DE2658532C2 - Zwischenträger zur Halterung und Kontaktierung eines Halbleiterkörpers und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Zwischenträger zur Halterung und Kontaktierung eines Halbleiterkörpers und Verfahren zu dessen Herstellung

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Abstract

Derartige Zwischentraeger werden in zunehmendem Masse bei der Montage von Halbleiterkoerpern verwendet, da sie statt der bisher ueblichen Einzelkontaktierung ueber Draehte eine gleichzeitige Kontaktierung saemtlicher Elektroden des Halbleiterkoerpers ermoeglichen. Die Erfindung betrifft einen Zwischentraeger zur Halterung und Kontaktierung eines Halbleiterkoerpers, mit Kontaktfingern, die jeweils einen Aussenkontakt und einen einer Elektrode des Halbleiterkoerpers zugeorndeten Innenkontakt aufweisen, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen metallischen Zwischentraegers. Dabei sind die Innenkontakte zumindest gegenueber den angrenzenden Bereichen der Kontaktfinger als erhabene Hoecker ausgebildet. Bei dem erfindungsgemaessen Zwischentraeger wird der zwischen Kontaktfingern und Halbleiterkoerper erforderliche Abstand, also zum ueberwiegenden Teil durch die Hoecker auf den Kontaktfingern aufgebracht. Dadurch brauchen die Elektroden auf dem Halbleiterkoerper nur noch mit einer kontaktierbaren Schicht geringer Dicke versehen werden und die Passivierungsschicht wird nicht durch langwierige Aufbauvorgaenge geschaedigt. Weiterhin ist es moeglich, auf dem Halbleiterkoerper Anschlusshoecker aus weichem Material z.B. Zinn-Blei aufzubauen, wie sie bei Flip-Chip-Kontaktierungen blich sind, ohne dass die Gefahr von Kurzschluessen beim Kontaktierungsvorgang gegeben ist. Der vorgeschlagene Zwischentraeger soll eine funktionssichere und mit geringem Aufwand zu realisi...U.S.W

