WO2002050889A2

WO2002050889A2 - Kontakthöckeraufbau zur herstellung eines vergindungsaufbaus zwischen substratanschlussflächen

Info

Publication number: WO2002050889A2
Application number: PCT/DE2001/004774
Authority: WO
Inventors: Elke Zakel
Original assignee: Pac Tech-Packaging Technologies Gmbh
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2002-06-27
Also published as: US7007834B2; EP1352419A2; DE10063914A1; WO2002050889A3; US20040051116A1; AU2002234489A1

Abstract

Kontakthöckeraufbau (27) sowie Verfahren zur Hertsellung eines Kontakthöckeraufbaus zur Ausbildung erhöhter Kontaktsetellen auf Anschlussflächen (22) eines Substrats (21), insbesondere Chipanschlussflächen, mit einer Distanzmetallisierung (28) zur Erzielung einer definiertzen Höhe des Kontakthöckeraufbaus, wobei die Distanzmetallisierung (28) zumindest anteilig aus getempertem Kupfer besteht.

Description

Kontakthöckeraufbau zur Herstellung eines Verbindungsaufbaus zwischen Substratanschlussflächen

Die Erfindung betrifft einen Kontakthöckeraufbau zur Ausbildung erhöhter Kontaktstellen auf Anschlussflächen eines Substrats, insbesondere Chipanschlussflächen, entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10, sowie einen Nerbindungsaufbau zwischen Anschlussflächen von miteinander unter Nerwendung des Kontakthöckeraufbaus kontaktierten Substraten entsprechend den Ansprüchen 4 und 18.

Insbesondere zur Kontaktierung von Chips im sogenannten Flip-Chip- Nerfahren sowie zur Kontaktierung von relativ großflächigen Substraten mit einer häufig als Area-Array, beispielsweise Ball-Grid-Array, ausge- führten Anschlussflächenverteilung hat sich ein Direktkontaktierungsver- fahren durchgesetzt, bei dem erhöhte Kontaktmetallisierungen, die fachsprachlich als "Bumps" bezeichnet werden, zur Verbindung einander gegenüberliegender Anschlussflächen miteinander zu kontaktierender Substrate verwendet werden. Mit steigender Anschlussflächendichte ergeben sich erhöhte Anforderungen an einen Toleranzausgleich, der zum einen Lageabweichungen der einander zugeordneten Anschlussflächen der Substrate und zum anderen Höhendifferenzen der Kontakthöcker bildenden Bumps kompensiert, um eine fehlerhafte Kontaktierung oder die Betriebssicherheit der elektronischen Bauteile beeinträchtigende mechanische Spannungen in den Bauteilen weitestgehend zu verhindern.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kontakthöckeraufbau vorzuschlagen, der einen Toleranzausgleich bei Höhendifferenzen der Bumps beziehungsweise Lageabweichungen der miteinander zu kontaktierenden Anschlussflächen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch einen Kontakthöckeraufbau mit den Merkma- len des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß der vorstehenden ersten Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe weist der erfindungsgemäße Kontakthöckeraufbau eine auf den Anschlussflächen des Substrats vorgesehene Distanzmetallisierung zur Erzielung einer definierten Höhe des Kontakthöckeraufbaus auf, die zumindest anteilig aus getempertem Kupfer besteht.

Gemäß der erfindungsgemäßen Lösung wird somit ein Kontakthöckerauf- bau zur Verfügung gestellt, der eine metallische Struktur aus Kupfer aufweist, wobei die Kupferstruktur aufgrund der Temperung, also einer Wärmebehandlung, über ein sogenanntes Rekristallisationsgefüge mit einer relativ groben Gefügestruktur verfügt, die insgesamt eine Nachgiebigkeit des Kontakthöckeraufbaus bei Druckbeanspruchung ermöglicht. Somit ist es möglich, dass selbst eine Vielzahl von Bumps, die auf einer Kontaktseite eines Substrats verteilt angeordnet sind und im Ursprungszustand im Rahmen einer herstellungstechnisch nicht zu vermeidenden Höhentoleranz voneinander abweichende Höhen aufweisen, bedingt durch den Kontaktdruck bei einer Kontaktierung mit einem weiteren Substrat auf ein einheitliches Maß zusammengestaucht werden. Damit kann weitestgehend ausgeschlossen werden, dass es aufgrund voneinander differierender Kontakthöhen einzelner Bumps zu Fehlkontaktstellen oder zu Bauteilverspannungen infolge einer Kontaktierung kommen kann.

