DE19702186C2 - Verfahren zur Gehäusung von integrierten Schaltkreisen - Google Patents
Verfahren zur Gehäusung von integrierten SchaltkreisenInfo
- Publication number
- DE19702186C2 DE19702186C2 DE1997102186 DE19702186A DE19702186C2 DE 19702186 C2 DE19702186 C2 DE 19702186C2 DE 1997102186 DE1997102186 DE 1997102186 DE 19702186 A DE19702186 A DE 19702186A DE 19702186 C2 DE19702186 C2 DE 19702186C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- carrier substrate
- main surface
- connection
- semiconductor wafer
- front main
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/93—Batch processes
- H01L24/94—Batch processes at wafer-level, i.e. with connecting carried out on a wafer comprising a plurality of undiced individual devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/16235—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a via metallisation of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
- H01L2224/818—Bonding techniques
- H01L2224/81801—Soldering or alloying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01004—Beryllium [Be]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01005—Boron [B]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01029—Copper [Cu]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01032—Germanium [Ge]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/0105—Tin [Sn]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01058—Cerium [Ce]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01079—Gold [Au]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01082—Lead [Pb]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/11—Device type
- H01L2924/14—Integrated circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gehäusung von integrierten
Schaltkreisen (ICs), das die Herstellung von gehäusten integrierten Schaltkreisen in
Chipgröße (Chip Size Package) ermöglicht.
Integrierte Schaltkreise werden üblicherweise in Keramik- oder Plastikgehäusen auf den
Markt gebracht. Dabei stellt sich der Flächenbedarf des Gehäuses im Verhältnis zur
Chipgröße sehr ungünstig dar. Daher sind insbesondere bei hochpoligen ICs starke
Bestrebungen vorhanden, die Gehäusegröße möglichst auf Chipgröße (Chip Size
Package, Abkürzung: CSP) zu reduzieren.
Bisher werden in der Regel die fertig prozessierten Siliziumscheiben (Siliziumwafer) vor
dem Gehäusen in einem ersten Schritt mit einer Säge in einzelne Chips zerteilt und dann
chipweise weiter verarbeitet. Je nach Gehäusungsart unterscheiden sich die weiteren
Arbeitsschritte. Beim Verpressen in Plastikgehäuse (Transfermolden) folgt das Befestigen
der Chips auf einem Trägerrahmen (Lead Frame) mit einem Kleber. Die elektrischen
Verbindungen vom Chip zum Trägerrahmen werden durch Drahtbonden hergestellt.
Anschließend erhalten die Teile in einer Einspritzpresse eine Kunststoffumhüllung. Die
letzten Schritte sind das Entgraten, Ausstanzen und Zurechtbiegen der
Anschlußbeinchen, sowie das Beschriften.
Bei Verwendung von Keramikgehäusen ist das Gehäuse bereits vorgefertigt. Die Chips
werden in einer dafür vorgesehenen Aussparung in der Regel eingeklebt. Die elektrische
Kontaktierung erfolgt wiederum durch Drahtbonden. Als letzter Schritt wird ein
Gehäusedeckel aufgelötet. Damit ist eine hermetisch dichte Gehäusung erreicht.
Ein weiteres, hermetisch dichtes Gehäuse stellt das Metallgehäuse dar. Die
Arbeitsschritte sind ähnlich dem Verfahren für das Keramikgehäuse. Der Gehäusedeckel
wird allerdings beim Metallgehäuse üblicherweise aufgeschweißt.
Aus der US-A-5 535 101 ist ein Verfahren zum Verbinden eines einzelnen Chips mit
einem Träger bekannt. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um einen Träger, der größer
als der Chip ist. Das so beschriebene Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass einzelne
Chips mit dem Träger verbunden werden, also keine Full-Wafer-Verbindungstechnik
angewendet wird.
Desweiteren wird auch in der Druckschrift US-A-5 578 874 ein Verfahren zum Verbinden
eines einzelnen Chips mit einem Träger beschrieben und auch hier werden Träger
verwendet, die wesentlich größer als die Chips sind.
Die EP 0 532 297 A1 offenbart eine Flip-Chip-Verbindungstechnik, bei der eine Vielzahl
von sogenannten Spacer-Bumps am Rand eines Halbleiterchips gebildet wird. Diese
werden bereitgestellt, um einen vorbestimmten Abstand zwischen dem Halbleiterchip und
der Leiterplatte bereitzustellen. Nach Verbinden des Halbleiterchips mit der Leiterplatte
wird der äußere Randbereich des Halbleiterchips weggebrochen, um diese Spacer-
Bumps zu entfernen.
