JPH07508615A - 少なくとも１つのチップを備える半導体装置の製造方法及び対応する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも１つのチップを備えた半導体装置の製造プロセスと、それ に対応する装置に関するものである。

半導体装置の従来の製造プロセスは、３つのカテゴリーに分けることができる。

ａ）１つのチップと電気接続ビンとの開の金あるいはアルミニウムでできた金属 リードの溶接による連続的電気接続の通常「グイ・ボンディング」と呼ばれてい る個別プロセス。

金属リードによる電気接続を行なった後に、サポート上に配置されたチップをプ ラスチック材の中にカプセル化する。あるいはこのサポートを密閉性を得るため に補完する。

しかしながら、工業的に信頼度の高いこうしたプロセスによって得られる装置は 、大きな面積を占め、その装置に備えられているチップの１０倍以上の容積を必 要とするという欠点をもっている。

ｂ）　Ｐ■ｌ　）ＩＯＦＦＭＡＮＮ　−１１ｅ＋ｔ　ＴｃｃｈｎｏｌｏＨ、米国 カリ７１ルニア州１１ｏｕｎｌ＆ｉａ　Ｖｉｅｗ−の論文　”ＴＡＲＩｍｐｌｅ ＋５ｅｎ１１１ｉｏｎ　＞ａｄＴ＋！ｎｄｓ”に包括的に記載されているような テープによる転送技術（“ＴＡＢ−あるいは「テープ自動ボンディング」）によ る大量製造プロセス、定期刊行物”５ｏｌｉｄ　５ｔｓｌｅ　Ｔｅｅｈｍｏｌｏ （Ｙ”１９８８年６月号８５〜８８ページ。

この論文の内容は、本明細書に組み込まれるものとみなす。

個別プロセスよりも生産性の高いこのプロセスは、好都合なことに最終組立ての 前にチップをテストすることができる。しかし、シリコン・ウェファ−の特別処 理が必要であるとともに、大きな面積を占めるという欠点をもっている。

Ｃ）金属マイクロボール溶融によるチップと接続ビンとの間の電気接続プロセス ：「フリップ・チップ」の名で知られるこのプロセスは、ケイ素の薄片の特別処 理を必要とするという欠点をもち、接続サポートとチップが異なる熱膨張率を示 している場合には、高い信頼度で実施することは難しい。また対応する溶接部の 検査は複雑で実施が難しい。

さらに、対応する製造設備も特殊なものでほとんど普及していない。つまり、こ のタイプの設備コストによって、このプロセスによって製造される半導体装置の コストが高くついてしま本発明の目的は、たとえばペースメーカのようにサイズ の縮小が最も重要な電子装置に組み込むのに適しており、容易にテストや目視検 査が可能なできるだけサイズの小さい装置を製造するために、既存の製造設備を 用いて実施するのに適した新しい製造プロセスをつくりだすことにある。

本発明は、請求の範囲第１項に定義されているような半導体装置の製造プロセス を対象としている。

本発明の他の特性によれば、 一電気的に絶縁された耐熱材による被覆段階の後、金属化段階の前に、チップの カッティング行程の場所で電気絶縁された耐熱材上にＶ形の溝をつくる。

一金属線の場所にパッドを定めることができるように電気的に絶縁された耐熱材 で被覆を行なう。

本発明はまた、特許請求の範囲第６項によって定義されているような半導体装置 を対象としている。

本発明の他の特性によれば、 一金属化された接点が、装置の面に突起しているパッドに対応する場所に位置す る。

一金属化された接点が、目視検査を容易にする傾斜面を備えている。

一チップが装置のサポートを形成する。

−装置のサポートは、金属化部分を備えた多層回路である。

−多層サポートは少なくとも１つのチップに接続されており、サポートは、少な くともチップ側が、サポートの電気絶縁体に対応する電気的に絶縁された耐熱材 の層で被覆されており、電気的に絶縁されたこの耐熱材を少なくとも１本の接続 用金属リードが貫通している。

