DE10014308A1 - Vorrichtung zum Herstellen einer Vielzahl von Bondverbindungen - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Bondverbindungen (1) zwischen Kontaktflächen (2) auf einer Oberfläche (3) eines Halbleiterchips (4) und Kontaktanschlußfahnen (5) eines Zwischenträgers (6) weisen eine Umverdrahtung auf. Die Vorrichtung hat einen beheizbaren Stempel (8) zum Aufeinanderpressen und Erhitzen und Tempern der Kontaktanschlußfahnen (5), der Metall-Legierungsbeschichtung und der Kontaktflächen (2) mittels einer Vielzahl von Vorsprüngen (9) entsprechend der Vielzahl von Kontaktflächen (2). Die Vorsprünge weisen Andruckflächen (10) auf, wobei jeweils eine einzelne Andruckfläche (10) der Größe einer entsprechenden Kontaktfläche (2) angepaßt ist, und die Vorsprünge (9) sind in gleicher Weise angeordnet wie die Anordnung der Kontaktflächen (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer Vielzahl von Bondverbindungen zwischen Kontaktflächen eines Halbleiterchips und Kontaktausschlußfahnen eines Zwischenträ­ gers und ein Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Bondverbindungen.

Derartige Vorrichtungen sind zum Kontaktieren und Umverdrah­ ten von Halbleitersubstraten erforderlich, wobei mit herkömm­ lichen Kontaktierungs- oder Bondvorrichtungen das Herstellen von Bondverbindungen sehr langwierig ist, da eine Bondverbin­ dung nach der anderen hergestellt werden muß und damit ko­ stenintensive Prozesse verbunden sind. Diese serielle Her­ stellung von Kontakt zu Kontakt mit konventionellen Vorrich­ tungen, wie Ultraschallbonder, Thermosonicbonder oder Thermo­ kompressionsbonder, erfordert Präzisionsgeräte, da jede Band­ position mikroskopisch genau nacheinander anzusteuern, zu ju­ stieren und einzeln zu bonden ist.

Aufgrund der geforderten Temperaturfestigkeit sind bei der Herstellung der Vielzahl von Bondverbindungen bisher prak­ tisch keine konventionellen Lötverfahren zum Einsatz gekom­ men, sondern ausschließlich Schweißverfahren wie das oben er­ wähnte Ultraschallbonden, Thermokompressionsbonden oder Ähn­ liche. Diese Verfahren haben den wesentlichen Nachteil, daß jeweils nur ein Kontakt hergestellt werden kann und die Viel­ zahl der Kontaktflächen somit seriell abgearbeitet werden muß, was sehr zeitaufwendig und damit kostenintensiv ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Ver­ fahren anzugeben, bei dem eine Vielzahl von Bondverbindungen gleichzeitig hergestellt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Gegenstands der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen er­ geben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Zum Herstellen einer Vielzahl von Bondverbindungen zwischen Kontaktflächen auf einer Oberfläche eines Halbleiterchips und Kontaktanschlußfahnen eines Zwischenträgers, der eine Ver­ drahtung aufweist, ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung vor­ gesehen, für welche die zu bondenden Kontaktflächen und/oder die Kontaktanschlußfahnen eines Zwischenträgers mit einer Me­ tall-Legierungsbeschichtung versehen sind, wobei die Metall- Legierung der Beschichtung in dem Material der Kontaktflächen und/oder der Kontaktanschlußfahnen mit zunehmender Temperatur zunehmend lösbar ist und/oder intermetallische Phasen ein­ geht.

Das Material der Metall-Legierungsbeschichtung ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Lage mit dem Material der Kontaktflächen und/oder der Kontaktanschlußflächen eine Metall-Legierung mit zunehmendem Schmelzpunkt zu bilden. Da­ bei diffundiert das Material der Kontaktflächen und/oder der Kontaktanschlußfahnen in die gebildete Schmelze und reichert diese mit höher schmelzenden intermetallischen Phasen an. Bei isothermischer Erstarrung bildet sich dadurch eine Bondver­ bindung, deren Schmelzpunkt über dem Schmelzpunkt der Metall- Legierungsbeschichtung liegt. Dazu weist die Vorrichtung ei­ nen beheizbaren Stempel mit einer Vielzahl von Vorsprüngen auf, wobei die Vorsprünge die Kontaktanschlußfahnen des Zwi­ schenträgers auf die Kontaktanschlußflächen pressen und gleichzeitig erhitzen und tempern. Dazu besitzen die Vor­ sprünge Andruckflächen, wobei jeweils eine einzelne Andruck­ fläche der Fläche einer entsprechenden Kontaktfläche angepaßt ist und die Vorsprünge in gleicher Weise angeordnet sind wie die Anordnung der Kontaktflächen.