Aus der DE 34 14 961 C2 geht ein Verfahren hervor, bei dem ein Kleber in einer dünnen
Schicht auf die gesamte Oberfläche eines Wafers aufgebracht und anschließend der
Wafer in einzelne LSI-Chips vereinzelt wird. Anschließend wird ein vereinzelter LSI-Chip
auf einen Schaltungsträger aufgebracht. Damit erläutert diese Druckschrift lediglich
die Möglichkeit, auf den ganzen Wafer Klebstoff aufzutragen und den Wafer vor der
Verbindung mit einem Träger zu vereinzeln.
Aus der WO 96/02071 A1 ist ein Verfahren zur Gehäusung von integrierten Schaltkreisen
bekannt, das den Flächenbedarf der Gehäusung annähernd auf Chipgröße reduziert. Bei
dem Verfahren wird zunächst ein Siliziumsubstrat mit integrierten Schaltkreisen und
Anschlußflächen mit der Vorderseite eines Trägersubstrats verbunden. Nach dem
Verbinden werden an der Rückseite des Trägersubstrats Löthöcker angebracht und
elektrische Verbindungen zwischen den Löthöckern und den elektrischen Anschlüssen
der integrierten Schaltungen durch das Trägersubstrat hindurch hergestellt.
Diese Verfahrensweise hat jedoch den Nachteil, daß weitere Verfahrensschritte, wie z. B.
eine Phototechnik, nach dem Verbinden von Silizium und Trägersubstrat erforderlich
werden, um die elektrischen Verbindungen herzustellen. Dies erhöht die Gefahr von
Beschädigungen der ICs und kann daher zu einer geringeren Ausbeute führen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Gehäusung von ICs in Chipgröße, wobei die Fläche des Gehäuses gleich
der Chipfläche ist, bereitzustellen, das ohne die Gefahr einer Ausbeutereduzierung
durchgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche. Beim
erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein fertigprozessierter Halbleiterwafer mit
einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen bereitgestellt. Dieser Halbleiterwafer weist
auf einer vorderseitigen Hauptfläche elektrische Anschlußflächen auf. Als vorderseitige
Hauptfläche ist die Seite des Halbleiterwafers zu verstehen, auf der sich die integrierten
Schaltkreise befinden. Des weiteren wird ein Trägersubstrat bereitgestellt, das auf seiner
vorder- und seiner rückseitigen Hauptfläche elektrische Anschlußflächen aufweist. Die
elektrischen Anschlußflächen der Vorderseite sind mit den elektrischen Anschlußflächen
der Rückseite bereits über Durchkontaktierungen elektrisch leitend verbunden. Mit
Durchkontaktierungen wird vorliegend jede Art von elektrisch leitender Verbindung durch
das Trägersubstrat hindurch bezeichnet. Die Durchkontaktierungen können daher direkt
oder indirekt, z. B. über Metallisierungsebenen im Trägersubstrat, erfolgen. Die beiden
bereitgestellten Substrate, Halbleiterwafer und Trägersubstrat, werden schließlich mit
ihrer jeweiligen vorderseitigen Hauptfläche so zueinander justiert, daß sich die
Anschlußflächen gegenüberliegen, die miteinander verbunden werden müssen. Die
vorderseitigen Anschlußflächen des Halbleiterwafers und des Trägersubstrates werden
daher in der Regel spiegelbildlich zueinander passen. Nach der Justierung werden die
beiden vorderseitigen Hauptflächen miteinander verbunden, sodaß sowohl eine
mechanische Verbindung zwischen Halbleiterwafer und Trägersubstrat, als auch eine
elektrisch leitende Verbindung zwischen den aufeinander justierten Anschlußflächen
vorliegt. Schließlich wird der mit dem Trägersubstrat verbundene Halbleiterwafer in
gehäuste Chips vereinzelt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich eine Gehäusegröße realisieren, die
gleich der Chipgröße ist. Da die Verbindung von Halbleiterwafer und Trägersubstrat
erfolgt, nachdem beide Substrate unabhängig voneinander fertigprozessiert wurden, sind
keine weiteren Prozeßschritte nach der Verbindung mehr notwendig, die die Ausbeute
reduzieren könnten. Die Verbindung zwischen Halbleiterwafer und Trägersubstrat, d. h. die
mechanische Befestigung und die elektrische Verbindung, kann zudem, wie weiter unten
beschrieben wird, in einem einzigen Arbeitsschritt erfolgen.
Das Verfahren wird auf Waferebene durchgeführt. Da im
Waferverbund gleichzeitig eine Vielzahl von Chips gehäust und die Prozeßschritte
vereinfacht werden können, ermöglicht dies eine drastische Kostensenkung.
