DE2003423C3 - Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiteranordnungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiteranordnungen, insbesondere von integrierten Schaltungen, bei dem die Elektroden der Halbleiteranordnung mit zungenförmigen Kontaktierungsstegen eines Kontaktierungsstreifens mechanisch fest und elektrisch leitend in Verbindung gebracht werden. Ein solches Verfahren ist bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zu verbessern und insbesondere die Kontaktierung zu erleichtern. Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung vorgeschlagen, daß zur Herstellung der zungenförmigen Kontaktierungsstege ein relativ dicker Kontaktierungsstreifen im Bereich der für die Halbleiteranordnung vorgesehenen Montagefläche derart abgeätzt wird, daß dünne, mit dem Kontaktierungsstreifen eine Einheit bildende, elastische und leicht deformierbare, zungenförmige Kontaktierungsstege zurückbleiben, mit denen danach die Elektroden der Halbleiteranordnung verbunden werden.

Es ist bereits bekannt, Kontaktierungszungen geson-

jert herzustellen und diese Kontaktierungszungen mit IContaktierungsstreifen durch Schweißen zu verbinden. Weiterhin ist es bekannt, Metallspitzen durch Ätzen herzustellen.

Der Vorteil des erfindungsgemäß?n Verfahrens besteht darin, daß es wesentlich einfacher ist als die bekannten Verfahren und daß selbst bei kleinsten Abmessungen gezielt Kontaktierungszungen hergestellt werden könnet, die nicht noch nachträglich mit Kontaktierungsstreifen verbunden werden müssen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß auf den massiven, für die Montage eines Halbleiterkörpers vorgesehenen Bereich eines Kontaktierungsstreifens eine Metallschicht aufgebracht wird, die die Form dünner, nach innen gerichteter, zungenförmiger Kontaktierungsstege aufweist Danach wird von der dieser Metallschicht abgewandten Oberflächenseite des Kontaktierungsstreifens aus das Material des Kontaktierungsstreifens in dem für die Montage des Halbleiterkörpers vorgesehenen Bereich unter Verwendung der Maskentechnik bis zu der dünnen Metallschicht abgetragen, so daß die zungenförmigen Koniaktierungsstege freigelegt werden. Abschließend werden die Kontaktierungsstege mit den Elektroden des Halbleiterkörpers in Verbindung gebracht.

Bei einer anderen geeigneten Verfahrensweise geht man von einem massiven Kontaktierungsstreifen «ais, in den die Zuleitungen eingestanzt oder eingeätzt werden, die an dem noch unbearbeiteten, als Montagefläche für das Halbleiterbauelement vorgesehenen massiven Teil des Kontaktierungsstreifens enden. Dieser massive Feil wird dann unter Verwendung der Maskentechnik einseitig bis auf eine dünne Restmembran abgetragen. Unter Verwendung eines weiteren Maskierungsprozesses wird in diese Membran in Verlängerung der bereits vorhandenen Zuleitungen des Kontaktierungsstreifens eine Anzahl nach innen gerichtetet, zungenförmiger Koniaktierungsstege eingeätzt, die schließlich mit den Elektroden des Halbleiterkörpers in Verbindung gebracht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß zur Verbindung einer Elektrode des Halbleiterkörpers mit der elektrischen Zuleitung nur noch eine Kontaktstelle erforderlich ist. Hierdurch wird der Arbeitsaufwand gegenüber dem eingangs geschilderten Verfahren um die Hälfte reduziert Da Kontaktierungsstreifen und die Kontaktierungsstege eine Einheit bilden, besteht auch nicht die Gefahr, daß die Streifen beschädigt werden. Die Kontaktierungsstege lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sehr dünn ausbilden, so daß sie elastisch und leicht deformierbar sind. Dies ist notwendig, damit die Elektroden auf einfache Weise mit Hilfe der Thermokompression oder der Ultraschallschweißung mit den Kontaktierungsstegen rasch und mechanisch fest in Verbindung gebracht werden können.

Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im weiteren noch an Hand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. (>o

Fig. la zeigt in perspektivischer Ansicht einen für ein Bauelement vorgesehenes Kontaktierungsstreifenteil;in

F i g. Ib ist ein Schnitt durch eine Zuleitung nach der ersten Fertigungsphase dargestellt; <>5

F i g. 2 zeigt den für die Aufnahme des Halbleiterkörpers vorbereiteten Kontaktierungsstreifen; F i g. 3 zeigt einen Rohstreifen ohne Zuleitungen in perspektivischer.Ansicht;

F i g. 4 zeigt wie auf diesen Streifen im Bereich der Montagefläche für das Halbleiterbauelement eine Metallschicht (10) aufgebracht wird;

F i g. 5 zeigt den Streifen nach dem Einbringen der Zuleitungen (2) in perspektivischer Ansicht;

F i g. 6 zeigt den Kontaktierungsstreifen nach dem Freilegen der dünnen Metallschicht^);

Fig.6a und 6b zeigen Schnittdarstellungen durch Zuleitungen des Kontaktierungsstreifens;

F i g. 7 zeigt in perspektivischer Ansicht den Kontaktierungsstreifen mit der dünnen Metallschicht (10), in die gemäß F i g. 8 dünne Kontaktierungsstege (7) eingebracht werden;

Die Schnittdarstellungen der F i g. 8a und 8b zeigen diese Kontaktierungsstege nach ihrer Fertigstellung;

An Hand der F i g. 9 und 10 wird erläutert, wie die Elektroden eines Halbleiterkörpers mit den Kontaktierungsstegen in Verbindung gebracht werden;

An Hand der F i g. 1 la bis 1 If, die Schnittdarstellungen durch eine Zuleitung wiedergeben, wird eine weitere vorteilhafte Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben.

Die Fig. la zeigt einen Kontaktierungsstreifen 1 für eine integrierte Festkörperschaltung. Der Kontaktierungsstreifen hat Zuleitungen 2, die in den Streifen eingestanzt, eingeätzt oder anderweitig eingebracht wurden.

Diese Zuleitungen werden durch seitliche Holmen und Verbindungsstege mechanisch zusammengehalten. Der Kontaktierungsstreifen besteht beispielsweise aus Messing und hat eine Dicke von etwa 200 bis 500 μπι. In einem für die Montage des Halbleiterkörpers vorgesehenen massiven Teil 3 des Kontaktierungsstreifens, an dem die Zuleitungen 2 enden und der vorzugsweise in der Mitte des Kontaktierungsstreifens liegt, wird nun das Material des Kontaktierungsstreifens abgetragen, bis an dieser Stelle nur noch eine dünne Restmembran 6 (F i g. Ib) zurückbleibt, die beispielsweise eine Dicke von 10 bis 40 μπι aufweist. Vorzugsweise wird die Membran 6 noch etwa V20 der Dicke des ursprünglichen Kontaktierungsstreifens aufweisen. In der F i g. Ib ist ein Schnitt durch eine Zuleitung 2 dargestellt. Diese Zuleitung weist in ihrem äußeren Teil die Dicke des ursprünglichen Kontaktierungsstreifens auf, die dann im Bereich der Montagefläche für das Halbleiterbauelement stark abnimmt, da hier die Dicke von der Membranstärke 6 bestimmt wird. Um die Membran 6 zu erhalten, wird der in der Fi g. la dargestellte Kcntaktierurigsstreifen mit Ausnahme des zentralen Bereiches 3 mit einer Photolackschicht 4 bedeckt die beispielsweise gegen Chromsäure resistent ist. Danach wird in den zentralen Bereich 3 mit Chromsäure die Vertiefung 5 eingeätzt.

