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DE2658532A1 - Zwischentraeger zur halterung und kontaktierung eines halbleiterkoerpers - Google Patents

Zwischentraeger zur halterung und kontaktierung eines halbleiterkoerpers

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DE2658532A1
DE2658532A1 DE19762658532 DE2658532A DE2658532A1 DE 2658532 A1 DE2658532 A1 DE 2658532A1 DE 19762658532 DE19762658532 DE 19762658532 DE 2658532 A DE2658532 A DE 2658532A DE 2658532 A1 DE2658532 A1 DE 2658532A1
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen
Berlin und München 3 VPA 76 P 7 174 BRD
Zwischenträger zur Halterung und Kontaktierung eines Halbleiterkörper
Die Erfindung betrifft einen Zwischenträger zur Halterung und Kontaktierung eines Halbleiterkörpers, mit Kontaktfingern, die jeweils einen Außenkontakt und einen einer Elektrode des Halbleiterkörpers zugeordneten Innenkontakt aufweisen, sowie ein Verfahren, zur Herstellung eines derartigen metallischen Zwischenträgers.
Derartige Zwischenträger werden in zunehmenden Maße bei der Montage von Halbleiterkörpern verwendet, da sie statt der bisher üblichen Einzelkontaktierung über Drähte eine gleichzeitige Kontaktierung sämtlicher Elektroden des Halbleiterkörpers ermöglichen. Als Zwischenträger sind sowohl metallische Strukturen auf einem Kunststoffband bekannt als auch rein metallische Formteile, die ätz- oder galvanotechnisch gestellt werden können. Halbleiterkörper, die auf diese Weise kontaktiert wurden, können in herkömmliche, als Spinnen bezeichnete, Systemträger einge-
KIk 17 CKa
21. 12. 76
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setzt und zu einem Gehäuse umspritzt werden (GB-PS 1 199 848) oder auch direkt in Schichtschaltungen oder gedruckte Schaltungen eingebaut werden.
Eine derartige Kontaktierungsart bedingt jedoch auch Vorkehrungen bei den Halbleiterkörpern. So müssen sämtliche Elektroden der Halbleiterkörper mit Anschlußhöckern versehen werden. Dadurch wird einerseits die Anschlußstelle zugänglich, andererseits wird der Kontaktfinger des Zwischenträgers durch den harten Kupferkern des Höckers auf Distanz gehalten und damit die Gefahr von Kurzschlüssen zur Oberfläche des Halbleiterkörpers vermieden. Die Herstellung der Anschlußhöcker auf dem Halbleiterkörper bereitet jedoch Schwierigkeiten, da während des Aufbaus die Abdeck- und Passivierungsschicht auf der Oberfläche beschädigt bzw. in ihrer Haftfestigkeit vermindert wird. Das wiederum vermindert die Ausbeute, erhöht die Kurzschlußgefahr bei der Kontaktierung und verringert die Zuverlässigkeit im Betrieb.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Zwischenträger zur Halterung und Kontaktierung eines Halbleiterkörpers zu schaffen, welcher eine funktionssichere und mit geringem Aufwand zu realisierende Kontaktierung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Zwischenträger der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Innenkontakte zumindest gegenüber den angrenzenden Bereichen der Kontaktfinger als erhabene Hocker ausgebildet sind. Bei dem erfindungsgemäßen Zwischenträger wird der zwischen Kontaktfingern und Halbleiterkörper erforderliche Abstand, also zum überwiegenden Teil durch die Hocker auf den Kontaktfingern aufgebracht. Dadurch brauchen die Elektroden auf dem Halbleiterkörper nur noch mit einer kontakt!erbaren Schicht geringer Dicke versehen werden
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und die Passivierungsschicht wird nicht durch langwierige Aufbauvorgänge geschädigt. Weiterhin ist es möglich, auf dem Halbleiterkörper Anschlußhöcker aus weichem Material z.B. Zinn-Blei aufzubauen, wie sie bei Flip-Chip-Kontaktierungen"üblich sind, 5 ohne daß die Gefahr von Kurzschlüssen beim Kontaktierungsvorgang gegeben ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Hocker und Außenkontakte als erhabene Bereiche aus dem Material . der Kontaktfinger herausgebildet. Hierdurch kann der gesamte Zwischenträger bzw. die metallische Struktur des Zwischenträgers einstückig hergestellt werden· Vorzugsweise weisen die Hocker und Außenkontakte hierbei die doppelte Stärke der übrigen Bereiche der Kontaktfinger auf.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zumindest die an die Hocker angrenzenden Bereiche der Kontaktfinger mit einer lotabweisenden Oberfläche versehen. Durch diese Maßnahme kann im Bereich der Hocker definiert ein Lot aufgebracht werden. Außerdem wird bei der Kontaktierung eines Halbleiterkörpers das Wegfließen von Lot verhindert und somit die Gefahr von Kurz-Schlüssen weiter herabgesetzt.
