip Low-k or ULK materials is passed.
Des Weiteren sind die verschiedenen Ausführungsformen der hier beschriebenen neuen Kronen-Bumps so geformt, dass eine zuverlässige Kontaktierung der Substratleitungen auf der einen Seite und der Anschluss-Pads des Chips auf der anderen Seite gewährleistet ist.Furthermore, the various embodiments of the new crown bumps described herein are shaped to ensure reliable contacting of the substrate lines on one side and the terminal pads of the chip on the other side.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Design der Bumps auf dem Chip, das das Einwirken einer direkten Kraft auf die Strukturen aus Low-k- bzw. ULK-Material des Chips vermeiden kann und trotzdem Höhenunterschiede der zu kontaktierenden Strukturen auf den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Chips bzw. des Substrats ausgleichen kann und dabei eine zuverlässige elektrische Kontaktierung der Chip-Anschlüsse mit den Substratleitungen gewährleisten kann.According to various embodiments, a design of the bumps on the chip, which can avoid the application of a direct force on the structures of low-k or ULK material of the chip and still height differences of the structures to be contacted on the opposite surfaces of the chip or . of the substrate can compensate and thereby ensure a reliable electrical contacting of the chip terminals with the substrate lines.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Chipanordnung bereitgestellt, die einen Chipkörper, mindestens einen Chip-Anschlussbereich auf dem Chipkörper und mindestens eine Passivierungsschicht aufweist. Dabei ist die Passivierungsschicht teilweise neben dem Chip-Anschlussbereich angeordnet und weist eine Öffnung auf, mittels der zumindest ein Teil des Chip-Anschlussbereichs freigelegt ist. Die Chipanordnung weist ferner ein Substrat mit einem Substrat-Anschlussbereich und eine elektromechanische Verbindungsstruktur auf. Die elektromechanische Verbindungsstruktur weist dabei im Inneren einen Hohlraum auf, wobei mindestens eine Wand der Verbindungsstruktur auf der Passivierungsschicht und auf dem Substrat-Anschlussbereich angeordnet ist und verbindet den Chip-Anschlussbereich elektrisch leitend mit dem Substrat-Anschlussbereich. Der Hohlraum im Inneren der Verbindungsstruktur weist eine Tiefe auf, die größer ist als eine Tiefe der Öffnung.In various embodiments, a chip arrangement is provided which has a chip body, at least one chip connection region on the chip body and at least one passivation layer. In this case, the passivation layer is partially arranged next to the chip connection region and has an opening, by means of which at least part of the chip connection region is exposed. The chip arrangement further comprises a substrate with a substrate connection region and an electromechanical connection structure. The electromechanical connection structure has a cavity in the interior, wherein at least one wall of the connection structure is arranged on the passivation layer and on the substrate connection region and connects the chip connection region to the substrate connection region in an electrically conductive manner. The cavity in the interior of the connection structure has a depth that is greater than a depth of the opening.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die elektromechanische Verbindungsstruktur der Chipanordnung eine Flip-Chip-Verbindungsstruktur sein. Anders ausgedrückt kann die Verbindungsstruktur derart ausgebildet sein, dass sie für die Montage eines Chipkörpers auf einem Substrat in der Flip-Chip-on-Substrate (FCOS)-Technologie geeignet ist. Dafür kann die Verbindungsstruktur derart ausgebildet sein, dass sie für die Druckkontaktierung bei der FCOS-Montage geeignet ist, derart, dass beispielsweise verformbare Bumps als Verbindungsstruktur auf dem Chipkörper gebildet sind. Beim Verbinden des Chipkörpers mit dem Substrat kann dabei der Chipkörper mit der Oberseite, d.h. mit der den Chip-Anschlussbereich und die Verbindungsstruktur aufweisenden Seite, auf das gegenüberliegend angeordnete Substrat aufgebracht werden, das den Substrat-Anschlussbereich und Klebstoff aufweist. Die verformbaren Bumps können dann derart auf das Substrat und den Substrat-Anschlussbereich gepresst werden, dass eine leichte Deformation der Bumps eventuell vorhandene Höhenunterschiede der Bumps auf dem Chipkörper ausgeglichen werden kann. Der Klebstoff kann nachfolgend ausgehärtet werden, beispielsweise mittels Wärme, wodurch der Chipkörper auf dem Substrat mechanisch fixiert sein kann und mittels der Bumps eine elektrisch leitende Verbindung kann zwischen dem Chip-Anschlussbereich und dem Substrat-Anschlussbereich gebildet sein kann.In various embodiments, the electromechanical connection structure of the chip arrangement may be a flip-chip connection structure. In other words, the connection structure may be formed so as to be suitable for mounting a chip body on a substrate in flip-chip-on-substrate (FCOS) technology. For this purpose, the connection structure may be designed such that it is suitable for pressure contact during FCOS mounting, such that, for example, deformable bumps are formed as a connection structure on the chip body. When the chip body is connected to the substrate, the chip body with the upper side, ie with the side having the chip connection region and the connection structure, can be applied to the oppositely disposed substrate which has the substrate connection region and adhesive. The deformable bumps can then be pressed onto the substrate and the substrate connection area in such a way that a slight deformation of the bumps, possibly existing height differences of the bumps on the chip body can be compensated. The adhesive can subsequently be cured, for example by means of heat, whereby the chip body can be mechanically fixed on the substrate and by means of the bumps an electrically conductive connection can be formed between the chip connection region and the substrate connection region.
Die Verbindungsstruktur kann zumindest einen Boden und eine Wand aufweisen. Die Verbindungsstruktur kann auch aus einem Boden und zumindest einer Wand bestehen.The connection structure may have at least a bottom and a wall. The connection structure may also consist of a bottom and at least one wall.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Wand ringförmig sein. Alternativ dazu kann die Wand eine rechteckige Form aufweisen.In various embodiments, the wall may be annular. Alternatively, the wall may have a rectangular shape.
Die Wand kann ferner derart ausgebildet sein, dass sie in sich geschlossen ist. Alternativ dazu kann die Wand in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt sein. Anders ausgedrückt kann die Wand segmentiert sein. Dabei können Lücken zwischen den Abschnitten ausgebildet sein.The wall may also be formed such that it is self-contained. Alternatively, the wall may be divided into a plurality of sections. In other words, the wall can be segmented. In this case, gaps between the sections may be formed.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Wand in vier Abschnitte oder eine beliebige andere Zahl von Abschnitten segmentiert sein. Die Abschnitte und Lücken zwischen den Abschnitten können derart ausgeführt sein, dass sie gleichmäßig auf den Umfang der Wand verteilt sind oder dass sie ungleichmäßig auf den Umfang der Wand verteilt sind. Anders ausgedrückt können die Abschnitte und die Lücken gleich groß sein oder die Abschnitte und die Lücken können unterschiedliche Größe aufweisen.In various embodiments, the wall may be segmented into four sections or any other number of sections. The portions and gaps between the portions may be made to be evenly distributed on the circumference of the wall or unevenly distributed on the circumference of the wall. In other words, the sections and the gaps may be the same size or the sections and the gaps may have different sizes.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Boden der Verbindungsstruktur den Chip-Anschlussbereich kontaktieren. Der Boden der Verbindungsstruktur kann derart ausgestaltet sein, dass er den Chip-Anschlussbereich durch die Öffnung der Passivierungsschicht hindurch kontaktiert.In various embodiments, the bottom of the interconnect structure may contact the die pad area. The bottom of the connection structure may be configured to contact the chip termination region through the opening of the passivation layer.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Chipkörper ein Chipkörper-Substrat aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Chipkörper-Substrat mindestens eines von Silizium, Siliziumcarbit, Germanium, Galliumphosphid, Galliumarsenid und Galliumnitrid aufweisen oder im Wesentlichen daraus bestehen.In various embodiments, the chip body may include a chip body substrate. In various embodiments, the chip body substrate may include or consist essentially of at least one of silicon, silicon carbide, germanium, gallium phosphide, gallium arsenide, and gallium nitride.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Chipkörper ferner Strukturen aus einem Material mit einer vorher festgelegten Dielektrizitätskonstante aufweisen. Beispielsweise kann die Dielektrizitätskonstante des Materials der Strukturen im Chipkörper kleiner als 3,9 sein. Beispielsweise kann die Dielektrizitätskonstante der Strukturen kleiner als 2,4 sein.In various embodiments, the chip body may further include structures of a material having a predetermined dielectric constant. For example, the dielectric constant of the material of the structures in the chip body may be less than 3.9. For example, the dielectric constant of the structures may be less than 2.4.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Material der Strukturen eines aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Materialien (Wasserstoff-Silsesquioxan (HSQ, HSSQ), amorphem Kohlenstoff, Kohlenstoff-dotiertes Siliziumoxid), Hybriden (Si-O-C Polymere), organischen Materialien (Polyimide, Parylen-N, Benzocyclobutene (BCB), flourierte Polyimide, aromatische Polyether (PAE), Polyaryle, Parylen-F4, Flourpolymere (z.B.PTFE)) und porösen Materialien (organische Materialien, poröses CDO, silicatische Xerogele, silicatische Aerogele, mesoporöse Organosilikate, poröses HSSQ/MSSQ, mesoporöse Silikatgläser SiO2) aufweisen oder im Wesentlichen daraus bestehen.In various embodiments, the material of the structures of one of the group consisting of inorganic materials (hydrogen silsesquioxane (HSQ, HSSQ), amorphous carbon, carbon-doped silica), hybrids (Si-OC polymers), organic materials (polyimides, parylene) N, benzocyclobutenes (BCB), fluorinated polyimides, aromatic polyethers (PAE), polyaryls, parylene-F4, fluoropolymers (egPTFE)) and porous materials (organic materials, porous CDO, silicatic xerogels, silicatic aerogels, mesoporous organosilicates, porous HSSQ / MSSQ, mesoporous silicate glasses SiO2) or essentially consist thereof.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Passivierungsschicht eines aus der Gruppe bestehend aus Polyimid, Polybenzoxazol (PBO), Siliziumnitrid und Siliziumdioxid aufweisen oder im Wesentlichen daraus bestehen.In various embodiments, the passivation layer may include or consist essentially of one of the group consisting of polyimide, polybenzoxazole (PBO), silicon nitride, and silicon dioxide.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verbindungsstruktur mindestens eines von Kupfer, Nickel, Palladium, Nickel-Palladium, Gold, Nickel-Palladium-Gold, Nickel-Phosphor-Palladium-Gold, Silber und Aluminium aufweisen oder im Wesentlichen daraus bestehen.In various embodiments, the interconnect structure may comprise or consist essentially of at least one of copper, nickel, palladium, nickel-palladium, gold, nickel-palladium-gold, nickel-phosphorous-palladium-gold, silver, and aluminum.
