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JPH0318040A - ハイブリッド半導体ストラクチャの製造法 - Google Patents

ハイブリッド半導体ストラクチャの製造法

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JPH0318040A
JPH0318040A JP2089258A JP8925890A JPH0318040A JP H0318040 A JPH0318040 A JP H0318040A JP 2089258 A JP2089258 A JP 2089258A JP 8925890 A JP8925890 A JP 8925890A JP H0318040 A JPH0318040 A JP H0318040A
Authority
JP
Japan
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layer
substrate
pad
adhesive
pads
Prior art date
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Application number
JP2089258A
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English (en)
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JP2871800B2 (ja
Inventor
Dieter Seipler
デイーター・ザイプラー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Application granted granted Critical
Publication of JP2871800B2 publication Critical patent/JP2871800B2/ja
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ハイブリッド半導体ストラクチヤの製造法お
よびこの製造法により製造されるノ・イブリツド半導体
に関する。詳細には，端子へまたは他の接続装置への接
続線路を支持する支持体サブストレート上の類似の接続
パッドへ接続されるべき接続パッドを有する半導体チッ
プおよびその製造法に関する。
従来技術 ハイブリッド回路網を７リップチップ技術で製造するこ
とが提案されている。
この技術は半導体チップを、金属の回路の設けられたセ
ラミックサブストレートの反対側に設けて、このチップ
をサブストレートへ接触工レメントを融溶することによ
り接続する。この接触エレメントはチップのパッドとサ
ブストレートとの間で球形にすることができる。例えば
米国特許第３２９２２４０号，　ＭｃＮｖｔｔ他を参照
のこと。小さいはんだ点の形式のはんだは習慣的にな筐
りーすず軟はんだである。
この技術は“フリツプーチツプ゛技術と称せられる、何
故ならばチップまたはサブストレートがそれぞれ各々の
他方の上で裏返しにされているからである。この技術は
米国特許第３５１７２７９号，　Ｉｋｅｄａに示されて
いる様に、小さい金属球またはボールを用いないで、そ
れぞれの接触エレメント上の軟はんだをチツブかよび／
またはサブストレート上へ被着して、次にチップをサブ
ストレート上へ、前もって被着されたはんだ層を用いて
還流はんだ工程によりろう付けする。
米国特許第２３０３３９３号公報，　Ｈｙｍｅｓには、
前記の米国特許第３２９２２４０号の方法および装置を
次の点で改善した接続法かよび装置が示されている。即
ち端子エレメン｝またはパツドが、それらが高温を受け
ても実質的に変形されないように、特徴づけられている
。
前述の接続装置は、線路の・ξツク密度が高い時は製造
が困難である、何故ならば接続が、隣接線路間の短絡を
生ぜさせることなく機械的かつｂ気的に完全でなければ
ならないからである。
軟はんだを半導体チップかよび／または支持体続 サブストレートのパッドの接着金属化線路へ次溶 の量で被着させることは困難である、即ちＪＰ触の際に
、電気接続、短絡を生ぜさせることなく良好であるよう
な量で被着させることは困難である。半導体エレメント
は著しく小さくかつ間隔のせｌｌ／′１！気接触金属化
領域を有するため、周知の７リップチップ技術による接
続では、接触線路および接続パッドの幾何学的配置にも
とづくいくつかの制限が生ずる。
発明の解決すべき問題点 本発明の課題は、迅速でかつ信頼性を有し、さらにコン
ポーネントの高いノξツキ／グ密度を可能とする、チッ
プ上の接続／８ツドをサブストレート上の接続パッドへ
接続するための、および機械的釦よび電気的に信頼でき
て、かつ電気接続体の間隔を密にできる半導体一支持体
サブストレート接続ストラクチヤを開発するための方法
を提供することである。
問題点を解決するための手段 要約すれば、サブストレート支持板の表面たとえばセラ
ミックは、その上に接続パッドを有する。半導体サブス
トレートチップたとえば集積回路ＩＣは、同じく複数個
の接続パッドを有し、これらの接続パッドはチップの表
面で！たは内部で接続可能であシ、これによりその中で
適切な電子コンポーネントを形成する。
本発明によれば、光砕化性の絶縁性接着剤の層がサブス
トレート支持体の表面および半導体チップの表面のいず
れか一方へまたは両方へ被着される。フォトマスキング
技術により接着性の絶縁層が、接続パッドの存在しない
領域にかいて硬化される。そのためこの層は、接続パツ
ドの位置されている領域に釦いては露出ｌ〆状態にされ
そのため接着性ｌたは粘着性を有する。
