DE10239080A1 - Integrierte Schaltung - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung stellt eine integrierte Schaltung (10) bereit, mit: mindestens einer elastisch deformierbaren Erhebung (11) auf einer integrierten Schaltung (10); einer Kontaktiereinrichtung (13) auf der Erhebung (11) zum Vorsehen einer elektrischen Anbindung; einer Umverdrahtungseinrichtung (12) zum elektrischen Verbinden eines aktiven Halbleiterabschnitts der integrierten Schaltung (10) mit der Kontaktierungseinrichtung (13); wobei die Umverdrahtungseinrichtung (12) auf der Erhebung spiralförmig verläuft und elastisch deformierbar zum Kontaktieren einer elektrischen Einrichtung unter elastischer Deformation der elastischen Erhebung (11) und der Umverdrahtungseinrichtung (12) auf der Erhebung (11) vorgesehen ist. Die Erfindung stellt ebenfalls eine integrierte Schaltung bereit, bei welcher mindestens zwei Umverdrahtungseinrichtungen auf direktem Weg nach oben zur Kontaktierungseinrichtung an der Oberfläche der nachgiebigen Erhebung verlaufen, wobei die Umverdrahtungseinrichtungen, insbesondere am Übergang zwischen der integrierten Schaltung und der nachgiebigen Erhebung, so ausgerichtet sind, daß sie in Richtung eines neutralen Punktes auf der integrierten Schaltung oder entgegengesetzt dazu weisen.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltung.
- Integrierte Schaltungen bzw. Halbleitervorrichtungen in Wafer-Level-Packages (WLP) sind im Gegensatz zu Standard-Packages auf einer vollständigen, d.h. noch nicht aufgeteilten, Silizium-Wafer-Scheibe aufgebaut. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht in der Möglichkeit, daß man die einzelnen bereits verpackten Halbleitervorrichtungen bzw. integrierten Schaltungen bereits auf Wafer-Ebene in einem Parallelprozeß testen kann. Dies setzt Kontakteinrichtungen bzw. Kontaktelemente auf dem Wafer voraus, welche in Z-Richtung, d.h. normal zur Wafer-Ebene, nachgiebig bzw. elastisch sind.
- DRAM-Chips z.B. weisen kleine Kontakteinrichtungen bzw. Pads mit sehr schmalen Abständen (Pitch) zueinander auf, welche zu Kontaktierungseinrichtungen mit größeren Abständen umverdrahtet werden. Dies erfolgt üblicherweise durch Metalleitungen bzw. Leiterbahnen, um eine Benetzbarkeit durch Lot für eventuell vorgesehene Anschlußeinrichtungen bereitzustellen. Diese Leitungen bzw. Leiterbahnen müssen auf den nachgiebigen Kontaktelementen enden, um die elektrischen Kontakte während eines Tests sicherstellen zu können.
- Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine integrierte Schaltung bereitzustellen, welche eine Umverdrahtungseinrichtung auf einer Erhebung aufweist, die während einer vorübergehenden Druckkontaktierung deformierbar sind, ohne sich plastisch zu verformen oder zu brechen und ihre ursprüngliche Form im nachhinein wieder einnehmen.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 und Anspruch 4 angegebene integrierte Schaltung gelöst.
- Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Umverdrahtungseinrichtung vorzusehen, welche auf einer nachgiebigen Erhebung eine Kontaktierungseinrichtung aufweist und gebogen bzw. verdreht werden kann, ohne plastisch deformiert zu werden oder zu brechen.
- In der vorliegenden Erfindung wird das eingangs erwähnte Problem insbesondere dadurch gelöst, daß die integrierte Schaltung eine Umverdrahtungseinrichtung zum elektrischen Verbinden eines aktiven Halbleiterabschnitts der integrierten Schaltung mit einer Kontaktierungseinrichtung vorsieht, wobei die Umverdrahtungseinrichtung spiralförmig verläuft und elastisch deformierbar auf einer nachgiebigen Erhebung zum Kontaktieren einer elektrischen Einrichtung unter elastischer Deformation der nachgiebigen Erhebung vorgesehen ist.
- Alternativ dazu verlaufen bei mindestens zwei Umverdrahtungseinrichtungen diese auf direktem Weg nach oben zu den jeweiligen Kontaktierungseinrichtungen auf der Oberfläche der nachgiebigen Erhebung, wobei die Umverdrahtungseinrichtungen, insbesondere am Übergang zwischen der integrierten Schaltung und den nachgiebigen Erhebungen, so ausgerichtet ist, daß sie in Richtung eines neutralen Punktes, d.h. den Mittelpunkt eines Chips der sich als Bezugspunkt bei wärmebedingter Ausdehnung des Chips nicht bewegt, auf der integrierten Schaltung oder entgegengesetzt dazu weisen.
- In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des Erfindungsgegenstandes.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung verläuft die Umverdrahtungseinrichtung mäanderförmig auf der nachgiebigen Erhebung bis zur Kontaktierungseinrichtung.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung verläuft die Umverdrahtungseinrichtung schlingenförmig oder zick-zack- förmig an der nachgiebigen Erhebung nach oben zur Kontaktierungseinrichtung.
- Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Umverdrahtungseinrichtung geschichtete Metallisierungen auf.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die Kontaktierungseinrichtung zur elektrischen Kontaktierung einer Test- bzw. Meßeinrichtung zum Durchführen eines Tests der integrierten Schaltung auf Wafer-Ebene vorgesehen.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die nachgiebige Erhebung halbkugelförmig ausgebildet.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die Kontaktierungseinrichtung eine korrosionsbeständige, vorzugsweise mit Lot benetzbare, Oberflächenmetallisierung auf.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung besteht die nachgiebige Erhebung aus einem nicht leitfähigen Kunststoff, wie beispielsweise Silikon.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist sowohl die nachgiebige Erhebung als auch die sich darauf befindliche Umverdrahtungseinrichtung in allen drei Raumrichtungen elastisch deformierbar.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfelgenden Beschreibung näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 eine Draufsicht eines Ausschnitts einer integrierten Schaltung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer integrierten Schaltung zur Erläuterung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß1 ; -
3 eine Draufsicht eines Ausschnitts einer integrierten Schaltung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
4 die Seitenansicht eines Ausschnitts einer integrierten Schaltung zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß3 ; und -
5A ,B eine Draufsicht einer integrierten Schaltung zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß3 und4 , wobei5A eine Ausführungsalternative zu5B darstellt. - In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
-
1 zeigt eine Draufsicht eines Ausschnitts einer integrierten Schaltung zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - In
1 ist eine integrierte Schaltung10 , z.B. ein Halbleiterchip, dargestellt, auf welchen eine nachgiebige Erhebung11 , z.B. eine flexible halbkugelförmige, elektrisch nicht leitfähige Einrichtung, insbesondere aus Silikon, aufgebracht ist. Die Erhebung11 bildet eine Erhebung in Z-Richtung, d.h. normal bzw. senkrecht zur Oberfläche der integrierten Schaltung10 . Auf der integrierten Schaltung10 verläuft eine Umverdrahtungseinrichtung12 , welche vorzugsweise einer geschichteten Leiterbahn entspricht, die aus mehreren Metallagen aufgebaut ist und vorzugsweise über Sput ter- und/oder elektrochemische Verfahren aufgebracht ist und photolithographisch strukturiert wird. - Gemäß dieser ersten Ausführungsform verläuft die Umverdrahtungseinrichtung