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwischenträger aus leitendem Material zur Halterung und Kontaktierung eines Halbleiterkörpers, mit Kontaktfingern, die jeweils einen Außenkontakt und einen einer Elektrode des Halbleiterkörpers zugeordneten Innenkontakt aufweisen, wobei zumindest die an die Innenkontakte angrenzenden Bereiche der Kontaktfinger in ihrer Dicke vermindert sind, so daß die Innenkontakte gegenüber diesen Bereichen als erhabene Höcker ausgebildet sind.
Ein solcher Zwischenträger ist aus der DE-OS 18 16 199 bekannt.
Bei dem bekannten Zwischenträger besteht die Schwierigkeit, daß die an die Höcker angrenzenden Bereiche der Kontaktfinger beim Auflöten der Höcker auf die Elektroden des Halbleiterkörpers mit Lot benetzt werden. Dadurch wird die Dicke dieser ίο Bereiche so weit vergrößert, daß eventuell kein hinreichender Abstand zu der Oberfläche des Halbleiterkörpers mehr besteht und es zu Kurzschlüssen kommen kann. Durch Benetzung der an die Höcker angrenzenden Bereiche der Kontaktfinger mit Lot wird andererseits die effektive Lotmenge, welche zur Herstellung einer Lötverbindung zwischen Höcker und Elektrode zur Verfügung steht, vermindert und so die mechanische und elektrische Zuverlässigkeit der Lötverbindung verringert. Da die Kontaktfinger des bekannten Zwischenträgers relativ unflexibel sind, werden mechanische Spannungen — zum Beispiel infolge thermischer Ausdehnung — auf die Lötverbindungen ausgeübt.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die r> Aufgabe zugrunde, erstens einen gattungsgemäßen Zwischenträger insoweit zu verbessern, daß die Lötverbindungen zwischen den Höckern de« Zwischenträgers und der Elektroden auf dem Halbleiterkörper gleichmäßig zuverlässig hergestellt werden und keine jo nennenswerten mechanischen Spannungen über die Kontaktfinger auf die Lötverbindungen übertragen werden können, zweitens ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zwischenträgers anzugeben.
Zur Herstellung eines Leiterrahmens mit Kontaktfingern ist noch aus der DE-AS 21 27 633 bekannt, ein Zweischichtmaterial zu verwenden, das bei der ätztechnischen Strukturierung entweder mit einem gemeinsamen Ätzmedium unterschiedliche Ätzgeschwindigkeit aufweist oder aber zwei verschiedene Ätzmedien für selektives Ätzen benötigt. Der nach diesem Verfahren hergestellte Leiterrahmen besitzt keine Höcker an den Innenanschlüssen.
Die oben angegebene Aufgabe wird durch einen Zwischenträger gelöst, wie er in Anspruch 1 charakterisiert ist. Die Herstellung eines solchen Zwischenträgers ist in Anspruch 5 angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Zwischenträger wird der zwischen Kontaktfingern und Halbleiterkörper erforderliche Abstand zum überwiegenden Teil durch die Höcker auf den Kontaktfingern aufgebracht. Dadurch brauchen die Elektroden auf dem Halbleiterkörper nur noch mit einer kontaktierbaren Schicht geringer Dicke versehen werden und die Passivierungsschicht wird nicht durch langwierige Aufbauvorgänge geschädigt. Weiterhin ist es möglich, auf dem Halbleiterkörper Anschlußhöcker aus weichem Material zum Beispiel Zinn-Blei aufzubauen, wie sie bei Flip-Chip-Kontaktierungen üblich sind, ohne daß die Gefahr von Kurzschlüssen beim Kontaktierungsvorgang gegeben
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen 2 bis 4 sowie 6 und 7 zu entnehmen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der b5 Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Zwischenträger, dessen Innenkontakte als erhabene Höcker ausgebildet sind in der Draufsicht,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie IE-Il der Fig. 1 jedoch mit aufkoniaktiertcm Halbleiterkörper,
Fig. 3 bis Fig.6 Verfahrensstufen einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Zwischenträgers und die
Fig. 7 und 8 abweichende Verfallrensstufen einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Zwischenträgers.
Die Fig.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.
Fig. 1 zeigt in der Draufsicht einen Ausschnitt eines Blechbandes, aus welchem die Strukturen mehrerer jeweils zusammenhängender Zwischenträger herausgeät7t 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 Fig. 2 hervorgeht, sind die Kontaktfinger 12 im Bereich zwischen den Höckern 13 und den Außenkontakten 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 kontaklierbaren Oberflächenschicht 21, 22 bzw. 23 überzogen, während die geätzten Bereiche mit einer lotabweisenden Oberfläche 31 bzw. 32 versehen sind. Beim Kontaktieren eines Halbleiterkörper 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 Syslemträgers 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 Fig. 1 und 2 dargestellten Zwischenträgers wird gemäß F i g. 3 von einem Trägerblech l.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 Fi g. 4 Ätzmasken 50 und 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 Ätzgriff wird daher die Struktur des Zwischenträgers mit den Außenkontakten 11. den Kontaktfingern 12 und den Höckern 13 gebildet, wobei die einem einseiligen Äxzangrift ausgesetzten Kontaktfinger 12 auf die Hälfte der Stärke der übrigen Bereiche abgedünnt werden. Ein geeignetes Ätznvtte! ist beispielsweise Kupferchlorid oder eine ammoniakalische Natriumchlorii-Ätzlösung. Unmittelbar nach dem Ätzen werden die freiliegenden geätzten 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 F i g. 5 der fertigstrukturierte Zwischenträger verbleibt. Gemäß Fig. 6 kann dann, wenn die Oberfläche in diesem Zustand nicht für eine Kontaktierung geeignet ist. noch eine gut kontaktierbare, ζ. Β 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 Metallabscheidung 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 Fig. 1 und 2 dargestellten Zwischenträgers werden die in F i g. 3 abgebildeten Photolackschichten 5 und 6 so belichtet, daß nach dem Entwickeln gemäß Fig. 7 Galvanikmasken 51 bzw. 61 gebildet sind. Wie es in Fig.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 ammoniakalischen Natrium-Chlorit-Ätze vorgenommen werden kann, entsteht dann der in Fig.6 dargestellte Zwischenträger. Wird dieser Zwischcnträger in eine wäßrige Schwcfelleberlösung eingetaucht, so bildet sich auf den in F i g. 5 dargestellten Bereichen 31 und 32 eine lotabweisende Kupfersulfidschicht, während die aus Zinn oder Zinn-Blei bestehenden Oberflächenbereiche durch die Schwefelleberlösung nicht verändert werden.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Zwischenträger aus leitendem Material zur Halterung und Kontaktierung eines Halbleiterkörpers mit Kontaktfingern, die jeweils einen Außenkontakt und einen einer Elektrode des Halbleiterkörpers zugeordneten Innenkontakt aufweisen, wobei zumindest die an die Innenkontakte angrenzenden Bereiche der Kontaktfinger in ihrer Dicke vermindert sind, so daß die Innenkontakte gegenüber diesen Bereichen als erhabene Höcker ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Koniaktfinger (12) in dem gesamten Bereich zwischen den Innen- und den Außenkontakten (11) in der Dicke vermindert sind und daß die an die Innenkontakte angrenzenden Bereiche der Kontaktfinger mit einer lotabweisenden Oberfläche (31, 32) versehen sind.
2. Zwischenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höcker (13) und Außenkontakte (II) etwa die doppelte Stärke der übrigen Bereiche der Kontaktfinger (12) aufweisen.
3. Zwischenträger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höcker (13) und die Außenkontakte (11) mit einer gut kontaktierbaren Oberflächenschicht (21,22) bedeckt sind.
4. Zwischenträger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gut kontaktierbare Oberflächenschicht (21, 22) aus Zinn, Zinn-Blei oder Gold besteht.
5. Verfahren zum Herstellen eines metallischen Zwischenträgers nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, durch Ätzen, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Seite eines Trägerbleches (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 Höcker (13) und der Außenkontakte (11) aufgebracht wird, daß dann der Zwischenträger durch beidseitiges Ätzen aus dem Trägerblech (1) herausgebildet wird und daß schließlich nach dem Ätzen die an die Höcker (13) angrenzenden Bereiche der Kontaktfinger (12) mit einer lotabweisenden Oberfläche (31, 32) versehen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ätzen die Ätzmasken (50, 60) entfernt werden und daß die Höcker (13) und die gegenüberliegenden Oberflächen der Kontaktfinger (12) mit einer gut kontaktierbaren Oberflächenschicht (21,22,23) überzogen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als erste und zweite ätzresistente Schicht eine gut kontaktierbare Oberflächenschicht (21—23) durch galvanische Metallabscheidung aufgebracht wird.
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