金属粉末がこれらの接着性の維持された領域の中へ導ひ
かれる。金属粉末は代表的には銀の粉末寸たは他の適切
な拡散可能な金属であり、導電物質である。そのため前
記の接着性領域は導電性を有する。そのためい捷や導電
性の接着コーティングをその上に有するようになったパ
ツドは互いに心合わせされて互いに係合される。
そのためサブストレートの一方のまたは他方のまたは両
方の上のそれぞれのパッドの上の導電接着領域は、対向
するパッドをまたは導電コーティングを接続する。この
ようにして、半導体サブストレートチップの接続パッド
は、接着層にようサブストレート支持体プレートのノぞ
ツド一代表的にはセラミックーと電気的にかつ機械的に
接続される。組み立て後に合戊ストラクチヤは高温で硬
化される。
この方法の利点は、密にパックされた接続ノξッドまた
は線路を有する半導体チップが幾何学寸法に関して制限
なしにサブストレートに接続できることである。硬化さ
れた絶縁層は、接続パツドにおける実際の接続部以外の
すべての露出された金属面または半導体面の絶縁を形成
する。
本発明によれば、接続パッドは補強することができる。
有利にはこの補強物質はニッケルおよび／または銀また
は金から構或され、ニッケルおよび／または銀または金
の袖強層を形威する。この桶強は、突出する接触領域に
もとづいて接触を一膚容易にする。
本発明によれば接続線路は、サブストレートプレートの
一方または両方の上にまたはチップの上に載置されて、
接続線路が最初に衣面安定化される。次に光感接着層が
それぞれのサブストレート上へまたはチップ上へ被着さ
れて硬化される。しかしこの場合、パッドの上方の領域
は硬化されない。周知のフォトマスキング技術が、砂化
されずに残されるべき領域をマスクするために、使用で
きる。次に金属粉末一有利には銀−が硬化されず１だ接
着性を有する領域の中へ導びかれ、この粉末は、キャリ
ャプレートまたはチップの下位の組み立てをそれぞれ形
或するために、この領域内に例えば振動の下に拡散され
る。キャリャプレート！たはチップは２重の絶縁層を即
ち表面安定化層と硬化された接着層を有する。ただしパ
ッドの領域は導電性を有しかつ硬化されない。次に電気
接続が、チップとサブストレートを互いに対向配置して
かつパッドを心合わせすることによ勺、形成される。
組み立て後の高温硬化の第１段階にかいて、紫外線が光
硬化性接着剤の硬化のために適している。
この方法はエレメント相互間の、高い密度と最小の間隔
での正確な位置定めを可能とする。
自動機械が使用され、２０マイクロメータのものあるい
はそれ以下の間隔での心合わせの形成を可能にする。約
１マイクロメータの範囲の許容誤差が、通常はモノリシ
ツク集積半導体回路と関連づけて用いられるフォト技術
によう、容易に得られる。接着層の露出−パッドの上側
の接着層部分は露出されずに残される−も１マイクロメ
ータおよびそれ以下のオーダの許容誤差を形成する。接
着剤の重なシが最小化されるため、接着剤のまたはその
中の金属粉末のいかなるひろがｂのいかなる危険も最小
化される。自動位置定め装置による、キャリャサブスト
レートに対する半導体の位置定めが、２０マイクロメー
タ以下の許容誤差の常時の維持を可能にする。半導体チ
ップの接続用金属ｆヒ体の領域もキャリャサブストレー
ト用のパッドの領域も、上限が５０マイクロメータまで
の直径に低減できる。この場合、パツドのランドの中心
間の間隔は１００マイクロメータ以下である。
チップが互いに当接されて、硬化されない１だ接着性の
部分が共に接着すると即ち対向するパンドに接着すると
、その後にチップの表面全体がサブストレートの表面に
対して押圧される。
この押圧によＤ，，ｏツドに訃ける電気接続を形成させ
、さらに伺加的にチップとサブストレートとの間の完全
な表面接触を形戒する。このことが機械的な強度および
良好な熱接触を保証する。組み合わせ体をクランプする
壕たはまとめて容器に収容する必要はない。表面安定化
グルたとえば誘電体グルが有利にノ・イブリツドまたは
合成ストラクチヤ全体を保護するために被着される。こ
れはＩＣの製造と関連づけられる周知の標準的な手順で
ある。
接着層はサブストレートの唯１つの上だけで硬化される
必要があシ、その目的は、粘着性部分の上の導電粒子を
選択的に保持するため、およびその他の部分の導体粒子
の被着を阻止するためである。一緒に接合されるべきプ
レートのうちの他方は、それがサブストレートであって
もチップであっても、完全に硬化されない壕１にできて
、さらにパンドの上に金属粉末を導び〈必要がない。こ
のことは実施はできるがコストを増加させる。次にチッ
プとサブストレートとが対向するように配置されるなら
ば、硬化されない接着剤は硬化された接着剤の上で接着
し、さらにパッドの上の金属粒子または粉体が移入して
、エレメントのうちの１つの中に対向する硬化されない
部分の中へ侵入されて電気接触が実施される。
接着剤のための適９ノな厚さは約５〜１０マイクロメー
タであシ、さらに粒子の大きさは５マイクロメータまで
にできる、例えば直径がｌ〜５マイクロメータにされる
。特定の条件の下で、さらに特定の適用のために、パッ
ドの上の粒子を拡散するために振動を用いることが所望
される。しかしこのことは必要ではない。振動ではなく
、金属粉末を拡散させるために遠心力を用いることがで
きる。
基本的には本発明は半導体チップとハイブリッドサブス
トレートの間のマイクロ接触化のための新規な技術を次
の性能で提供することである。即ちチップの全表面とサ
ブストレートの全表面を、直径が５０マイクロメータ以
下の特別な気気接続用の幾何学的寸法で相互に接続し、
他方、チップとサブストレートとの良好な熱接触および
良好な機械的弧度をいたるところで保証する性能である
。このことはフォト成形可能な接触用接着物質−これは
接続タブの領域に釦いて細か〈分散された金属を被着さ