Solange die Vielzahl der gleichzeitig zu erstellenden Bond­ verbindungen die Zahl 3 nicht überschreitet, können die Vor­ sprünge starr mit dem Stempelkörper verbunden sein, da sich bis zu drei Vorsprünge jeder Unebenheit der Kontaktanschluß­ flächen auf dem Halbleiterchip angleichen können. Wenn die Vielzahl der gleichzeitig zu erstellenden Bondverbindungen die Zahl 3 überschreitet, sind die Vorsprünge mit dem Stempel vorzugsweise federelastisch verbunden, um in vorteilhafter Weise Unebenheiten auszugleichen.

Zur federelastischen Verwirklichung der Vorsprünge können diese durch Stäbe realisiert werden, die in entsprechenden Öffnungen des Stempelkörpers gleitend geführt werden, wobei die Stäbe in den Öffnungen federelastisch gelagert sind und der Querschnitt jeden freien Endes der Stäbe einer Kontakt­ fläche entspricht. Die federelastische Lagerung mikroskopisch kleiner Stäbe für mikroskopisch kleine Kontaktflächen kann durch Tellerfedern im Stempelkörper realisiert werden, wobei die Tellerfedern auf die geführten Enden der Stäbe in dem Stempelkörper wirken. Unter mikroskopisch klein sind in die­ sem Zusammenhang Abmessungen zu verstehen, die noch mit leichtmikroskopischen Mitteln meßbar und/oder erkennbar sind.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Vorsprünge blattfederartig ausgebildet. Dazu ist je­ de Blattfeder mit einem Ende am Stempelkörper befestigt und weist eine Dicke auf, die kleiner oder gleich der Längenerstreckung einer Kontaktfläche ist. Das freie Ende der Blatt­ feder weist in dieser Ausführungsform die Andruckfläche auf, wobei die Breite jeder Blattfeder im Bereich des freien Endes auf die Quererstreckung der Kontaktfläche verjüngt ist. Eine solche spinnenartige Ausbildung des Stempels hat den Vorteil, daß Unebenheiten der Oberfläche des Halbleitersubstrats, die üblicherweise im Bereich von 10 bis 200 µm liegen, ohne wei­ teres ausgeglichen werden können, ohne daß gleitende oder sich bewegende Vorsprünge für den Stempel vorzusehen sind. Die blattfederartigen Vorsprünge gleichen die Oberflächen­ unebenheiten über ein Durchbiegen der Blattfedern aus und be­ wirken ein gleichmäßiges Andrücken der zu verbindenden Kompo­ nenten auf dem Halbleitersubstrat.

Um ein Diffusionslöten des niedrigschmelzenden Materials der Beschichtungslegierung mit den Materialien der Kontaktfläche und/oder der Kontaktanschlußflächen mit anschließender iso­ thermischer Erstarrung zu erreichen, weist der Stempelkörper vorzugsweise eine Heizung auf. Diese Heizung kann durch eine elektrische Widerstandsheizung, die im Stempelkörper angeord­ net ist, realisiert werden. Der Stempelkörper kann ferner vorzugsweise durch eine Strahlungsheizung indirekt aufgeheizt werden, wobei die Wärmestrahlen der vom Stempelkörper ent­ fernt angeordneten Wärmestrahlungsquelle auf die Oberfläche des Stempelkörpers fokussiert wird. Der Stempel kann in einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung indirekt durch Mikrowellen auf einer konstanten Temperatur für die isothermische Erstarrung gehalten werden.