Das Verfahren kann mit einem Halbleiterwafer durchgeführt werden, dessen elektrische
Anschlußflächen auf aktive Bereiche gelegt wurden, so daß eine weitere Flächenein
sparung (d. h. mehr ICs pro Wafer) und damit Kostenreduzierung erreicht wird. Als
weiterer Vorteil stellt sich dar, daß aufgrund der Freiheiten bei der Herstellung des
Trägersubstrats unterschiedliche Anschlußraster und Anschlußbelegungen auf Vorder-
und Rückseite des Trägersubstrates realisierbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
und den Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen schematisch:
Fig. 1 ein Beispiel für die Seitenansicht einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Einheit aus Halbleiterwafer und Trägersubstrat;
Fig. 2 die Seitenansicht eines Bereichs einer Einheit gemäß Fig. 1, bei der Halbleiterwa
fer und Trägersubstrat über beidseitige metallische Höcker und einen nichtleiten
den Kleber verbunden sind;
Fig. 3 die Seitenansicht eines Bereichs einer Einheit gemäß Fig. 1, bei der Halbleiterwa
fer und Trägersubstrat durch einen anisotropen Kleber miteinander verbunden
sind;
Fig. 4a die Seitenansicht eines Bereichs einer Einheit gemäß Fig. 1, bei der Halbleiterwa
fer und Trägersubstrat über Löthöcker und Lötrahmen verbunden sind;
Fig. 4b eine Draufsicht auf einen vereinzelten Chip aus Fig. 4a;
Fig. 5 ein Beispiel für die Seitenansicht eines Bereichs eines Trägersubstrats, wie es im er
findungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird.
In den folgenden Ausführungsbeispielen wird als Halbleiterwafer (1) ein Siliziumsubstrat einge
setzt. Die weiteren Verfahrensschritte werden auf Waferebene durchgeführt. Nach Beendigung
der halbleiterspezifischen Verfahrensschritte (Fertigstellung der integrierten Schaltungen und der
Metallisierung des Halbleiterwafers, Fertigstellung der Metallisierung des Trägersubstrats, usw.) er
folgt über ein Verbindungsmittel eine ganzflächige Verbindung vom Wafer (1) mit dem Träger (4).
Dies ist in Fig. 1 gezeigt. Hierbei werden die vorderseitige Hauptfläche (2) des Halbleiterwafers
(1) und die vorderseitige Hauptfläche (5) des Trägersubstrates (4) mit den jeweiligen Anschlußflä
chen (3, 7), zueinander justiert und miteinander verbunden. Die Anschlußmuster, die durch die
Anordnung der elektrischen Anschlußflächen (3, 7) auf den vorderseitigen Hauptflächen (2, 5)
gebildet werden, passen spiegelbildlich zueinander. Bei der Verbindung werden gleichzeitig in
einem Arbeitsschritt die mechanische Befestigung und die Herstellung der elektrischen Verbin
dungen vom Wafer zum Träger erreicht. Für die Gestaltung des Verbindungsmittels bieten sich die
folgenden Möglichkeiten.
- a) Wie in Fig. 2 dargestellt, sind sowohl auf Wafer- (2) als auch auf Trägerseite (5) die elek trischen Anschlußflächen (Trägermetallisierung 7, Chipmetallisierung 3) durch elektrisch leitfähige, in der Regel metallische Höcker (Bumps 11) verstärkt. Ein elektrisch nichtleiten der Kleber (12) wird ganzflächig (z. B. durch Aufschleudern oder Siebdrucken) auf einen oder beide Fügepartner aufgetragen. Anschließend werden Wafer und Träger zueinander justiert und unter Einwirkung von Druck und Temperatur so miteinander verklebt, daß zwischen den entsprechenden Bumps (11) von Wafer und Träger ein fixierter Druckkon takt entsteht.
- b) Bei einer weiteren Gestaltungsmöglichkeit gemäß Fig. 3 wird zur Verbindung ein anisotrop leitfähiger Kleber (13) verwendet. Anisotrop leitfähige Kleber sind mit Metall oder metallisierten Kunststoffkugeln so gefüllt, daß beim Kleben unter Druck nur in der Richtung senkrecht zur Fügefläche eine elektrisch leitfähige Verbindung (14) entsteht. Auch dieser Kleber wird ganzflächig auf einen oder beide Fügepartner aufgetragen. Neben den unter a) genannten Verfahren kann dies auch in Form einer auflaminierten Klebefolie geschehen. Anschließend werden Wafer und Träger zueinander justiert und unter Einwir kung von Druck und Temperatur miteinander verklebt. Auch in diesem Fall können zusätz lich ein- oder beidseitig Bumps (11) auf den Anschlußflächen (3, 7) vorhanden sein.