Für den Fall einer aufgrund der Materialpaarung zwischen der Distanzmetallisierung aus Kupfer und der Anschlussflächenmetallisierung des Substrats unzureichenden Haftung kann zur mittelbaren Verbindung der Distanzmetallisierung mit der Ans chluss fläche eine Zwischenmetallisierung vorgesehen werden. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn die Zwischenmetallisierung abweichend von der Distanzmetallisierung nicht aus Kupfer, sondern beispielsweise aus Aluminium besteht. Für die Zwischenmetallisierung hat sich die Verwendung eines Ni-Au-Schichtlagenaufbaus auf der Anschlussflächenmetallisierung beziehungsweise die Anordnung einer Ni/Au-Legierung auf der Anschlussflächenmetallisierung als vorteilhaft erwiesen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zwischenmetallisierung oder auch die Distanzmetallisierung stromlos abgeschieden wird. Ergebnis der stromlosen Kupferabscheidung mit nachfolgender Temperung ist ein plastisch verformbarer, von inneren Spannungen freier Bump ("low stress electroless bump").

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit einer unter Verwendung des erfin- dungsgemäßen Kontakthöckeraufbaus geschaffenen Verbindung hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Distanzmetallisierung mit einer als Oxidationssperre wirkenden Beschichtung zu versehen. Bei einer derartigen Beschichtung kann es sich beispielsweise um eine Ni/Au, Sn- oder eine Sn/Pb-Legierung handeln.

Ein unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kontakthöckeraufbaus ausgewählter Verbindungsaufbau zwischen Anschlussflächen von miteinander kontaktierten Substraten weist eine auf einer Anschlussfläche eines ersten Substrats angeordnete Distanzmetallisierung auf, die zumindest anteilig aus getempertem Kupfer besteht. Zur Herstellung des Verbindungsaufbaus können beispielsweise bekannte Thermokompressionsverfahren oder auch Klebetechniken mit insbesondere nichtleitendem Kleber eingesetzt werden; also Techniken, bei denen es nicht unbedingt erforderlich ist, eine zusätzliche Verbindungsmasse zu verwenden.

Ebenso ist es j edoch möglich, zwischen der Distanzmetallisierung und einer zugeordneten Anschlussfläche eines zweiten Substrats eine Verbindungsmasse vorzusehen.

Die Verbindungsmasse, die zur Herstellung einer stoffschlüssigen, elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen der auf der Anschlussfläche des ersten Substrats angeordneten Distanzmetallisierung und der zugeordneten Anschlussfläche des zweiten Substrats dient, besteht gemäß einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform aus einem anisotropen Klebermaterial. Die Kombination des anisotropen Klebermaterials als Verbindungsmasse mit der Distanzmetallisierung aus getempertem Kupfer ermöglicht - insbesondere wegen der relativ guten plastischen Verformbarkeit des getemperten Kupfers - den besonderen Vorteil einer Kontaktierung der beiden Substrate ohne wesentliche Temperaturbeaufschlagung und somit ohne mögliche Beeinflussung der Gefügestruktur der Distanzmetallisierung. Darüber hinaus erfolgt gleichzeitig mit der zur Herstellung einer leitfähigen Kontaktierung notwendigen Druckbeaufschlagung des Klebermaterials die gewünschte Egalisierung der Höhen der Distanzmetallisierungen bei einer Vielzahl von in einer gemeinsamen Kontaktebene angeordneten Bumps.

Grundsätzlich ermöglicht j edoch auch der erfindungsgemäße Verbindungsaufbau die Verwendung eines Lotmaterials als Verbindungsmasse.

Wie schon unter Bezugnahme auf den erfindungsgemäßen Kontakthöckeraufbau ausgeführt, ergeben sich auch für den Verbindungsaufbau bei Anordnung einer Oxidationssperre auf der Distanzmetallisierung und/oder Anordnung einer Zwischenmetallisierung zur mittelbaren Verbindung der Distanzmetallisierung mit der Anschlussfläche entsprechende Vorteile.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kontakthöckeraufbaus auf Anschlussflächen von Substraten, bei dem auf die Anschlussflächen oder eine auf den Anschlussflächen angeordnete Zwischenmetallisierung zur Ausbildung einer Distanzmetallisierung stromlos Kupfer abgeschieden wird, wird erfindungsgemäß in einem dem Abscheidevorgang nachfolgenden Verfahrensschritt eine Rekristallisation des abgeschiedenen Kupfers durch Wärmebeaufschlagung mit einer Temperatur oberhalb der Temperatur beim Abscheidevorgang durchgeführt.