せることにより選択的に形成される一を用いることによ
り、得られる。
実施例の説明 次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は、例えば前述の引用された特許第３２９２２４
０号および第３３０３３１；１３号公報に示された公知
技術の接続装置を示す。半導体エレメ／ト１０がサブス
トレート支持体１１へ電気接続されて載置されている。
この電気接続は金属球１２により行なわれている。半導
体チップ１０の上の、第１図には示されていない接続線
がこの球１２を適切な外部のまたは内部の電気接続体へ
接続している。球１２は、鋳造されるか壕たはろう付け
された後に、第１図に示されている様に、これらの線路
を、サブストレ−｝１１の上に形成された外部接続線路
１４ヘ接続する。サブストレートは例えばセラミック材
料から形或されている。金属球の接触体１２ぱ鉛すず軟
ろうから形成され、半導体チップＩＯの上のそれぞれの
接続線上の鉛すず軟ろうへ、セラミックサブストレート
１１の上の線路１＋と同様に接続されている。端部すな
わち領域体すなわち・ξツｌ″１３が導体１４の端子領
域を形戒する。この導体は、他方、支持体プレートすな
ワチサブストレートプレート１１の上の接続パターンを
形戊する。
本発明訟よびこれによる方法は第２図に最もよく示され
ている。第２図は、半導体チップサブストレートエレメ
ント１０が電気的にかよび機械的にサブストレートプレ
ート１ｌに接続される前の、切欠斜視図を示す。接続は
矢印方向へ行なわれる。サブストレート１１の上の破線
ＬＯａは、接触の時にチップ１０が載置される領域であ
る。半導体チツプ１０は、第２図に示されている様に、
チップの底面上の複数個の接続用金属化体１５を有する
。底面上のため破線で示されている。接続用の金属化体
１５はパッドすなわち領域１６において終端する。さら
にチップ１０の上の半導体エレメントへの接続体をチッ
プ１０の下面に設けることができる、または半導体技術
において周知のようにチップ１０の内部に形成すること
ができる。
金属接続体ｌ５の上に表面安定化層を載置することがで
きる。この表面安定化層は、チップ１０の底面のパッド
すなわち領域体から伸長してチップ１０の全体の上を走
行するが、パッドすなわち領域１６は露出した１筐にす
る。同様に支持体プレート上の領域体１３ぱこの支持体
プレート上の接続線路１４へ接続されている。
接線線路１４は直接的な電気接続体とする必要がなく、
回路エレメントを含むことができる。
実施例を用いて示されている様にサブストレート支持体
プレート１１の回路網は、厚膜抵抗１７と薄膜抵抗１８
とを有する。抵抗１８も，このチップが抵抗−インダク
タンスエレメントとして用いられる場合の周波数に依存
させることができる。第２図に示されていない表面安定
化層は、領域体すなわちパツド１３は露出したま筐にし
て、接続網パターン１４．１７．１８の全体上に載置さ
れる。
本発明の％曾によれば、半導体チップサブストレート１
０の上のパッド１６と支持板１１の上の・ξツｌ″１３
との間の導電接続を形成するために、非導電性の光感接
着層が、サブストレートプレート１１のまたはチツプ１
０のいずれかの表面上に、それぞれの表面を完全にカバ
ーするように載置される。接続パツドの領域に導電物質
が注入される。接着層のこれらの領域が、導電物質の設
けられている個所坦外で、有利には導電物質の注入前に
、周知の標準的なフォトリトグラフイ作業を用いて後述
のように硬化される。
半導体チツプ１０は、第２図の破線１０ａで示されてい
る位置において、支持体プレート１１へ当接される。こ
の種の接続によう，機械的結合および導ｔ接続がチツプ
１０の接続パッド？６とサブストレート１１のパツド１
３との間に、形威される。この場合、パッドを、筐だ硬
化していない接着剤−これは機械的粉末によｂ壕たは押
入物質によりそれぞれのパツド上で導電性にされたーも
共に用いて接着することによυ、前記の形成がなされる
。
第３図は、２つの隣シ合うパツド１３を横切る方向から
見た、第２図のサブストレート１１の拡大部分断面図で
ある。表面安定化層４０が、パツド１３の表面を除いて
、層１１の全体の上へ被着されている。パツド１３の表
面一例えばアル■ニウムから形成できるーは、制限され
た導電性を有する。本発明の有利な構成によればニッケ
ルおよび／または銀または金から成るカバー層１３′が
、表面安定化層４０の上に延在するパッド１３の上に補
強用に設けられる。次に非導電性の光感接着層５０が、
パッド１３の外側の領域において露出されている表面全
体の上に、補強材１３′により補強されて、フォトマス
キングを用いて被着される。パツド１３の上側にあるか
つ露出されていない、接着層５０の領域５１は、接着性
を有するｔ１残る。導電物質がこれらの領域５１の中へ
注入される。この導電物質が、第３図に示されている様
に、領域５１の体積を増加させる。領域５１は外側へ多
少は突出し、さらに導電物質の注入により導電性になる
。
導電物貿のたとえば粉末化された銀専の注入は、振動．
揺動によりまたは遠心力を用いて実施される。金属粉末
は点描体５１′（第３図）；３１’（第４図）および５
１０．３１０（第５図．第６図）。
第４図は集積回路（　ＩＣ）の半導体チップ１０を部分
拡大断面図で示す。第４図に示されているＩＣは、わか
９やすくするために、ブレーナＩＣチップ技術で製造さ
れたパイポーラパワートランジスタとする。本発明は上
述の半導体エレメントを有するこの種のノ・イブリツド
回路に限定されるのではなく、例えば前述の引用した米
国特許に示されている周知のフリツゾチップによるサブ
ストレートへ接着される任意のＩＣ機種と共に、用いる
ことができる。さらに半導体エレメントが、多数の有利
に精巧に伸長された接続構成を有する接続サブストレー