Zur Erleichterung der Kontaktierung eines Halbleiterkörpers und zur leichteren Weiterverdrahtung können die Hocker und die Außenkontakte mit einer gut kontaktierbaren Oberflächenschicht bedeckt sein. Vorzugsweise besteht die Oberflächenschicht hierbei aus Zinn, Zinn-Blei oder Gold,
Die Ausbildung der Lrmenkon takte als erhabene Hocker kann besonders vorteilhaft und ohne besonderen Aufxvarid bei der ätztechnischen Herstellung rein metallischer Zwischenträger realisiert werden. Die Erfindung gibt auch ein Verfahren zur Herstellung rein metal Lischer Zwischenträger an, bei welchem auf
·-" Vi '-■ >; i
eine Seite eines Trägerbleches eine erste ätzresistente Schicht mit dem positiven Bild des gesamten Zwischenträgers und auf die gegenüberliegende Seite eine zweite ätzresistente Schicht mib
dem positiven Bild der Flocker und der Außenkontakte aufgebracht wird und bei welchem dann der Zwischenträger durch beidseitiges Ätzen aus dem Trägerblech herausgebildet wird. Durch das genannte Verfahren können bei einem Minimum an Arbeitsgängen die Hocker bei der ätztechnischen Herstellung der Zwischenträger
mit erzeugt werden. Da beim beidseitigen Ätzen oben die gesamte Struktur des Zwischenträgers und unten nur die Hocker und die
Außenkontakte abgedeckt sind, wird der Querschnitt der Kontaktfinger auf die Hälfte der ursprünglichen Stärke verringert, so daß die Hocker und die Auüenkontakte als erhabene Bereiche verbleiben.
Bei einer ersten Ausführungsform des vorstehend beschriebenen
Verfahrens werden aLs erste und zweite ätzresistente Schicht
Ätzmasken aufgebracht und die Ätzmasken nach dem Ätzen entfernt. Hierdurch können für die Strukturerzeugung bekannte photolithographic ehe Verfahren angewandt werden. Nach Entfernung der ktzmasken können darin die Hocker und die gegenüberliegenden Oberflächen der Kon taktfinger mit einer gut kontaktierbaren Oberflächenschicht überzogen werden.
Bei einer zweiten Ausführung;;form des vorstehend beschriebenen Verfahrens wird aLs erste und zweite ützresis tente Schicht eine gut kontaktierbure OberflächennchLcht durch galvanische Me ta LL-abscheidung aufgebracht. Hierbei können die zur S trukturgebutu; erforderlichen GaLvariLkmasken v/Leder* durch bekannte photoLit.tr>graphifjche Verfahren erzeugt v/erden.
Bei beiden Amsfiihriiru;··. formen des Verfahrens zur Herstellung
metalLischer Zwischenträger werden vor-iu1;:; weise nach dem Atii-u
zumindest die an die Hocker angrenzenden Bereiche der Kontaktfinger mit einer lotabweisenden Oberfläche versehen. Durch diese Maßnahme wird später das Wegfließen von Lot verhindert und eine selektive Metallabscheidung ermöglicht.
Im folgenden werden Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Figur 1 einen Zwischenträger, dessen Innenkontakte als erhabene Hocker ausgebildet sind in der Draufsicht,
Figur 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II der Figur 1 jedoch mit aufkontaktiertem Halbleiterkörper,
Figur 3 bis Figur 6 Verfahrensstufen einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des in den Figuren und 2 dargestellten Zwischenträgers und die
Figuren 7 und 8 abweichende Verfahrensstufen einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Zwischenträgers.