Mit der nachfolgenden Wärmebehandlung des zuvor beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 60°C stromlos abgeschiedenen Kupfers erfolgt bevorzugt bei einer Temperatur > 100°C eine Gefügeumwandlung des Kupfers. Diese Gefügeumwandlung von einem durch den Abscheidevorgang eher amorph ausgebildeten Gefüge zu einem vergleichsweise grob strukturierten, kristallinen Gefüge führt zu einer Härtereduzierung des Kupfergefüges mit der Folge einer Erhöhung der plastischen Verformbarkeit des Kupfers.

Gemäß einer weiteren Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird ein Kontakthöckeraufbau zur Ausbildung erhöhter Kontaktstellen auf Anschlussflächen eines Substrats gemäß Anspruch 10 vorgeschlagen, der einen Distanzkörper aus einen Dielektrikum aufweist, dessen zumindest teilweise elektrisch leitfähige Oberfläche über einen elektrischen Leiter mit der zugeordneten Anschlussfläche des Substrats verbunden ist, wobei der Leiter zumindest teilweise als auf der Oberfläche des Distanzkörpers angeordneter Oberflächenleiter ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Kombination aus nicht leitendem Distanzkörper und Oberflächenleiter zur elektrisch leitfähigen Kontaktierung der Oberfläche des Distanzkörpers mit der Anschlussfläche des Substrats ermöglicht auf einfachste Art und Weise eine Umverteilung und/oder Vergrößerung der Anschlussflächen ohne den bislang üblichen vielschichtigen Lagenaufbau auf der Kontaktseite eines Substrats.

Mit dem erfindungsgemäßen Kontakthöckeraufbau können Abweichungen in der regelmäßigen Flächenverteilung von Anschlussflächen, sogenannte "Pitch-Fehler", ausgeglichen werden, so dass selbst bei Vorliegen derartiger Abweichungen eine zuverlässige Kontaktierung zwischen Substraten möglich ist.

Bei einer Anordnung des Distanzkörpers in einer Überdeckungslage mit der zugeordneten Anschlussfläche ist die Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Kontaktoberfläche des Distanzkörpers mit elektrisch leitfähiger Verbindung zur Anschlussfläche des Substrats mittels einer teilweisen Ausbildung des Leiters als Durchkontaktierung möglich, die sich durch ein Durchgangsloch im Distanzkörper erstreckt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Distanzkörper auch unter Zwischenlage des Leiters auf der Anschlussfläche angeordnet sein, und der Leiter kann sich um zumindest einen Teilumfang des Distanzkörpers herum bis auf die Oberseite des Distanzkörpers erstrecken.

Wenn der Distanzkörper mit einem Teilbereich auf einer ersten Teilflä- ehe der Anschlussfläche angeordnet ist und sich im Übrigen über die Anschlussfläche hinaus erstreckt, wobei sich der Leiter von einer zweiten Teilfläche der Anschlussfläche auf die Oberfläche des Distanzkörpers erstreckt, ist eine Umkontaktierung, also eine Umverteilung der wirksamen Anschlussflächen, besonders einfach realisierbar.

Zur Erzielung einer dauerhaft elektrisch zuverlässigen Verbindung zwischen der Anschlussfläche und der elektrisch leitfähigen Oberseite des nicht leitenden Distanzkörpers erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Leiter zumindest in den Bereichen außerhalb der Anschlussfläche eine Haftvermittlerschicht als Träger für eine Kontaktmetallisierung des Leiters aufweist.

Die Ausbildung einer solchen Haftvermittlerschicht kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die entsprechenden Oberflächenbereiche der elektrisch nicht leitenden Oberfläche, also beispielsweise der Passivie- rung eines Chips, mit Palladium bekeimt werden, so dass einerseits auf Grund der geringen Selektivität von Palladium auch eine Abscheidung auf nichtmetallische Oberflächen möglich ist, und andererseits abgeschiedene Palladiumpartikel als Keime für eine nachfolgende Metallab- Scheidung von beispielsweise Kupfer oder einer Cu/Ni-Legierung dienen können.

Zur Erhöhung der Haftung zwischen dem Leiter und der Anschlussfläche und/oder Oberfläche des Distanzkörpers kann die Anschlussfläche mit einer Ni und Au enthaltenden Kontaktmetallisierung versehen sein.

^" Ein unter Verwendung des erfindungsgemäßen Kontakthöckeraufbaus zwischen Anschlussflächen von miteinander kontaktierten Substraten hergestellter Verbindungsaufbau weist erfindungsgemäß einen auf einer Anschlussfläche eines ersten Substrats angeordneten Distanzkörper zur Erzielung einer definierten Höhe des Verbindungsaufbaus und eine zwischen dem Distanzkörper und einer zugeordneten Anschlussfläche eines zweiten Substrats angeordnete Verbindungsmasse auf, wobei der Distanzkörper aus einem Dielektrikum besteht, dessen zumindest teilweise elektrisch leitfähige Oberfläche über einen elektrischen Leiter mit der Anschlussfläche des ersten Substrats verbunden ist.