Bei der isothermischen Erstarrung wird die zunächst niedrig­ schmelzende Komponente der Beschichtung mit den hochschmel­ zenden Materialkomponenten der Kontaktflächen und/oder der Kontaktanschlußfahnen angereichert, bis schließlich die Anreicherung derart hoch geworden ist, daß sich hochschmelzende intermetallische Phasen bei der eingestellten Temperatur der isothermischen Erstarrung bilden. Um dieses zu erreichen, weist das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Bondverbindungen zwischen Kontaktflächen eines Halbleiterchips und Kontaktanschlußfahnen eines Zwischenträ­ gers, der eine Umverdrahtung aufweist, folgende Verfahrens­ schritte auf:

• a) Beschichten der Kontaktflächen und/oder der Kontaktan­ schlußfahnen mit einer Metall-Legierung, die in dem Ma­ terial der Kontaktflächen und/oder der Kontaktanschluß­ fahnen mit zunehmender Temperatur zunehmend lösbar ist und intermetallische Verbindungen mit dem Material der Kontaktflächen und/oder Kontaktanschlußfahnen bei zuneh­ mendem Schmelzpunkt bildet und unter isothermischer Er­ starrung zu einem Material erstarrt, dessen Schmelztem­ peratur über dem Schmelzpunkt der Metall-Legierungs­ beschichtung liegt,
• b) Erhitzen des Stempels auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Metalllegierungsbeschichtung,
• c) Justieren des Stempels in Relation zu der Anordnung der Kontaktflächen und der Kontaktanschlußfahnen,
• d) Absenken des Stempels auf die Kontaktanschlußfahnen un­ ter Abreißen von Sollbruchstellen in der Leitungsführung der Kontaktanschlußfahnen, und
• e) Tempern der zu bondenden Komponenten unter Druck bei isothermischer Erstarrung der Bondverbindungen.

Dieses Verfahren, das sich auf die isothermische Erstarrung stützt, hat den Vorteil gegenüber den bisherigen Hochtempera­ turverfahren mit eutektischer Erstarrung, daß die Temperatur­ festigkeit der Verbindung oberhalb der Schmelztemperatur der niedrigschmelzenden Metall-Legierungsbeschichtung liegt. Da­ mit besteht die Möglichkeit, in vorteilhafter Weise die Tem­ peraturfestigkeit der Bondverbindung durch geeignete Wahl der Temperatur der isothermischen Erstarrung, d. h. durch geeigne­ te Wahl der Stempeltemperatur festzulegen. Ein Überschreiten der Temperzeit schädigt nicht die entstandene Verbindung, so daß es möglich ist, in vorteilhafter Weise eine Vielzahl von Kontaktflächen gleichzeitig mit den Kontaktanschlußfahnen zu verbinden, da Unterschiede im Wärmeübergang von den Andruck­ flächen auf die zu verbindenden Komponenten durch entspre­ chend langes Halten des Stempels in Andruckposition ausgegli­ chen werden können, ohne daß Festigkeitsunterschiede in der Qualität der Bondverbindung auftreten. Lediglich bei zu kur­ zer Andruckzeit besteht die Gefahr, daß eine der Bondverbin­ dungen nicht vollständig isothermisch erstarrt und damit beim Abheben des Stempels aufbricht. Die Zeitdauer, mit welcher der Stempel auf die zu verbindenden Komponenten zu pressen ist, hängt nur von dem angebotenen Schmelzvolumen der nied­ rigschmelzenden Metall-Legierung der Beschichtung ab, d. h. im wesentlichen von der Dicke der Beschichtung. Je dünner die Beschichtung mit niedrigschmelzender Komponente ist, um so früher wird eine der Temperatur der isothermischen Erstarrung entsprechende erstarrte Metall-Legierung und/oder metallische Phase und damit eine Verbindung zwischen den zu verbindenden Komponenten erreicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Kontaktanschlußfahnen des Zwischenträgers aus einer Kupferlegierung oder Nickellegierung mit Zinn oder Indium als Legie­ rungskomponente hergestellt.

Die Beschichtung der Kontaktflächen und/oder der Kontaktan­ schlußfahnen mit einer niedrigschmelzenden Metall-Legierung erfolgt vorzugsweise mittels Elektroplattieren. Dazu kann der Zwischenträger mit der Umverdrahtung und den freiliegenden Kontaktanschlußfahnen in ein Galvanikbad getaucht werden, so daß die Kontaktanschlußfahnen mit einer dünnen Schicht aus der niedrigschmelzenden Metall-Legierung elektroplattiert werden.