- c) Zur Verbindung von Wafer und Träger können auch die aus der Flip Chip Technik bekann ten Verfahren zur Herstellung von Lötbumps und dazu passender Metallisierungen ver wendet werden. Die Justierung und der Lötprozeß erfolgen hier ebenfalls auf Waferebene. Um beim anschließenden Vereinzeln zu Chips, das in der Regel auf der Säge erfolgt, das Eindringen von Wasser oder Sägestaub zwischen Chip und Träger zu verhindern, ist eine Unterfüllung auf Kunststoffbasis (underfill) vorzusehen. Hierbei wird auf Waferebene bei spielsweise ein sehr dünnflüssiges Epoxidharz verwendet, der durch Kapillarkräfte in die Zwischenräume zwischen Wafer und Träger gezogen wird. Diese Unterfüllung dient wei terhin dem Ausgleich von mechanischen Spannungen zwischen Wafer und Träger. Solche Spannungen entstehen insbesondere bei Verwendung von Trägermaterialien, die nicht an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Siliziumwafers angepaßt sind (z. B. Leiter platten oder Flexmaterialien).
- d) Eine weitere, sehr vorteilhafte Gestaltung des Verbindungsmittels ist in den Fig. 4a und
b dargestellt. Auch hier werden die aus der Flip Chip Technik bekannten Verfahren zur
Herstellung von Lötbumps und dazu passender Metallisierungen verwendet. Die Lötbumps
(15) können (wie bei c)) auf den Anschlußflächen (3, 7) auf einer oder beiden vorderseiti
gen Hauptflächen (2, 5) aufgebracht sein. Weiterhin werden Löthöcker (15), die sich nach
dem späteren Vereinzeln auf einem gemeinsamen Chip (10) befinden, von einem Lötrah
men (16) umschlossen. Der Lötrahmen hat dabei in etwa die Umrisse des Chips. Die Form
kann jedoch variieren, solange der Zweck des Lötrahmens, das Eindringen von Wasser
oder Sägestaub zwischen Chip und Träger zu verhindern, erfüllt ist. Fig. 4b zeigt eine
Draufsicht auf einen vereinzelten Chip (10) mit Löthöckern (15) und Lötrahmen (16). Die
Sägeschnitte (18) zum Vereinzeln der Chips (10) aus dem Wafer (1) sind in Fig. 4a darge
stellt. Die Herstellung der Lötrahmen kann bei der Prozessierung des Trägersubstrates oder
des Siliziumwafers im gleichen Verfahrensschritt wie das Aufbringen der Lötbumps (z. B.
durch Siebdruck oder Galvanik) erfolgen. Es ist lediglich eine andere Layout-Konfiguration
erforderlich. Die Verbindung von Wafer und Träger erfolgt auch hier (wie bei c) durch ge
genseitige Justierung und anschließenden Lötprozeß auf Waferebene.
Die Verwendung von Halbleiterwafern oder Trägersubstraten mit Lötrahmen hat den be sonderen Vorteil, daß damit eine hermetisch dichte Gehäusung erreicht wird, wie dies mit Klebstoffen nicht möglich ist.
Die vorgenannten Verfahren ermöglichen in vorteilhafter Weise die mechanische Befestigung zwi
schen Wafer und Träger sowie die elektrische Verbindung der Anschlußflächen in einem einzigen
Arbeitsschritt.
Die elektrische Verbindung von der Vorder- (5) zur Rückseite (6) des Trägers ist über Durchkon
taktierungen (9), die bereits vor der Verbindung mit dem Siliziumwafer erzeugt wurden, realisiert.
Dabei können diese entweder direkt die Anschlußflächen (7, 8) auf Vorder- und Rückseite ver
binden, oder seitlich dazu geringfügig versetzt sein (vgl. z. B. Fig. 5). Die Anschlußflächen sollten
insbesondere im fall d) zur gleichmäßigeren Verteilung der mechanischen Spannungen über die
jeweiligen Hauptflächen verteilt sein. Da heutige ICs fast ausschließlich eine Anordnung der An
schlüsse an den Rändern haben, müssen diese vorher flächig umverteilt werden. In den Fällen a)
und b) kann dies auch auf der Trägerseite realisiert werden, da dort mechanische Spannungen be
reits durch den Kleber aufgefangen werden. Die Anschlußmuster auf den beiden Trägerseiten
können, müssen jedoch nicht identisch sein. Für eine eindeutige Zuordnung der Anschlüsse bzw.
eine seitenrichtige Verwendung des Trägers ist eine gewisse Unsymmetrie im Anschlußmuster von
Vorteil, wie dies beipielsweise in Fig. 4b angedeutet ist.