Die Verbindungsstruktur kann eine Kupferstruktur aufweisen, die mit einer Nickel-Palladium-Schicht in einer Dicke von ungefähr 3 µm beschichtet ist. Alternativ dazu kann die Verbindungsstruktur eine Kupferstruktur aufweisen, die mit einer Palladium-Schicht in einer Dicke von ungefähr 300 nm beschichtet ist. Die Verbindungsstruktur kann alternativ eine Kupferstruktur aufweisen, die mit einer Goldschicht in einer Dicke von ungefähr 50 nm beschichtet ist. Des Weiteren kann die Verbindungsstruktur eine Kupferstruktur aufweisen, die mit einer Nickel-Palladium-Gold-Schicht in einer Dicke von unter 3 µm beschichtet ist.The connection structure may have a copper structure coated with a nickel-palladium layer in a thickness of about 3 μm. Alternatively, the interconnect structure may have a copper structure coated with a palladium layer in a thickness of approximately 300 nm. The interconnect structure may alternatively have a copper structure coated with a gold layer in a thickness of about 50 nm. Furthermore, the connection structure may have a copper structure which is coated with a nickel-palladium-gold layer in a thickness of less than 3 microns.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verbindungsstruktur einen Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 50 µm bis ungefähr 150 µm, optional in einem Bereich von ungefähr 70 µm bis ungefähr 140 µm, optional in einem Bereich von ungefähr 100 µm bis ungefähr 120 µm aufweisen.In various embodiments, the connection structure may have a diameter in a range of about 50 μm to about 150 μm, optionally in a range of about 70 μm to about 140 μm, optionally in a range of about 100 μm to about 120 μm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Chip-Anschlussbereich eine Fläche in einem Bereich von ungefähr 90×90 µm2 bis ungefähr 25×25 µm2, optional in einem Bereich von ungefähr 80×80 µm2 bis ungefähr 40×40 µm2, optional in einem Bereich von ungefähr 70×70 µm2 bis ungefähr 50×50 µm2 aufweisen. Der Chip-Anschlussbereich kann als Anschlusspad ausgebildet sein. Der Chip-Anschlussbereich kann als Pad-Metallisierung ausgebildet sein.In various embodiments, the chip termination region may have an area in a range of about 90 × 90 μm 2 to about 25 × 25 μm 2 , optionally in a range of about 80 × 80 μm 2 to about 40 × 40 μm 2 , optionally in one Range from about 70 × 70 μm 2 to about 50 × 50 μm 2 . The chip connection region can be designed as a connection pad. The chip connection region may be formed as a pad metallization.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Chipkörper ferner eine mit dem Chip-Anschlussbereich verbundene Umverdrahtungsschicht aufweisen. Die Umverdrahtungsschicht kann den Chip-Anschlussbereich mit der Verbindungsstruktur verbinden. Die Umverdrahtungsschicht kann in einer Ebene mit dem Boden der Verbindungsstruktur angeordnet sein. Die Umverdrahtungsschicht kann derart angeordnet sein, dass sie den Chip-Anschlussbereich durch die Öffnung in der Passivierungsschicht hindurch kontaktiert.In various embodiments, the chip body may further include a redistribution layer connected to the chip termination region exhibit. The redistribution layer may connect the chip termination region to the connection structure. The redistribution layer may be disposed in a plane with the bottom of the connection structure. The redistribution layer may be arranged to contact the chip pad region through the opening in the passivation layer.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Chipanordnung bereitgestellt, wobei das Verfahren Bilden einer Öffnung in mindestens einer Passivierungsschicht aufweist. Die Passivierungsschicht ist dabei teilweise neben einem Chip-Anschlussbereich eines Chipkörpers angeordnet, so dass mittels der Öffnung zumindest ein Teil des Chip-Anschlussbereichs freigelegt wird. Das Verfahren weist ferner Bilden einer elektromechanischen Verbindungsstruktur zwischen dem Chip-Anschlussbereich und einem Substrat-Anschlussbereich eines Substrats auf. Die elektromechanische Verbindungsstruktur weist dabei im Inneren einen Hohlraum auf, derart, dass mindestens eine Wand der Verbindungsstruktur auf der Passivierungsschicht und auf dem Substrat-Anschlussbereich angeordnet ist. Der Hohlraum weist des Weiteren eine Tiefe auf, die größer ist als eine Tiefe der Öffnung. Das Verfahren weist ferner ein Fixieren der elektromechanischen Verbindungsstruktur auf, so dass der Chip-Anschlussbereich und der Substrat-Anschlussbereich elektrisch leitend miteinander verbunden werden.In various embodiments, there is further provided a method of making a chip assembly, the method comprising forming an opening in at least one passivation layer. The passivation layer is partially arranged next to a chip connection region of a chip body, so that at least part of the chip connection region is exposed by means of the opening. The method further comprises forming an electromechanical interconnect structure between the die pad region and a substrate pad region of a substrate. The electromechanical connection structure has a cavity in the interior, such that at least one wall of the connection structure is arranged on the passivation layer and on the substrate connection region. The cavity further has a depth that is greater than a depth of the opening. The method further comprises fixing the electromechanical connection structure such that the chip connection region and the substrate connection region are connected to one another in an electrically conductive manner.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die elektromechanische Verbindungsstruktur eine Flip-Chip-Verbindungsstruktur sein. Anders ausgedrückt kann die Verbindungsstruktur derart ausgebildet werden, dass sie für die Montage eines Chipkörpers auf einem Substrat in der Flip-Chip-on-Substrate (FCOS)-Technologie geeignet ist.In various embodiments of the method, the electromechanical connection structure may be a flip-chip connection structure. In other words, the connection structure may be formed to be suitable for mounting a chip body on a substrate in flip-chip-on-substrate (FCOS) technology.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann das Bilden der Verbindungsstruktur zumindest ein Bilden eines Bodens und ein Bilden zumindest einer Wand aufweisen. Beispielsweise kann die Verbindungsstruktur derart gebildet werden, dass auf dem Chipkörper der Boden der Verbindungsstruktur ausgebildet wird und die Wand derart auf dem Boden ausgebildet wird, dass der Boden und die Wand eine mechanische, elektrisch leitende Einheit bilden. Dabei kann der Boden zumindest teilweise über dem Chip-Anschlussbereich ausgebildet werden und diesen kontaktieren.In various embodiments of the method, forming the connection structure may include at least forming a bottom and forming at least one wall. For example, the connection structure may be formed such that the floor of the connection structure is formed on the chip body and the wall is formed on the floor such that the floor and the wall form a mechanical, electrically conductive unit. In this case, the bottom can be formed at least partially over the chip connection region and contact it.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die Wand ringförmig gebildet werden. Anders ausgedrückt kann die Wand in einer Ringform ausgebildet werden. Alternativ dazu kann die Wand in einer Rechteckform ausgebildet werden. Die Wand kann in sich geschlossen sein. Anders ausgedrückt kann die Wand einen in sich geschlossenen Ring auf dem Boden bilden.In various embodiments of the method, the wall may be formed annular. In other words, the wall can be formed in a ring shape. Alternatively, the wall may be formed in a rectangular shape. The wall can be closed in itself. In other words, the wall can form a self-contained ring on the floor.