一装置は２つの隣接層の間のインターフェースに付着された少なくとも１つの抵 抗器を備えている。

本発明は、添付の図を参照しながら、限定的ではなく例示的な以下の説明を読め ばよりよく理解できよう。

・第１図は、本発明によるシリコン・ウェファ−あるいは基板の概略的な上面図 である。

・第２図は、本発明によるウェファ−を第１図の矢印■の方向から見た概略的な 側面図である。

・第３図は、第１図の記号■による上面から見た拡大部分図である。

・第４図は、図のｒＶ−ＩＶによる横断面における概略的な部分図である。

・第５図と第６図はそれぞれ、第４図のマークＶと■による概略的な拡大部分図 である。

・第７図、第８図、第９図はそれぞれ、本発明の別の実施例の第４図、第５図、 第６図に類似の概略図である。

・第１０図は、本発明の第三の実施例の第４図と第７図に類似の概略的な横断面 図である。

・第１１図と第１２図は、本発明の第四の実施例の概略的な透視図と横断面によ る部分図である。

・第１３Ａ図と第１３Ｂ図は、本発明の別の２つの実施代案の概略的な横断面図 である。

第１図と第２図を参照すると、たとえば単結晶シリコンでできた基板１の上に、 フォトリソグラフィ及び連続層のデポジツンジンの従来の技術を用いてチップ２ の集合がつくられる。

基板１には、電気的に絶縁されたできれば耐熱性材料の３を少なくとも１つの面 の上にデポジットさせる。これは、この耐熱材の表面に金属化された接点４と基 板との間の電気絶縁を行なうのに適した厚みにしたがって行なわれる。

このために使用可能な耐熱材は、ポリイミドと同類の特性をもつ材料、たとえば ポリイミド、ポリフェニールキノキサリン、ポリシロキサン、エポキシあるいは 同類の樹脂である。これらの材料はできればコーティングあるいは同等のプロセ スによってデポジットされる；次に厚みは、たとえば研磨あるいは研削によって 、０．０５ｍｍ〜数ｍｍの間の値に調整される。

できれば、基板１の厚みが小さい場合には、基板の歪みを防ぎ、表面の厳密な平 面性、平行性、良好な状態を保つために、十分な厚み（たとえばおよそ０．５ｍ ｍ）で基板の両面に耐熱材３をデポジットさせることが望ましい。

第３図から第６図においては、本発明によるプロセスは以下の段階を含んでいる 。

・基板１のチップ２のアクセス可能な表面に接続場所５（たとえば四角形）を確 保するように、従来の処理作業によって、基板１上にチップ２の集合を作成する 。

・つ（られたチップ２の連続的電気検査を行なう。

・従来の機器を用いて、つくられたチップ２の目視検査を行なう。

・金属リード６端部の超音波溶融及び対応する金属化された四角形ゾーン５上で 端部の滴状部７を平らにする溶接によって四角形の接続場所５でチップ２への接 続を行なう。

この段階は、“１ｎｌｓｌ＋ｇｌｅｄ　Ｃｉ＋ｃｇｉｌ　ＥＢｉＩｌｅｅｒｉＢ 　Ｃｏｒｐｏ＋＊１ｉｏｎ″、ｒ　Ｓ　Ｂ　Ｎ　１−８７７７５０−１０−７か ら１９９１年に刊行された書物”Ｈｉｇｈ　ｐｅ＋Ｉｏ＋ｍｘｎｃｅ　ｐｓｃｋ ＢｉＢ　ｓｏ１＋１ｉｏｎｓ”　の１０−６から１０−８ページから抜粋された 論文”Ｎ！ｘｌ　Ｇｅ＋＊＋＊１ｉｏＩＩＴｓｃｂｏ＋＋ｏｌｏ（ｉｔｓ　”に 記されている「ボンデツド相互接続ピン」　（あるいは“ＢＩＰ”、ＢＩＰは登 録商標である）の名で知られるチップへの金属リードの配線と同類のものである 。この論文の内容は、本書の説明のなかに組み込まれるとみなされる。

・１ｍｍ〜数ｍｍの長さに切ることで金属リード６を正確な長さにする。こうし て切られた金属リードはチップ２の場所５に対して厳密に垂直になるようにまっ すぐ仕上げる。

・金属リード６を備えている基板１の少なくとも１つの面をポリイミドあるいは エポキシ樹脂の類の耐熱材３で被覆する。

・面の厳密な平面性と平行性を得るように、０．０５ｍｍより大きい樹脂３の望 ましい厚みにしたがって、研削あるいは研磨によってできれば少なくとも上記の 面（金属リード６を備えた面）を研削する。