Ein anderes bevorzugtes Verfahren zum Beschichten der Kon­ taktflächen und/oder der Kontaktanschlußflächen mit der nied­ rigschmelzenden Metall-Legierung kann mittels stromloser Plattierung aus einem Lösungsbad, das die niedrigschmelzende Metall-Legierung abscheidet, erfolgen, indem der Halbleiter­ chip mit den freiliegenden Kontaktflächen in ein derartiges Lösungsbad eingetaucht wird oder der Zwischenträger mit den freiliegenden Kontaktanschlußfahnen diesem Lösungsbad ausge­ setzt wird.

Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zur Beschichtung der Kon­ taktflächen und/oder der Kontaktanschlußflächen mit einer niedrigschmelzenden Metall-Legierung ist die Aufdampftechnik oder eine Sputterabscheidung vorzugsweise durch eine Maske, so daß selektiv die Kontaktflächen und/oder die freiliegenden Kontaktanschlußfahnen beschichtet werden.

Schließlich ist es auch möglich, vorzugsweise eine Beschich­ tung der Kontaktflächen oder der Kontaktanschlußfahnen mit­ tels Gasphasenabscheidung zu erreichen. Bei allen Verfahren, die großflächig den Halbleiterchip oder den Zwischenträger mit einer niedrigschmelzenden Metall-Legierung überziehen, wie das stromlose Plattieren, die Aufdampftechnik, die Sput­ terabscheidung oder die Gasphasenabscheidung, sofern es nicht möglich ist, selektiv durch eine Maske nur die Kontaktflächen und Kontaktanschlußfahnen zu beschichten, ist es erforder­ lich, einen Maskierungs- oder Selektionsschritt beispielswei­ se mittels einer Photolithographietechnik vorzusehen.

Sind die Kontaktanschlußflächen und/oder Kontaktanschlußfah­ nen von ausreichender Größe, kann vorzugsweise die niedrig­ schmelzende Metall-Legierungsbeschichtung mittels Siebdruck­ technik oder Schablonendrucktechnik in vorteilhafter Weise selektiv aufgebracht werden.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsformen unter Bezug­ nahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht mit teilweisem Querschnitt in Längsrichtung durch eine dritte Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht mit teilweisem Querschnitt in Querrichtung durch die Ausführungsform der Fig. 3.

Fig. 5 bis 7 zeigen Verfahrensstufen bei der Herstellung erfindungsgemäßer Bondverbindungen.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Prinzipskizze ei­ ner ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Diese Vorrichtung dient der Herstellung einer Vielzahl von Bondverbindungen 1 zwischen Kontaktflächen 2 auf einer Ober­ fläche 3 eines Halbleiterchips 4 und Kontaktanschlußfahnen 5 eines Zwischenträgers 6, der eine Umverdrahtung 7 aufweist. Die Kontaktflächen 2 und/oder die Kontaktanschlußfahnen 5 sind für diese Vorrichtung mit einer niedrigschmelzenden Me­ tall-Legierungsbeschichtung versehen. Die Metall-Legierung der Beschichtung ist in dem Material der Kontaktflächen 2 und/oder der Kontaktanschlußfahnen 5 mit zunehmender Tempera­ tur zunehmend lösbar und bildet intermetallische Phasen. Die Metall-Legierung der Beschichtung erstarrt mit dem Material der Kontaktflächen 2 und/oder der Kontaktanschlußfahnen 5 un­ ter isothermischer Erstarrung zu einem Material, dessen Schmelzpunkt über dem Schmelzpunkt der Metall-Legierungs­ beschichtung liegt.

Zur Aufrechterhaltung der Temperatur für die isothermische Erstarrung weist die Vorrichtung einen beheizbaren Stempel zum Aufeinanderpressen und gleichzeitigen Erhitzen und Tem­ pern der Kontaktanschlußfahnen 5, der Metall- Legierungsbeschichtung und der Kontaktflächen 2 auf, wobei der Stempel eine Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die ih­ rerseits Andruckflächen besitzen und jeweils eine einzelne Andruckfläche 10 der Größe einer entsprechenden Kontaktfläche 2 angepaßt ist. Die Vorsprünge 9 an dem Stempelkörper 14 sind in gleicher Weise positioniert wie die Anordnung der Kontakt­ flächen 2 auf der Oberfläche 3 des Halbleiterchips 4.