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die Wand segmentiert gebildet werden. Anders ausgedrückt kann die Wand derart gebildet werden, dass sie eine Anzahl von Abschnitten mit Lücken dazwischen aufweist. Beispielsweise kann die Wand derart gebildet werden, dass sie einen Abschnitt mit einer Lücke (beispielsweise einem Schlitz) aufweist, dass sie zwei Abschnitte mit zwei Lücken aufweist, dass sie drei Abschnitte mit drei Lücken aufweist oder dass sie vier Abschnitte mit vier Lücken aufweist. Die Wand kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens auch derart ausgebildet werden, dass sie in eine beliebige andere Zahl von Abschnitten unterteilt ist. Anders ausgedrückt kann die Wand derart gebildet werden, dass sie in einen, zwei, drei, vier oder eine beliebige andere Anzahl von Abschnitten segmentiert ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens können die Abschnitte derart gebildet werden, dass die Lücken zwischen den Abschnitten als schmale Schlitze ausgebildet sind. In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens können die Abschnitte derart gebildet werden, dass die Abschnitte und Lücken zwischen den Abschnitten gleichmäßig auf den Umfang der Wand verteilt sind. Anders ausgedrückt können die Abschnitte und die Lücken gleich groß ausgebildet werden. Beispielsweise kann die Wand derart gebildet werden, dass sie in vier Abschnitte segmentiert gebildet ist.In various embodiments of the method, the wall may be formed segmented. In other words, the wall may be formed to have a number of sections with gaps therebetween. For example, the wall may be formed to have a portion with a gap (for example, a slit), two sections having two gaps, three sections having three gaps, or four sections having four gaps. The wall can also be formed in various embodiments of the method so that it is subdivided into any other number of sections. In other words, the wall may be formed to be segmented into one, two, three, four, or any other number of sections. In various embodiments of the method, the sections may be formed such that the gaps between the sections are formed as narrow slots. In various embodiments of the method, the sections may be formed such that the sections and gaps between the sections are uniformly distributed around the circumference of the wall. In other words, the sections and the gaps can be made the same size. For example, the wall may be formed to be segmented into four sections.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Chipkörper ein Chipkörper-Substrat aufweisen. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Chipkörper ferner Strukturen aus einem Material mit einer vorher festgelegten Dielektrizitätskonstante aufweisen. Beispielsweise kann die Dielektrizitätskonstante der Strukturen kleiner als 3,9 sein. Alternativ dazu kann die Dielektrizitätskonstante der Strukturen kleiner als 2,4 sein.In various embodiments, the chip body may include a chip body substrate. In various embodiments, the chip body may further include structures of a material having a predetermined dielectric constant. For example, the dielectric constant of the structures may be less than 3.9. Alternatively, the dielectric constant of the structures may be less than 2.4.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann das Bilden der Verbindungsstruktur Folgendes aufweisen: Bilden einer Keimschicht auf der Passivierungsschicht und in der Öffnung, so dass zumindest ein Bereich des freigelegten Teils des Chip-Anschlussbereichs bedeckt wird, Bilden einer Kupferschicht über der Keimschicht, Bilden einer Kupferstruktur auf der Kupferschicht, nachfolgendes Entfernen von freiliegenden Bereichen der Keimschicht.In various embodiments of the method, forming the interconnect structure may include forming a seed layer on the passivation layer and in the opening such that at least a portion of the exposed portion of the chip termination region is covered, forming a copper layer over the seed layer, forming a copper structure the copper layer, then removing exposed areas of the seed layer.
Des Weiteren kann das Verfahrens des Bildens der Verbindungsstruktur Folgendes aufweisen: Bilden einer Keimschicht auf der Passivierungsschicht und in der Öffnung der Passivierungsschicht, so dass zumindest ein Teil des von der Öffnung freigelegten Bereichs des Chip-Anschlussbereichs von der Keimschicht bedeckt wird; Bilden einer ersten Maske über zumindest einem Teil der Keimschicht; Bilden einer Kupferschicht über der Keimschicht in von der ersten Maske freigelegten Bereichen; Entfernen der ersten Maske; Bilden einer zweiten Maske über der Kupferschicht und freiliegenden Bereichen der Keimschicht; Bilden einer Kupferstruktur auf freiliegenden Bereichen der Kupferschicht; Entfernen der zweiten Maske; nachfolgend Entfernen von freiliegenden Bereichen der Keimschicht.Further, the method of forming the interconnect structure may include forming a seed layer on the passivation layer and in the opening of the passivation layer such that at least a portion of the one of the opening exposed portion of the chip terminal area is covered by the seed layer; Forming a first mask over at least a portion of the seed layer; Forming a copper layer over the seed layer in regions exposed from the first mask; Removing the first mask; Forming a second mask over the copper layer and exposed areas of the seed layer; Forming a copper structure on exposed portions of the copper layer; Removing the second mask; subsequently removing exposed areas of the seed layer.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens können die Kupferschicht und die Kupferstruktur derart gebildet werden, dass sie zusammen die Verbindungsstruktur ausbilden. Dabei kann beispielsweise mittels des Bildens der Kupferschicht der Boden der Verbindungsstruktur gebildet werden, und mittels Bildens der Kupferstruktur kann die Wand der Verbindungsstruktur gebildet werden. Anders ausgedrückt kann die Kupferschicht den Boden der Verbindungsstruktur bilden, während die Kupferstruktur die Wand der Verbindungsstruktur bilden kann. Dabei kann die Kupferschicht derart ausgebildet werden, dass sie den Chip-Anschlussbereich kontaktiert.In various embodiments of the method, the copper layer and the copper structure may be formed such that together they form the connection structure. In this case, for example, the bottom of the connection structure can be formed by means of the formation of the copper layer, and by forming the copper structure, the wall of the connection structure can be formed. In other words, the copper layer can form the bottom of the connection structure, while the copper structure can form the wall of the connection structure. In this case, the copper layer can be formed such that it contacts the chip connection region.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann das Bilden der Kupferschicht und der Kupferstruktur galvanisch erfolgen. Alternativ können die Kupferschicht und der Kupferstruktur mittels PVD abgeschieden werden. In various embodiments of the method, the formation of the copper layer and the copper structure can be galvanic. Alternatively, the copper layer and the copper structure may be deposited by PVD.
Alternativ kann das Bilden der Kupferschicht und der Kupferstruktur mittels CVD erfolgen.Alternatively, the formation of the copper layer and the copper structure may be done by CVD.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die Kupferstruktur in einer Ringform ausgebildet werden. Alternativ kann die Wand derart gebildet werden, dass sie eine Rechteckform aufweist.In various embodiments of the method, the copper structure may be formed in a ring shape. Alternatively, the wall may be formed to have a rectangular shape.