Die in den F i g. 1 noch zusammenhängende Membran 6 wird gemäß F i g. 2 unter Verwendung eines weiteren Photolack- und Ätzprozesses in die dünnen, zungenförmigen Kontaktierungsstege 7 aufgeteilt, die von den Zuleitungen 2 ausgehend in den zentralen, für die Kontaktierung vorgesehenen Raum hineinragen. Die freien Enden der Kontaktierungsstege 7 umgeben

— entsprechend der Geometrie des Halbleiterkörpers

— ein freies rechteckigförmiges Gebiet, wie dies die F i g. 2 zeigt. Mit den Enden dieser Zuleitungsstege werden nun durch Thermokompression oder durch Ultraschallschweißung die Elektroden eines Halbleiterkörpers, der eine integrierte Schaltung enthält, elektrisch und mechanisch verbunden. Von der Kontaktie-

rung wird der Streifen vorzugsweise noch vergoldet.

In der F i g. 3 ist ein massiver Kontaktierungsstreifen 20 dargestellt, in den nur die Raumaufteilung bestimmende und für den automatischen Fördertransport geeignete Aussparung 8 eingestanzt oder eingeätzt wurden. Auch dieser Streifen besteht beispielsweise aus Messing und hat eine Dicke von 250 bis 500 μηι. Auf den massiven Teil 9 des Kontaktierungsstreifens wird in vorzugsweise zentraler Lage eine dünne Metallschicht 10 gemäß Fig.4 aufgebracht. Diese Metallschicht besteht vorzugsweise aus einem edleren Metall als der Streifen 20. Geeignete Metalle sind beispielsweise Gold oder Nickel. Die Metallschicht 10 kann auf den Träger 20 aufgedampft oder auf diesem galvanisch abgeschieden werden und besitzt eine Dicke von etwa 10 bis 30μπι. Die Metallschicht 10 überdeckt den Teil des Streifens 20, der für die Montage des Halbieiterkörpers vorgesehen ist Zum Abscheiden der Metallschicht wird der Träger mit Ausnahme des zu beschichtenden Teils vorzugsweise mit einer Photolackmaske bedeckt.

In der Fig.5 ist nun der Streifen 20 dargestellt, nachdem in diesen die Zuleitungen 2 und die Verbindungsstege zwischen den Zuleitungen eingestanzt oder eingeätzt wurden. Diese Zuleitungen enden an dem zentralen massiven Teil 11. der auf einer Oberflächenseite des Streifens mit der Metallschicht 10 bedeckt ist Von der der Metallschicht 10 abgewandten Oberflä chenseite des Streifens 20 aus wird gemäß F i g. 6 das Material des Streifens in dem für die Montage des Halbleiterkörpers vorgesehenen Bereich unter Verwendung der Maskentechnik bis zu der Metallschicht 10 abgetragen, so daß auch in diesem Fall die Vertiefung 12 (F i g. 6a) mit einer membranförmigen Metallschicht abgedeckt bleibt Die Photolackmaske, die zur Herstellung der Vertiefung 12 erforderlich ist ist in der F i g. 6a mit der Ziffe* 4 bezeichnet Die Gefahr, daß bei dem Ätzprozeß beispielsweise mit Chromsäure, auch die dünne Metallschicht 10 durchgeätzt wird, besteht nicht da das Material der Schicht 10 edler als der Streifen 20 und damit ätzresistenter ist. Die F i g. 6b zeigt eine Zuleitung im Schnitt nachdem der Photolack wieder entfernt wurde.

In der F i g. 7 ist die Oberflächenseite des Streifens 20 dargestellt die die dünne Metallschicht 10 trägt In diese Metallschicht werden nun mit Hilfe eines weiteren Photolack- und Ätzprozesses zungenförmige Kontaktierungsstege 7 "eingeätzt, die die dicken Zuleitungen 2 des Streifens 20 in der bereits im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise verlängern. Diese Kon- taktierungsstege 7 haben die Form sogenannter »beam-lead« Leitbahnen, die über den Trägerkörper, der in diesem Fall von den Zuleitungen 2 gebildet wird, hinausragen. Der fertige Kontaktierungsstreifen ist in der F i g. 8 dargestellt Die F i g. 8a und 8b zeigen noch Schnittdarstellungen durch eine Zuleitung_; Zur Herstel- ■ lung der Kontaktierungsstege 7 müssen in die Metallschicht 10 (F i g.7) öffnungen eingeätzt werden. Hierzu wird der Streifen mit einer ätzbeständigen Photolackschicht 4 bedeckt, die über den herzustellenden Aussparungen 14 öffnungen 13 aufweist. Vor der Kontaktierung wird auch dieser Streifen vorzugsweise vergoldet. Es ist selbstverständlich, daß die Zuleitungen 2 auch vor dem Aufbringen der Metallschicht 10 in den Kontaktierungsstreifen eingebracht werden können.