Je nach Ausführung der Distanzkörper ermöglicht der erfindungsgemäße Verbindungsaufbau nicht nur einen Ausgleich von Pitch-Fehlern bei einer Verbindung zwischen zwei Substraten, sondern auch eine relative Vergrößerung der Anschlussflächen und/oder eine Umverteilung der Anschlussflächen. Insbesondere die derart ermöglichte Vergrößerung der Anschlussflächen ermöglicht eine bevorzugte Verwendung eines anisotropen Klebermaterials als Verbindungsmasse.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungformen eines Kontakthö- ckeraufbaus sowie von unter Verwendung von Kontakthöckeraufbauten ausgeführten Verbindungsaufbauten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kontakthöckeraufbau in einer ersten Ausführungsform mit Zwischenmetallisierung;

Fig. 2 einen Kontakthöckeraufbau in einer zweiten Ausführungsform ohne Zwischenmetallisierung:

Fig. 3 einen Verbindungsaufbau zwischen zwei Substraten unter Verwendung des in Fig. 2 dargestellten Kontakthöckeraufbaus;

Fig. 4 eine vergrößerte Einzeldarstellung eines Verbindungsaufbaus;

Fig. 5 einen Anschlussflächenbereich eines Substrats mit

Zwischenmetallisierung und Oberflächenleiterschicht;

Fig. 6 den in Fig. 4 dargestellten Anschlussflächenbereich mit einer Dielektrikumschicht;

Fig. 7 den in Fig. 5 dargestellten Anschlussflächenbereich mit einem aus Dielektrikum gebildeten Distanzkörper;

Fig. 8 den in Fig. 6 dargestellten Anschlussflächenbereich mit einer weiteren Ausführungsform eines Kontakthö- ckeraufbaus; Fig. 9 eine weitere Aus führ ungs form eines Kontakthöckeraufbaus mit Distanzkörper;

Fig. 10 einen unter Verwendung einer weiteren Ausführungsform eines Kontakthöckeraufbaus mit Distanzkörper hergestellten Verbindungsaufbau zwischen zwei Substraten;

Fig. 11 einen Eckbereich eines mit einer Mehrzahl von Kontakthöckeraufbauten entsprechend Fig. 8 versehenen Substrats;

Fig. 12 einen Eckbereich eines mit einer Mehrzahl von Kon- takthöckeraufbauten entsprechend Fig. 9 versehenen Substrats.

Fig. 1 zeigt einen Anschlussflächenbereich 20 eines Substrats 21 mit einer im vorliegenden Fall aus Aluminium gebildeten Anschlussfläche 22, die mit einer zweilagigen Zwischenmetallisierung 23 aus einer Nickellage 24 und Goldlage 25 versehen ist. Mit Ausnahme des An- schlussflächenbereichs 20 ist das Substrat 21 , beispielsweise ein Chip, mit einer sogenannten Passivierung 26 versehen.

In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Ausbildung eines Kontakthöckeraufbaus 27 auf der Anschlussfläche 22 die Zwischenmetallisierung 23 mit einer Distanzmetallisierung 28 aus Kupfer versehen. Auf ihrer Oberfläche ist die Distanzmetallisierung 28 zur Verhinderung einer Flächenoxidation mit einer Beschichtung 29 versehen, die beispielsweise aus Gold, einer Nickel/Gold-Legierung, Zinn oder einer Zinn/Blei-Legierung gebildet sein kann. Mittels der Beschichtung 29 können insbesondere Mikrorauhigkeiten auf der Oberfläche der Distanzmetallisierung 28 ausgeglichen werden.

Wie in Fig. 1 angedeutet, weist die Distanzmetallisierung 28 aus Kupfer eine relativ grobe, kristalline Gefügestruktur auf, die das Ergebnis einer der Anordnung der Distanzmetallisierung 28 auf der Zwischenmetallisierung 23 nachfolgenden Wärmebehandlung ist. Zur Anordnung der Distanzmetallisierung 28 wird nachfolgend einer stromlosen Abscheidung von Nickel und Gold auf der Anschlussfläche 22 zur Ausbildung der Zwischenmetallisierung 23 stromlos Kupfer auf der Zwischenmetallisierung 23 abgeschieden. Nickel und Gold werden beispielsweise bis zur Erzielung von Schichtdicken von 5 bis 20 Mikrometer und 0,1 bis 0,5 Mikrometer abgeschieden. Insbesondere der chemische Abscheidungs- vorgang des Kupfers erfolgt bei einer Temperatur unter 100°C, bei- spielsweise bei etwa 60°C. Das Ergebnis des stromlosen Abscheidevorgangs ist eine Kupferschicht mit nahezu amorphem Gefüge. Durch eine nachfolgende Wärmebehandlung mit einer Temperatur > 100°C wird eine Rekristallisation des Kupfergefüges eingeleitet mit einem im Ergebnis vergleichsweise groben, kristallinen Gefüge, das gegenüber dem Aus- gangsgefüge eine deutliche Härtereduktion aufweist.

