DE3433681A1 - Verfahren zum kontaktieren von metallischen hoeckern von halbleiterbauelementsystemen mittels loeten oder thermokompression - Google Patents

Verfahren zum kontaktieren von metallischen hoeckern von halbleiterbauelementsystemen mittels loeten oder thermokompression

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Description

  • Verfahren zum Kontaktieren von metallischen Höckern von
  • Halbleiterbauelementsystemen mittels Löten oder Thermokompression Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren von metallischen Höckern von Halbleiterbauelementsystemen mittels Löten oder Thermokompression nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • In der modernen Halbleiterindustrie, speziell bei der Fertigung integrierter Halbleiterbauelemente, wird die automatische Bandmontage (taue automatic bonding", TAB) in steigendem Maße eingesetzt. Eine der Grundvoraussetzungen bei der Halbleiter fertigung nach dieser TAB-Technologie besteht darin, daß das zu montierende Halbleiterbauelement (Chip) eines Halbleiterbauelementsystems an den zur Kontaktierung vorgesehenen Stellen (pads) nicht, wie bei der bekannten Drahtmontage (wire bonding) üblich, metallisierte Kontaktflächen, beispielsweise aus Aluminium, besitzt, sondern höckerartige, metallische Anschlußkontakte (Höcker), die die Chipoberfläche überragen.
  • Aus Gründen der Fertigungssteuerung läßt es sich oft nicht vermeiden, daß fertige Halbleiterscheiben, die bereits solche metallische Höcker enthalten, vor der weiteren Verarbeitung (beispielsweise Zersägen in einzelne Halbleiterchips, Aufkleben auf Kunststoffträger, Anbringen von Anschlußleitungen) längere Zeit, z.B. einige Wochen, gelagert werden. Dabei bilden Höcker aus oxidierbaren Metallen, wie Kupfer, Nickel, Zinn, Zink, Blei oder deren Legierungen bekanntermaßen an ihrer Oberfläche dünne Oxidschichten aus.
  • Dies vermindert die z.B. bei Kupfer an sich gute Lötfähigkeit bzw. Thermokomprimierbarkeit und damit die Abreißfestigkeit von an den Höckern zu befestigenden Anschlußleitungen. Um dies zu verhindern, werden solche metallische Höcker bisher mit einer stromlos abgeschiedenen, dünnen Goldschicht überzogen. Bereits bei Zimmertemperatur findet jedoch eine Interdiffusion statt zwischen der Goldschicht und dem darunter liegenden Metall der Höcker, die zu einer allmählichen Verschlechterung der Lötfähigkeit bzw.
  • Thermokomprimierbarkeit der Höcker führt. Desweiteren läßt sich das Gold immer nur porös und mit sehr unterschiedlicher Rauhigkeit auf den Höckern abscheiden. Der Schutz des Höckers durch den Goldüberzug ist dementsprechend unzureichend. Durch einen der Goldabscheidung vorangehenden Beizschritt und die Goldabscheidung selbst ist außerdem die Gefahr des Einschlusses von Elektrolytresten, beispielsweise in Form von Kupferchlorid, gegeben.
  • Nach dem auf den Goldabscheidevorgang folgenden Zeitraum der Lagerung der noch unzerteilten Halbleiterscheiben für Halbleiterbauelementsysteme (Mikropacks) sind dann die vergoldeten Höcker meist dunkel oxidiert bzw. korrodiert.
  • Das anschließend erfolgende Kontaktieren von Anschlußleitungen mittels Anlöten bzw. Thermokomprimieren an solche Höcker führt häufig zu Kontaktierproblemen und hohen Früh-und Langzeitausfällen bei entsprechenden Festigkeitstests.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein möglichst einfaches und wirksames Verfahren zu schaffen, das das Kontaktieren der Höcker von Halbleiterbauelementsystemen mittels Löten oder Thermokompression ermöglicht, wodurch die beim bekannten Verfahren zum Aufbringen einer Goldschicht auftretenden, bereits geschilderten Probleme zuverlässig verhindert werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden TEiles des Patentanspruches 1 gelöst. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, bisher übliche Herstellungsschritte, die eine gut lötfähige bzw. thermokomprimierbare Oberfläche der Höcker bewirken sollen, und die zeitlich vor der erwähnten Lagerung der Halbleiterscheiben ausgeführt werden, wegzulassen und statt dessen zu einem Zeitpunkt nach der Lagerung, unmittelbar vor der Kontaktierung von Anschlußleitungen, durch sicher wirkende, die Kontaktierfähigkeit gewährleistende Verfahrensschritte zu ersetzen.
  • Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise anwendbar auf alle bekannten Halbleiterschaltkreise, unabhängig von der verwendeten Schaltkreistechnologie wie z.B. auf bipolare und MOS-Schaltkreise.
  • Vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs beispieles erläutert: Bei nach bekannten Montageverfahrensschritten hergestellten Halbleiterbauelementsystemen, die bereits einzelne, auf Kunststoffträger geklebte Halbleiterchips (erhalten beispielsweise durch übliches Zersägen von Halbleiterscheiben) mit Oxid- bzw. Korrosionsschichten auf den Höckern enthalten (Mikropacks), werden erfindungsgemäß nach diesen Montageverfahrensschritten, jedoch unmittelbar vor der Kontaktierung der Bauelementsysteme diese Oxid- bzw.
  • Korrosionsschichten entfernt. Dabei werden beispielsweise diese Schichten naßchemisch durch Überbeizen der Bauelementsysteme mit einer die vorhandene Oxidschicht lösenden Beize entfernt. Anschließend werden die Bauelementsysteme gründlich in deioinisiertem Wasser gespült. Alternativ oder zusätzlich zu diesem naßchemischen Entfernen kann man erfindungsgemäß auch eine Reduktion mittels elektrischer Glimmentladung durchführen. Diese kann als Plasmabehandlung in flüchtigen, reduzierenden Gasen durchgeführt werden bei einer Temperatur von 10 bis 2000C, vorzugsweise bei Raumtemperatur, und einem Druck zwischen 0,05 bis 50 Torr.
  • Als flüchtige, reduzierende Gase können folgende Gase verwendet werden: reiner Wasserstoff, wasserstoffhaltige Gase wie z.B. Formiergas, Ammoniak, Kohlenmonoxid, Formaldehyd, Hydrazin und Methan. Des weiteren kann auch ein Gemisch aus verschiedenen reduzierenden Gasen verwendet werden.
  • An dieses erfindungsgemäße Verfahren schließen sich dann weitere, übliche Montageverfahrensschritte an, wie Fluxen der Höcker sowie Anlöten (meist mit Zinn- oder Blei-Zinn-Loten) oder Thermokomprimieren der Anschlußleitungen an die Höcker.
  • 13 Patentansprüche