In der F i g. 9 ist ein Halbleiterkörper 15 dargestellt, der eine integrierte Schaltung mit den Anschlußelektroden 16 enthält. Diese Elektroden werden, wie die Fig. 10 zeigt, an die Kontaktierungsstege 7 angeschweißt. Dies geschieht beispielsweise mit Ultraschall. Hierzu wird der Halbleiterkörper 15 auf einen Tisch 18 angeordnet, der sich mit hoher Frequenz (50 :80 kHz) hin und her bewegt Auf die Kontaktstellen drückt dabei ein Kopf 17, der beispielsweise umläuft und nacheinander die verschiedenen Kontaktierungsstege gegen die zugehörigen Kontaktstellen des Halbleiterkörpers 15 preßt. Die Elektroden des Halbleiterkörpers können auch durch '.Tiermokompression an den Kontaktierungsstegen befestigt werden.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den F i g. 1 la bis 11 f dargestellt Auf einen Kontaktierungsstreifen 1 gemäß F i g. 1 la wird an den Stellen, die für die Montage des Halbleiterkörpers vorgesehen sind beiderseitig eine Photolackmaske 4 aufgebracht Auf die übrigen Flächenteile des Streifens wird eine 1 bis 2 μπι dicke Goldschicht 21 abgeschieden, die als Ätzmaske dient Diese Anordnung zeigt Fig. 11b. Gemäß Fig. lic wird auf die Montagefläche auf der Rückseite des Streifens ein Metallbelag mit der Form der Kontaktierungsstege 7 aufgebracht. Diese Kontaktierungsstege sind beispielsweise aus Gold, werden vorzugsweise galvanisch abgeschieden und haben eine Dicke von etwa 10 μπι. Auf die in der F i g. 1 Id dargestellte Anordnung wirkt nun eine Ätzflüssigkeit ein, die alle nicht von Gold bedeckten Teile des Streifens angreift. Nach dem Ätzprozeß entsteht die in der Fi g. lie dargestellte Anordnung, bei der dünne Kontaktierungsstege in den Montageraum für den Halbleiterkörper hineinragen. Die freien Enden dieser Kontaktierungsstege, die wieder die Form von »beam-lead-Leitbahnen« haben, werden nun durch Ultraschall oder durch Thermokompression mit den Elektroden 16 des Halbleiterkörpers 15 (Fig. HQ in Verbindung gebracht Die Kontaktstellen werden danach vorzugsweise zur Stabilisierung der elektrischen und mechanischen Eigenschaften mit einem Lackfilm 23 überzogen. Nach der Kontaktierung werden die Halbleiterkörper und die Kontaktierungsstege vorzugsweise in Kunststoff derart eingegossen, daß die Verbindungsstege und Führungsholmen am Kontaktierungsstreifen außerhalb der Kunststoffvorgußmasse liegen und dann abgeschnitten werden können, se daß die Halbleiterschaltung danach betriebsfertig ist