トへ接続される形式の任意の回路と共に、本発明は用い
られる。密に間隔のおかれた接続用金属化体を多数有す
る高度に集積化された半導体回路は、本発明の適用領域
に好適である。
第↓図に示されているように、単結晶のシリコンのディ
スク状チップが、所定の導電形へドーピングされて、サ
ブストレート１９を構成する。サブストレートの導電形
とは反対の導電形のペース領域２０が、サブストレート
の中へ拡散される。サブストレートと同じ導体形のエミ
ツタ領域２ｌが、ペース領域の中へ拡散される。
リング状のコレクタ拡散領域２２がサブストレートの中
へ拡散されて、ペースをリング状に囲む。エミツタ領域
が、同時にコレクタ領域としてのサブストレートの中へ
拡散される。それぞれの拡散作業−それ自体すべて公知
である一が、サブストレート１９の上側に酸化シリコン
層２３を構或する。
ベース領域２０とエミツタ領域２２ぱ接触させる必要が
あシ、そのため酸化シリコン層２３が、接触窓２４およ
び２５をそれぞれベースおよびエミツタへ形成するため
に、エッチングされる。コレクタ拡散領域２２を接触さ
せるための付加的な接触窓は第↓図には示されていない
。
その理由はこれらの窓が、２つの接触窓２４．２５とは
異な．る面に存在するからである。導体ストリップ２６
　．２７の回路網が表面安定化層２３の表面に被着され
る。この六面安定化層はサブストレート１９の表面に形
成されてしる。
導体路すなわちストリップ２６は第牛図に示されている
様にアルミニウムから形成されていて、ベース２０を接
続する；即ちアルミニウムストリノプ２７はエミツタ領
域２１を接続する。
導体ストリップ２６は接触窓２４−ここで接触窓２４は
ベース領域２０に係合する−から、表面安定化酸化シリ
コン層２３を通って、ベース領域２０の外部接続体を形
成する点へ導びか？る。
それはここで接続パッドすなわち領域体１６に釦いて終
端する。導体ストリップ２７は接触窓２５−ここで接触
窓２５は工■ツタ領域２ｌに係合するーから、表面安定
化酸化シリコン層２３を介して、エミツタ領域２ｌのた
めの外部接続体を形成する点へ導ひかれ、ここで外部の
エミツタ接続体用のもう１つの接続金属化領域体すなわ
ちパツド１６において終端する。
本発明の構成によれば表面安定化層２８は接続ストリッ
プ２６．２７の上と、第１表面安定化層２３の上に被着
されるが、パッｌ′１６は露出させたま筐にする。７オ
トマスキング技術が、接続パンド１６の位置している表
面安定化層２８を選択的に被着するために用いられる。
パッド１６を形成する接続金属化体の六面は、制限され
た導電性だけを有し、さらに接続を改善するためにニッ
ケルおよび／または銀または金のカバー層１６′が、表
面安定化層２８の形成された後で、パツド１６に被着さ
れる。カバー１６′は、接続パッドが表面安定化２８の
上に延在するように、接続パット゜を補強する。
本発明の構成によれば接着層３０が表面安定化層２８お
よび補強された接続・ξツｒ１ａ．１６′の表面全体の
上に被着される。接続金属化体パッド１　６　，　ｌ　
６’の位置する部分に、導電物質３１′が注入される。
粉体の即ち粉末化された導電物質の注入が、接続パツｌ
−″１６と袖強体１６′の上の接着層の体積を増加する
。そのためこの領域は第生図に示されている様に外側へ
凸出する。
金属粉末は点描体３１′で示されている。
ハイブリッド回路の製造 第５図および第６図を用いて説明する。
サブストレートプレート１１（第５図）は、第３図を用
いて説明した枝、にその上に被着された回路網パターン
と、接続パツド１３の存在しない領域に表面安定化Ｎ４
０とを有する。光感接着層５０がサブストレートプレー
ト１１の表面全体の上に即ち表面安定化層４０．接続線
路１４ｉ−よびパット゛すなわち領域体１３の上に被着
される。次のステップとして、光感面５ｏがフォトマス
キング技術を用いて、次の札に露出される、即ち光感面
が領域体すなわちパッド１３の外側の領域において硬化
するが、この領域１たぱ・ξット゛１３の上では湿って
粘着性を有しかつ硬化されないで残るように、露出され
る。
この局所的に像化されたが部分的には湿っている層５０
が次に導電性の粉末化物質一有利には銀−が層５０に被
着される。この物質は、例えば振動または遠心力を付加
的に用いてこの層５０に接着する、またはこの中に侵入
する。このように準備されたサブストレート１１が次に
その上に半導体エレメン｝１０が載置される。このよう
に準備されたサブストレートは次にその上に半導体エレ
メント１０が載置される。この半導体エレメント１０は
、第↓図で説明されたそれに類似する、即ち導車ストリ
ップ２６．２７を含み、その上に表面の安定化された層
２８が被着される。チッｆ１０はサブストレート１１に
対して次のように適合される、即ち半導体エレメント１
０の接続パツドがサブストレート１ｌの上で、導電物質
の注入により導電性にされたパツド１３と心合わせされ
るようにする。
第５図はチツプ１０と支持体１１との間のスペーサ体の
拡大図を示す。接着層５０の代表的な厚さは斂マイクロ
メータの範囲にある、例えば約５〜１０マイクロメータ
である。金属粉末５１０は組み立て前は接着剤に侵入す
る必要はなく、１だ湿っている表面に接着して、紗立中
にその内部へ押圧される。馳立ての際に層２８は、閉じ
られた合成体を形成するために層５０へ適合される。第
５図は締結される直前の、チツプ１０に対するサブスト
レート１１の位置を、作業を良好に説明するために示す
。
接着層は支持サブストレート１１に被着する必要がない
；第６図は逆を示し、この場合は接着層３０が半導体１
０の上へ被着される（第↓図参照）。もちろん接着層を
支持体サブストレート１１の両側に（第３図，第５図）
におよび半導体１０の上に（第４図，第６図）、被着す
ることもできる。
