DE3522852A1 - Verfahren zur herstellung eines zwischentraegers fuer halbleiterkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ei­ nes Zwischenträgers für die Kontaktierung eines Halblei­ terkörpers, wobei aus einer leitenden Schicht Leiterbah­ nen geätzt werden, die jeweils einen Außenkontakt für die spätere externe Kontaktierung bestimmen und einen, dem jeweiligen Anschlußpunkt des Halbleiterkörpers zugeordne­ ten, Innenkontakt aufweisen, wobei zumindest die Außen­ kontakte mit mindestens einem weiteren elektrisch leiten­ den Material beschichtet sind.

Das obengenannte Verfahren wird in zunehmendem Maße ein­ gesetzt für die Kontaktierung bzw. Halterung von Halblei­ terkörpern auf Endlosfilmen. Ausgangspunkt für das Ver­ fahren ist im allgemeinen ein elektrisch nichtleitender Kunststoffilm, der mit einem elektrisch leitenden Mate­ rial beschichtet ist. Als Material wird hier in der Regel Kupfer verwendet, da es sich aus vielen Gründen für die­ sen Anwendungszweck bewährt hat. Aus der leitenden Kup­ ferfolie wird zunächst nach bekannten Verfahren die ge­ wünschte Leiterbahnstruktur geätzt. In einem geeigneten Automaten werden schließlich die einzelnen Anschlußpunkte des Halbleiters mit den entsprechenden Enden der Leiter­ bahn verbunden. Eine bekannte, nach dem genannten Verfah­ ren hergestellte IC-Bauform ist das sogenannte Mikropack (siehe dazu Sonderdruck aus "Bauteile Report" 16/1978, Heft 2, Seite 40 bis 44). Mikropacks und auch andere filmkontaktierende Bauformen können überall dort vorteil­ haft eingesetzt werden, wo die Kleinheit des Endprodukts eine besondere Rolle spielt. Die Oberflächenmontage auf Leiterplatten für Uhren, Hörgeräte etc., aber auch Aus­ weiskarten, ist seit längerer Zeit bekannt.

Bei den meisten Anwendungen ist es notwendig, das Grund­ material, beispielsweise Kupfer, mit zusätzlichen Mate­ rialien zu beschichten. So werden beispielsweise die Kup­ ferbahnen verzinnt, um sie gegen Oxidation zu schützen. Ein Verzinnen der Kupferbahnen ist auch dann notwendig, wenn die Verbindung des Halbleiterkörpers mit der Leiter­ bahnstruktur über einen Lötprozeß vorgenommen wird. Wer­ den die filmmontierten Halbleiterkörper in Ausweiskarten eingesetzt, dienen die äußeren Enden der Leiterbahnen als Kontaktflächen, die in direkte Berührung mit geeigneten Kontaktstiften eines Prüfgerätes gebracht werden. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit der Kontaktflächen und zur Erzielung niedriger Übergangswiderstände ist es zweckmäßig, die Kontaktflächen z. B. mit einer Nickel- Goldschicht zu versehen.

Es ist also in den meisten Fällen notwendig, die aus Kup­ fer bestehenden Leiterbahnen mit zusätzlichen, elektrisch leitfähigen Materialien zu beschichten. Schichten gerin­ ger und gleichmäßiger Dicke werden durch sogenannte gal­ vanische Metallabscheidung erzielt, wobei diejenigen Lei­ terbahnflächen, auf die Metall abgeschieden werden soll, elektrisch mit einer Stromquelle zu verbinden sind. Dazu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die gewünschte Leiterbahnstruktur mit Hilfe einer geeigneten Ätzmaske aus der Kupferschicht so zu ätzen, daß alle Leiterbahnen zunächst noch elektrisch untereinander verbunden sind. Nach dem Galvanisieren oder auch erst nach der Montage des Halbleiterkörpers werden die Kurzschlußbrücken mit einem geeigneten Stanzwerkzeug entfernt. In der Serien­ fertigung haben die Positionierung zwischen Film und Stanzwerkzeug und der Stanzvorgang selbst mit hoher Ge­ nauigkeit zu erfolgen. Dies stellt sowohl hohe Anforde­ rungen an die Fertigung des Werkzeugs als auch an die Führung und Positionierung des Zwischenträgers relativ zum Werkzeug. Das gilt vor allem dann, wenn die Leiter­ bahnstrukturen sehr fein ausgeführt und auf möglichst engem Raum angeordnet sind.

Es ist auch bekannt, auf der noch ganzflächig vorhandenen Kupferschicht partiell überall dort eine galvanische Me­ tallabscheidung vorzunehmen, wo die spätere Leiterbahn­ struktur entstehen soll. Im dem nachfolgenden Ätzvorgang zur Erzeugung der eigentlichen Leiterbahnstruktur aus der Kupferbeschichtung dient dann die partiell aufgebrachte Metallschicht als Ätzmaske. Da bei jedem Ätzvorgang Un­ terätzungen nicht vermeidbar sind, wird mehr Grundmate­ rial, in diesem Fall Kupfer, entfernt als durch die Um­ risse der Ätzmaske vorgegeben ist. An den Randbereichen jeder Leiterbahn überragt daher die zusätzliche Metall­ schicht das Grundmaterial und neigt dazu, zu brechen. Der sich lösende Teil kann später bei der Anwendung des Schaltkreises zu einem Kurzschluß zwischen den Leiterbah­ nen führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Ver­ fahren vorzuschlagen, mit dem Leiterbahnstrukturen zu­ sätzlich mit elektrisch leitenden Materialien beschichtet werden können, ohne daß nach der Beschichtung ein Stanz­ vorgang notwendig ist und bei dem die sich durch die Un­ terätzung ergebenden Probleme vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Merkmale ge­ löst.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wer­ den die Leiterbahnen zunächst nur soweit aus dem leiten­ den Material ausgeätzt, daß zwischen den Leiterbahnen eine zwar sehr dünne, aber noch leitende Beschichtung stehen bleibt. Diese Beschichtung verbindet alle Leiter­ bahnen untereinander und ermöglicht somit das Aufbringen einer zusätzlichen, leitenden Oberflächenschicht durch galvanische Metallabscheidung. Vor dem Galvanisieren sind diejenigen Bereiche des Grundmaterials, die nicht be­ schichtet werden sollen, durch geeignete Maßnahmen zu passivieren. Dies kann beispielsweise durch eine entspre­ chend aufgebrachte Fotolackschicht geschehen. Nach dem Galvanisieren werden die zunächst noch zwischen den Lei­ terbahnen verbliebenen Bereich durch einen weiteren Ätz­ vorgang vollständig entfernt, so daß nun die Leiterbahnen isoliert voneinander auf dem Filmträger angeordnet sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auf kostspielige Stanzwerkzeuge, die außerdem mit sehr hoher Genauigkeit relativ zum zu stanzenden Material positio­ niert werden müssen, zu verzichten.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen, Vorteile und Wei­ terbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren.

Darin zeigen:

Fig. 1a-h die einzelnen Verfahrensschritte, (Schnittbildern),

Fig. 2a, b einen Zwischenträger in der Aufsicht gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei 2a den Träger nach dem Ätzen der Leiterbahnen und 2b nach dem Beschichten mit einem zu­ sätzlichen Material zeigt,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2 und

Fig. 5 einen Zwischenträger gemäß dem Stand der Technik.

Die Fig. 1a bis h demonstrieren die einzelnen Verfahrens­ schritte einer erfindungsgemäßen Lösung. In den einzelnen Schnittbildern sind zur besseren Veranschaulichung die Materialdicken stark überhöht gezeichnet.

Ausgangsprodukt für das erfindungsgemäße Verfahren ist ein, beispielsweise mit Kupfer, beschichteter Trägerfilm 1 aus Polyimid, wobei die Kupferschicht 2 mit einer Foto­ lackschicht 3 überzogen ist. Die Fotolackschicht 3 wird mit Hilfe einer Maske derart belichtet, daß nach dem Ent­ wickeln die in Fig. 1b gezeigte Ätzmaske 4 gebildet wird. Die Ätzmaske 4 bedeckt die gesamte Fläche der späteren Leiterbahnstruktur des Trägers, während die Bereiche, die bei dem nachfolgenden Ätzvorgang entfernt werden sollen, freibleiben.

Die Fig. 1c zeigt den Zwischenträger nach dem ersten Ätz­ vorgang; die Fig. 1d nach dem Entfernen der Fotolack­ schicht. Wie man den Figuren entnehmen kann, ist zwischen den Leiterbahnen 5 durch einen vorzeitigen Abbruch des Ätzvorgangs ein Teil des Grundmaterials, in diesem Fall Kupfer, erhalten geblieben, so daß die Leiterbahnen 5 untereinander elektrisch verbunden bleiben. Bevor nun die Leiterbahnen zusätzlich mit einem leitenden Material durch galvanische Metallabscheidung beschichtet werden, ist es notwendig, daß die Bereiche, die nicht beschichtet werden sollen, passiviert, d. h. für das Beschichtungsma­ terial abweisend ausgebildet werden. Dazu kann, wie schon im Verfahrensschritt entsprechend der Fig. 1b gezeigt, eine zweite Ätzmaske 6 verwendet werden, die, wie in der Fig. 1e gezeigt, gerade diejenigen Teile abdeckt, die in dem nachfolgenden Galvanikprozeß nicht beschichtet werden sollen. Die hier zu verwendende Ätzmaske 6 ist vorzugs­ weise zu der in Fig. 1b verwendeten ersten Maske 4 komp­ lementär ausgebildet und somit auf einfache Weise mit hoher Genauigkeit herstellbar. Bei einer anderen bevor­ zugten Ausführungsform wird dieselbe Belichtungsmaske, aber ein auf den nachfolgenden Entwicklungsprozeß komple­ mentär reagierender Fotolack verwendet.

Die Fig. 1f zeigt den Zwischenträger nach dem Beschichten mit einem zusätzlichen Material 7, beispielsweise Zinn. Wie die Figur zeigt, sind die Leiterbahnen 5 beschichtet, während die mit der Fotolackschicht der zweiten Ätzmaske 6 bedeckten Flächenteile unbeschichtet geblieben sind. Nach dem Entfernen der Fotolackschicht, wie in der Fig. 1g gezeigt, werden nun die jeweils zwischen den Leiter­ bahnen nach dem ersten Ätzvorgang noch verbliebenen Teile des Grundmaterials, in diesem Fall Kupfer, vollständig entfernt. Den fertigen Zwischenträger zeigt die Fig. 1h. Die auf dem Polyimidfilm 1 befestigten Leiterbahnen 5 sind mit einem Beschichtungsmaterial 7, beispielsweise Zinn, überzogen und voneinander isoliert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung wird, wie in der Fig. 2a gezeigt, die leitende Beschichtung 2 des Trägerfilms 1 mit Hilfe einer ersten Ätzmaske zunächst derart geätzt, daß zusätzlich zur ge­ wünschten Leiterbahnstruktur mit den Kontaktflächen 5 schmale Stege 10 gebildet werden, die die einzelnen Lei­ terbahnen untereinander verbinden. Die geätzte Struktur ist in der Fig. 2a gezeigt. Nach dem Entfernen der ersten Ätzmaske wird eine zweite Ätzmaske aufgebracht, mit deren Hilfe lediglich die schmalen Stege 10 für den nachfolgen­ den Beschichtungsvorgang mit einem zusätzlichen, leiten­ den Material 7 passiviert werden. Nach dem Entfernen der zweiten Ätzmaske werden die zwischen den Leiterbahnen noch vorhandenen Verbindungsstege 10 weggeätzt. Der fer­ tiggestellte Zwischenträger ist in der Fig. 2b gezeigt.

Wie man aus den Fig. 3 und 4 (Schnitt entlang der Linie III-III bzw. IV-IV in Fig. 2b) sieht, ergibt sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung lediglich eine Un­ terätzung im Bereich der fortgeätzten Stege 10, während die Leiterbahn 5 in allen anderen Bereichen vollständig beschichtet ist. Dementsprechend werden die Stege 10 im Vergleich zum Abstand zwischen den Kontaktflächen sehr schmal ausgeführt und an den Stellen vorgesehen, an denen die fehlende Randbeschichtung praktisch keinen Einfluß auf die Haltbarkeit und Betriebssicherheit des Bauteils hat.

Fig. 5 zeigt die aus dem Stand der Technik bekannte Aus­ führungsform, bei der die zusätzliche, elektrisch leit­ fähige Beschichtung 7 infolge der Unterätzung über die eigentliche Kupfer-Leiterbahn 5 herausragt und leicht da­ zu neigt, abzubrechen. In dieser Figur ist ebenfalls er­ kennbar, daß die Leiterbahn jeweils nur an der Oberflä­ che, nicht aber an den Kantenbereichen mit dem zusätzli­ chen Beschichtungsmaterial abgedeckt ist. Der durch die Zusatzbeschichtung bewirkte Korrosionsschutz kann daher nur teilweise, nämlich von der Oberfläche her wirken. Ein Schutz vor seitlich angreifendem Korrosionsmittel wird dadurch nicht erreicht.

Die Fig. 1h zeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Ausfüh­ rungsform die Zusatzbeschichtung die Kupfer-Leiterbahn nahezu vollständig umhüllt, wodurch auch bezüglich der Korrosion ein wesentlich größerer Schutz als bei dem in Fig. 5 gezeigten Stand der Technik erreicht wird. Glei­ ches gilt für die anhand der Fig. 2-4 geschilderte Ausführungsform.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung eines Zwischenträgers für die Kontaktierung eines Halbleiterkörpers, wobei aus ei­ ner leitenden Schicht Leiterbahnen geätzt werden, die je­ weils einen für die spätere externe Kontaktierung be­ stimmten Außenkontakt und einen, dem jeweiligen Anschluß­ punkt des Halbleiterkörpers zugeordneten, Innenkontakt aufweisen, wobei zumindest die Außenkontakte mit minde­ stens einem weiteren elektrisch leitenden Material be­ schichtet sind, gekennzeichnet durch fol­ gende Verfahrensschritte:

• - erstes Ätzen der elektrisch leitenden Schicht in der Form, daß die gewünschte Leiterbahnstruktur entsteht und die Leiterbahnen untereinander elektrisch leitende Zwischenverbindungen aufweisen,
• - Passivieren der elektrisch leitenden Verbindungen,
• - Beschichten der Leiterbahnstruktur mit dem weiteren elektrisch leitenden Material, wobei die elektrisch leitenden Verbindungen durch die vorhergehende Passi­ vierung unbeschichtet bleiben,
  
• - vollständiges Wegätzen der elektrisch leitenden Zwi­ schenverbindungen zwischen den Leiterbahnen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch folgende Verfahrensschritte

• - Aufbringen einer ersten Ätzmaske auf die elektrisch leitende Schicht, derart, daß die gewünschte Leiter­ bahnstruktur passiviert wird,
• - Vorätzen der nicht passivierten Bereiche aus der elek­ trisch leitenden Schicht, wobei der Ätzvorgang zur Bildung der elektrisch leitenden Zwischenverbindungen abgebrochen wird, bevor das gesamte Material zwischen den einzelnen Leiterbahnen entfernt ist.
• - Entfernen der ersten Ätzmaske,
• - Aufbringen einer zweiten Ätzmaske auf die elektrisch leitende Schicht, derart, daß die Leiterbahnzwischen­ räume bzw. die elektrisch leitenden Zwischenverbindun­ gen passiviert werden,
• - Beschichten der nicht passivierten Bereiche der elek­ trisch leitenden Schicht mit einem zusätzlichen, lei­ tenden Material,
• - Entfernen der zweiten Ätzmaske,
• - vollständiges Wegätzen der elektrisch leitenden Zwi­ schenverbindungen in den Leiterbahnzwischenräumen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch folgende Verfahrenschritte:

• - Aufbringen einer ersten Ätzmaske auf die elektrisch leitende Schicht, derart, daß die gewünschte Leiter­ bahnstruktur und die elektrisch leitenden Zwischen­ verbindungen in Form von die Leiterbahnen verbinden­ de Stege passiviert werden,
• - Ätzen der nicht passivierten Bereiche aus der elek­ trisch leitenden Schicht,
• - Entfernen der ersten Ätzmaske,
• - Aufbringen einer zweiten Ätzmaske auf die elektrisch leitende Schicht, derart, daß die elektrisch leiten­ den Stege zwischen den Leiterbahnen passiviert wer­ den,
• - Beschichten der nicht passivierten Bereiche der elek­ trisch leitenden Schicht mit dem weiteren leitenden Material,
• - Entfernen der zweiten Ätzmaske,
• - Ätzen der elektrisch leitenden Stege zwischen den Lei­ terbahnen,

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweite Ätzmaske kom­ plementär zur ersten Ätzmaske aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ätzmasken in bekannter Weise durch das Belichten und Entwickeln einer Fotoschicht her­ gestellt werden und daß zur Bildung der zweiten Ätzmaske dieselbe Belichtungsmaske, aber ein auf den nachfolgenden Entwicklungsprozeß komplementär reagierender Fotolack verwendet wird.