Der Wafer mit dem verbundenen Trägersubstrat wird schließlich zu Chips vereinzelt, sodaß eine
Gehäusung in Chipgröße erreicht ist. Dies kann durch Sägen erfolgen, wie es bereits mit den Sä
geschnitten (18) in den Fig. 1 bis 4 angedeutet ist.
Zur weiteren Befestigung und zum elektrischen Anschluß des fertigen Chips auf einem Systemträ
ger oder zum Einstecken in einen Sockel sind die Anschlußflächen (8) des Trägers auf seiner Un
terseite (6) mit µ-balls (17) versehen. Unter µ-balls sind metallische Höcker mit deutlich kleineren
Abmessungen als bei Bali Grid Arrays zu verstehen. Durch geeignete Wahl der µ-ball-Metallisie
rung kann SMD-Fähigkeit sichergestellt werden (µ-ball grid array). Die Metallisierung kann bei
spielsweise aus einem Sn/Pb-Lot (als Löthöcker) oder aus einer Cu/Ni/Au-Legierung (als harter
Steckkontakt) ausgeführt sein.
In Fig. 5 ist beispielhaft die Ausführung eines Trägersubstrates (4) skizziert. Der Träger kann bei
spielsweise aus Materialien, wie Si, Glas, Keramik, Leiterplattenmaterialien (z. B. FR4) oder Flexma
terialien, bestehen. Für die Bereitstellung eines derartigen Trägers werden im Träger zunächst die
Öffnungen für die Durchkontaktierungen (9) erzeugt. Dies kann, je nach Trägermaterial, mit un
terschiedlichen Verfahren, wie z. B. Standardbohren, Laserbohren, Ultraschallbohren oder Ätzen
erfolgen. Im Fall von leitfähigen Trägermaterialien, wie z. B. Si, müssen die Oberflächen und Bohr
wandungen isoliert werden. Die Metallisierungen werden in Standardverfahren wie stromlose Ab
scheidung, Galvanik, Sputtern, Aufdampfen oder Dickschichttechnik aufgebracht. Dies betrifft
sämtliche zu metallisierenden Teile, also die Verbindung von den Bumps (15) bzw. µ-balls (17) zu
den Durchkontaktierungen (9), die Durchkontaktierungen (9) und die Lötbumps (15) für die Ver
bindung zum Si-Chip (1) sowie die µ-balls (17) für die Verbindung zum Systemträger. Die Durch
kontaktierungen sollten vollständig gefüllt sein. Entweder werden hierzu die Bohrungen so klein
gewählt, daß sie bei der Metallisierung vollständig aufgefüllt werden können, oder sie müssen
nachträglich, z. B. mit einem Kunstharztropfen, geschlossen werden. Im skizzierten Ausführungs
beispiel sind die Durchkontaktierungen (9) neben den beidseitigen Anschlüssen (15, 17) plaziert.
Es ist aber auch denkbar, beide oder einen der beiden Anschlüsse (15, 17) auf die Durchkontak
tierungen (9) zu setzen. Des weiteren ist es möglich, bei Verwendung eines mehrlagigen Trägers
mit einer Innenverdrahtungsebene (Multilayer-Leiterplatte oder Keramik) eine völlige Umverteilung
der Chipanschlüsse (15) gegenüber den Außenanschlüssen (17) des Gehäuses vorzunehmen.
Da Silizium ein sprödes Material ist, kann bei Bedarf der fertiggehäuste Chip zum mechanischen
Schutz mit einem Kunststoffilm abgedeckt werden. Dies kann entweder vor der weiteren
Montage auf Bauteilebene, oder nach der Montage ähnlich einem "globe-top" (z. B. Kunstharz
tropfen über dem Chip) bei der Chip-on-Board-Technik geschehen. Gleichzeitig wird mit dieser
Maßnahme in den Fällen a, b und c ein besserer Schutz vor eindringender Feuchte in die Füge
stelle zwischen Si-Chip und Träger erreicht.