Fig. 2 zeigt einen auf einer Anschlussfläche 31 eines Substrats 32 ausgebildeten Kontakthöckeraufbau 33, bei dem die Distanzmetallisierung 28 unmittelbar, also ohne Zwischenmetallisierung 23, auf die Anschlussfläche 31 aus Kupfer durch stromlose Abscheidung aufgebracht ist.

Fig. 3 zeigt einen Verbindungsaufbau 34 zwischen zwei Substraten 32 und 35 unter Verwendung von Kontakthöckeraufbauten 33, wie in Fig. 2 dargestellt. Zur Herstellung der in Fig. 3 dargestellten Kontaktierung wird zunächst das mit Anschlussflächen 36 versehene Substrat 35 bereit- gestellt, und die Anschlussflächen 36 werden mit einer Verbindungsmasse aus anisotropem Kleber 37 versehen.

Die Kontaktierung des mit Kontakthöckeraufbauten 33 versehenen Substrats 32 erfolgt in sogenannter "Flip-Chip-Technik", bei der das Substrat 32 mit gegen die Anschlussflächen 36 des Substrats 35 gerichte- ten Kontakthöckeraufbauten 33 zur Anlage mit den Anschlussflächen 36 gebracht und unter definiertem Verbindungsdruck angedrückt wird. Hierdurch erfolgt zum einen eine elektrisch leitfähige Kontaktierung der Kontakthöckeraufbauten 33 mit den Anschlussflächen 36 über die im anisotropen Kleber 37 angeordneten Leitpartikel. Zum anderen erfolgt eine plastische Deformation der Distanzmetallisierungen 28 der Kontakt- höckeraufbauten 33 derart, dass die im unbelasteten Ausgangszustand (gestrichelter Linienverlauf) unterschiedliche Höhen hi bis h aufweisenden Kontakthöckeraufbauten 33 bis zur Ausbildung einer einheitlichen Höhe H der Kontakthöckeraufbauten 33 deformiert werden. Daraus ergibt sich bei sämtlichen zwischen den Substraten 32 und 35 ausgebil- deten Verbindungsaufbauten ein zuverlässiger mechanischer und elektrischer Kontakt mit einheitlicher Kontakthöhe mit im Wesentlichen paralleler, von Körperspannungen freier Anordnung der Substrate 32 und 35.

Die plastische Deformation der Distanzmetallisierungen 28 während der Flip-Chip-Kontaktierung ermöglicht auch eine Anpassung der Oberflä- chenkontur der Distanzmetallisierungen 28 an die Oberflächenkontur der Anschlussflächen 36, wie beispielhaft in Fig. 4 dargestellt. Der hierdurch ermöglichte großflächige Oberflächenkontakt erweist sich insbesondere im Zusammenhang mit Verbindungstechniken als vorteilhaft, bei denen keine Verbindungsmasse zwischen den Kontaktpartnern verwendet wird, die Abweichungen der Oberflächenkonturen der Kontaktpartner ausgleicht, wie beispielsweise beim Thermokompressionsverfahren oder einer Verbindung mit nichtleitendem Kleber, bei der der Kleber im Wesentlichen in der Peripherie des Verbindungsaufbaus angeordnet ist.

In den Fig. 5 bis 8 ist nachfolgend die Herstellung eines Kontakthöcker- aufbaus 38 im Anschlussflächenbereich 39 eines Substrats 40 dargestellt.

Fig. 5 zeigt den Anschlussflächenbereich 39 mit einer Anschlussfläche 41 und einer mit Ausnahme der Anschlussfläche 41 durch eine Passivie- rung 42 abgedeckten Oberfläche des Substrats 40. Die Anschlussfläche 41 besteht im vorliegenden Fall aus Aluminium und ist mit einer Zwi- schenmetallisierung 23 umfassend eine Nickellage 24 und eine Goldlage 25 versehen. Der gesamte Anschlussflächenbereich 39 ist mit einer Oberflächenleitschicht 43 als Oberflächenleiter abgedeckt, die im vorliegenden Fall als Kontaktmetallisierung eine Kupfer/Nickel-Legierung auf einem vorzugsweise Palladium enthaltenen Schichtträger aufweist. Mittels des Schichtträgers kann bei Bedarf die gewünschte Haftung zwischen der Kontaktmetallisierung der Oberflächenleitschicht 43 und einem nichtmetallischen Untergrund, also etwa der Passivierung 42, erreicht werden.