・チップ２のカッティング行程にそって樹脂３上にほぼＶ形に溝７をつくる。溝 ７の深さはできれば研削された樹脂３の厚みの半分より小さいことが望ましい。

・電気接続用の金属化された接点４に金属リード６を接続できるように、少なく とも、従来のフォトリソグラフィ・プロセスによって金属リード６の端部が出て いる面に従来の方法で金属化を行なう。

この金属化段階は、５ミクロメートルから１５０ミクロメートルの望ましい厚み にしたがって、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）あるいは同類のタイ プの１つあるいはいくつかの元素を含む金属被覆部のスパッタ、電着によりて行 なうことができる。

・金属化接点４を用いてチップ２の連続的電気試験を行なう。

・個別のチップ２を得ることができるように、カッティング行程にしたがって底 に溝７をつくる。

本発明のプロセスによって、回路上に本発明によるチップを固定した後にも目視 検査を行なうのに適した傾斜面９が得られる。

金属化接点４の一部である傾斜面９はできれば、接点４の平面８の幅と相客れる 幅をもち、３０°から６０°の間の角度、できればおよそ４５°でそれらの平面 に対して傾斜していることが望ましい。

特定の適用法においては、シリカ型のあるいはフォトリソグラフィによって、あ るいは単に少なくとも金属化接点４を備えている面の保護後に液体樹脂浴の中に 浸すことによってデポジットさせるのに適しているできればポリイミドのような ケイ素あるいは同類の絶縁樹脂の化学的に中性の絶縁材を、第５図にのみ示され ている被覆部１１によってチップ２の断片１０を保護することが考えられている 。

第７図から第９図を参照すると、チップは第４図から第５図のチップ２と同類の 方法でつくられ、材料１３でできた被覆部を備えており、接点１４は端部が平ら にされた滴状部１７でできている金属リード１６を用いて場所１５に接続されて いる。

できれば、場所１５の表面積は１６００平方マイクロメートル（４０μｍ×４０ μｍ）より大きく、金属リード１６の断面積はおよそ４００平方マイクロメート ルとなることが望ましい。

この第二の実施例においては、金属化された接点１４は、耐熱樹脂あるいは同類 の材料でできた個別パッド２０の傾斜した１９平らな外表面１８の一部にデポジ ットされている。パッド２０は、機械的な研削あるいはフォトリソグラフィによ るデポジット後も望ましい場所に残存する：これらのパッド２０は、サポートに 固定されたままで電気的に回路に接続されているチップ１２の面の下を洗浄でき るという利点をもっている。

箪１０図を参照すると、装置３０は、基板を形成し、電気的に絶縁された耐熱材 ３３で被覆された集積回路３２に固定されている、たとえば金属でできた放熱器 を形成する被覆部３１を備えている。

被覆材３３には、電気接続用の金属化表面３４との連結用の導電リード（たとえ ば金あるいはアルミニウム製）が貫通している：これらの導電リードは金属被覆 表面３４に対してほぼ垂直となっている。

東１１図と第１２図を参照すると、基板を形成するチップ３５は、非活性面上を ポリイミド類の材料３６で被覆されている。

チップ３５の反対の面は、導電リード３８を用いて被覆部３７を通して金属化さ れた表面３９．４０．４１．４２．４３とつながっている。導電リード３８は、 チップ３５の面と同時に金属化された表面３９から４３にほぼ垂直である。

はぼ長方形の表面４１には、金属化された相対する２つの端部４４を備えた受動 部品が蝋付けあるいは導電接着剤で接着される。

金属化された表面４３には、同類の方法で、できれば金属でできた接続ピン４５ が固定される。

第１３Ａ図と第１３Ｂ図を参照すると、ただ１つの面（第１３Ａ図）あるいは２ つの面（第１３Ｂ図）上に、少なくとも多層サポート４７に固定されたチップ４ ６を備えた多層型装置がつくられる。

多層サポート４７は、たとえば、シリコン（Ｓ　ｉ）　、セラミック（アルミナ （Ａ１２ｏ３）の割合が９６から９９．５％の薄膜）、炭化ケイ素、窒化アルミ ニウム、高温共焼セラミック、低温共焼セラミック、ガラス、アルミナ５５％の ガラス状セラミックでできた従来タイプのサポートである。

場合によっては接続用パッド４８に接続されているこのサポート４７は、少なく とも１つの面上で耐熱材４９で被覆されている。

耐熱材４９には、他のチップ４６、表面部品５１．５２．５３．５４．５５．５ ６．５７．５８との連結用金属リード５０（たとえば金あるいはアルミニウムで できた）が貫通している。