Der Stempelkörper 14 mit den Vorsprüngen 9 kann auf eine kon­ stante Temperatur der isothermischen Erstarrung in Pfeilrich­ tung A indirekt aufgeheizt sein und ein entsprechender Anpreßdruck A kann gleichzeitig auf den Stempel wirken, um bis zur Beendigung der isothermischen Erstarrung die Kontaktan­ schlußfahnen auf die Kontaktflächen mit zwischenliegender Me­ tall-Legierungsbeschichtung zu drücken. Dabei wird zunächst die niedrigschmelzende Metall-Legierung der Beschichtung schmelzen und hochschmelzendes Material der Kontaktflächen und/oder der Kontaktanschlußfahnen sich in der Schmelze zu­ nehmend lösen und intermetallische Phasen bilden, die aus den Komponenten der niedrigschmelzenden Metall-Legierung der Be­ schichtung und dem hochschmelzendem Material der Kontaktflä­ hen und/oder Kontaktanschlußfahnen bestehen.

In der Ausführungsform der Fig. 1 besteht der Stempel aus einem starren Stempelkörper 14 und starren Säulen 19, die als Stempelvorsprünge ausgebildet sind. Ein derart starre Vor­ richtung kann auf einer unebenen Substratoberfläche nur ein­ gesetzt werden, wenn die Zahl der starren Säulen 19 auf drei beschränkt bleibt. Bereits bei vier Säulen würde eine derar­ tige Vorrichtung aufgrund von Unebenheiten des Substrats ver­ sagen.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch eine Prinzipskizze ei­ ner zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung. Bei dieser Ausführungsform wird der Stempelkörper 14 direkt durch eine eingebaute elektrische Widerstandsheizung beheizt. Darüber hinaus wird der Stempelkörper 14 von einer Abdeckplatte 20 abgedeckt, die federelastische Elemente 21 an den Positionen aufweist, an denen in Öffnungen 13 Andruckstä­ be 12 gleitend geführt werden. Mit Hilfe der federelastischen Elemente 21 der Abdeckplatte 20 wird dafür gesorgt, daß Un­ ebenheiten des Substrats 22 und damit Unebenheiten in der Ebene der Kontaktanschlußflächen 2 ausgeglichen werden. Da in dieser zweiten Ausführungsform der Stempelkörper 14 durch die Heizung 15 in Pfeilrichtung A direkt beheizt wird ist ledig­ lich ein Anpreßdruck auf den Stempel aufzubringen, um einen intensiven Kontakt zwischen den zu verbindenden Komponenten über die Andruckflächen 10 der Stäbe 12 zu erreichen.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht mit teilweisem Querschnitt in Längsrichtung durch eine dritte Ausführungsform der Erfin­ dung. Das Substrat 22 trägt hier in Längsrichtung mindestens eine Zeile von Kontaktflächen 2, die mit Kontaktanschlußfah­ nen 5, wie sie in Fig. 4 gezeigt werden, zu verbinden sind. Der Stempel 8 wird zur Gewährleistung einer isothermischen Erstarrung entweder durch eine direkte oder eine indirekte Beheizung auf einer konstanten Tempertemperatur gehalten und dabei in Pfeilrichtung A mit seinen Vorsprüngen 9 auf die zu verbindenden Komponenten gepreßt. Um Unebenheiten des Halb­ leiterchips 4 an der Oberfläche 3 auszugleichen, sind die Vorsprünge 9 in dieser Ausführungsform als Blattfedern 18 ausgeführt, die fest mit dem Stempelkörper 14 verbunden sind. Die Blattfedern 18 sind leicht vorgebogen, wobei zum Aus­ gleich etwaiger Querkräfte ein Teil der Blattfedern 18 in ei­ ne Richtung vorgebogen ist und ein anderer Teil der Blattfe­ dern 18 in eine entgegengesetzte Richtung vorgebogen ist.

Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht mit teilweisem Querschnitt in Querrichtung durch die Ausführungsform der Fig. 3. Bei­ spielhaft sind hier zwei parallele Zeilen von Kontaktflächen 2 auf einem Halbleitersubstrat 22 gezeigt, die mit Kontaktan­ schlußfahnen 5 zu verbinden sind. Da die Breite der Blattfe­ dern 18 die Quererstreckung der Kontaktflächen 2 überschrei­ tet, sind die Blattfedern 18 an ihren freien Enden 11 ver­ jüngt, so daß die Andruckflächen 10 der freien Enden der Blattfedern 18 in ihren Abmessungen den Abmessungen der Kon­ taktflächen 2 entsprechen.