Es ist selbstverständlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch auf die Kontaktierung von Transistoren und andere Halbleiterbauelemente angewandt werden kann.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Kontaktieren von Halbleiteranordnungen, insbesondere von integrierten Schaltun- gen, bei dem die Elektroden der Halbleiteranordnung mit zungenförmigen Kontaktierangsstegen eines Kontaktierungsstreifens mechanisch fest und elektrisch leitend in Verbindung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herste!- lung der zungenförmigen Kontaktierungsstege ein relativ dicker Kontaküerungsstreifen im Bereich der für die Halbleiteranordnung vorgesehenen Montagefläche derart abgeätzt wird, daß dünne, mit dem Koittaktierungsstreifen eine Esnheit bildende, elastische und leicht deformierbare, zungenförmige Kontaktierungsstege zurückbleiben, mit denen danach die Elektroden der Halbleiteranordnung verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kontaktierungsstreifen (1) die Zuleitungen (2) eingestanzt oder eingeätzi werden, die in die den noch unbearbeiteten, als Montagefläche für das Halbleiterbauelement vorgesehenen, massiven Teil (3) des Kontaktierungsstreifen münden, daß unter Verwendung der Maskentechnik der massive Teil des Kontaktierungsstreifens einseitig bis auf eine dünne Restmembran (6) abgetragen wird, und daß unter massiven, eines weiteren Maskierungsprozesses in diese Membran (6) in Verlän- gerung der Zuleitungen (2) zungenförmige, nach innen gerichtete Kontaktierungsstege (7) eingeätzt werden, die schließlich mit den Elektroden (16) des Halbleiterkörpers (15) in Verbindung gebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (6) nur noch etwa V20 der Dicke der ursprünglichen Kontaktierungsstreifen beträgt

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktierungsstreifen mit einer Dicke von 250 bis 500 μιπ gewählt wird, der aus Messing besteht.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der massive Teil (3) des Kontaktie· rungsstreifens (1) so weit abgetragen wird, daß noch eine dünne Restmembran (6) mit einer Dicke von etwa 10 bis 40 μιπ zurückbleibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der fertiggestellte Kontaktierungsstreifen vor dem Kontaktieren des Halbleiterbauelements vergoldet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Montage des Halbleiterkörpers vorgesehene Oberflächenbereich eines Kontaktierungsstreifens (20) mit einer dünnen Metallschicht (10) bedeckt wird, daß in den Kontaktierungsstreifen die Zuleitungen (2) eingestanzt oder eingeätzt werden, die an dem mit einer Metallschicht (10) bedeckten massiven Teil (11) des Kon- taktierungsstreifens enden, daß von der der Metallschicht abgewandten Oberflächenseite des Kontaktierungsstreifens aus das Material des Kontaktierungsstreifens in dem für die Montage des Halbleiterkörpers (15) vorgesehenen Bereich unter Ver- wendung der Maskentechnik bis zu der dünnen Metallschicht (10) abgetragen wird, und daß schließlich in diese Metallschicht (10) unter Verwendung eines weiteren Maskierungsprozesses zungenförmige, nach innen gerichtete Kontaktierungsstege (7) eingeätzt werden, die mit den Elektroden (16) des Halbleiterkörpers (15) in Verbindung gebracht werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuleitungen vor dem Aufbringen der Metallschicht in den Kontaktierungsstreifen eingestanzt oder eingeätzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den massiven, für die Montage eines Halbleiterkörpers (15) vorgesehenen Bereich eines Kontaktierungsstreifens eine Metallschicht aufgebracht wird, die die Form dünner nach innen gerichteter,zung£nfönnigerKontaktierungsstege(7) aufweist, daß danach von der dieser Metallschicht abgewandten Oberflächenseite des Kontaktierungsstreifens aus das Material des Kontaktierungsstreifens in dem für die Montage des Halbleiterkörpers vorgesehenen Bereich unter Verwendung der Maskeiitechnik bis zu der dünnen Metallschicht abgetragen wird, und daß schließlich die Kontaktierungsstege (7) mit den Elektroden (16) des Halbleiterkörpers (15) in Verbindung gebracht werden.

1Ol Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsstege mit den Elektroden des Halbleiterkörpers durch Ultraschall oder durch Thermokompression in elektrische oder mechanische feste Verbindung gebracht werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Kontaktierungsstreifen (20) aufgebrachte dünne Metallschicht (10) galvanisch abgeschieden oder abgedampft wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die dünne, auf den Kontaktierungsstreifen aufgebrachte Metallschicht (10) Nickel oder Gold gewählt wird.

Ί3. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Kontaktierungsstreifen aufgebrachte dünne Metallschicht (10) aus einem edleren Metall als der Kontaktierungsstreifen besteht.