電子部品５１から５８は、できれば、外面の金属化された表面５９に電気的に接 続するのに適した金属化された端部を備えた能動あるいは受動部品である。

好都合なことに、多層サポート上にあるいは２つの層の間に従来タイプ（たとえ ばシルクスクリーン印刷あるいは電着された）の抵抗器６０をデポジットさせる ことが考えられている。

このことから、本発明による装置をできるだけコンパクトにし、サポート４７の 断面に対応した断面積が確保される。

ＦＩＧ　１３Ａ Ｆ旧、１３Ｂ 国際調査報告　ＰＣＴ／ＦＲ９３１００５１３ＰＣＴ／ＦＲ９３１００５１３ フロントページの続き （７２）発明者　パン・カンパンヌ、イブフランス国、９２４０２・クルブポワ ・セデツクス、べ−・ペー・３２９、トムソンーセエスエフ・ニス・セ・ペー・ イー（番地なし） （７２）発明者　ジレ、ドミニツク フランス国、９２４０２・クルブポワ・セデックス、ベー・ペー・３２９、トム ソンーセエスエフ・ニス・セ・ペー・イー（番地なし）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電気接続用の場所（５）のほぼ平らなアクセス可能面に少なくとも１つのチ ップ（２）を備える半導体装置の製造方法であって、 ・チップ（２）のほぼ平らな面にほぼ垂直な方向にしたがってチップ（２）の場 所（５）に金属リード（６）を溶接によって接続する段階と、 ・チップ（２）の電気絶縁部に対応する厚みにしたがって電気絶縁材料（３）で この面を被覆する段階と、・金属リード（６）に電気的に接続された金属化接点 （４）を規定する設計に従って、この被覆部（３）上の表面を金属化する段階を 含む方法。 ２．チップ（２）が基板（１）上に作成され、電気絶縁材料での被覆段階の後、 金属化段階の前に、チップ（２）の切断経路の場所において電気絶縁材料（３） 上にＶ字形の溝（Ｓ）を形成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方 法。 ３．金属リード（６）の場所にパッド（２０）を規定するように電気絶縁材料（ ３）で被覆することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載のプロセ ス。 ４．さらに電気絶縁材料が耐熱性であることを特徴とする請求の範囲第１項から 第３項のいずれか一項に記載のプロセス。 ５．金属化段階が金属デポジッション及びフォトリソグラフィであることを特徴 とする請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載のプロセス。 ６．チップ（２、１２）が電気的に絶縁された材料（３、１３）で被覆されてお り、電気的に絶縁された材料（３、１３）にはチップの場所（５、１５）を金属 化接点（４、１４）につなぐ電気接続リード（６、１６）が横断しており、接続 リード（６、１６）はそれらの場所（５、１５）と同時に金属化接点（４、１４ ）にほぼ垂直であることを特徴とする少なくとも１つのチップを備えた半導体装 置。 ７．さらに電気的に絶縁された材料が耐熱性であることを特徴とする請求の範囲 第６項に記載の装置。 ８．金属化接点（４）が装置の面上に突起しているパッド（２０）に対応する場 所に位置していることを特徴とする請求の範囲第６項または第７項に記載の装置 。 ９．金属化接点（４、１４）が目視検査を容易にする傾斜面（９、１９）を備え ていることを特徴とする請求の範囲第６項から第８項のいずれか一項に記載の装 置。 １０．チップ（２）が装置のためのサポートを形成することを特徴とする請求の 範囲第６項から第９項のいずれか一項に記載の装置。 １１．装置が金属化部分を備えた多層回路（４７）で構成されたサポートを備え ていることを特徴とする請求の範囲第６項から第９項のいずれか一項に記載の装 置。 １２．多層サポート（４７）は少なくとも１つのチップ（４６）に接続され、サ ポートは少なくともチップ（４６）の側が、サポート（４７）の電気絶縁体に対 応する電気的に絶縁された材料の層（４９）によって被覆されており、この電気 絶縁材（４９）を結線用金属リード（５０）が貫通していることを特徴とする請 求の範囲第１１項に記載の装置。 １３．装置が２つの隣接層の間のインターフェースに付着した少なくとも１つの 抵抗器（６０）を備えていることを特徴とする請求の範囲第１１項または第１２ 項に記載の装置。