Fig. 6 zeigt die Anordnung einer elektrisch nicht leitfähigen Dickschicht 44 aus einem Dielektrikum auf dem Anschlussflächenbereich 39 sowie eine auf der Dickschicht 44 angeordnete Fotomaske 45, die eine Strukturierung eines Distanzkörpers 46 aus der Dickschicht 44 im Ätzverfahren oder Ähnlichem ermöglicht.

Wie Fig. 7 zeigt, kann ein Ätzverfahren zur Strukturierung des Distanzkörpers 46 gleichzeitig zur Entfernung der Oberflächenleitschicht 43 im Umgebungsbereich des Distanzkörpers 46 verwendet werden.

Fig. 8 zeigt schließlich den fertiggestellten Kontakthöckeraufbau 38 mit sich über die Außenkontur des Distanzkörpers 46 erstreckender Oberflächenleitschicht 43, die eine Oberseite 47 des Distanzkörpers 46 elektrisch leitfähig mit der Anschlussfläche 41 verbindet.

Sowohl bei der in Fig. 8 als auch den in den Fig. 9 und 10 dargestellten Ausführungsformen der Kontakthöckeraufbauten sind die Anschlussflächen aus Aluminium ausgeführt, so dass zur weiteren Kontaktierung der Anschlussflächen eine Zwischenmetallisierung der vorbeschriebenen Art sinnvoll ist. Für den Fall der Ausführung der Anschlussflächen aus Kupfer ist natürlich auch eine Kontaktierung ohne Zwischenmetallisierung möglich.

Fig. 9 zeigt in einer weiteren Ausführungsform einen Kontakthöckeraufbau 48 mit einem Distanzkörper 49, der in einer Überdeckungslage mit einer Anschlussfläche 50 eines Substrats 51 angeordnet und mit einem Durchgangsloch 52 versehen ist. Der Distanzkörper 49 ist sowohl auf seiner Unterseite 53 als auch auf seiner Oberseite 54 mit einer Oberflächenleitschicht 43 versehen, die eine elektrisch leitfähige Verbindung von der Oberseite 54 über eine Lochwandung 55 des Durchgangslochs 52 bis zur Unterseite 53 und über die Zwischenmetallisierung 23 zur Anschlussfläche 50 ermöglicht.

Abweichend von der Darstellung in Fig. 9 ist es auch möglich, auf die Anordnung der Oberflächenleitschicht 43 auf der Oberseite 54 des Distanzkörpers 49 zu verzichten und zur Herstellung eines Verbindungs- aufbaus mittels einer geeigneten Verbindungsmasse einen unmittelbaren Kontakt zu der auf der Unterseite 53 bzw. auf der Zwischenmetallisie- rung 23 angeordneten Oberflächenleitschicht 43 herzustellen.

Fig. 10 zeigt einen Verbindungsaufbau 56 zwischen zwei Substraten 57 und 58 unter Verwendung einer weiteren Aus führungs form eines Kon- takthöckeraufbaus 59. Der Kontakthöckeraufbau 59 umfasst einen Distanzkörper 60, der sich mit einem linken Teilbereich 61 in einer Überde- • ckungslage mit einer Teilfläche 79 einer Anschlussfläche 62 des Substrats 57 befindet. Die Anschlussfläche 62 besteht im vorliegenden Fall aus Aluminium und ist mit einer Zwischenmetallisierung 23 umfassend eine Nickellage 24 und eine Goldlage 25 versehen. Zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen einer Oberseite 63 des Distanzkörpers 60 und einer zweiten Teilfläche 80 der Anschlussfläche

62 über die Zwischenmetallisierung 23 erstreckt sich von der Oberseite

63 über einen Umfangsbereich 64 des Distanzkörpers 60 bis über die Zwischenmetallisierung 23 eine Oberflächenleitschicht 65.

Zur Kontaktierung zwischen der mit der Oberflächenleitschicht 65 versehenen Oberseite 63 des Distanzkörpers 60 und einer Anschlussfläche 66 des Substrats 58 ist als Verbindungsmasse ein anisotroper Kleber 67 vorgesehen. Aus der Darstellung des Verbindungsaufbaus 56 zwischen den Substraten 57 und 58 wird deutlich, dass mittels des Kontakthöckeraufbaus 59 umfassend den Distanzkörper 60 eine Umverteilung oder Umverdrahtung der Kontaktflächenstruktur des Substrats 57 zur Anpassung an die Kontaktflächenstruktur bzw. Kontaktflächenverteilung des Substrats 58 möglich ist.