Claims (17)
1. Verfahren zur Gehäusung von integrierten Schaltkreisen mit folgenden
Verfahrensschritten:
- - Bereitstellen eines Halbleiterwafers (1) mit einer Vielzahl von integrierten Schalt kreisen, der auf einer vorderseitigen Hauptfläche (2) elektrische Anschlußflächen (3) aufweist;
- - Bereitstellen eines Trägersubstrates (4) mit einer vorder- (5) und einer rückseitigen Hauptfläche (6), die elektrische Anschlußflächen (7, 8) aufweisen, wobei elektrische Anschlußflächen (7) der vorderseitigen Hauptfläche (5) mit elektrischen Anschlußflächen (8) der rückseitigen Hauptfläche (6) über Durchkontaktierungen (9) elektrisch leitend verbunden sind;
- - Justieren der vorderseitigen Hauptfläche (2) des ganzen Halbleiterwafers (1) zur vorderseitigen Hauptfläche (5) des Trägersubstrates (4), sodaß sich zu verbindende Anschlußflächen (3, 7) gegenüberliegen;
- - Verbinden der beiden vorderseitigen Hauptflächen (2, 5), sodaß gleichzeitig eine mechanische Verbindung zwischen Halbleiterwafer (1) und Trägersubstrat (4) und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den zu verbindenden Anschlußflächen (3, 7) vorliegt; und
- - Vereinzeln des mit dem Trägersubstrat verbundenen Halbleiterwafers in gehäuste Chips (10).
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrischen Anschlußflächen (3, 7) der vorderseitigen Hauptflächen (2, 5)
elektrisch leitfähige Höcker (11) aufweisen, und daß das Verbinden der beiden
vorderseitigen Hauptflächen folgende Verfahrensschritte beinhaltet:
- - Aufbringen eines elektrisch nicht leitenden Klebers (12) auf eine oder beide Hauptflächen (2, 5);
- - Zusammenführen der vorderseitigen Hauptflächen (2, 5) unter Anwendung von Druck und Erhöhung der Temperatur, sodaß zwischen den elektrisch leitfähigen Höckern (11) ein fixierter Druckkontakt entsteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verbinden der beiden vorderseitigen Hauptflächen (2, 5) folgende
Verfahrensschritte beinhaltet:
- - Aufbringen eines anisotrop leitfähigen Klebers (13) auf eine oder beide vorderseitigen Hauptflächen (2, 5);
- - Zusammenführen der vorderseitigen Hauptflächen (2, 5) unter Anwendung von Druck und Erhöhung der Temperatur.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufbringen des Klebers (13) durch Auflaminieren einer Klebefolie erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrischen Anschlußflächen (3, 7) der vorderseitigen Hauptfläche (2) des
Halbleiterwafers (1) und/oder der vorderseitigen Hauptfläche (5) des
Trägersubstrates (4) elektrisch leitfähige Höcker aufweisen.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrischen Anschlußflächen (3, 7) der vorderseitigen Hauptfläche (2) des
Halbleiterwafers (1) und/oder der vorderseitigen Hauptfläche (5) des
Trägersubstrates (4) Löthöcker (15) aufweisen, und daß das Verbinden der beiden
vorderseitigen Hauptflächen folgende Verfahrensschritte beinhaltet:
- - Zusammenführen der vorderseitigen Hauptflächen (2, 5) unter Erhöhung der Temperatur;
- - Unterfüllung der Zwischenräume zwischen Halbleiterwafer (1) und Trägersubstrat (4) mit einem Kunststoffmaterial.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die elektrischen Anschlußflächen (3, 7) der vorderseitigen Hauptfläche (2) des
Halbleiterwafers (1) und/oder der vorderseitigen Hauptfläche (7) des
Trägersubstrates (4) Löthöcker (15) aufweisen, daß die Löthöcker (15), die jeweils
einem Chip (10) zugeordnet sind, von einem Lötrahmen umschlossen sind, und
daß das Verbinden der beiden vorderseitigen Hauptflächen (2, 5) durch
Zusammenführen unter Erhöhung der Temperatur erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anschlußflächen (3, 7, 8) auf dem Halbleiterwafer (1) und dem Trägersubstrat
(4) in Form von Anschlußmustern über die jeweilige gesamte Hauptfläche (2, 5, 6)
verteilt sind.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anschlußmuster auf der vorderseitigen (5) und der rückseitigen
Hauptfläche (6) des Trägersubstrates seitlich zueinander versetzt sind.
10. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anschlußmuster der vorderseitigen (5) und der rückseitigen Hauptfläche (6)
des Trägersubstrates nicht identisch sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anschlußmuster des Trägersubstrates (4) unsymmetrisch aufgebaut sind.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägersubstrat (4) zumindest eine Innenverdrahtungsebene aufweist, über die
die Durchkontaktierungen (9) erfolgen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Anschlußflächen (8) auf der rückseitigen Hauptfläche (6) des Trägersubstrates
µ-balls (17) tragen.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
die µ-balls (17) eine Metallisierung aufweisen, die für die SMD-Technik geeignet
ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Halbleiterwafer (1) ein Si-Substrat eingesetzt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein Halbleiterwafer (1) eingesetzt wird, dessen elektrische Anschlußflächen (3) auf
aktive Bereiche gelegt sind.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
als Trägermaterial Si, Glas, Keramik, Leiterplattenmaterialien oder Flexmaterialien
eingesetzt werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997102186 DE19702186C2 (de) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | Verfahren zur Gehäusung von integrierten Schaltkreisen |
PCT/EP1998/000260 WO1998033211A1 (de) | 1997-01-23 | 1998-01-19 | Verfahren zur gehäusung von integrierten schaltkreisen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1997102186 DE19702186C2 (de) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | Verfahren zur Gehäusung von integrierten Schaltkreisen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19702186A1 DE19702186A1 (de) | 1998-07-30 |
DE19702186C2 true DE19702186C2 (de) | 2002-06-27 |
Family
ID=7818057
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1997102186 Expired - Fee Related DE19702186C2 (de) | 1997-01-23 | 1997-01-23 | Verfahren zur Gehäusung von integrierten Schaltkreisen |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19702186C2 (de) |
WO (1) | WO1998033211A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10227342A1 (de) * | 2002-06-19 | 2004-01-15 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Verbindung einer integrierten Schaltung mit einem Substrat und entsprechende Schaltungsanordnung |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6429530B1 (en) * | 1998-11-02 | 2002-08-06 | International Business Machines Corporation | Miniaturized chip scale ball grid array semiconductor package |
FR2787241B1 (fr) * | 1998-12-14 | 2003-01-31 | Ela Medical Sa | Composant microelectronique cms enrobe, notamment pour un dispositif medical implantable actif, et son procede de fabrication |
WO2001020661A1 (fr) * | 1999-09-10 | 2001-03-22 | Nitto Denko Corporation | Plaquette semi-conductrice dotee d'un film anisotrope et procede de fabrication correspondant |
US6388335B1 (en) * | 1999-12-14 | 2002-05-14 | Atmel Corporation | Integrated circuit package formed at a wafer level |
US6281046B1 (en) * | 2000-04-25 | 2001-08-28 | Atmel Corporation | Method of forming an integrated circuit package at a wafer level |
DE10029269B4 (de) * | 2000-06-14 | 2005-10-13 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteiles aus gehäusebildenden Substraten |
US6730989B1 (en) * | 2000-06-16 | 2004-05-04 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor package and method |
EP1278240A2 (de) | 2001-07-10 | 2003-01-22 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Verfahren zur Transferierung von einem Bauelement auf einen Verbindungsträger durch Löten ohne zusätzliches Lötmaterial |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3414961C2 (de) * | 1983-04-21 | 1992-04-23 | Sharp K.K., Osaka, Jp | |
EP0493131A1 (de) * | 1990-12-26 | 1992-07-01 | Nec Corporation | Verfahren zum Verbinden eines IC-Chips mit einem mit Leitermuster versehenem Substrat |
EP0532297A1 (de) * | 1991-09-10 | 1993-03-17 | Fujitsu Limited | Flip-Chip-Verfahren zur Verbindung eines Halbleiterchips |
WO1996002071A1 (en) * | 1994-07-10 | 1996-01-25 | Shellcase Ltd. | Packaged integrated circuit |
US5535101A (en) * | 1992-11-03 | 1996-07-09 | Motorola, Inc. | Leadless integrated circuit package |
US5578874A (en) * | 1994-06-14 | 1996-11-26 | Hughes Aircraft Company | Hermetically self-sealing flip chip |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ZA915965B (en) * | 1990-07-30 | 1992-04-29 | South Africa Ind Dev Corp | Attaching integrated circuits to circuit boards |
US5140405A (en) * | 1990-08-30 | 1992-08-18 | Micron Technology, Inc. | Semiconductor assembly utilizing elastomeric single axis conductive interconnect |
JP3054021B2 (ja) * | 1993-12-27 | 2000-06-19 | 株式会社東芝 | 化合物半導体装置 |