12 auf der Erhebung11 spiralförmig bis zur Spitze der Erhebung11 , auf welcher eine Kontaktierungseinrichtung13 , z.B. ein Kontaktpad, angeordnet ist. Vorzugsweise überstreicht der Bogen der Umverdrahtungseinrichtung12 auf der Erhebung11 360° oder mehr. Die Kontaktierungseinrichtung13 ist vorzugsweise mit einer leicht benetzbaren Oberflächenmetallisierung versehen und/oder vor elektrochemischer Korrosion geschützt. - Durch den spiralförmigen Verlauf der Umverdrahtungseinrichtung
12 auf der flexiblen Erhebung11 wird eine elektrische Kontaktierungs- bzw. Anschlußeinrichtung vorgesehen, welche gebogen und verdreht werden kann, ohne plastisch verformt zu werden oder zu brechen. So ist z.B. bei einem Test der integrierten Schaltung10 auf Wafer-Ebene, bei welchem eine elektrische Einrichtung (nicht dargestellt) die Kontaktierungseinrichtung13 unter Druck und folglich unter einer Deformation der Kombination aus flexibler Erhebung11 und Umverdrahtungseinrichtung12 kontaktiert, sichergestellt, daß nach dem Test die Kombination aus flexibler Erhebung11 und darauf befindlicher Umverdrahtungseinrichtung12 wieder ihre ursprüngliche Form einnimmt, ohne daß die Umverdrahtungseinrichtung12 beispielsweise bricht. -
2 zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer integrierten Schaltung zur Erläuterung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß1 . - In
2 ist im wesentlichen die Anordnung gemäß1 jedoch in Seitenansicht dargestellt, wobei der Übergang zwischen der Umverdrahtungseinrichtung12 auf der integrierten Schaltung10 und dem weiteren Verlauf auf der vorzugsweise halbkugelförmigen elastischen Erhebung11 insbesondere mit einer geringen Steigung erfolgt. Dadurch wird ein abrupter Steigungswechsel der Umverdrahtungseinrichtung12 und damit eine potentielle Knick- bzw. Sollbruchstelle vermieden. Anstelle des spiralförmigen Verlaufs der Umverdrahtungseinrichtung12 auf der flexiblen Erhebung11 ist alternativ ein mäanderförmiger Verlauf, ein zickzackförmiger Verlauf oder Ähnliches auf der Oberfläche der Erhebung11 vorgesehen. -
3 zeigt eine Draufsicht eines Ausschnitts einer integrierten Schaltung zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - In
3 ist eine vorzugsweise halbkugelförmige flexible Erhebung11 auf der Oberfläche einer integrierten Schaltung10 vorgesehen. Eine Umverdrahtungseinrichtung12 auf der integrierten Schaltung10 verläuft auf direktem Weg an der Oberfläche der Erhebung11 zur Spitze der Erhebung11 , welche mit einem Kontaktierungselement13 , z.B. einem Pad, versehen ist. Auch hier ist die vorzugsweise halbkugelförmige Erhebung11 aus einem flexiblen, elektrisch nicht leitfähigen Material, wie beispielsweise Silikon, und die Umverdrahtungseinrichtung12 ist ebenfalls aus einer mehrschichtigen leiterbahnähnlichen, strukturierten Metallisierung gebildet. - Wird dieser geradlinige Verlauf der Umverdrahtungseinrichtung
12 von der Oberfläche der integrierten Schaltung zur Kontaktierungseinrichtung13 gewählt, so sollte die Umverdrahtungsleitung12 die flexible Erhebung11 vorzugsweise aus der Richtung eines neutralen Punktes14 des Chips bzw. der integrierten Schaltung10 oder aus der gegenüberliegenden Richtung, also 180°, versetzt zu der Richtung des neutralen Punktes14 erfolgen, wie in5A und5B dargestellt. Der neutrale Punkt14 entspricht dem Mittelpunkt einer integrierten Schaltung10 bzw. des Chips, welcher seine Lage bei Erwärmung und damit verbundener Ausdehnung des Chips als Bezugspunkt nicht verändert. Eine Umverdrahtung, welche auf diese Weise gestaltet ist, leidet weniger unter einer diffe rentiellen Längenänderung der Umverdrahtungseinrichtung während Temperaturzyklen wechselnder Temperatur und ist deshalb mechanisch weniger anfällig bzw. zerbrechlich. -