次に第６図を用いて説明する： チップすなわちウエイファ１０（第４図）は、導体回路
網２６　．２７および表面安定化層２８と共に、これに
被着された光感接着層３ｏを有するようにされる。次に
光感層がフォトマスキング技術を用いて次のように露出
される。即ち接続用の金属化体の外側の領域であるパッ
ド１６が硬化するように、しかしパッド１６の上は湿っ
たままで物質が被着可能にされる。導電物質一代表的に
は粉末化された銀一が次に接着層の上へ置かれ，ここで
銀はパッド上のまだ湿っている粘着力のある接着剤へ接
着される。必要な場合は機械的な処理により例えば振動
，揺動または遠心力により層の内部へ拡散することがで
きる。チップ１０−それぞれの半導体エレメントが既に
その中に形成されている−は、次に個々のエレメントに
分離される。必要な場合は、このように準備された半導
体チップ１０は次に、サブストレート１１−サブストレ
ートプレート１１の上に表面安定化層４０（第５図）が
被着されている一の上へ次のように載置される。即ちチ
ツゾ１０からの接続金属化体すなわちパッド１６がサブ
ストレート１１の金属化部すなわちパツド１３と心合わ
せされるように載置される。電気的および機械的接続は
、パツｌ’１３，１６の領域上のまだ接着性のあるかつ
硬化されていない接着剤により、３１０に示されている
電気的接続を形成するために実施される。
種々の変形および修正を行なうことが可能であり，本発
明は図示の実施例および特定の製造法に限定されるもの
ではない。例えば表面安定化層２８．４０は必ずしも必
要とはされない。
何故ならば硬化され導電処理された、接着層３０．５０
−フォトリトグラフイ作業により処理されたーの部分が
絶縁層を形成して表面安定化の役割を引き受ける。
補強層１３′、　１６’（第３図）は次の場合は必ずし
も必要とされない，即ちもしパツド１３，１６が接着剤
を兼ねて、それぞれの接着層を被着した時に接着となる
ならば，および特にパッドがすでにニッケルおよび／ま
たは金から形成されている時は、前記の補強層は必ずし
も必要とされない。
支持体サブストレート１１のための材料は酸化アルミニ
ウム（Ａｌ２ｏ３）またはちつ化アルミニウム（ＡｌＮ
）である。シリコンが用いられる場合は、サブストレー
ト１１そのものを半導体チップ１０に類似する半導体エ
レメントとすることができる。そのため本発明の方法は
２つのチップを結合するために同様に適用できる。その
ためここで用いられている術語“サブストレート“は不
活性の即ちセラミックサブストレートを意味するだけで
なく、別の半導体回路コンポーネント回路網またはＩＣ
のためのサブストレートに同様に適用できる。
光感接着層の使用、および層の一部だけが硬化されるよ
うにフォトマスキング技術により特性を制御することが
、接着層の幾何学構造を所望の構成一接着剤によりどこ
を被うべきか被うべきでないか一を設定可能にする。こ
のことを実施する技術はモノリシツク集積半導体回路と
関連づけてよく知られている。接着層の下のエレメント
の幾何学的構成の設定は、わずか１マイクロメータより
も小さくかつこの値までの範囲内の許容誤差の精度のた
めに制御することができる。硬化されなかった接着剤物
質の重なりは最小である。そのため接着剤の変形に起因
する短絡の危険および金属の散乱は最小である。
支持体サブストレートに対する半導体サブストレートの
位置定めは自動機械により実施できる。
この機械は適切なかつ周知の光学的工程の使用により，
２０マイクロメータよりも小さい間隔形或を可能にする
。接続金属化体、パッドすなわち領域体１３．１６の表
面積は、直径が５０マイクロメータ以下に低減できる。
そのためパツドすなわち領域体の中心間の間隔を１００
マイクロメータ以下にすることができる。
接着層は支持体サブストレート１１の上へおよび／また
は半導体またはチツゾサブストレート１０の上へ被着す
ることができる。接着層が支持体サブストレート１１へ
もチップ１０へも被着される場合は導電性の粉末一有利
には銀一は、チップとサブストレートとの両方のそれぞ
れのパッド１６．１３の上の領域の中へ注入することが
できる。この種の構戊が用いられる場合は領域５１０（
第５図）は領域３１０（第６図）と合併することになる
。しかしこのことは多量の銀粉末を必要とする。
チップ１００表面全体は支持体１１の上にあるが、接続
パッド１３．１６だけが電気的に接続される。この表面
全体の接触−わずかの付加的な押圧（第５図，第６図）
により実施される一が、著しい機械的強度と良好な熱接
触を形成技術において周知のように、ハイブリッド全体
を保護するために有利に適用される。
唯１つのサブストレート上の接着層を硬化させて、さら
に導電性粉末を選択的に、それぞれの，ｅツド１６．１
３の上のその他の粘着性部分の上に保持し、さらに硬化
された表面上に金属粉末を全然残さないようにすること
も可能である。
第２の硬化されない層をサブストレートのうちの別の１
つの上に被着して，互いに都分をさらに押圧（第５図お
よび第６図参照）して、表面全体上に延在するまだ硬化
されていない接着層がサブストレート１１とチップ１０
との間の表面一接着ポンドを形成する。露出されない領
域は約１５０℃の高温工程により硬化される。
半導体は標準的な工程により製造される。一例えば種々
の周知の工程により製造されるバイポーラエレメントま
たはＭＯＳエレメントとすることができる。補強を形成
するニッケルおよび／または銀または金の層１３′、１
５’は、スパッタリングおよび／またはめつき工程によ
り被着することができる。表面安定化層の被着は標準的
な手順であり例えば標準的な酸化物，ちつ化物，または
ポリイシドを形成し、例えばめっき工程のためにさらに
周囲の汚染または影響からユニットを保護するために、
有利に半導体を封止する。
光学的工程はポジティブにもネガティブにもすることが