Die Wand kann derart ausgebildet werden, dass sie eine in sich geschlossene Wand, beispielsweise einen in sich geschlossenen Ring, bildet. Alternativ kann die Wand derart gebildet werden, dass sie in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt ist. Anders ausgedrückt kann die Kupferstruktur in Segmenten ausgebildet werden, wobei die Segmente und Lücken zwischen den Segmenten gleich groß sein können. Wiederum anders ausgedrückt können die Abschnitte bzw. Segmente der Kupferstruktur und die Lücken dazwischen derart gebildet werden, dass sie gleichmäßig auf den Umfang der Kupferstruktur verteilt sind.The wall can be formed such that it forms a self-contained wall, for example a self-contained ring. Alternatively, the wall may be formed to be divided into a plurality of sections. In other words, the copper structure can be formed in segments, wherein the segments and gaps between the segments can be the same size. In other words, the portions of the copper structure and the gaps therebetween may be formed to be evenly distributed around the circumference of the copper structure.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Kupferstruktur mit einer Nickel-Palladium-Schicht in einer Dicke von ungefähr 3 µm beschichtet werden. Des Weiteren kann die Kupferstruktur mit einer Palladium-Schicht in einer Dicke von ungefähr 300 nm beschichtet werden. Die Kupferstruktur kann ferner mit einer Goldschicht in einer Dicke von ungefähr 50 nm beschichtet werden. Die Kupferstruktur kann außerdem mit einer Nickel-Palladium-Gold-Schicht in einer Dicke von weniger als 3 µm beschichtet werden.In various embodiments, the copper structure may be coated with a nickel-palladium layer in a thickness of approximately 3 μm. Further, the copper structure may be coated with a palladium layer in a thickness of about 300 nm. The copper structure may be further coated with a gold layer in a thickness of about 50 nm. The copper structure may also be coated with a nickel-palladium-gold layer in a thickness of less than 3 μm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann der Chipkörper Strukturen aus einem Material mit einer vorher festgelegten Dielektrizitätskonstante aufweisen. Beispielsweise kann die Dielektrizitätskonstante der Strukturen kleiner als 3,9 sein. Beispielsweise kann die Dielektrizitätskonstante der Strukturen kleiner als 2,4 sein. In various embodiments of the method, the chip body may include structures of a material having a predetermined dielectric constant. For example, the dielectric constant of the structures may be less than 3.9. For example, the dielectric constant of the structures may be less than 2.4.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Material der Strukturen eines aus der Gruppe bestehend aus anorganischen Materialien (Wasserstoff-Silsesquioxan (HSQ, HSSQ), amorphem Kohlenstoff, Kohlenstoff-dotiertes Siliziumoxid), Hybriden (Si-O-C Polymere), organischen Materialien (Polyimide, Parylen-N, Benzocyclobutene (BCB), flourierte Polyimide, aromatische Polyether (PAE), Polyaryle, Parylen-F4, Flourpolymere (z.B.PTFE)) oder aus porösen Materialien (organische Materialien, poröses CDO, silicatische Xerogele, silicatische Aerogele, mesoporöse Organosilikate, poröses HSSQ/MSSQ, mesoporöse Silikatgläser SiO2) aufweisen oder im Wesentlichen daraus bestehen.In various embodiments, the material of the structures of one of the group consisting of inorganic materials (hydrogen silsesquioxane (HSQ, HSSQ), amorphous carbon, carbon-doped silica), hybrids (Si-OC polymers), organic materials (polyimides, parylene) N, benzocyclobutenes (BCB), fluorinated polyimides, aromatic polyethers (PAE), polyaryls, parylene-F4, fluoropolymers (egPTFE)) or porous materials (organic materials, porous CDO, silicatic xerogels, silicatic aerogels, mesoporous organosilicates, porous HSSQ / MSSQ, mesoporous silicate glasses SiO2) or essentially consist thereof.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann der Chipkörper ein Chipkörper-Substrat aufweisen, das eines aus der Gruppe bestehend aus Silizium, Siliziumcarbit, Germanium, Galliumphosphid, Galliumarsenid und Galliumnitrid aufweist oder im Wesentlichen daraus besteht.In various embodiments of the method, the chip body may comprise a chip body substrate comprising or consisting essentially of one of the group consisting of silicon, silicon carbide, germanium, gallium phosphide, gallium arsenide, and gallium nitride.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die Passivierungsschicht aus zumindest einem aus der Gruppe bestehend aus Polyimid, Polybenzoxazol (PBO), Siliziumnitrid und Siliziumoxid gebildet werden oder im Wesentlichen gebildet werden.In various embodiments of the method, the passivation layer may be formed or substantially formed of at least one of the group consisting of polyimide, polybenzoxazole (PBO), silicon nitride, and silicon oxide.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die Verbindungsstruktur aus zumindest einem aus der Gruppe bestehend aus Kupfer, Nickel, Palladium, Nickel-Palladium, Gold, Nickel-Palladium-Gold, Silber und Aluminium gebildet werden oder im Wesentlichen gebildet werden.In various embodiments of the method, the interconnect structure may be formed or substantially formed of at least one of the group consisting of copper, nickel, palladium, nickel-palladium, gold, nickel-palladium-gold, silver, and aluminum.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann die Verbindungsstruktur in einem Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 50 µm bis ungefähr 150 µm, optional in einem Bereich von ungefähr 70 µm bis ungefähr 140 µm, optional in einem Bereich von ungefähr 100 µm bis ungefähr 120 um gebildet werden.In various embodiments of the method, the interconnect structure may be formed in a diameter in a range of about 50 μm to about 150 μm, optionally in a range of about 70 μm to about 140 μm, optionally in a range of about 100 μm to about 120 μm ,
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Chip-Anschlussbereich in einer Fläche in einem Bereich von ungefähr 90×90 µm2 bis ungefähr 25×25 µm2, optional in einem Bereich von ungefähr 80×80 µm2 bis ungefähr 40×40 µm2, optional in einem Bereich von ungefähr 70×70 µm2 bis ungefähr 50×50 µm2 gebildet werden. Der Chip-Anschlussbereich kann als Anschlusspad ausgebildet werden. Der Chip-Anschlussbereich kann als Pad-Metallisierung ausgebildet werden. In various embodiments, the chip termination region may range in area from about 90 × 90 μm 2 to about 25 × 25 μm 2 , optionally in a range from about 80 × 80 μm 2 to about 40 × 40 μm 2 , optionally in FIG a range of about 70 × 70 μm 2 to about 50 × 50 μm 2 . The chip connection region can be formed as a connection pad. The chip connection region can be formed as a pad metallization.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Verfahren ferner aufweisen: Bilden einer mit dem Chip-Anschlussbereich verbundenen Umverdrahtungsschicht auf dem Chipkörper. Die Umverdrahtungsschicht kann den Chip-Anschlussbereich mit der Verbindungsstruktur verbinden. Die Umverdrahtungsschicht kann derart gebildet werden, dass sie in einer Ebene mit dem Boden der Verbindungsstruktur angeordnet ist. Die Umverdrahtungsschicht kann derart gebildet werden, dass sie den Chip-Anschlussbereich durch die Öffnung in der Passivierungsschicht hindurch kontaktiert.In various embodiments, the method may further include: forming a redistribution layer connected to the chip pad region on the chip body. The redistribution layer may connect the chip termination region to the connection structure. The redistribution layer may be formed to be disposed in a plane with the bottom of the connection structure. The redistribution layer may be formed to contact the die pad region through the opening in the passivation layer.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Chipanordnung mit einer Mehrzahl von Integrierten Schaltkreisen bereitgestellt werden, die eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen aufweist, wobei die Chipanordnung die oben genannten Merkmale aufweisen kann.In various embodiments, a chip arrangement may be provided with a plurality of integrated circuits having a plurality of connection structures, wherein the chip arrangement may have the above-mentioned features.