Die Figuren 2 bis 8 stellen Schnittbilder dar, in welchen die Materialdicken zur besseren Veranschaulichung stark überhöht gezeichnet sind. In sämtlichen Figuren sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Figur 1 zeigt in der Draufsicht einen Ausschnitt eines Blechbandes, aus welchem die Strukturen mehrerer zusammenhängender Zwischenträger herausgeätzt sind. Der dargestellte Zwischenträger umfaßt einen äußeren Rahmen 10, an welchem z. B. insgesamt vierzehn Außenkontakte 11 hängen. Von jedem Außenkontakt 11 ausgehend ragt in das Rahmeninnere ein Kontaktfinger 12. Am inneren Ende der Kontaktfinger 12 ist jeweils ein Innenkontakt angeordnet, welcher als erhabener Hocker 13 ausgebildet ist. Wie aus dem Schnittbild der Figur 2 hervorgeht, sind die Kontaktfinger 12 im Bereich zwischen den Höckern 13 und den Außen-
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kontakten 11 auf die Hälfte der ursprünglichen Stärke abgeätzt, so daß die Hocker 13 und die Außenkontakte 11 erhabene Bereiche bilden. Die Außenkontakte 11, die Hocker 13 und die· gegenüberliegende Oberfläche des Zwischenträgers sind mit einer gut kontaktierbaren Oberflächenschicht 21 bzw. 22 bzw. 23 überzogen, während die geätzten Bereiche mit einer lotabweisenden Oberfläche 31 bzw. 32 versehen sind. Beim Kontaktieren eines Halbleiterkörpers 4, dessen Elektroden nur mit einer kontaktierbaren Schicht 41 geringer Dicke versehen sind, verhindert die lotabweisende Oberfläche 31 und 32 das Wegfließen von Lot bzw. kontaktierbarem Material. Nach dem Kontaktiervorgang können dann die Außenkontakte 11 mit den inneren Anschlußbeinen eines metallischen Systemträgers verbunden oder auch direkt mit den entsprechenden Anschlüssen einer Schichtschaltung oder einer gedruckten Schaltung kontaktiert werden. Daraufhin wird der für die Handhabung erforderliche äußere Rahmen 10 abgetrennt.
Bei einer ersten Ausführungsform.eines Verfahrens zur Herstellung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Zwischenträgers wird gemäß Figur 3 von einem Trägerblech 1, das auch in Form eines Bandes vorliegen kann, ausgegangen. Auf die Oberflächen dieses, beispielsweise aus Kupfer bestehenden Trägerbleches 1, werden dann eine obere Photolackschicht 5 bzw. eine untere Photolackschicht 6 aufgebracht und so belichtet, daß nach dem Entwickeln gemäß Figur 4 Ätzmasken 50 bzw. 60 gebildet sind. Die Ätzmaske 50 bedeckt die gesamte Fläche der späteren Struktur des Zwischenträgers, während die Ätzmaske 60 die Bereiche der Hocker und Außenkontakte bedeckt und die dazwischenliegenden Bereiche der Kontaktfinger freiläßt. Beim nachfolgenden Ätzen mit beidseitigem Ätzangriff wird daher die Struktur des Zwischenträgers mit den Außenkontakten 11, den Kontaktfingern 12 und den Höckern gebildet, wobei die einem einseitigen Ätzangriff ausgesetzten Kontaktfinger 12 auf die Hälfte der Stärke der übrigen Bereiche abgedünnt werden. Ein geeignetes Ätzmittel ist beispielsweise Kupferchlorid oder eine ammoniakalische Natriumchlorit-Ätze.
Unmittelbar nach dem Ätzen werden die freiliegenden geätzten
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Oberflächen passiviert, so daß die lotabweichenden Oberflächen 31 bzw. 32 entstehen. Das Passivieren kann beispielsweise durch Eintauchen in eine wäßrige Schwefelleberlösung vorgenommen werden. Bei einer Schwefelleberlösung mit etwa 2,5 g -Schwefelleber pro Liter Leitungswasser bildet sich beispielsweise nach ca. 5 Minuten auf den freiliegenden Oberflächen eine beständige und lotabweisende Kupfersulfid-Schicht. Nach dem Passivieren werden dann die Ätzmasken 50 und 60 entfernt, so daß gemäß Figur 5 der fertigstrukturierte Zwischenträger verbleibt. Gemäß Figur 6 kann dann, wenn die Oberfläche in diesem Zustand nicht für eine Kontaktierung geeignet ist, noch eine gut kontaktierbare, z. B. aus Zinn, Zinn-Blei oder Gold bestehende Oberflächenschicht mit ihren Teilbereichen 21, 22 und 23 aufgebracht werden. Das Aufbringen der Oberflächenschicht kann beispielsweise durch stromlose oder galvanische Metallabseheidung oder durch Feuerverzinnung erfolgen, wobei die lotabweisenden Bereiche 31 und 32 nicht mit bedeckt werden.