できる、即ち非粘着性の層が被着される時は接触層は粘
着性にし、この場合、通常は非粘着性であるかまたは接
着性であるが露出すると粘着性となり金属を接着する物
質を用いる。サブストレート１１とチツプ１０（第５図
および第６図）との間の良好な熱接触は全表面の接触に
より得られる。付加的な接着は非粘着性層の再軟化によ
り得られる；例えば前は完全には硬化されない領域，硬
化中，または電気接触の光学的形成の後に、および全体
の合成体の高温硬化の前に接着性の第２の薄い層を付加
する。
光照射により粘着性になる物質に対して光照射が実施さ
れると、材料５０（第３図，第５図）または３０（第冬
図，第６図）は次のような材料にすぺきである。即ち光
エネルギーの放射の下にその性質を非粘着性表面の形成
と粘着性表面の形成との間で変化し、さらに放射される
と粘着性表面を形戒する材料とすべきである。この場合
、フォトマスキング技術がパッドまたは領域体１３．１
６の上の領域を除いた全部の部分の遮へいを形成するた
めである。その目的は特に第２図〜第６図を用いて説明
した様に残りの領域を硬化してそれらを粘着性にすると
いうよりも，これらの領域を光照射の下に粘着性に形成
するためである。
接続線路２６．２７を、半導体チップｌ９の表面上でま
たは例えば支持体サブストレート１１の上で露出される
金属導体とする必要はない。
これらを全部または部分的に、集積回路の製造と関連づ
けて周知のように、拡散接続層として形成することもで
きる。しかし接続領域体すなわちパッド１３．１６は、
外部回路への接続を例えばチッゾ１０からサブストレー
ト１１への接続を形成するために、露出された表面領域
に位置する。
種々の他の変形および修正が可能であり、上述のいかな
る構成も、本発明の範囲内で、他の任意の構成と共に用
いることができる。
発明の効果 本発明により、迅速で信頼性のある，かつコンポーネン
トの高い・ξツキング密度を可能とする，チップ上の接
続パッドをサブストレート上の接続パツドヘ接続する方
法，およびこの方法により製造される、機械的、電気的
に信頼できてかつせまい間隔での電気接続を可能とする
半導体一支持体サブストレート接続ストラクチヤが提供
される。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術によるフリッゾーチップ技術により製
造されたハイブリッド回路の断面図、第２図は支持体サ
ブストレートへ半導体チップな被着した新規な構成の切
欠斜視図、第３図は接続パッドにおいて金属化された表
面領域を有する支持体サブストレートの垂直断面図、第
↓図は接続パツドの上の集積回路部および金属化された
接着領域の垂直断面図、第５図は、セラミックサブスト
レートへ接着層の被着されたハイブリッド回路の，最終
的な押圧の前の組み合わせ体の断面図、第６図は接着層
が半導体チップヘ被着された、第５図に類似の組み合わ
せ体の，最終的な接着の前の断百図を示す。 １０・・・半導体エレメント、１１・・・サブストレー
ト支持体、１２・・・球、１３．１６・・・パッド，１
４・・・線路、１５・・・接続金属化体，１７・・・厚
膜抵抗、１８・・・薄膜抵抗、１９・・・サブストレー
ト、２０・・・ペース領域、２１・・・エミッタ領域、
２２・・・コレクタ拡散領域，２３・・・酸化シリコン
層、２４．２５・・・接触窓、２６．２７・・・導体ス
トリップ、２８・・・表面安定化層、３０・・・接着層
、ヰＯ・・・表面安定化層、５ｏ・・・光感接着層Ｆｌ
［３．１

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、支持体プレートサブストレート（１１）；該支持体
    プレートサブストレート（１１）の表面上の複数個の支
    持体接続パッド（１３）；半導体チップまたはウェーハ
    サブストレート（１０）；該チップまたはウェーハサブ
    ストレート（１０）の上の複数個のチップ接続パッド（
    １６）；を有するハイブリッド半導体ストラクチヤの製
    造法において、該製造法は次のステップを有するように
    し、即ち前記サブストレートの少なくとも１つの表面上
    に光−固化性のまたは硬化性の絶縁性の接着剤の層（３
    ０；５０）を被着するステップと、フォトマスキング技
    術を用いて該接着層（３０；５０）を露出するようにし
    、ただしこの場合、それぞれのパッド（１３、１６）の
    上の接着層の領域は未露出のままにして、それぞれのパ
    ッドの上の前記領域における層は接着力が維持されかつ
    固化されないようにするステップと；金属粉末を前記絶
    縁層の前記パツド（１３、１６）の上の接着力のある固
    化されない領域の中へ導入して該領域を導電性にするス
    テップと；サブストレート（１１、１０）のパッド（１
    ３、１６）を互いに心合わせするステップと；支持体プ
    レートサブストレート（１１）と半導体チップまたはウ
    ェーハサブストレート（１０）を互いに係合して、前記
    の少くとも１つのサブストレートのそれぞれのパッドの
    上の導電性領域が他方のサブストレートのパッドに対し
    て係合するようにし、該係合により半導体チップまたは
    ウェーハサブストレート（１０）の接続パッド（１６）
    と支持体プレートサブストレート（１１）の接続パッド
    （１３）とを電気的に接続して支持体パッド（１３）と
    チツプパツド（１６）との間の電気的かつ機械的接続を
    形成するようにしたステップを有することを特徴とする
    ハイブリッド半導体ストラクチヤの製造法。 ２、パッド（１３、１６）の上の接着力の残された領域
    に金属粉末を導入するステップが、振動、揺動または遠
    心力または組立中の押圧の条件の下に、粉末を該領域へ