Beim Herunterfahren des spinnenartigen Stempels, wie er in den Fig. 3 und 4 gezeigt wird, werden Sollbruchstellen 16 der Verdrahtung 7 auf dem Zwischenträger 6 abgerissen, so daß die Anschlußfahnen 5 auf die Kontaktflächen 2 gepreßt werden können.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen Verfahrensstufen bei der Herstel­ lung erfindungsgemäßer Bondverbindungen. Dazu zeigt die Fig. 5 zunächst den Stempel 15 in angehobener und vorjustierter Position, so daß die Andruckflächen 10 der Vorsprünge 9 des Stempels 8 über den Kontaktanschlußfahnen 5 des Zwischenträ­ gers 6 und den Kontaktflächen 2 des Halbleitersubstrats 4 an­ geordnet sind.

Beim Absenken des Stempels 8 in Pfeilrichtung A, wie es in Fig. 6 gezeigt wird, reißen die Sollbruchstellen 16 der Kon­ taktfahnen 5 ab, so daß diese auf die Kontaktflächen 2 ge­ preßt werden können. Zwischen den Kontaktanschlußfahnen und den Kontaktflächen ist aufgrund der Beschichtung mit einer niedrigschmelzenden Metall-Legierung der Kontaktflächen und/oder der Kontaktanschlußfahnen die niedrigschmelzende Le­ gierungsbeschichtung zwischen den beiden verbindenden Kompo­ nenten angeordnet. Der Stempel 8 kann entweder direkt oder indirekt auf einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des niedrigschmelzenden Materials gehalten werden, bei der die isothermische Erstarrung und damit die Bildung einer iso­ thermischen Verbindung, die im wesentlichen aus intermetalli­ schen Phasen besteht, zwischen der Kontaktanschlußfahne und den darunterliegenden Kontaktanschlußflächen erfolgen soll.

Nach einer vorgegebenen Temperzeit, die mindestens so lange anhält, bis der isothermische Erstarrungsvorgang abgeschlossen ist, wird, wie es Fig. 7 zeigt, der Stempel 8 der Fig. 6 entfernt und eine feste Bondverbindung über die Kontaktan­ schlußfahnen 5 ist mit der Verdrahtung 7 des Zwischenträgers 6 erreicht.

Bezugszeichenliste

1

Bondverbindungen

2

Kontaktflächen

3

Oberfläche

4

Halbleiterchip

5

Kontaktanschlußfahnen

6

Zwischenträger

7

Umverdrahtung

8

Stempel

9

Vorsprünge

10

Andruckfläche

11

freie Enden

12

Stab

13

Öffnungen

14

Stempelkörper

15

Heizung

16

Sollbruchstelle

17

Leitungsführung

18

Blattfeder

19

Ende der Blattfeder am Stempelkörper

20

Abdeckplatte

21

federelastisches Element

22

Substrat

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Herstellen einer Vielzahl von Bondver­ bindungen (1) zwischen Kontaktflächen (2) auf einer Oberfläche (3) eines Halbleiterchips (4) und Kontaktan­ schlußfahnen (5) eines Zwischenträgers(6), der eine Um­ verdrahtung aufweist, wobei die Kontaktflächen (2) und/oder die Kontaktanschlußfahnen (5) mit einer niedrig schmelzenden Metallegierungbeschichtung versehen sind, wobei die Metallegierung der Beschichtung in dem Materi­ al der Kontaktflächen (2) und/oder der Kontaktanschluß­ fahnen (5) mit zunehmender Tempertemperatur zunehmend lösbar ist und sich intermetallische Phasen aus den ele­ mentaren Komponenten des Materials der Beschichtung und des Materials der Kontaktflächen und/oder der Kontaktan­ schlußfahnen mit hohem Schmelzpunkt bilden und unter isothermischer Erstarrung bei einer Temperatur erstar­ ren, die über dem Schmelzpunkt der Metallegierung der Beschichtung liegt, und wobei die Vorrichtung einen be­ heizbaren Stempel (8) zum Aufeinanderpressen und gleich­ zeitigen Erhitzen und Tempern der Kontaktanschlußfahnen (5), der Metallegierungsbeschichtung und der Kontaktflä­ chen (2) mittels einer Vielzahl von Vorsprüngen (9) ent­ sprechend der Vielzahl von Kontaktflächen (2) aufweist, wobei die Vorsprünge (9) Andruckflächen (10) aufweisen und jeweils eine einzelne Andruckfläche (10) der Größe einer entsprechenden Kontaktfläche angepaßt, und die Vorsprünge (9) in gleicher Weise angeordnet sind wie die Anordnung der Kontaktflächen (2).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (9) federelastisch mit dem Stempel (8) verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (9) mittels Stäben (12) realisiert sind und die Stäbe (12) in entsprechenden Öffnungen (13) des Stempelkörpers (14) gleitend geführt werden, wobei die Stäbe (12) in den Öffnungen (13) federelastisch gelagert sind, und der Querschnitt jeden freien Endes (11) der Stäbe einer Kontaktfläche (2) angepaßt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktanschlußfahnen aus einer Kupferlegierung oder einer Nickellegierung hergestellt sind.

5. Vorrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (9) blattfederartig ausgebildet sind, wo­ bei jede Blattfeder (18) mit einem Ende (19) am Stempel­ körper (14) befestigt ist und eine Dicke aufweist, die kleiner gleich der Längserstreckung einer Kontaktfläche ist und das freie Ende (11) die Andruckfläche (10) auf­ weist, wobei die Breite jeder Blattfeder (18) im Bereich des freien Endes (11) auf die Quererstreckung der Kon­ taktfläche verjüngt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempelkörper (14) eine Heizung (15) aufweist.

7. Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Bondverbin­ dungen (1) zwischen Kontaktflächen (2) auf einer Ober­ fläche (3) eines Halbleiterchips (4) und Kontaktan­ schlußfahnen (5) eines Zwischenträgers(6), der eine Um­ verdrahtung aufweist, unter Anwendung der Vorrichtung eines der vorhergehenden Ansprüche, das folgende Verfah­ rensschritte a)-e) aufweist:

• a) Beschichten der Kontaktflächen (2) und/oder der Kontaktanschlußfahnen (5) mit einer niedrig schmel­ zenden Metallegierung, die in dem Material der Kon­ taktflächen (2) und/oder der Kontaktanschlußfahnen (5) mit zunehmender Tempertemperatur zunehmend lös­ bar ist und sich intermetallische Phasen aus den elementaren Komponenten des Materials der Beschich­ tung und des Materials der Kontaktflächen und/oder der Kontaktanschlußfahnen mit hohem Schmelzpunkt bildet und unter isothermischer Erstarrung bei ei­ ner Temperatur erstarrt, die über dem Schmelzpunkt der Metallegierungsbeschichtung liegt,
• b) Erhitzen des Stempels (8) auf die Temperatur der isothermischen Erstarrung,
• c) Justieren des Stempels (8) in Relation zu der An­ ordnung der Kontaktflächen (2)
• d) Absenken des Stempels (8) auf die Kontaktanschluß­ fahnen (5) unter Abreißen von Sollbruchstellen (16) in der Leitungsführung (17) der Kontaktanschlußfah­ nen (5), und
• e) Tempern der zu bondenden Komponenten unter Druck bei isothermischer Erstarrung der Bondverbindung.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Kontaktflächen (2) und/oder der Kontaktanschlußfahnen (5) mit der Metall-Legierung mit­ tels Elektroplattierung erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Kontaktflächen (2) und/oder der Kontaktanschlußfahnen (5) mit der Metall-Legierung mit­ tels stromloser Plattieren erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Kontaktflächen (2) und/oder der Kontaktanschlußfahnen (5) mit der Metall-Legierung mit­ tels Aufdampftechnik oder Sputterabscheidung durch einen Maske selektiv erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Kontaktflächen (2) und/oder der Kontaktanschlußfahnen (5) mit der Metall-Legierung mit­ tels Gasphasenabscheidung erfolgt.

12. Verfahren Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Kontaktflächen (2) und/oder der Kontaktanschlußfahnen (5) mit der Metall-Legierung mit­ tels Siebdrucktechnik oder Schablonendrucktechnik er­ folgt.