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Chipanordnung bereitgestellt werden, die einen Chipkörper, mindestens einen Chip-Anschlussbereich, und mindestens eine Passivierungsschicht teilweise neben dem Chip-Anschlussbereich aufweist. Dabei kann die Passivierungsschicht eine Öffnung aufweisen, mittels der zumindest ein Teil des Chip-Anschlussbereichs freigelegt ist. Die Chipanordnung kann des Weiteren ein Substrat mit einem Substrat-Anschlussbereich und eine elektromechanische Verbindungsstruktur, die im Inneren einen Hohlraum aufweist, aufweisen. Hierbei kann mindestens eine Wand der Verbindungsstruktur auf der Passivierungsschicht und auf dem Substrat-Anschlussbereich angeordnet sein, wobei die elektromechanische Verbindungsstruktur den Chip-Anschlussbereich mit dem Substrat-Anschlussbereich elektrisch leitend verbindet. In einem Bereich der elektromechanischen Verbindungsstruktur, der in Kontakt mit dem Chip-Anschlussbereich ist, kann dabei eine Zugspannung bestehen.In various embodiments, a chip arrangement may be provided that includes a chip body, at least one chip termination region, and at least one passivation layer partially adjacent to the die connection region. In this case, the passivation layer may have an opening, by means of which at least part of the chip connection region is exposed. The chip assembly may further comprise a substrate having a substrate connection region and an electromechanical connection structure having a cavity therein. In this case, at least one wall of the connection structure may be arranged on the passivation layer and on the substrate connection region, wherein the electromechanical connection structure connects the chip connection region to the substrate connection region in an electrically conductive manner. In a region of the electromechanical connection structure, which is in contact with the chip connection region, there may be a tensile stress.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein Verfahren zum Herstellen einer Chipanordnung bereitgestellt werden, wobei das Verfahren verschiedene Teilprozesse aufweist. Ein Teilprozess kann beispielsweise Bilden einer Öffnung in mindestens einer Passivierungsschicht, die teilweise neben einem Chip-Anschlussbereich eines Chipkörpers angeordnet ist, so dass zumindest ein Teil des Chip-Anschlussbereichs freigelegt wird, sein. In einem weiteren Teilprozess kann eine elektromechanischen Verbindungsstruktur zwischen dem Chip-Anschlussbereich und einem Substrat-Anschlussbereich eines Substrats gebildet werden. Die elektromechanische Verbindungsstruktur kann dabei derart gebildet werden, dass sie im Inneren einen Hohlraum aufweist, derart, dass mindestens eine Wand der Verbindungsstruktur auf der Passivierungsschicht und auf dem Substrat-Anschlussbereich angeordnet ist. Anschließend kann eine Kraft auf die elektromechanische Verbindungsstruktur ausgeübt werden, so dass mittels der Wand der elektromechanischen Verbindungsstruktur in einem Bereich der elektromechanischen Verbindungsstruktur, der in Kontakt mit dem Chip-Anschlussbereich ist, ein Drehmoment erzeugt wird, und dass der Chip-Anschlussbereich und der Substrat-Anschlussbereich elektrisch leitend miteinander verbunden werden.In various embodiments, a method for manufacturing a chip arrangement may be provided, wherein the method comprises various sub-processes. For example, a sub-process may be forming an opening in at least one passivation layer that is partially disposed adjacent a chip termination region of a chip body such that at least a portion of the chip termination region is exposed. In a further sub-process, an electromechanical connection structure can be formed between the chip connection region and a substrate connection region of a substrate. In this case, the electromechanical connection structure can be formed such that it has a cavity in the interior, such that at least one wall of the connection structure is arranged on the passivation layer and on the substrate connection region. Then, a force may be applied to the electromechanical connection structure such that a torque is generated by the wall of the electromechanical connection structure in a portion of the electromechanical connection structure in contact with the chip connection portion, and that the chip connection portion and the substrate Connection area are electrically connected to each other.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens können der Chipkörper und das Substrat derart zusammengedrückt werden, dass die Verbindungsstruktur einen elektrisch leitenden Kontakt zwischen dem Chip-Anschlussbereich und dem Substrat-Anschlussbereich bildet. Anders ausgedrückt kann die Verbindungsstruktur eine Druckkontaktierung zwischen dem Chip-Anschlussbereich und dem Substrat-Anschlussbereich bilden. Wiederum anders ausgedrückt kann mittels Kraftausübung eine Druckkontaktierung zwischen dem Chip-Anschlussbereich und dem Substrat-Anschlussbereich ausgebildet werden. Dabei kann der Boden der Verbindungsstruktur den Chip-Anschlussbereich elektrisch leitend kontaktieren und die Wand der Verbindungsstruktur kann den Substrat-Anschlussbereich elektrisch leitend kontaktieren. Gleichzeitig können der Chipkörper und das Substrat mittels der Verbindungsstruktur mechanisch miteinander verbunden sein, wobei Klebstoff, der zwischen dem Substrat und dem Chipkörper angeordnet sein kann, die Verbindung stabilisieren kann.In various embodiments of the method, the chip body and the substrate may be compressed such that the connection structure forms an electrically conductive contact between the chip connection region and the substrate connection region. In other words, the connection structure can form a pressure contact between the chip connection region and the substrate connection region. In other words, by means of force application, a pressure contact can be formed between the chip connection region and the substrate connection region. In this case, the bottom of the connection structure can electrically conductively contact the chip connection region, and the wall of the connection structure can contact the substrate connection region in an electrically conductive manner. At the same time, the chip body and the substrate can be mechanically connected to each other by means of the connection structure, wherein adhesive which can be arranged between the substrate and the chip body can stabilize the connection.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann beim Zusammendrücken des Chipkörpers und des Substrats die Kupferstruktur derart verformt werden, dass Höhenunterschiede von Strukturen auf der Oberfläche des Chipkörpers und auf der Oberfläche des Substrats ausgeglichen werden.In various embodiments of the method, when the chip body and the substrate are compressed, the copper structure may be deformed such that differences in height of structures on the surface of the chip body and on the surface of the substrate are compensated.
Die hier beschriebene Chipanordnung bzw. das Verfahren zum Herstellen einer Chipanordnung stellt eine Verbindungsstruktur bereit, mithilfe derer es vermieden werden kann, die in dem Chipkörper-Substrat unter dem Chip-Anschlussbereich angeordneten Low-k- Strukturen bzw. ULK-Strukturen während des FCOS-Montageprozesses zu beschädigen. Verbindungsstrukturen mit einem Kronen-Bump-Design (anders ausgedrückt einem kronenförmigen Bump) gemäß verschiedener Ausführungsbeispielen bzw. einer Form der Kronen-Bumps gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen können vorgesehen sein, den während des FCOS-Montageprozesses lokal ausgeübten Druck so auf die neben dem Chip-Anschlussbereich abgeschiedene Passivierungsschicht umzulenken, dass eine Beschädigung der spröden Low-k- bzw. ULK-Strukturen des Chipkörpers verhindert wird. Die hier beschriebene Form der Kronen-Bumps als Verbindungsstruktur gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann dabei gewährleisten, dass Höhenunterschiede der zu kontaktierenden Strukturen auf den sich gegenüberliegenden Oberflächen des Chips bzw. des Substrats ausgeglichen werden können und dabei eine zuverlässige elektrische Kontaktierung der Chip-Anschlüsse mit den Substratleitungen bereitgestellt werden kann.The chip arrangement described here or the method for producing a chip arrangement provides a connection structure by means of which it is possible to avoid the low-k structures or ULK structures arranged in the chip body substrate under the chip connection area during the FCOS process. Damage assembly process. Connection structures with a Crown bump design (in other words, a crown-shaped bump) according to various embodiments or a form of crown bumps according to various embodiments may be provided to redirect the pressure locally applied during the FCOS assembly process to the passivation layer deposited adjacent to the die pad area in that damage to the brittle low-k or ULK structures of the chip body is prevented. The shape of the crown bumps described here as a connection structure according to various embodiments can ensure that height differences of the structures to be contacted on the opposite surfaces of the chip or the substrate can be compensated and thereby a reliable electrical contacting of the chip terminals with the substrate lines can be provided.