    被着させるステップを含むようにした請求項１記載の方
    法。 ３、金属粉末が銀の粉末を含むようにした請求項１明載
    の製造法。 ４、前記表面のうちの少くとも１つの上に表面安定化層
    （２８、４０）を形成するようにし、他方それぞれの表
    面のそれぞれのパッド（１３、１６）は該表面安定化層
    でおおわれないようにし、次に光−固化性のまたは硬化
    性のかつ絶縁性の接着剤の層を表面安定化層の上へ被着
    するステップを実施するようにした請求項１記載の方法
    。 ５、前記サブストレートのうちの少くとも１つが、それ
    ぞれのサブストレートの表面のパッドから延在する接続
    線路（１４、２６、２７）を含むようにし、この場合、
    それぞれの表面およびそれぞれの接続線路（１４、２６
    、２７）の上に表面安定化層を形成するようにし、ただ
    しそれぞれのパッド（１３、１６）は表面安定化層でお
    おわれないようにし、次に光−固化性のまたは硬化性の
    絶縁接着剤の層を表面安定化層の上へ被着するステップ
    を実施するようにした請求項１記載の方法。 ６、サブストレートの少くとも１つが、それぞれのサブ
    ストレートの表面上のそれぞれのパッドから延在する接
    続線路（１４；２６、２７）を含むようにし、この場合
    、光−固化性のまたは硬化性の絶縁接着剤の層を被着す
    るステップが、該接着剤を接続線路の上へ被着するステ
    ップを含むようにした請求項１記載の方法。 ７、前記サブストレートのパッドを互いに心合わせする
    ステップが、２０マイクロメータより小さい心合わせ許
    容誤差で、パツドを表面と互いに対向するように心合わ
    せするステップを含むようにした請求項１記載の方法。 ８、接着層（５０）が支持体プレートサブストレート（
    １１）へ被着されるようにした請求項１記載の方法。 ９、絶縁性接着剤層を被着し、ステップの実施に先立つ
    て、表面安定化層（４０）を支持体プレートサブストレ
    ート（１１）の上へ被着するようにし、ただし、パツド
    （１３）は表面を安定化しないで残すステップをさらに
    含むようにし、さらに半導体チップサブストレート（１
    ０）の表面を表面安定化するようにし、他方それの上の
    パッド（１６）はその上を表面安定化しないでおくよう
    にするステップを含むようにした請求項８記載の方法。 １０、表面安定化層（４０）の厚さよりも大きい厚さを
    有する補強材（１３′）により前記パッド（１３）を補
    強するステップを含むようにし、この場合この補強材が
    選択的にニッケル、銀、金のうちの少くとも１つを含む
    ようにした請求項８記載の方法。 １１、接着層（３０）が半導体チップまたはウェーハサ
    ブストレート（１０）の上に被着されるようにした請求
    項１記載の方法。 １２、接着層を半導体チップまたはウェーハサブストレ
    ート（１０）の上へ被着するステップの実施に先立つて
    、該サブストレートの表面を表面安定化し、かつ前記の
    パッド（１６）は表面安定化しないステップを含むよう
    にし、さらに該表面安定化層の厚さよりも大きい厚さを
    有する補強材（１６′）により接続パツド（１６）を補
    強するステップを含むようにし、この場合、該補強材が
    選択的にニッケル、銀、金のうちの少くとも１つを含む
    ようにした請求項１１記載の方法。 １３、絶縁性の光−固化性または硬化性の接着剤を被着
    するステップが、該接着剤を支持体プレートサブストレ
    ート（１１）と半導体チップまたはウェーハサブストレ
    ート（１０）の両方の上に被着するステップを含むよう
    にし、さらに露出ステップが、前記の両方の硬化されな
    いサブストレートのそれぞれのパッド（１３、１６）の
    上の領域は固化されないままにして、前記の層の少なく
    とも１つを露出するステップを含むようにし、さらに金
    属の粉末を導入するステップが、それぞれのパツドの上
    の領域の少くとも１つの中へ金属粉末を導入するステッ
    プを含むようにした請求項１記載の方法。 １４、支持体プレートサブストレート（１１）と半導体
    チップまたはウェーハサブストレート（１０）を互いに
    係合させるステップが、両方のサブストレートを係合し
    てそれぞれのサブストレートの表面の実質的に全体での
    表面接触を、熱的な結合および電気的な絶縁を形成する
    ようにし、ただし前記のパッドおよび合成ストラクチヤ
    の個所を除くようにするステップを含むようにした請求
    項１記載の方法。 １５、光−固化性のまたは硬化性の層を被着するステッ
    プを両方のサブストレート（１１、１０）の表面の上で
    実施するようにし；さらに露出ステップを前記サブスト
    レートの１方だけの表面上で実施するようにし、ただし
    前記サブストレートの他方の上に被着された表面全体は
    固化されず粘着性が維持されるようにし；さらに前記の
    両サブストレートを係合するステップが、該サブストレ
    ートを前記表面と接触係合させるステップを含むように
    し、この場合、固化されない粘着性の表面が他方のサブ
    ストレートの固化された硬化された表面へ接着して機械
    的かつ熱的に結合された合成半導体ストラクチヤを形成
    するようにした請求項１記載の方法。 １６、前記のパツドの上の固化されない接着剤領域の中
    へ導入される金属粉末の粒子の大きさを、１〜５マイク
    ロメータのオーダであるようにした請求項１記載の方法