Claims (13)

  1. Patentansprüche Verfahren zum Kontaktieren von metallischen Höckern von Halbleiterbauelementsystemen zur Erzielung einer guten Kontaktierfähigkeit und Abreißfestigkeit beim Kontaktieren mittels Löten oder Thermokompression, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach Montageverfahrensschritten, unmittelbar vor der Kontaktierung der Bauelementsysteme auf den Höckern befindliche Oxid- und Korrosionsschichten entfernt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Entfernen dieser Schichten naßchemisch durch Uberbeizen mit einer die Schichten lösenden Beize erfolgt und daß die Halbleiterbauelementsysteme danach in deionisiertem Wasser gespült werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Entfernen dieser Schichten durch eine Reduktion mittels einer elektrischen Glimmentladung erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß als Reduktion in einer elektrischen Glimmentladung eine Plasmabehandlung in einem Temperaturbereich von 10 bis 200 0C bei einem Druck zwischen 0,05 bis 50 Torr erfolgt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Plasmabehandlung in einem flüchtigen, reduzierenden Gas erfolgt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß als reduzierendes Gas reiner Wasserstoff verwendet wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß als reduzierendes Gas wasserstoffhaltiges Gas, beispielsweise Formiergas, verwendet wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß als reduzierendes Gas Ammoniak verwendet wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß als reduzierendes Gas Kohlenmonoxid verwendet wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß als reduzierendes Gas Formaldehyd verwendet wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß als reduzierendes Gas Hydrazin verwendet wird.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß als reduzierendes Gas Methan verwendet wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß als reduzierendes Gas ein Gemisch aus reduzierenden Gasen verwendet wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19654250A1 (de) * 1996-08-26 1998-03-05 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen oxidationsempfindlicher Lötverbindunden
EP2022591A1 (de) * 2007-08-03 2009-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Erzeugung einer lötfähigen metallischen Oberfläche und Lötverfahren

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