4 zeigt eine Seitenansicht eines Ausschnitts einer integrierten Schaltung zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß3 . - In
4 ist im wesentlichen die Anordnung gemäß3 dargestellt, wobei der Verlauf der Umverdrahtungseinrichtung12 auf kürzestem Wege an der Oberfläche der vorzugsweise halbkugelförmigen flexiblen Erhebung11 zur Kontaktierungseinrichtung13 verdeutlicht ist. Der Übergang zwischen dem Abschnitt der Umverdrahtungseinrichtung12 auf der integrierten Schaltung10 und dem Abschnitt der Umverdrahtungseinrichtung12 auf der Erhebung11 erfolgt hier mit einem großen Steigungswechsel. - Auch hier folgt aus einer Kontaktierung der Kontaktierungseinrichtung
13 , z.B. bei einem Wafer-Level-Test, eine Deformation der Erhebung11 und somit auch des Abschnitts der Umverdrahtungseinrichtung12 , welcher auf der Oberfläche der Erhebung11 verläuft, durch Druckkontaktierung einer elektrischen Einrichtung (nicht dargestellt) der Testeinrichtung für die integrierte Schaltung10 . Nach Beendigung des Tests bleibt die flexible Erhebung11 und auch die Umverdrahtungseinrichtung12 jedoch nicht dauerhaft bzw, plastisch deformiert, sondern nimmt aufgrund der Elastizität der Kombination aus Umverdrahtungseinrichtung12 und Erhebung11 ihre ursprüngliche Gestalt wieder ein. -
5A ,5B zeigt eine Draufsicht einer integrierten Schaltung zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß3 und4 . - In
5A ist eine Anordnung von mit Kontaktierungseinrichtungen13 versehenen Erhebungen11 auf einer integrierten Schaltung10 dargestellt, wobei die auf den Erhebungen11 geradlinig verlaufenden Umverdrahtungseinrichtungen in Richtung eines neutralen Punktes14 der integrierten Schaltung10 ausgerichtet sind. Dadurch leidet die Umverdrahtungseinrichtung12 jeweils weniger unter differentieller Verlängerung der Umverdrahtungseinrichtung während Temperaturzyklen mit schwankender Temperatur und ist deshalb mechanisch weniger anfällig bzw. zerbrechlich. - In
5B ist eine Anordnung von mit Kontaktierungseinrichtungen13 versehenen Erhebungen11 auf einer integrierten Schaltung10 dargestellt, wobei die auf den Erhebungen11 geradlinig verlaufenden Umverdrahtungseinrichtungen12 in die entgegengesetzte Richtung von einem neutralen Punkt14 auf der integrierten Schaltung10 bzw. dem Chip weisen. Die Umverdrahtungseinrichtungen12 verlaufen in diesem Bereich aus dem mit Bezug auf5A beschriebenen Grunde um 180° versetzt zur Orientierungsrichtung der Umverdrahtungseinrichtungen12 gemäß5A . Auf diese Weise wird eine Beanspruchung durch Biegung bzw. Torsion der Umverdrahtungseinrichtungen wie bei der Ausführungsform gemäß1 und2 vermieden. - Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
- So sind insbesondere andere Umverdrahtungseinrichtungsverläufe als die verdeutlichte Spiralform möglich, wie z.B. eine Schlingenform, eine Mäanderform oder eine Zickzackform. Darüber hinaus sind die angegebenen Materialien, wie z.B. Silikon, für die flexiblen Erhebungen beispielhaft zu sehen. Die Form der Erhebung ist ebenfalls beliebig gestaltbar, wie z.B. abgeflacht, quaderförmig oder vieleckig.