Das Vermeiden direkter Kraftausübung auf den Chip-Anschlussbereich und damit auf die darunter angeordneten Low-k- bzw. ULK-Strukturen des Chipkörpers kann beispielsweise dadurch gewährleistet werden, dass die Kronen-Bumps derart ausgebildet werden, dass sie eine Wand und einen Boden aufweisen. Dabei kann der Boden der Kronen-Bumps so ausgebildet sein, dass die gute Kontaktierung des Chip-Anschlussbereichs gewährleistet sein kann. Des Weiteren kann die Wand der Kronen-Bumps so ausgebildet sein, dass sie ringförmig ist, wobei der Durchmesser des Rings größer sein kann als die Fläche des Chip-Anschlussbereichs, so dass gewährleistet werden kann, dass bei Ausübung einer Kraft auf den Ring diese Kraft nicht auf den Chip-Anschlussbereich einwirkt. Außerdem kann die Wand der Kronen-Bumps so ausgebildet sein, dass gewährleistet ist, dass die Kronen-Bumps einen Hohlraum über dem Chip-Anschlussbereich aufweisen, wobei der Hohlraum eine genügend große Tiefe aufweisen kann, so dass auch bei einer während der Kraftausübung während der FCOS-Montage auftretende Verformung der Kronen-Bump-Wand gewährleistet sein kann, dass keine Kraft auf den Chip-Anschlussbereich ausgeübt wird. Die über die Höhe der Wand des Kronen-Bumps festgelegte Tiefe des Hohlraums kann ferner gewährleisten, dass mittels einer unterschiedlich stark ausgeprägten Verformung der Kronen-Bumps eventuell vorhandene Höhenunterschiede der zu kontaktierenden Strukturen auf der Oberfläche des Chips bzw. auf der Oberfläche des Substrats ausgeglichen werden können. In Summe können die hier bereitgestellten Ausführungsformen der Chipanordnung mittels der hier beschriebenen Formen der elektromechanischen Verbindungsstruktur eine einfache FCOS-Montage mit guter Kontaktierung bei gleichzeitiger Vermeidung von Beschädigungen der im Chipkörper vorhandenen empfindlichen Low-k- bzw. ULK-Strukturen gewährleistet werden.The avoidance of direct application of force to the chip connection region and thus to the low-k or ULK structures of the chip body arranged underneath can be ensured, for example, by forming the crown bumps in such a way that they have a wall and a bottom. In this case, the bottom of the crown bumps can be designed so that the good contact of the chip connection area can be ensured. Furthermore, the wall of the crown bumps may be formed to be annular, wherein the diameter of the ring may be larger than the area of the chip termination area, so that it can be ensured that upon application of a force on the ring this force does not affect the chip connection area. In addition, the wall of the crown bumps may be formed so as to ensure that the crown bumps have a cavity over the chip termination region, wherein the cavity may have a sufficiently large depth, so that even during a force application during the FCOS assembly occurring deformation of the crown bump wall can be ensured that no force is exerted on the chip connection area. The depth of the cavity defined over the height of the wall of the crown bump can furthermore ensure that possibly existing height differences of the structures to be contacted on the surface of the chip or on the surface of the substrate are compensated for by means of a differently pronounced deformation of the crown bumps can. In sum, the embodiments of the chip arrangement provided here by means of the forms of the electromechanical connection structure described here, a simple FCOS assembly with good contact while avoiding damage to the present in the chip body sensitive low-k or ULK structures can be ensured.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.
Es zeigen
-
1 ein Stadium der herkömmlichen FCOS-Montage eines Chips auf einem Substrat unter Verwendung eines Stud-Bumps; -
2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Chipanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
3 eine schematische Querschnittdarstellung einer Chipanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
4A und4B vergrößerte schematische perspektivische Darstellungen einer Verbindungsstruktur einer Chipanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Chipanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
6 eine schematische Darstellung von Teilprozessen zum Bilden der Verbindungsstruktur in verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens; -
7A und7B eine schematische Darstellung von zwei Teilprozessen der FCOS-Montage des Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
8 eine vergrößerte schematische Darstellung eines FCOS-Montage-Teilprozesses des Verfahrens gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Chipanordnung gemäß weiteren verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
10 eine vergrößerte schematische perspektivische Darstellung einer Verbindungsstruktur einer Chipanordnung mit einer Umverdrahtungsschicht gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; -
11 vergrößerte Ansichten eines Chipkarten-ICs, der eine Mehrzahl von Verbindungsstrukturen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen aufweist.
-
1 a stage of conventional FCOS mounting of a chip on a substrate using a stud bump; -
2 a schematic representation of a plan view of a chip arrangement according to various embodiments; -
3 a schematic cross-sectional view of a chip arrangement according to various embodiments; -
4A and4B enlarged schematic perspective views of a connection structure of a chip arrangement according to various embodiments; -
5 a flow chart of a method of manufacturing a chip arrangement according to various embodiments; -
6 a schematic representation of sub-processes for forming the connection structure in various embodiments of the method; -
7A and7B a schematic representation of two sub-processes of the FCOS assembly of the method according to various embodiments; -
8th an enlarged schematic representation of an FCOS assembly sub-process of the method according to various embodiments; -
9 a flowchart of a method for manufacturing a chip arrangement according to further various embodiments; -
10 an enlarged schematic perspective view of a connection structure of a chip arrangement with a redistribution layer according to various embodiments; -
11 are enlarged views of a smart card IC having a plurality of interconnect structures according to various embodiments.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). There For purposes of illustration, components of embodiments may be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können Bauteile, Materialien, Wirkungen, Abmessungen, Abstände usw. von Vorrichtungen oder Teilen davon, welche im Zusammenhang mit
Wie in
Das Chipkörper-Substrat kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen eines aus der Gruppe bestehend aus Silizium, Siliziumcarbit, Germanium, Galliumphosphid, Galliumarsenid und Galliumnitrid aufweisen oder im Wesentlichen daraus bestehen.In various embodiments, the chip body substrate may include or consist essentially of one of the group consisting of silicon, silicon carbide, germanium, gallium phosphide, gallium arsenide, and gallium nitride.
Der Chipkörper kann ferner auf einem Systemträger angeordnet sein, wobei der Systemträger beispielsweise als Leiterplatte, Leiterrahmen oder anderes Chip-Trägermaterial ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Systemträger Silizium, Chip-Trägermaterialien, Flex-Polyimid, Polyester, andere thermoplastische Materialien, faserverstärktes Epoxid oder andere faserverstärkte duroplastische Materialien aufweisen oder im Wesentlichen aus einem dieser Materialien oder aus einer Mischung daraus bestehen.The chip body can furthermore be arranged on a system carrier, the system carrier being designed, for example, as a printed circuit board, lead frame or other chip carrier material. For example, the leadframe may comprise or consist essentially of any of these materials or a mixture thereof, silicon, chip substrates, flex polyimide, polyesters, other thermoplastic materials, fiber reinforced epoxy, or other fiber reinforced thermoset materials.
Das Low-k-Material (bzw. die Low-k-Strukturen) kann beispielsweise anorganische Materialien (Wasserstoff-Silsesquioxan (HSQ, HSSQ), amorphem Kohlenstoff, Kohlenstoff-dotiertes Siliziumoxid), Hybride (Si-O-C Polymere) oder organische Materialien (Polyimide, Parylen-N, Benzocyclobutene (BCB), flourierte Polyimide, aromatische Polyether (PAE), Polyaryle, Parylen-F4, Flourpolymere (z.B.PTFE)) aufweisen oder im Wesentlichen aus einem dieser Materialien oder aus einer Mischung daraus bestehen. Das ULK-Material (bzw. die ULK-Strukturen) kann beispielsweise poröse Materialien (organische Materialien, poröses CDO, silicatische Xerogele, silicatische Aerogele, mesoporöse Organosilikate, poröses HSSQ/MSSQ, mesoporöse Silikatgläser SiO2) aufweisen oder im Wesentlichen aus einem dieser Materialien oder aus einer Mischung daraus bestehen.The low-k material (or the low-k structures) can be, for example, inorganic materials (hydrogen silsesquioxane (HSQ, HSSQ), amorphous carbon, carbon-doped silicon oxide), hybrids (Si-OC polymers) or organic materials ( Polyimides, parylene-N, benzocyclobutenes (BCB), fluorinated polyimides, aromatic polyethers (PAE), polyaryls, parylene-F4, fluoropolymers (eg PTFE)), or consist essentially of one of these materials or a mixture thereof. The ULK material (or the ULK structures) may include, for example, porous materials (organic materials, porous CDO, silicic xerogels, silicate aerogels, mesoporous organosilicates, porous HSSQ / MSSQ, mesoporous silicate glasses SiO 2), or substantially of any of these materials consist of a mixture of them.
Der Chip-Anschlussbereich
Zumindest auf einer Oberfläche des Chipkörpers
Die Passivierungsschicht
Die Passivierungsschicht
Dabei kann die Öffnung
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Chipanordnung
Der Boden
Der Boden
Die Wand
Die Wand
Dadurch kann der Hohlraum
Außerdem kann die Wand
Die Verbindungsstruktur
Die Verbindungsstruktur
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verbindungsstruktur
Wie in
Wie oben im Zusammenhang mit
Der Chipkörper kann auf einem Systemträger angeordnet sein, der beispielsweise als Leiterplatte, Leiterrahmen oder anderes Chip-Trägermaterial ausgeführt sein kann. Beispielsweise kann der Systemträger Silizium, Chip-Trägermaterialien, Flex-Polyimid, Polyester, andere thermoplastische Materialien, faserverstärktes Epoxid oder andere faserverstärkte duroplastische Materialien aufweisen oder im Wesentlichen aus einem dieser Materialien oder aus einer Mischung daraus bestehen.The chip body may be arranged on a system carrier, which may be designed, for example, as a printed circuit board, lead frame or other chip carrier material. For example, the leadframe may comprise or consist essentially of any of these materials or a mixture thereof, silicon, chip substrates, flex polyimide, polyesters, other thermoplastic materials, fiber reinforced epoxy, or other fiber reinforced thermoset materials.