    。 １７、支持体プレートサブストレート（１１）；該支持
    体プレートサブストレート（１１）の表面上の複数個の
    支持体接続パツド（１３）；半導体チップまたはウェー
    ハサブストレート（１０）；該チップまたはウェーハサ
    ブストレート（１０）の上の複数個のチップ接続パツド
    （１６）；を有するハイブリッド半導体ストラクチヤの
    製造法において、該製造法は次のステップを有するよう
    にし、即ち前記サブストレートの少なくとも１つの表面
    上に光−固化性のまたは硬化性の絶縁性の接着剤の層（
    ３０；５０）を被着するステップと、フォトマスキング
    技術を用いて該接着層（３０；５０）を露出するように
    し、ただしこの場合、それぞれのパッド（１３、１６）
    の上の接着層の領域は未露出のままにして、それぞれの
    パツドの上の前記領域における層は接着力が維持されか
    つ固化されないようにするステップと；金属粉末を前記
    絶縁層の前記パッド（１３、１６）の上の接着力のある
    固化されない領域の中へ導入して該領域を導電性にする
    ステップと；サブストレート（１１、１０）のパツド（
    １３、１６）を互いに心合わせするステップと；支持体
    プレートサブストレート（１１）と半導体チップまたは
    ウェーハサブストレート（１０）を互いに係合して、前
    記の少くとも１つのサブストレートのそれぞれのパツド
    の上の導電性領域が他方のサブストレートのパッドに対
    して係合するようにし、該係合により半導体チップまた
    はウェーハサブストレート（１０）の接続パッド（１６
    ）と支持体プレートサブストレート（１１）の接続パツ
    ド（１３）とを電気的に接続して支持体パッド（１３）
    とチップパッドとの間の電気的かつ機械的接続および前
    記の支持体プレートサブストレート（１１）と半導体チ
    ップまたはウェーハサブストレート（１０）との係合に
    よる粘着接続を形成するようにしたステップを有するこ
    とを特徴とするハイブリッド半導体ストラクチヤの製造
    法。 １８、接着層が、放射エネルギによる照射の下で固化す
    るまたは硬化する物質を含むようにし、この場合この物
    質は硬化されない状態において、パッドの上で、前記の
    領域を導電性にするために接着層の中へ金属粉末を侵入
    または侵透させる特性を有するようにした請求項１記載
    の方法。 １９、前記の放射エネルギが紫外線を含むようにした請
    求項８記載の方法。 ２０、支持体プレートサブストレート（１１）；該支持
    体プレートサブストレート（１１）の表面上の複数個の
    支持体接続パッド（１３）；半導体チップまたはウェー
    ハサブストレート（１０）；該チップまたはウェーハサ
    ブストレート（１０）の上の複数個のチップ接続パッド
    （１６）；を有する合成ハイブリッド半導体ストラクチ
    ヤにおいて、該半導体ストラクチヤが次のエレメントを
    有するようにし、即ち粘着性の物質の層を有し、該物質
    の層は前記サブストレートのうちの少なくとも１つの上
    のパッド（１３、１６）の上でこの物質の中へ分散され
    る金属粉末により導電性にされるようにし；さらに前記
    サブストレートのうちの少くとも１つの上に絶縁物質の
    層を有し、該絶縁物質層は前記パツドの領域は除いてサ
    ブストレートの表面をおおうようにし；該両方のサブス
    トレートが互いに係合されており、この場合、前記のパ
    ッドが互いに対向するようにし、かつ前記導電性の粘着
    性物質により導電接続されるようにしたことを特徴とす
    る合成ハイブリッド半導体ストラクチヤ。 ２１、固化され硬化された絶縁物質層の下のサブストレ
    ートのうちの少なくとも１つの表面上に形成される表面
    安定化層（２８、４０）が設けられている請求項２０記
    載のストラクチヤ。 ２２、サブストレートのうちの少くとも１つの表面に設
    けられかつ絶縁されて固化され硬化された絶縁層の下方
    に位置されている接続線路（１４；２６、２７）がさら
    に設けられている請求項２０記載のストラクチヤ。 ２３、表面安定化層（２８、４０）が、前記サブストレ
    ートのうちの少なくとも１つの表面上にかつ前記少なく
    とも１つのサブストレート上の接続線路の上に被着され
    ており、さらに固化、硬化された絶縁物質が前記表面安
    定化層の上に被着されている請求項２２記載のストラク
    チヤ。 ２４、支持体プレートストラクチヤ（１１）が、酸化ア
    ルミニウム（Ａｌ＿２Ｏ＿３）；ちつ化アルミニウム（
    ＡｌＮ）、ガラス、シリコンのうちの少くとも１つの物
    質を含むようにした請求項２０記載のストラクチヤ。 ２５、補強物質の層（１３′、１６′）が前記パツド（
    １３、１６）の上に被着されており、さらに前記補強物
    質層が、ニツケル；銀；金のうちの少なくとも１つを含
    むようにした請求項２０記載のストラクチヤ。 ２６、補強物質層（１３′、１６′）が前記パッド（１
    ３、１６）の上に被着されており、該補強層はニッケル
    ；銀；金のうちの少くとも１つの物質を含むようにし、
    該補強物質が前記表面安定化層の上に延在するようにし
    た請求項２１記載のストラクチヤ。 ２７、前記ストラクチヤ上の複数個のパッドが、上限が
    約２０マイクロメータまでの間隔スペースを有するよう
    にした請求項２０記載のストラクチヤ。
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