-
- 10
- integrierte Schaltung, insbesondere Halbleiterchip
- 11
- nachgiebige Erhebung, z.B. flexible Silikonhalbkugel
- 12
- Umverdrahtungseinrichtung, vorzugsweise mehrschichtige
- Metallisierung als Leiterbahn strukturiert
- 13
- Kontaktierungseinrichtung, vorzugsweise leicht benetzbar
- und/oder korrosionsgeschützt
- 14
- neutraler Punkt der integrierten Schaltung bzw. des
- Chips
- z
- Raumrichtung senkrecht zur Oberfläche der integrierten
- Schaltung
Claims (10)
- Integrierte Schaltung (
10 ) mit: mindestens einer elastisch deformierbaren Erhebung (11 ) auf einer integrierten Schaltung (10 ); einer Kontaktierungseinrichtung (13 ) auf der Erhebung (11 ) zum Vorsehen einer elektrischen Anbindung; einer Umverdrahtungseinrichtung (12 ) zum elektrischen Verbinden eines aktiven Halbleiterabschnitts der integrierten Schaltung (10 ) mit der Kontaktierungseinrichtung (13 ); wobei die Umverdrahtungseinrichtung (12 ) auf der Erhebung (11 ) spiralförmig verlaüft und elastisch deformierbar zum Kontaktieren einer elektrischen Einrichtung unter elastischer Deformation der elastischen Erhebung (11 ) und der Umverdrahtungseinrichtung (12 ) auf der Erhebung (11 ) vorgesehen ist. - Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umverdrahtungseinrichtung (
12 ) mäanderförmig anstatt spiralförmig auf der nachgiebigen Erhebung (11 ) bis zur Kontaktierungseinrichtung (13 ) verläuft. - Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umverdrahtungseinrichtung (
12 ) schlingenförmig oder zick-zack-förmig anstatt spiralförmig an der nach giebigen Erhebung (11 ) nach oben zur Kontaktierungseinrichtung (13 ) verläuft. - Integrierte Schaltung (
10 ) mit: mindestens einer elastisch deformierbaren Erhebung (11 ) auf einer integrierten Schaltung (10 ); einer Kontaktierungseinrichtung (13 ) auf der Erhebung (11 ) zum Vorsehen einer elektrischen Anbindung; mindestens zwei Umverdrahtungseinrichtungen (12 ) zum elektrischen Verbinden aktiver Halbleiterabschnitte der integrierten Schaltung (10 ) mit Kontaktierungseinrichtungen (13 ); wobei die Umverdrahtungseinrichtungen (11 ) auf direktem Weg nach oben zur Kontaktierungseinrichtung (13 ) auf der Oberfläche der nachgiebigen Erhebung (11 ) verlaufen, und die Umverdrahtungseinrichtungen (12 ), insbesondere am Übergang zwischen der integrierten Schaltung (10 ) und der nachgiebigen Erhebung (11 ), so ausgerichtet sind, daß sie in Richtung eines neutralen Punktes (14 ), der sich als Mittelpunkt bei Wärmeausdehnung als Bezugspunkt in der Lage nicht ändert, auf der integrierten Schaltung (10 ) oder entgegengesetzt dazu weisen. - Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umverdrahtungseinrichtung (
12 ) geschichtete Metallisierungen aufweist. - Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungseinrichtung (
13 ) eine korrosionsbeständige, vorzugsweise mit Lot benetzbare, Oberflächenmetallisierung aufweist. - Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungseinrichtung (
13 ) zur elektrischen Kontaktierung einer Test- bzw. Meßeinrichtung zum Durchführen eines Tests der integrierten Schaltung (10 ) auf Wafer-Ebene vorgesehen ist. - Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Erhebung (
11 ) halbkugelförmig und/oder abgeflacht oder quaderförmig ausgebildet ist. - Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebige Erhebung (
11 ) aus einem nicht leitfähigen Kunststoff, wie beispielsweise Silikon, besteht. - Integrierte Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die nachgiebige Erhebung (
11 ) als auch die sich darauf befindliche Umverdrahtungseinrichtung (12 ) in allen drei Raumrichtungen elastisch deformierbar ist.
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