-
1997
- 1997-01-23 DE DE1997102186 patent/DE19702186C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-01-19 WO PCT/EP1998/000260 patent/WO1998033211A1/de active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3414961C2 (de) * | 1983-04-21 | 1992-04-23 | Sharp K.K., Osaka, Jp | |
EP0493131A1 (de) * | 1990-12-26 | 1992-07-01 | Nec Corporation | Verfahren zum Verbinden eines IC-Chips mit einem mit Leitermuster versehenem Substrat |
EP0532297A1 (de) * | 1991-09-10 | 1993-03-17 | Fujitsu Limited | Flip-Chip-Verfahren zur Verbindung eines Halbleiterchips |
US5535101A (en) * | 1992-11-03 | 1996-07-09 | Motorola, Inc. | Leadless integrated circuit package |
US5578874A (en) * | 1994-06-14 | 1996-11-26 | Hughes Aircraft Company | Hermetically self-sealing flip chip |
WO1996002071A1 (en) * | 1994-07-10 | 1996-01-25 | Shellcase Ltd. | Packaged integrated circuit |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology - Prat A, Vol. 18, Nr. 3, Sept. 1995, S. 451-457 * |
JP 08186156 A. In: Pat.Abstr. of JP productronic, 4/5 1996, S. 74-80 * |
productronic, 3-1993, S. 86 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10227342A1 (de) * | 2002-06-19 | 2004-01-15 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zur Verbindung einer integrierten Schaltung mit einem Substrat und entsprechende Schaltungsanordnung |
US6916185B2 (en) | 2002-06-19 | 2005-07-12 | Infineon Technologies Ag | Connection of integrated circuit to a substrate |
DE10227342B4 (de) * | 2002-06-19 | 2008-06-05 | Qimonda Ag | Verfahren zur Verbindung einer integrierten Schaltung mit einem Substrat und entsprechende Schaltungsanordnung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE19702186A1 (de) | 1998-07-30 |
WO1998033211A1 (de) | 1998-07-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10157280B4 (de) | Verfahren zum Anschließen von Schaltungseinheiten | |
DE60101159T2 (de) | Herstellungsmethode eines stapelchip-ic-gehäuses auf scheibenebene | |
DE19743767B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterchip-Gehäuses mit einem Halbleiterchip für Oberflächenmontage sowie ein daraus hergestelltes Halbleiterchip-Gehäuse mit Halbleiterchip | |
DE10259221B4 (de) | Elektronisches Bauteil mit einem Stapel aus Halbleiterchips und Verfahren zur Herstellung desselben | |
DE10009733B4 (de) | Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben | |
DE69935628T2 (de) | Hybridmodul | |
DE102006037538B4 (de) | Elektronisches Bauteil, elektronischer Bauteilstapel und Verfahren zu deren Herstellung sowie Verwendung einer Kügelchenplatziermaschine zur Durchführung eines Verfahrens zum Herstellen eines elektronischen Bauteils bzw. Bauteilstapels | |
DE102006016345A1 (de) | Halbleitermodul mit diskreten Bauelementen und Verfahren zur Herstellung desselben | |
EP0860876A2 (de) | Anordnung und Verfahren zur Herstellung von CSP-Gehäusen für elektrische Bauteile | |
EP0351581A1 (de) | Hochintegrierte Schaltung sowie Verfahren zu deren Herstellung | |
DE10301512A1 (de) | Verkleinertes Chippaket und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP1155449A1 (de) | Halbleiterbauelement mit einem chipträger mit öffnungen zur kontaktierung durch eine metallfolie | |
DE10238781A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE19702186C2 (de) | Verfahren zur Gehäusung von integrierten Schaltkreisen | |
DE19820319A1 (de) | Halbleiterbaustein und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE19716342C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Chipkarte | |
DE10394239B4 (de) | Verfahren zum Verpacken integrierter Schaltungen und integriertes Schaltungsgehäuse | |
DE10141571B4 (de) | Verfahren zum Zusammenbau eines Halbleiterbauelements und damit hergestellte integrierte Schaltungsanordnung, die für dreidimensionale, mehrschichtige Schaltungen geeignet ist | |
DE102004010956B4 (de) | Halbleiterbauteil mit einem dünnen Halbleiterchip und einem steifen Verdrahtungssubstrat sowie Verfahren zur Herstellung und Weiterverarbeitung von dünnen Halbleiterchips | |
EP1278243A2 (de) | Multichipmodul in COB Bauweise, insbesondere Compact Flash Card mit hoher Speicherkapazität und Verfahren zur Herstellung desselben | |
DE112005003629T5 (de) | IC-Baugruppe und Verfahren zur Herstellung einer IC-Baugruppe | |
DE19830158C2 (de) | Zwischenträgersubstrat mit hoher Verdrahtungsdichte für elektronische Bauelemente | |
DE10302022B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines verkleinerten Chippakets | |
DE102006027283A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils | |
DE10233641B4 (de) | Verfahren zur Verbindung einer integrierten Schaltung mit einem Substrat und entsprechende Schaltungsanordnung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |