DE69209970T2 - Höckerelektrodenstruktur und Halbleiterchip mit dieser Struktur - Google Patents

Höckerelektrodenstruktur und Halbleiterchip mit dieser Struktur

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Höckerelektrodenstruktur und insbesondere auf eine kleine Höckerelektrode oder vorstehende Elektrode, die auf einem Halbleiterchip für eine Verbindung der integrierten Schaltungseinrichtung mit der Außenseite vorgesehen ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Halbleiterchip, der eine solche Höckerelektrodenstruktur aufweist.
  • Die jüngeren Entwicklungen der Methode hoher Integration zur Herstellung von integrierten Halbleiterschaltungsbausteinen haben als natürliche Folge zu der Anforderung nach Rationalisierung der Formen gebührt, mit denen die integrierten Halbleiterschaltungsbausteine in elektronischen Schaltungen oder elektronischen Vorrichtungen angebracht werden, insbesondere im Hinblick auf die Verringerung der Zeit und des Aufwands sowie des Raumbedarfs, der für die Anbringung erforderlich ist. Es ist bekannt, daß es vorteilhafter ist, Chips aus integrierten Schaltungselementen so, wie sie sind, zu montieren, das heißt in der Form der Chips selbst, verglichen mit ihrer Montage, nachdem sie in Gehäusen aus Kunststoffen oder dergleichen untergebracht wurden. Demzufolge werden in breitem Umfang sogenannte Flip-Chips eingesetzt. Hierbei handelt es sich um in Massenfertigung hergestellte elektronische Bauelemente, die vorstehende Höckerelektroden aufweisen.
  • Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird im folgenden ein typisches Beispiel des Aufbaus einer herkömmlichen Höckerelektrode erläutert. In Fig. list eine Querschnittsansicht gezeigt, in der ein Abschnitt eines integrierten Halbleiter-Schaltungsbauelement-Chips dargestellt ist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine Höckerelektrode 20, die aus einem Lötmittel besteht, auf einer Halbleiterregion 10 eines integrierten Halbleiter-Schaltungschips 1 angebracht. Ein isolierender Film 22 wie etwa ein Film aus Siliziumoxid bedeckt eine Oberfläche der Halbleiterregion 10. Eine Verdrahtung 23 aus Aluminium, die mit der integrierten Schaltung in der Halbleiterregion 10 verbunden ist, ist auf dem isolierenden Film 22 angeordnet. Ein Ende der Verdrahtung 23 aus Aluminium ist mit einem schützenden Film 24 bedeckt, der aus Siliziumnitrid oder dergleichen hergestellt ist und mit einem Fenster für die Ausbildung der Höckerelektrode 20 dadurch versehen ist, daß der schützende Film 24 zum Freilegen des Films 23 aus Aluminium entfernt wird. Die freigelegte Fläche des Aluminiumfilms oder die Fensterfläche ist mit einer dünnen Schicht 25 bedeckt, die aus einem Metall wie etwa Titan oder Kupfer besteht. Es wird dann ein metallischer Vorsprung 26, der aus einem Lötmittel hergestellt ist, bis zu einer vorbestimmten Höhe durch ein Elektroplattierungsverfahren aufgebracht. In dem in Fig. 1 gezeigten Fall wird der metallische Vorsprung 26 für ein kurzes Zeitintervall erhitzt, damit das Lötmittel schmilzt, wodurch die Höckerelektrode 20 mit einer Rundung an ihrer Oberseite ausgebildet wird.
  • Die Montage eines Flip-Chips mit einer solchen Höckerelektrode gemäß der vorstehenden Erläuterung kann zum Beispiel dadurch bewerkstelligt werden, daß der Chip auf einem Bauelement, auf dem der Chip zu montieren ist, in einer solchen Weise plaziert wird, daß die Spitze der Höckerelektrode einen Leiter des anderen Bauelements kontaktiert, das heißt mit der Oberseite nach unten gekehrt in Fig. 1 montiert wird, und in diesem Zustand eine Erwärmung durchgeführt wird, um das Lötmittel zu schmelzen, um hierdurch den metallischen Vorsprung 26 an dem Leiter anzulöten. Dies stellt sowohl eine Befestigung als auch eine Verbindung des Flip-Chips mit dem anderen Bauelement, an dem es zu montieren ist, zur gleichen Zeit sicher, was zu einer Verringerung des Arbeitsaufwands bei der Montage und zu einer Minimierung des Raumbedarfs führt, der für die Montage erforderlich ist.
  • Die Entwicklung der hohen Integration von Schaltungen hat auf der anderen Seite zu einer Verringerung der Größe von Chips von integrierten Halbleiterschaltungsbausteinen sowie zu einer Erhöhung der Anzahl von Schaltungen, die in einem einzigen Chip integriert sind, geführt, und es besteht demzufolge eine Tendenz dahingehend, daß sich die Anzahl von Verbindungen zu der Außenseite vergrößert. Als Beispiel ist es in dem Fall von manchen integrierten Schaltungselementen erforderlich, mehrere hundert Höckerelektroden auf der Oberfläche eines Chips innerhalb von wenigen Quadratmillimetern anzuordnen. Dies bedeutet, daß die Größe der Höckerelektrode von einem Durchmesser oder einer Quadratseitenlänge von ungefähr 100 µm wie bei herkömmlichen Höckerelektroden auf weniger als 30 µm verringert werden muß. Jedoch führt die Miniaturisierung oder die Verringerung der Größe zu dem neuen Problem der abgeschwächten Anbringung oder Verbindung der Höckerelektroden an der Wurzel bzw. dem Bodenbereich des Chips.
  • Genauer gesagt führt eine Verringerung des Durchmessers einer Höckerelektrode von 100 µm auf 30 µm zu einer Verringerung der Fläche des Wurzelbereichs bzw. Fußbereichs der Höckerelektrode auf ungefähr 1/10, und allein dies führt schon zu einer Verringerung der Festigkeit der Verbindung um eine Größenordnung. Darüber hinaus ist die Zuverlässigkeit der Adhäsion zwischen den Filmen, die zwischen dem metallischen Vorsprung 26 und der Halbleiterregion 10 vorgesehen sind, das heißt zwischen dem isolierenden Film 22, dem Verdrahtungsfilm 23 aus Aluminium, dem schützenden Film 24 und dem dünnen Film 25, die in Fig. 1 gezeigt sind, gleichfalls verringert, so daß eine Abnahme in der Festigkeit der Verbindung zusätzlich in einem solchen Ausmaß verschlechtert wird, daß eine geringe äußere Kraft, die bei der Montage ausgeübt wird, leicht dazu führen kann, daß sich die Filme voneinander abschälen
  • In der EP-0-111-823 ist der Einsatz einer Kontaktmetallurgie für passivierte Halbleiterbauelemente offenbart. Die Metallurgie bzw. der Metallaufbau weist eine untere Schicht aus Sauerstoff enthaltendem Titan auf, die unter Druckbelastung gesetzt ist und durch eine durch Löten verbindbare Schicht abgedeckt ist, die sich durch Durchgangslöcher in einem dielektrischen Material auf dem Halbleiterbauelement erstreckt. Die durch Löten verbindbare Schicht kann aus Nickel oder Ruthenium bei geringen Stromdichten, oder aus einer Zusammensetzung aus Schichten aus Kupfer, Titan, Kupfer und Gold bei höheren Stromdichten bestehen.
  • In der US-PS Nr.3 839 727 ist gleichfalls ein geschichteter metallurgischer Aufbau für die Verkopplung eines Halbleiterchips mit einem Substrat in Betracht gezogen. Im Hinblick auf die Notwendigkeit der Verbesserung der Festigkeit der Wurzelbereiche von Höckerelektroden bei einer hohen Integration von integrierten Schaltungsbausteinen, die eine große Anzahl von Verbindungen zu der Außenseite aufweisen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Festigkeit der Anbringung von Höckerelektroden an einem Halbleiterchip zu verbessern.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird eine Höckerelektrodenstruktur für eine integrierte Schaltungseinrichtung geschaffen, die enthält: ein Halbleitersubstrat, in dem eine integrierte Schaltungseinrichtung ausgebildet ist und das einen ersten Oberflächenabschnitt aufweist, der mit einem konkaven Abschnitt versehen ist, der einen V-förmigen Querschnitt aufweist und in den ersten Oberflächenabschnitt des Substrats eingeätzt ist; einen isolierenden Film (Isolierfilm), der die Oberfläche des Halbleitersubstrats einschließlich des konkaven Abschnitts abdeckt; einen metallischen Verdrahtungsfilm (Metallverdrahtungsfilm), der auf dem isolierenden Film angeordnet und mit der integrierten Schaltungseinrichtung verbunden ist; einen schützenden Film bzw. Schutzfilm, der die Oberfläche der integrierten Schaltungseinrichtung abdeckt und mit einem Fenster oberhalb des konkaven Abschnitts versehen ist, wobei das Fenster einen Bereich bzw. eine Region des Verdrahtungsfilms freilegt; einen dünnen Metallfilm, der Bereiche abdeckt die durch das Fenster in dem Schutzfilm freigelegt sind, und der hierdurch mit dem Verdrahtungsfilm verbunden ist; und einen metallischen Vorsprung, der auf dem dünnen Metallfilm vorgesehen ist und über die Oberfläche der integrierten Schaltung vorsteht, wobei der metallische Vorsprung einen Wurzelabschnitt besitzt, der in dem konkaven Abschnitt angeordnet ist.
  • Bei der Höckerelektrodenstruktur und dem Halbleiterchip gemäß der vorliegenden Erfindung kann der konkave Abschnitt eine Tiefe haben, die gleich groß wie oder größer als seine Öffnungsbreite ist.
  • Der metallische Vorsprung kann eine Wurzelbreite von 30 µm oder weniger besitzen.
  • Der dünne metallische Film kann aus einem oberen Film und einem unteren Film zusammengesetzt sein.
  • Der schützende Film kann ein weiteres Fenster aufweisen und die Höckerelektrode kann eine Anschlußfläche enthalten, die sich von dem Verdrahtungsfilm erstreckt und in dem weiteren Fenster in dem schützenden Film freigelegt ist.
  • Der Verdrahtungsfilm kann mit einem Fenster entsprechend dem konkaven Abschnitt versehen sein.
  • Für die besseres Verständnis der Erfindung sowie zur Veranschaulichung, wie diese zur Wirksamkeit gebracht bzw. in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nachfolgend lediglich als ein Beispiel auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, bei denen gilt:
  • Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht, in der eine herkömmliche Höckerelektrode dargestellt ist;
  • Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht, in der eine Höckerelektrode in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
  • Fig. 3A bis 3D zeigen Querschnittsansichten, in denen ein Verfahren zur Herstellung einer Höckerelektrode in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht sind, wobei Fig. 3A einen Zustand nach der Ausbildung eines konkaven Abschnitts zeigt, Fig. 3B einen Zustand vor der Abscheidung eines dünnen metallischen Films veranschaulicht, Fig. 3C einen Zustand nach der Aufbringung eines dünnen metallischen Films zeigt und in Fig. 3D ein Zustand nach dem Elektroplattieren eines metallischen Vorsprungs dargestellt ist;
  • Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines hauptsächlichen Abschnitts eines Flip-Chips, die die Anbringung oder Anwendung der Höckerelektrode, die in Fig. 2 gezeigt ist, bei einer integrierten Schaltungseinrichtung veranschaulicht; und
  • Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht, in der eine Höckerelektrode in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, daß die Festigkeit der Anbringung des metallischen Vorsprungs einer herkömmlichen Höckerelektrode an einer Halbleiterregion auf der Adhäsion an den flachen Oberflächen der Filme basiert, die zwischen diesen Komponenten vorhanden sind, und daß somit eine äußere Kraft, insbesondere eine solche, die in einer seitlichen Richtung ausgeübt wird, Veranlassung zu einer Einwirkung einer Abschälkraft auf die flache Adhäsionsoberfläche gibt, wodurch das Problem hervorgerufen wird. Dadurch, daß ein metallischer Vorsprung auf einem konkaven Abschnitt, der in die Halbleiterregion eingegraben ist und der gemäß der vorstehend gegebenen Beschreibung ein Profil mit V-förmiger Gestalt aufweist, vorgesehen wird, werden dann, wenn eine äußere Kraft auf den metallischen Vorsprung in einer seitlichen Richtung ausgeübt wird, nicht nur eine Abschälkraft, sondern auch eine Druckkraft dazu gebracht, daß sie zwischen der Höckerelektrode und dem darunter liegenden Film und zwischen den Filmen wirken. Durch Vergrößerung der Fläche der Adhäsionsoberfläche oder der Oberfläche, auf die die externe Kraft ausgeübt wird, wobei diese Flächenvergrößerung durch das Vorsehen des konkaven Abschnitts erreicht wird, kann die Stärke bzw. Festigkeit der Höckerelektrode an ihrem Wurzelbereich oder Fußbereich um eine Größenordnung, verglichen mit der herkömmlichen Höckerelektrode, vergrößert werden.
  • Dies bedeutet, daß hauptsächlich die vorstehend erwähnte Druckkraft als eine Reaktion auf ein Drehmoment wirkt, das auf den metallischen Vorsprung aufgrund der äußeren, auf ihn ausgeübten externen Kraft ausgeübt wird, und daß eine Reaktion durch die Abschälkraft lediglich gering ist. Als Ergebnis ist es möglich, die Stärke gegenüber einem Abschälen an dem Fußbereich der Höckerelektrode in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausreichend zu vergrößern. Während ein Druck in einer vertikalen Richtung auf den metallischen Vorsprung während des Zeitpunkts der Anbringung des Flip-Chips an einer integrierten Schaltung oder einer ähnlichen Einrichtung ausgeübt wird, ist die Höckerelektrode gemäß der vorliegenden Erfindung an einem konkaven Abschnitt angebracht, der in der Halbleiterregion eingegraben ist, und weist einen weiteren Bereich für die Aufnahme dieses Drucks als die herkömmliche Höckerelektrode auf, so daß die Stärke des Fußbereichs der Höckerelektrode gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß einer vertikalen, äußeren Kraft vergrößert ist, verglichen mit der Höckerelektrode.
  • Die Erfindung wird nun in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Diese sollte jedoch nicht dahingehend interpretiert werden, daß die vorliegende Erfindung hierauf beschränkt ist. In Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht gezeigt, in der eine Höckerelektrode in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist; die Fig. 3A bis 3D zeigen Quersclmittsansichten, in denen ein Verfahren zur Herstellung einer Höckerelektrode in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist, wobei in Fig. 3A ein Zustand nach der Ausbildung eines konkaven Abschnitts gezeigt ist, in Fig. 3B ein Zustand vor einer Abscheidung eines dünnen metallischen Films veranschaulicht ist, in Fig. 3C ein Zustand nach einer Aufbringung eines dünnen metallischen Films dargestellt ist und in Fig. 3D ein Zustand nach dem Elektroplattieren eines metallischen Vorsprungs gezeigt ist; Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht eines hauptsächlichen Abschnitts eines Flip-Chips, in der der Einsatz der Höckerelektrode, die in Fig. 2 gezeigt ist, bei einer integrierten Schaltungseinrichtung veranschaulicht; und Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht, in der eine Höckerelektrode in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Teile oder Elemente, die gleich oder äquivalent sind mit denjenigen, die in Fig. 1 gezeigt sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und es entfällt deren Beschreibung.
  • Bei der Ausgestaltung, die in Fig. 2 gezeigt ist, ist der metallische Vorsprung für die Höckerelektrode 20 aus einem Lötmittel hergestellt. Die Größe des metallischen Vorsprungs 26 beträgt zum Beispiel 25 bis 30 Mikrometer des Durchmessers oder der Seitenlänge an seinem Fuß, wobei die Höhe 20 bis 25 µm beträgt. Die Höckerelektrode gemäß der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der herkömmlichen Höckerelektrode, die in Fig. 1 gezeigt ist, dahingehend, daß die Höckerelektrode gemäß der Erfindung einen konkaven Abschnitt 21 aufweist, der in die Halbleiterregion 10 derart eingeätzt ist, daß er einen Querschnitt in Form eines V aufweist, und daß der metallische Vorsprung 26 der Höckerelektrode 20 auf diesem derart ausgebildet ist, daß er von der Oberfläche der Halbleiterregion in gewissem Ausmaß vorsteht, wie es in Fig. 2 gezeigt. ist. Der konkave Abschnitt 21 weist eine Öffnung auf, deren Fläche an dem obersten Bereich, das heißt der Fläche an einer imaginären Oberfläche auf einer imaginären horizontalen Ebene, die durch die Punkte A und A' gemäß der Darstellung in Fig. 2 hindurchgeht, mindestens 25 % der Fläche des metallischen Vorsprungs 26 an seinem Fußbereich oder Wurzelbereich, das heißt der Fläche der imaginären Oberfläche auf einer imaginären horizontalen Ebene beträgt, die durch die Punkte B und B' in Fig. 2 hindurchgeht. Die Tiefe d&sub1; des konkaven Abschnitts 21 kann die gleiche wie der Durchmesser oder die Breite d&sub2; seiner Öffnung sein oder kann geringfügig größer als diese sein. Als Beispiel weist die Öffnung bei diesem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser oder eine Breite von 15 bis 20 µm und eine Tiefe von 15 bis 25 µm auf.
  • Der Aufbau der Höckerelektrode gemäß der Erfindung ist der gleiche wie bei der herkömmlichen Höckerelektrode, mit der Ausnahme des Vorhandenseins des konkaven Abschnitts 21 bei der zuerst genannten Höckerelektrode. Dies bedeutet, daß die Oberfläche der Halbleiterregion 10 einschließlich der Oberfläche des konkaven Abschnitts 21 durch den isolierenden Film 22 abgedeckt ist, auf dem der metallische Verdrahtungsfilm 23 einschließlich eines Abschnitts, der sich auf dem konkaven Abschnitt 21 erstreckt, angeordnet ist. Es wird dann der schützende Film 24 auf dem metallischen Verdrahtungsfilm 23 abgeschieden, und es werden ein oder mehrere Fenster zum Freilegen des Verdrahtungsfilms geöffnet, in denen eine oder mehrere Höckerelektroden 20 ausgebildet werden sollen. Weiterhin wird der dünne metallische Film 25 in dem Fenster oder den Fenstern derart ausgebildet, daß er mit dem Verdrahtungsfilm 23 in Verbindung gelangen kann. Auf dem Film 25 ist der metallische Vorsprung 26 vorgesehen, der durch Elektroplattieren aus einem Lötmittel gebildet ist.
  • Unter Bezugnahme auf die Fig. 3A bis 3D wird nachstehend die Herstellung der Höckerelektrode 20 beschrieben, die die Gestaltung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, aufweist. In Fig. 3A ist ein Zustand der Halbleiterregion 10 nach der Ausbildung des konkaven Abschnitts 21, der in die Region eingegraben ist, gezeigt. Das Ätzen oder die Ausbildung des konkaven Abschnitts 21 kann vorteilhafterweise durch ein Plasmaätzverfahren oder durch ein reaktives Ionenätzverfahren durchgeführt werden. Durch einen solchen Prozeß und bei Verwendung beispielsweise eines gemischten Gases, das aus CF&sub4; und SF&sub6; zusammengesetzt ist und Sauerstoff enthält, als Reaktionsgas, kann der konkave Abschnitt 21 bei einer Festlegung des Drucks des Gases und der Leistung des Plasmas unter anisotropischen Bedingungen derart gebildet werden, daß er eine steile Neigung und ein seitliches Profil in Form eines exakten V mit einer ausreichenden Tiefe aufweist. Das Ätzen des konkaven Abschnitts 21 wird vorzugsweise durchgeführt, bevor integrierte Schaltungen in der Halbleiterregion 10 hergestellt werden können.
  • Gemäß Fig. 3B wird der isolierende Film 22, der aus Siliziumoxid hergestellt ist, üblicherweise auf der Oberfläche der Halbleiterregion 10 mit einer Dicke von 1 bis 1,5 µm als Beispiel ausgebildet, und es wird der Verdrahtungsfilm 23, der aus Aluminium hergestellt ist, auf der Oberfläche des Films 22 mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 µm mit einem vorbestimmten Verdrahtungsmuster ausgebildet. Danach wird der schützende Film 24, der aus Siliziumnitrid oder dergleichen hergestellt ist, mit einer Dicke von 1 bis 3 µm durch ein CVD-Verfahren (chemisches Dampfabscheidungsverfahren) ausgebildet, und es wird ein Fenster 24a durch einen Trockenätzvorgang gebildet, um einen Endbereich des Verdrahtungsfilms 23 einschließlich des konkaven Abschnitts 23 freizulegen, um hierdurch die Ausgestaltung zu erzielen, die in Fig. 3B gezeigt ist. In Fig. 3C ist ein Zustand der Halbleiterregion 10 gezeigt, nachdem der Film 25 auf der gesamten Oberfläche abgeschieden ist. In üblicher Weise ist der Film 25 aus zwei Schichten zusammengesetzt, die einander überlagert sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Film einen unteren Film 25a, der aus einem Titanfilm besteht und eine Dicke von 0,2 bis 0,5 µm aufweist, und einen oberen Film 25b auf, der durch einen Kupferfilm gebildet ist und eine Dicke von 1 bis 1,5 µm aufweist, wobei diese beiden Filme durch einen Sputtervorgang ausgebildet sind. In Fig. 3D ist ein Zustand der Halbleiterregion 10 gezeigt, nachdem ein metallischer Vorsprung auf dieser elektroplattiert ist. Zuerst wird der obere Film 25b photogeätzt, um ein Muster für die Bereitstellung des metallischen Vorsprungs 26 zu bilden, damit der obere Film 25b mit Ausnahme der Region, die dem Fenster 24a entspricht, entfernt wird. Danach wird ein Photoresistfilm 30 auf dem oberen Film 25b und dem freigelegten unterem Film 25a durch einen Spinbeschichtungsprozeß erzeugt. Der Photoresistfilm 30 wird danach in der Region, die dem Fenster 24a entspricht, photogeätzt, um die obere Schicht 25b in der Form eines Fensters freizulegen. Unter Verwendung des Photoresistfilms 30 als Maske läßt man den metallischen Vorsprung 26 selektiv auf dem freigelegten oberen Film 25b gemäß der Darstellung in Fig. 3D durch einen Elektroplattiervorgang aufwachsen, wobei der untere Film 25a als eine negative Elektroplattierungselektrode fungiert. Danach wird der Photoresistfilm 30 entfernt. Es wird auch der untere Film 25a mit Ausnahme des Bereichs entfernt, der sich unter dem oberen Film 25b befindet. Der metallische Vorsprung 26 wird für eine kurze Zeit gemäß der vorstehend gegebenen Beschreibung erhitzt, damit die Spitze des metallischen Vorsprungs abgerundet wird, um hierdurch den Zustand zu erhalten, wie er in Fig. 2 gezeigt ist.
  • In dem Fall der Höckerelektrode 20, die den in Fig. 2 gezeigten Aufbau aufweist und derart auf einem Flip-Chip einer integrierten Schaltungseinrichtung auf Halbleiterbasis vorgesehen ist, daß sie von dieser vorsteht, sind die Festigkeiten des Fußbereichs der Höckerelektrode gegenüber externen Kräften, die auf diese sowohl in seitlicher als auch in vertikaler Richtung ausgeübt werden, um mindestens eine Größenordnung, verglichen mit der herkömmlichen Höckerelektrode selbst dann verbessert, wenn sie kleine Größe aufweist. Folglich können Störungen wie etwa ein Abschälen oder eine Beschädigung durch Druck oder Schlageinwirkungen, die dazu tendieren, auf die Chips ausgeübt zu werden, wenn diese transportiert oder montiert werden, in beträchtlichem Umfang verringert werden. Weiterhin werden nach dem Schritt der Elektroplattierung, der in Fig. 3D dargestellt ist, die Rückstände aufgrund des Ätzens des unteren Films 25a durch einen Wasserstrahl mit einem Druck von 100 kg/cm² beseitigt. Als Ergebnis trat kein Abschälen der Höckerelektrode 20 trotz eines erheblichen Drucks, der auf den metallischen Vorsprung 26 in seitlicher Richtung ausgeübt wurde, auf.
  • In Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Querschnitts eines hauptsächlichen Abschnitts eines Flip-Chips gezeigt, wobei der Einsatz der Höckerelektrode, die in Fig. 2 gezeigt ist, bei einer integrierten Schaltungseinrichtung veranschaulicht ist. Bei diesem Einsatz ist die Halbleiterregion 10 eines Wafers aus einem Substrat 11 des Leitungstyps p und einer epitaktischen Schicht 12 des Leitungstyps n, die auf dem Substrat 11 aufgewachsen ist, ausgebildet. An jedem Umfangsbereich des Chips, an dem die Höckerelektrode 20 vorzusehen ist, ist eine Übergangstrennschicht 13 des Leitungstyps p verteilt. An dem Oberflächenabschnitt der epitaktischen Schicht 12 ist eine Schicht 14 des Leitungstyps p und eine Schicht 15 des Leitungstyps n für eine integrierte Schaltung verteilt bzw. angeordnet, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Der Verdrahtungsfilm 23, der auf dem isolierenden Film 22 vorgesehen ist, ist mit der Schicht 14 des Leitungstyps p verbunden. Die Höckerelektrode 20, die mit dem Verdrahtungsfilm 23 verbunden ist, weist eine schmale Wurzel- bzw. Fußbreite auf, die nur ungefähr 30 µm breit ist, wie es vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert wurde, so daß sie mit einem Teilungsabstand, der so klein wie möglich ist, sowohl nach hinten als auch nach vorne gemäß Fig. 4 angeordnet werden kann. Bei diesem Einsatz weist die Höckerelektrode 20 eine größere Fußbreite von zum Beispiel 60 µm von der Seite zur Seite gemäß Fig. 4 auf, um hierdurch die Fähigkeit zur Stromführung zu vergrößern. Demgemäß wird der konkave Abschnitt 21 derart geätzt, daß er einen geringfügig langgestreckten, rechteckförmigen Querschnitt mit V-förmiger Gestalt aufweist.
  • Die integrierte Schaltungseinrichtung wird wie üblich getestet, nachdem die Bearbeitung des Wafers beendet ist. Wenn die Höckerelektrode 20 derart miniaturisiert ist, daß sie einen Durchmesser von weniger als 50 µm aufweist, wird es schwierig, eine Nadel einer Sonde für den Test mit der Höckerelektrode 20 in Kontakt zu bringen. Um dieses Problem zu lösen, ist eine Anschlußfläche 40 bei dem Einsatz, der in Fig. 4 gezeigt ist, vorgesehen. Die Anschlußfläche 40 ist zum Beispiel als ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 80 µm ausgebildet, was erheblich größer ist als die Größe der Höckerelektrode, wobei hierbei der Einsatz einer sogenannten Anreiß- bzw. Zerteilzone zum Anreißen bzw. Zerteilen bei der Isolation oder Abtrennung der Chips von dem Wafer ausgenutzt wird. Zu diesem Zweck ist ein Ende des Verdrahtungsfilms 23 verbreitert und in einem Fenster freigelegt, das in dem schützenden Film 24 ausgebildet ist. Folglich wird die Anschlußfläche 40 gebildet.
  • Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht, in der eine Höckerelektrode in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Hierbei ist die Höckerelektrode 20, deren metallischer Vorsprung aus Gold oder aus Kupfer hergestellt ist und die eine geringere Fähigkeit zur Stromführung aufweist, noch kleiner ausgeführt als diejenige, die in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn die Fußbreite der Höckerelektrode 20 zum Beispiel ungefähr 20 µm beträgt, ist die Breite der Öffnung des konkaven Abschnitts 21 10 bis 15 µm groß. Folglich ist bei der Ausgestaltung, die in Fig. 5 gezeigt ist, der Verdrähtungsfilm 23 in dem konkaven Abschnitt 21 mit Ausnahme von dessen Umfangsbereich weggelassen. Der dünne metallische Film 25 ist derart angeordnet, daß er mit dem Verdrahtungsfilm 23 in Verbindung steht und auch in dem konkaven Abschnitt 21 vorhanden ist. Auf dem als Unterlage dienenden Film 25 läßt man Gold oder Kupfer für den metallischen Vorsprung 26 mit Hilfe eines Elektroplattierungsvorgangs aufwachsen. Als Ergebnis ist der metallische Vorsprung in dem konkaven Abschnitt 21 gut verankert, was der Halbleiterregion 10 eine hohe Anbringungsfestigkeit verleiht. Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der obere, dünne, metallische Film 25b in der Region des konkaven Abschnitts 21 aus Palladium oder dergleichen hergestellt sein und kann eine Filmdicke von ungefähr 0,4 bis ungefähr 0,6 µm aufweisen, was geringfügig kleiner ist als das Gegenstück, das in Fig. 2 gezeigt ist. Die Anordnung, die in Fig. 5 dargestellt ist, ist bei einem Fall vorteilhaft, bei dem die Höckerelektrode 20 eine Größe von weniger als ungefähr 20 µm aufweist.
  • Die vorliegende Effindung wurde in Einzelheiten unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele erläutert, wobei es aber für den Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, daß Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne die Erfindung in ihren breiteren Gesichtspunkten zu verlassen.

Claims (6)

1. Höckerelektrodenstruktur für eine integrierte Schaltungseinrichtung, mit einem Halbleitersubstrat (10), in dem die integrierte Schaltungseinrichtung ausgebildet ist und das einen ersten Oberflächenabschnitt aufweist, der mit einem konkaven Abschnitt versehen ist, der einen V-förmigen Querschnitt aufweist und in den ersten Oberflächenabschnitt des Substrats (10) geätzt ist,
einem Isolierflim (22), der die Oberfläche des Halbleitersubstrat einschließlich des konkaven Abschnitts abdeckt,
einem Metallverdrahtungsfilm (23), der auf dem Isolierfilm angeordnet und mit der integrierten Schaltungseinrichtung verbunden ist,
einem Schutzfilm (24), der die Oberfläche der integrierten Schaltungseinrichtung abdeckt und mit einem Fenster oberhalb des konkaven Abschnitts versehen ist, wobei das Fenster einen Bereich des Verdrahtungsfilms freilegt,
einem dünnen Metallfilm (25), der Bereiche abdeckt, die durch das Fenster in dem Schutzfilm (24) freigelegt sind, und der hierdurch mit dem Verdrahtungsfilm (23) verbunden ist; und
einem metallischen Vorsprung (26), der auf dem dünnen Metallfilm vorgesehen ist und über die Oberfläche der integrierten Schaltung vorsteht, wobei der metallische Vorsprung (26) einen Wurzelabschnitt besitzt, der in dem konkaven Abschnitt angeordnet ist.
2. Höckerelektrodenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konkave Abschnitt eine Tiefe besitzt, die gleich groß wie oder größer als seine Breite an der Oberfläche des Halbleitersubstrats ist.
3. Höckerelektrodenstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Vorsprung eine Wurzelbreite von 30 µm oder weniger besitzt.
4. Höckerelektrodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Metallfilm aus einem oberen und einem unteren Film zusammengesetzt ist.
5. Höckerelektrodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzfilm ein weiteres Fenster aufweist, das eine Anschlußfläche freilegt, die sich von dem Verdrahtungsfilm erstreckt und in dem weiteren Fenster in dem Schutzfilm freigelegt ist.
6. Höckerelektrodenstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster in dem Schutzfilm eine Region des Verdrahtungsfilms freilegt, die dem konkaven Abschnitt entspricht.
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