Fig. 11 , die in Draufsicht einen Eckbereich eines Substrats 68 zeigt, dessen Anschlussflächen 69 unter Verwendung von Distanzkörpern 70, 71 und 72 mit Kontakthöckeraufbauten 73, 74, 75 versehen sind, macht deutlich, dass die Distanzkörper 70, 71 , 72 entsprechend der Wahl ihrer Geometrie eine erhebliche Vergrößerung des Kontaktflächenbereichs aufgrund ihrer im Vergleich zu den Kontaktflächen 69 erheblich vergrößerten Kontaktoberseiten 76, 77, 78 ermöglichen. Die Kontakthöckeraufbauten 73, 74, 75 können im vorliegenden Fall beispielsweise nach Art des in Fig. 8 dargestellten Kontakthöckeraufbaus 38 ausgebildet sein.

Durch Differenzierung in der Geometrie der einzelnen Distanzkörper 70, 71 , 72 ist es möglich, Kontaktoberseiten 76, 77, 78 unterschiedlicher Flächenform mit übereinstimmender Flächengröße zu schaffen. Derartig vergrößerte Kontaktflächen ermöglichen nicht nur eine Umkontaktierung bzw. Anpassung an eine Kontaktflächenverteilung eines in Fig. 10 nicht dargestellten Gegensubstrats, sondern auch durch die vergrößerten Kontaktflächen einen Ausgleich von toleranzbedingten Abweichungen in der Kontaktflächenverteilung zwischen Substrat und Gegensubstrat. Darüber hinaus bilden die vergrößerten Kontaktflächen der Kontaktober- seiten 76, 77, 78 eine besonders sichere Basis für Verbindungsaufbauten zwischen Substraten, die mit dem Kleber kontaktiert sind.

Fig. 12 zeigt in Draufsicht einen Eckbereich eines Substrats 81 dessen Anschlussflächen 82 im Unterschied zu dem in Fig. 1 1 dargestellten Substrat 68 mit Kontakthöckeraufbauten 83, 84 nach Art des in Fig. 9 dargestellten Kontakthöckeraufbaus 48 versehen sind.

Claims

Patentansprüche

1. Kontakthöckeraufbau zur Ausbildung erhöhter Kontaktstellen auf Anschlussflächen eines Substrats, insbesondere Chipanschlussflä- chen, mit einer Distanzmetallisierung zur Erzielung einer definierten

Höhe des Kontakthöckeraufbaus, dadurch g ek ennz eichnet , dass die Distanzmetallisierung (28) zumindest anteilig aus getempertem Kupfer bestellt.

2. Kontakthöckeraufbau nach Anspruch 1, dadurch g ekennz ei chnet , dass zur mittelbaren Verbindung der Distanzmetallisierung (28) mit der Anschlussfläche (41) eine Zwischenmetallisierung (23) vorgesehen ist.

3. Kontakthöckeraufbau nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ekennz ei chnet , dass die Distanzmetallisierung (28) mit einer als Oxidationssperre wirkenden Beschichtung (29) versehen ist.

4. Verbindungsaufbau zwischen Anschlussflächen von miteinander kontaktierten Substraten mit einer auf einer Anschlussfläche eines ersten Substrats angeordneten Distanzmetallisierung zur Erzielung einer definierten Höhe des Verbindungsaufbaus, dadurch g ek ennz ei chnet , dass die Distanzmetallisierung (28) zumindest anteilig aus getemper- tem Kupfer besteht.

5. Verbindungsaufbau nach Anspruch 4, dadurch g ekennzeichnet , dass zwischen der Distanzmetallisierung (28) und einer zugeordneten Anschlussfläche (36) eines zweiten Substrats eine Verbindungsmasse angeordnet ist.

6. Verbindungsaufbau nach Anspruch 5, dadurch g ekennz ei chnet , dass die Verbindungsmasse aus einem anisotropen Kleber (37) besteht.

7. Verbindungsaufbau nach Anspruch 5, dadurch g ekennz ei chn et , dass die Verbindungsmasse aus Lotmaterial besteht.

8. Verbindungsaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch g e kennz eichnet , dass die Distanzmetallisierung (28) mit einer als Oxidationssperre wirkenden Beschichtung (29) versehen ist.

9. Verbindungsaufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch g ekennz eichnet , dass zur mittelbaren Verbindung der Distanzmetallisierung (28) mit der Anschlussfläche (41) eine Zwischenmetallisierung (23) vorgesehen ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Kontakthöckeraufbaus auf Anschlussflächen von Substraten, insbesondere Chipanschlussflächen, bei dem auf die Anschlussflächen oder eine auf den Anschlussflächen angeordnete Zwischenmetallisierung zur Ausbildung einer Distanz- metallisierung stromlos Kupfer abgeschieden wird, dadurch g ek ennz eichnet, dass in einem dem Abscheidevorgang nachfolgenden Verfahrensschritt eine Rekristallisation des abgeschiedenen Kupfers durch Wärmebeaufschlagung mit einer Temperatur oberhalb der Temperatur beim Abscheidevorgang erfolgt.

11. Kontakthöckeraufbau zur Ausbildung erhöhter Kontaktstellen auf Anschlussflächen eines Substrats, insbesondere Chipanschlussflächen, mit einem Distanzkörper, dessen zumindest teilweise elektrisch leitfähige Oberfläche über einen elektrischen Leiter mit der zugeordneten Anschlussfläche des Substrats verbunden ist, dadurch g ek ennz ei chnet, dass der Distanzkörper (46, 49, 60, 70, 71, 72) aus einem Dielektrikum gebildet ist, und der Leiter zumindest teilweise als auf der Oberfläche des Distanzkörpers angeordneter Oberflächenleiter (43, 65) ausgebildet ist.

12. Kontakthöckeraufbau nach Anspruch 11, dadurch g ek ennz eichnet, dass der Distanzkörper (49) mit einem Durchgangsloch (52) versehen ist, das in einer Überdeckungslage mit der Anschlussfläche (50) an- geordnet ist, und der Oberflächenleiter (43) teilweise als

Durchkontaktierung ausgebildet ist.

13. Kontakthöckeraufbau nach Anspruch 11, dadurch g ek ennz eichnet , dass der Distanzkörper (46) unter Zwischenlage des Oberflächenlei- ters (43) auf der Anschlussfläche (41) angeordnet ist, und der Ober- flächenleiter sich um zumindest einen Teilumfang des Distanzkörpers herum bis auf eine Oberseite (47) des Distanzkörpers erstreckt.

14. Kontakthöckeraufbau nach Anspruch 11, dadurch g ek ennz ei chnet , dass der Distanzkörper (60) mit einem Teilbereich (61) auf einer ers- ten Teilfläche (79) der Anschlussfläche (62) angeordnet ist und sich im Übrigen über die Anschlussfläche hinaus erstreckt, und der Ober- flächenleiter (65) sich von einer zweiten Teilfläche (80) der Anschlussfläche auf eine Oberseite (63) des Distanzkörpers erstreckt.

15. Kontakthöckeraufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch g ek ennz eichnet, dass der Oberflächenleiter (43, 65) zumindest in den Bereichen außerhalb der Anschlussfläche (41, 50, 62, 69) eine Haftvermittlerschicht als Träger für eine Kontaktmetallisierung des Leiters auf- weist.

16. Kontakthöckeraufbau nach Anspruch 15, dadurch g ek ennz ei chnet , dass die Haftvermittlerschicht Palladium aufweist.

17. Kontakthöckeraufbau nach Anspruch 15 oder 16, dadurch g ek ennz e ichnet, dass die Kontaktmetallisierung Kupfer oder eine Cu/Ni-Legierung aufweist.

18. Kontakthöckeraufbau nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 17, dadurch g ek ennz ei chnet , dass die Anschlussfläche (41, 50, 62, 69) und/oder die Oberfläche des Distanzkörpers (46, 49, 60, 70, 71, 72) mit einer Ni und Au enthaltenden Kontaktmetallisierung (23) versehen ist.

19. Verbindungsaufbau zwischen Anschlussflächen von miteinander kontaktierten Substraten mit einem auf einer Anschlussfläche eines ersten Substrats angeordneten Distanzkörper zur Erzielung einer de- finierten Höhe des Verbindungsaufbaus und einer zwischen dem Distanzkörper und einer zugeordneten Anschlussfläche eines zweiten Substrats angeordneten Verbindungsmasse, dadurch g ek ennz ei chnet , dass der Distanzkörper (46, 49, 60, 70, 71, 72) aus einem Dielektri- kum besteht, dessen zumindest teilweise elektrisch leitfähige Oberfläche über einen elektrischen Oberflächenleiter (43, 65) mit der Anschlussfläche (41, 50, 62, 69) des ersten Substrats verbunden ist.

20. Verbindungsaufbau nach Anspruch 19, dadurch g ekennz ei chnet, dass die Verbindungsmasse aus einem anisotropen Kleber (67) besteht.