Bei einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Zwischenträgers werden die in Figur 1 abgebildeten Photolackschichten 5 und 6 so belichtet, daß nach dem Entwickeln gemäß Figur 7 Galvanikmasken 51 bzw. 61 gebildet sind. Wie es in Figur 8 dargestellt ist, werden durch galvanische Metallabscheidung die aus Zinn oder Zinn-Blei bestehenden Oberflächenschichten 21, 22 und 23 aufgebracht und die Galvanikmasken 51 und 61 entfernt. Bei einem nachfolgenden selektiven Ätzvorgang mit beidseitigem Ätzangriff, der beispielsweise wieder in einer ammoniakalisehen Natrium-Chlorit-Ätze vorgenommen werden kann, entsteht dann der in Figur 6 dargestellte Zwischenträger. Wird -dieser Zwischenträger in eine wäßrige Schwefelleberlösung eingetaucht, so bildet sich auf den in Figur 5 dargestellten Bereichen 31 und 32 eine lotabweisende Kupfersulfidschicht, während die aus Zinn oder Zinn-Blei bestehenden Oberflächenbereiche durch die Schwefelleberlösung nicht verändert werden.
11 Patentansprüche
8 Figuren
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Claims (11)

  1. Patentansprüche
    Zwischenträger zur Halterung und Kontaktierung eines HaIbleiterkörpers, mit Kontaktfingern, die jeweils einen Außenkontakt und einen einer Elektrode des Halbleiterkörpers zugeordneten Innenkontakt aufweisen, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Innenkontakte zumindest gegenüber den angrenzenden Bereichen der Kontaktfinger (12) als erhabene Hocker (13) ausgebildet sind.
  2. 2. Zwischenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hocker (13) und Außenkontakte
    (11) als erhabene Bereiche aus dem Material der Kontaktfinger (12) herausgebildet sind.
  3. 3. Zwischenträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hocker (13) und Außenkontakte
    (11) etwa die doppelte Stärke der übrigen Bereiche der Kontaktfinger (12) aufweisen.
  4. 4. Zwischenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zumindest die 'an die Hocker (13) angrenzenden Bereiche der Kontaktfinger
    (12) mit einer lotabweisenden Oberfläche (31, 32) versehen sind.
  5. 5· Zwischenträger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hocker (13) und die Außenkontakte (11) mib einer gut kontakt!erbaren Oberflächenschicht (21, 22) bedeckt sind.
  6. 6. Zwischenträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht (21, 22) aus Zinn, Zinn-Blei oder Gold besbeht.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung eines metallischen Zwischenträgers nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, durch Ätzen, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Seite
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    eines Tragerblech.es (1) eine erste ätzresistente Schicht mit dem positiven Bild des gesamten Zwischenträgers und auf die gegenüberliegende Seite eine zweite ätzresistente Schicht mit dem positiven Bild der Hocker (13) und der Außenkontakte (11) aufgebracht wird und daß dann der Zwischenträger durch beidseitiges Ätzen aus dem Trägerblech (1) herausgebildet wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als erste und zweite ätzresistente Schicht Ätzmasken (50, 60) aufgebracht werden und daß die Ätzmasken (50, 60) nach dem Ätzen entfernt werden.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hocker (13) und die gegenüberliegenden Oberflächen der Kontaktfinger (12) mit einer gut kontaktierbaren Oberflächenschicht (21, 22, 23) überzogen werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als erste und zweite ätzresistente Schicht eine gut kontaktierbare Oberflächenschicht (21, 22, 23) durch galvanische Metallabseheidung aufgebracht wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch g ei kennzeichnet , daß nach dem Ätzen zumindest die an die Hocker (13) angrenzenden Etereiche der Kontaktfinger (12) mit einer Io tab v/ei senden Oberfläche (31, 32) versehen werden.
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