Das Low-k-Material (bzw. die Low-k-Strukturen) kann beispielsweise Kohlenstoff-dotiertes Siliziumoxid oder amorphen Kohlenstoff (diamond like carbon, DLC) aufweisen oder im Wesentlichen aus einem dieser Materialien oder aus einer Mischung daraus bestehen. Das ULK-Material (bzw. die ULK-Strukturen) kann beispielsweise poröse Materialien (organische Materialien, poröses CDO, silicatische Xerogele, silicatische Aerogele, mesoporöse Organosilikate, poröses HSSQ/MSSQ, mesoporöse Silikatgläser SiO2) aufweisen oder im Wesentlichen aus einem dieser Materialien oder aus einer Mischung daraus bestehen.The low-k material (or the low-k structures) may, for example, comprise carbon-doped silicon oxide or diamond-like carbon (DLC) or consist essentially of one of these materials or of a mixture thereof. The ULK material (or the ULK structures) may include, for example, porous materials (organic materials, porous CDO, silicic xerogels, silicate aerogels, mesoporous organosilicates, porous HSSQ / MSSQ, mesoporous silicate glasses SiO 2), or substantially of any of these materials consist of a mixture of them.
Der Chip-Anschlussbereich
Der Chip-Anschlussbereich
Zumindest auf einer Oberfläche des Chipkörpers
Die Passivierungsschicht
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Passivierungsschicht
Dabei kann die Öffnung
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Chipanordnung
Der Boden
Der Boden
Die Wand
Die Wand
Dadurch kann der Hohlraum
Der Hohlraum
Dabei kann das Verhältnis der Dicke der Wand
Die Wand
Die Verbindungsstruktur
Die Verbindungsstruktur
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verbindungsstruktur
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Chipanordnung
Das Substrat
Das Substrat
Der Substrat-Anschlussbereich
Das Substrat
Wie in der Ansicht
Wie in
Dabei kann die Verbindungstruktur
Die Verbindungsstruktur
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verbindungsstruktur
Der Boden (nicht dargestellt) der Verbindungsstruktur
Die Wand
Dadurch kann der Hohlraum
Außerdem kann die Wand
Wie in der Ansicht
Dabei kann die Verbindungstruktur
Die Verbindungsstruktur
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verbindungsstruktur
Der Boden (nicht dargestellt) der Verbindungsstruktur
Wie in
Die Wand
Dadurch kann der Hohlraum
Außerdem kann die Wand
Mittels Ausbildung der Wand
Es ist zu beachten, dass in allen in dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungsbeispielen die Wand der Verbindungsstruktur als ringförmig geschlossene Wand oder in Abschnitte unterteilt ausgeführt sein kann bzw. hergestellt werden kann, auch wenn dies nicht bei der Beschreibung jedes in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels ausdrücklich erwähnt ist.It should be noted that in all of the embodiments described in this application, the wall of the connection structure can be designed as an annular closed wall or divided into sections, even if this is not expressly mentioned in the description of each embodiment shown in the figures ,
Wie in
Dabei kann in dem Verfahren zum Herstellen einer Chipanordnung die elektromechanische Verbindungsstruktur beispielsweise eine Flip-Chip-Verbindungsstruktur sein.In this case, in the method for producing a chip arrangement, the electromechanical connection structure may be, for example, a flip-chip connection structure.
In dem Verfahren zum Herstellen einer Chipanordnung kann das Bilden der Verbindungsstruktur zumindest die Teilprozesse des Bildens eines Bodens und des Bildens zumindest einer Wand aufweisen. Anders ausgedrückt kann die Verbindungsstruktur in einer Mehrzahl von Teilprozessen gebildet werden, wobei in einem Teilprozess der Boden der Verbindungsstruktur ausgebildet wird und in einem weiteren Teilprozess die Wand der Verbindungsstruktur ausgebildet wird. Die Wand der Verbindungsstruktur kann dabei beispielsweise ringförmig gebildet werden. Des Weiteren kann die Wand der Verbindungsstruktur segmentiert ausgebildet werden. Dabei kann die Wand derart ausgebildet werden, dass sie beispielsweise in vier Abschnitte segmentiert ist. Die Abschnitte und Lücken zwischen den Abschnitten können beispielsweise derart angeordnet werden, dass sie gleichmäßig verteilt sind, oder können beispielsweise derart angeordnet werden, dass sie ungleichmäßig verteilt sind. Anders ausgedrückt können die Abschnitte der segmentierten Wand und die Lücken gleich groß ausgebildet werden oder können als Abschnitte der Wand mit schmalen Schlitzen dazwischen ausgebildet werden.In the method of manufacturing a chip assembly, forming the interconnect structure may include at least the sub-processes of forming a bottom and forming at least one wall. In other words, the connection structure can be formed in a plurality of partial processes, wherein the bottom of the connection structure is formed in one partial process and the wall of the connection structure is formed in a further partial process. The wall of the connection structure can be formed annularly, for example. Furthermore, the wall of the connection structure can be formed segmented. In this case, the wall can be formed such that it is segmented, for example, into four sections. For example, the sections and gaps between the sections may be arranged to be evenly distributed or, for example, may be arranged to be unevenly distributed. In other words, the portions of the segmented wall and the gaps may be made equally large or may be formed as portions of the wall with narrow slots therebetween.
Der Chipkörper kann ein Chipkörper-Substrat aufweisen. Außerdem kann der Chipkörper beispielsweise Strukturen aufweisen, die zumindest teilweise ein Material aufweisen oder im Wesentlichen daraus gebildet sein können, das eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als 3,9 beträgt. Anders ausgedrückt können die Strukturen des Chipkörpers ein Material aufweisen oder im Wesentlichen daraus gebildet sein, das eine Dielektrizitätskonstante kleiner als 3,9 aufweist. Alternativ können die Strukturen des Chipkörpers ein Material aufweisen oder im Wesentlichen daraus gebildet sein, das eine Dielektrizitätskonstante kleiner als 2,4 aufweist.The chip body may include a chip body substrate. In addition, the chip body may, for example, have structures that at least partially comprise or may be formed substantially from a material having a dielectric constant that is less than 3.9. In other words, the structures of the chip body may include or be formed substantially from a material having a dielectric constant less than 3.9. Alternatively, the structures of the chip body may include or may be formed substantially of a material having a dielectric constant less than 2.4.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens kann das Bilden der Verbindungsstruktur, wie in
In
Dabei können die Passivierungsschicht
Beim Bilden der Öffnung
Dabei kann die Öffnung
In
Die in 602 abgeschiedene Keimschicht
In
Die erste Harzschicht kann beispielsweise mittels Abscheidens von photoempfindlichen Lacken ausgebildet werden. Die erste Harzschicht kann mittels Spin-on-Verfahren (Aufschleudern auf Wafer), Auflaminierens eines Trockenfilms (Dryfilm), eines Druckverfahrens oder eines Sprühverfahrens abgeschieden werden. Die erste Harzschicht kann zum Bilden der ersten Maske
Alternativ kann die Keimschicht
Wie weiter in
Das Abscheiden der ersten Kupferschicht
Dafür kann die erste Kupferschicht
In
Außerdem wird in 605 eine zweite Maskenschicht
Die zweite Harzschicht
In
Alternativ wird eine zweite Schicht
Die zweite Kupferschicht
Die Wand
Wie in
Wie oben im Zusammenhang mit anderen Ausführungsbeispielen beschrieben, kann der Hohlraum
In
In
Das Aufbringen der Beschichtung
Dabei kann die Art der Beschichtung
Dabei können in 609 die zum Bilden der Verbindungsstruktur
In einem alternativen Verfahren kann nach dem Ausbilden der Verbindungsstruktur
Es ist zu beachten, dass die Liste der genannten Materialien aller beschriebenen Elemente nicht abschließend ist, sondern weitere Materialien verwendet werden können, wenn deren Verwendung sinnvoll ist.It should be noted that the list of said materials of all elements described is not exhaustive, but other materials may be used if their use makes sense.
Wie in
In einem in
Mittels des Verformens der Wand
Wie aus der
Wie oben ausgeführt, kann der Hohlraum
Dabei kann die Verformbarkeit des Wandmaterials beispielsweise mittels der Dicke einer Beschichtung (beispielsweise der Beschichtung
In weiteren Ausführungsbeispielen kann es nicht erforderlich sein, dass Verformungen
Das Substrat
Bei dem in
Die Verbindungsstruktur
Beim Zusammenpressen des Chipkörpers
Ferner kann beim Zusammenpressen des Chipkörpers
Durch das Auftreten des Drehmoments M in dem Boden
Dabei kann der Hohlraum
Anders ausgedrückt kann mittels der spezifischen Ausgestaltung der Verbindungsstruktur
Im Gegensatz zu der herkömmlichen Druckkontaktierung während der FCOS-Montage kann aufgrund der spezifischen Ausgestaltung der Verbindungsstruktur
Wie oben beschrieben, werden der Chipkörper
Wie in
Dabei kann in dem Verfahren zum Herstellen einer Chipanordnung die elektromechanische Verbindungsstruktur beispielsweise eine Flip-Chip-Verbindungsstruktur sein.In this case, in the method for producing a chip arrangement, the electromechanical connection structure may be, for example, a flip-chip connection structure.
In dem Verfahren zum Herstellen einer Chipanordnung kann das Bilden der Verbindungsstruktur zumindest die Teilprozesse des Bildens eines Bodens und des Bildens zumindest einer Wand aufweisen. Anders ausgedrückt kann die Verbindungsstruktur in einer Mehrzahl von Teilprozessen gebildet werden, wobei in einem Teilprozess der Boden der Verbindungsstruktur ausgebildet wird und in einem zweiten Teilprozess die Wand der Verbindungsstruktur ausgebildet wird. Die Wand der Verbindungsstruktur kann dabei beispielsweise ringförmig gebildet werden. Des Weiteren kann die Wand der Verbindungsstruktur segmentiert ausgebildet werden. Dabei kann die Wand derart ausgebildet werden, dass sie in vier oder eine beliebige andere Zahl von Abschnitten segmentiert ist. Die Abschnitte und Lücken zwischen den Abschnitten können beispielsweise derart angeordnet werden, dass sie gleichmäßig verteilt sind oder dass sie ungleichmäßig verteilt sind. Anders ausgedrückt können die Abschnitte der segmentierten Wand und die Lücken gleich groß ausgebildet werden oder die Lücken zwischen den Abschnitten der segmentierten Wand können als schmale Schlitze ausgebildet werden.In the method of manufacturing a chip assembly, forming the interconnect structure may include at least the sub-processes of forming a bottom and forming at least one wall. In other words, the connection structure can be formed in a plurality of partial processes, wherein the bottom of the connection structure is formed in one partial process and the wall of the connection structure is formed in a second partial process. The wall of the connection structure can be formed annularly, for example. Furthermore, the wall of the connection structure can be formed segmented. In this case, the wall can be formed such that it is segmented into four or any other number of sections. For example, the portions and gaps between the portions may be arranged to be evenly distributed or unevenly distributed. In other words, the sections of the segmented wall and the gaps can be made equally large or the gaps between the sections of the segmented wall can be formed as narrow slots.
Der Chipkörper kann beispielsweise Strukturen aufweisen, die zumindest teilweise aus einem Material gebildet sein können, das eine Dielektrizitätskonstante aufweist, die kleiner als 3,9 beträgt. Anders ausgedrückt können Strukturen in dem Chipkörper ein Material aufweisen oder im Wesentlichen daraus gebildet sein, das eine Dielektrizitätskonstante kleiner als 3,9 aufweist. Alternativ können die Strukturen in dem Chipkörper ein Material aufweisen oder im Wesentlichen daraus gebildet sein, das eine Dielektrizitätskonstante kleiner als 2,4 aufweist.For example, the chip body may include structures that may be at least partially formed of a material that has a dielectric constant that is less than 3.9. In other words, structures in the chip body may include or be formed substantially from a material having a dielectric constant less than 3.9. Alternatively, the structures in the chip body may include or be formed substantially from a material having a dielectric constant less than 2.4.
In der in
Zur Kontaktierung der Verbindungsstruktur
Wie in dem linken Teil der
In dem rechten Teil der
Ein Chipkarten-IC
Eine elektromechanische Verbindungsstruktur für eine Chipanordnung, die für die FCOS-Montage vorgesehen ist, bei der die Verbindungsstruktur einen Hohlraum ausreichender Tiefe aufweist, weist folgende Vorteile auf: Beim Ausüben von Kraft während der FCOS-Montage wirkt der Druck auf die Wand bzw. die Wandsegmente der Verbindungsstruktur derart, dass eine gute elektrische Verbindung zu dem Substrat-Anschlussbereich des dem Chipkörper gegenüberliegend angeordneten Substrats gewährleistet werden kann. Dabei wird jedoch kein Druck auf den Boden der Verbindungsstruktur ausgeübt, der auf dem Chip-Anschlussbereich angeordnet und/oder mit diesem elektrisch leitend verbunden ist, derart, dass empfindliche Low-k- bzw. ULK-Strukturen in dem Chipkörper unter dem Chip-Anschlussbereich vor Beschädigungen geschützt sind.An electromechanical interconnect structure for a chip assembly intended for FCOS mounting in which the interconnect structure has a cavity of sufficient depth has the following advantages: When applying force during FCOS assembly, the pressure acts on the wall or wall segments the connection structure such that a good electrical connection to the substrate connection region of the chip body oppositely arranged substrate can be ensured. In this case, however, no pressure is exerted on the bottom of the connection structure, which is arranged on the chip connection region and / or electrically conductively connected to it, such that sensitive low-k or ULK structures in the chip body under the chip connection region are protected from damage.
Aufgrund der spezifischen Ausgestaltung der Wand und des Bodens der Verbindungsstruktur können mittels der auf die Wand wirkenden Kräfte Drehmomente derart in dem Boden der Verbindungsstruktur auftreten, dass eine Zugkraft auf den mit dem Chip-Anschlussbereich verbundenen Bereich des Bodens wirkt. Dadurch können spröde Low-k- bzw. ULK-Strukturen in dem Chipkörper vor Beschädigungen geschützt werden.Due to the specific configuration of the wall and the bottom of the connection structure, by means of the forces acting on the wall, torques can occur in the bottom of the connection structure such that a tensile force acts on the region of the base connected to the chip connection region. As a result, brittle low-k or ULK structures in the chip body can be protected from damage.
Ferner kann die Wand der Verbindungsstruktur beim Zusammenpressen des Chipkörpers und des Substrats während der FCOS-Montage den ausgeübten Druck auf die weichere, an den Chip-Anschlussbereich angrenzende Passivierungsschicht umlenken, derart, dass Low-k- bzw. ULK-Strukturen in dem Chipkörper nicht beschädigt werden.Further, upon compression of the chip body and the substrate during FCOS mounting, the wall of the interconnect structure may redirect the applied pressure to the softer passivation layer adjacent to the die pad area, such that low-k or ULK structures in the chip body do not to be damaged.
Des Weiteren kann die Wand der Verbindungsstruktur beim Zusammenpressen des Chipkörpers und des Substrats während der FCOS-Montage mittels des ausgeübten Drucks verformt werden, wodurch auftretende Höhenunterschiede der auf der Oberfläche des Chipkörpers verteilt angeordneten Mehrzahl von Verbindungsstrukturen ausgeglichen werden können.Furthermore, the wall of the connection structure can be deformed during compression of the chip body and the substrate during the FCOS assembly by means of the applied pressure, whereby occurring differences in height of distributed on the surface of the chip body arranged plurality of connection structures can be compensated.
Weiterhin kann der Boden der Verbindungsstruktur eine zuverlässige elektrische Verbindung zu dem Chip-Anschlussbereich gewährleisten, während die Wand der Verbindungsstruktur eine zuverlässige elektrische Verbindung zu dem Substrat-Anschlussbereich gewährleistet.Furthermore, the bottom of the connection structure can ensure a reliable electrical connection to the chip connection region, while the wall of the connection structure ensures a reliable electrical connection to the substrate connection region.
Claims (26)
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Citations (2)
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US5668386A (en) * | 1994-09-19 | 1997-09-16 | Fujitsu Limited | Planar photodetection device suitable for flip-chip process and a fabrication process of such a planar photodetection device |
US20090098723A1 (en) * | 2007-10-13 | 2009-04-16 | Wan-Ling Yu | Method Of Forming Metallic Bump On I/O Pad |
-
2017
- 2017-09-27 DE DE102017122454.8A patent/DE102017122454A1/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
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