DE3522852C2 - Verfahren zur Herstellung eines Zwischenträgers für Halbleiterkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zwischenträgers für die Kontaktierung eines Halbleiterkörpers, wobei aus einer leitenden Schicht Leiterbahnen geätzt werden, die jeweils einen für die spätere externe Kontaktierung bestimmten Außenkontakt und einen, dem jeweiligen Anschlußpunkt des Halbleiterkörpers zugeordneten, Innenkontakt aufweisen, wobei zumindest die Außenkontakte mit mindestens einem weiteren elektrisch leitenden Material durch Galvanisieren beschichtet werden.

Das obengenannte Verfahren wird in zunehmendem Maße eingesetzt für die Kontaktierung bzw. Halterung von Halbleiterkörpern auf Endlosfilmen. Ausgangsprodukt für das Verfahren ist im allgemeinen ein elektrisch nichtleitender Kunststoffilm, der mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet ist. Als Material wird hier in der Regel Kupfer verwendet, da es sich aus vielen Gründen für diesen Anwendungszweck bewährt hat. Aus der leitenden Kupferfolie wird zunächst nach bekannten Verfahren die gewünschte Leiterbahnstruktur geätzt. In einem geeigneten Automaten werden schließlich die einzelnen Anschlußpunkte des Halbleiters mit den entsprechenden Enden der Leiterbahn verbunden. Eine bekannte, nach dem genannten Verfahren hergestellte IC-Bauform ist das sogenannte Mikropack (siehe dazu Sonderdruck aus "Bauteile Report" 16/1978, Heft 2, Seite 40 bis 44). Mikropacks und auch andere filmkontaktierte Bauformen können überall dort vorteilhaft eingesetzt werden, wo die Kleinheit des Endprodukts eine besondere Rolle spielt. Die Oberflächenmontage auf Leiterplatten für Uhren, Hörgeräte etc., aber auch Ausweiskarten, ist seit längerer Zeit bekannt.

Bei den meisten Anwendungen ist es notwendig, das Grundmaterial, beispielsweise Kupfer, mit zusätzlichen Materialien zu beschichten. So werden beispielsweise die Kupferbahnen verzinnt, um sie gegen Oxidation zu schützen. Ein Verzinnen der Kupferbahnen ist auch dann notwendig, wenn die Verbindung des Halbleiterkörpers mit der Leiterbahnstruktur über einen Lötprozeß vorgenommen wird. Werden die filmmontierten Halbleiterkörper in Ausweiskarten eingesetzt, dienen die äußeren Enden der Leiterbahnen als Kontaktflächen, die in direkte Berührung mit geeigneten Kontaktstiften eines Prüfgerätes gebracht werden. Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit der Kontaktflächen und zur Erzielung niedriger Übergangswiderstände ist es zweckmäßig, die Kontaktflächen z. B. mit einer Nickel- Goldschicht zu versehen.

Es ist also in den meisten Fällen notwendig, die aus Kupfer bestehenden Leiterbahnen mit zusätzlichen, elektrisch leitfähigen Materialien zu beschichten. Schichten geringer und gleichmäßiger Dicke werden durch sogenannte galvanische Metallabscheidung erzielt, wobei diejenigen Leiterbahnflächen, auf die Metall abgeschieden werden soll, elektrisch mit einer Stromquelle zu verbinden sind. Dazu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, die gewünschte Leiterbahnstruktur mit Hilfe einer geeigneten Ätzmaske aus der Kupferschicht so zu ätzen, daß alle Leiterbahnen zunächst noch elektrisch untereinander verbunden sind. Nach dem Galvanisieren oder auch erst nach der Montage des Halbleiterkörpers werden die Kurzschlußbrücken mit einem geeigneten Stanzwerkzeug entfernt. In der Serienfertigung haben die Positionierung zwischen Film und Stanzwerkzeug und der Stanzvorgang selbst mit hoher Genauigkeit zu erfolgen. Dies stellt sowohl hohe Anforderungen an die Fertigung des Werkzeugs als auch an die Führung und Positionierung des Zwischenträgers relativ zum Werkzeug. Das gilt vor allem dann, wenn die Leiterbahnstrukturen sehr fein ausgeführt und auf möglichst engem Raum angeordnet sind.

Es ist z. B. aus der DE-AS 24 14 297 auch bekannt, auf der noch ganzflächig vorhandenen Kupferschicht partiell überall dort eine galvanische Metallabscheidung vorzunehmen, wo die spätere Leiterbahnstruktur entstehen soll. In dem nachfolgenden Ätzvorgang zur Erzeugung der eigentlichen Leiterbahnstruktur aus der Kupferbeschichtung dient dann die partiell aufgebrachte Metallschicht als Ätzmaske. Da bei jedem Ätzvorgang Unterätzungen nicht vermeidbar sind, wird mehr Grundmaterial, in diesem Fall Kupfer, entfernt als durch die Umrisse der Ätzmaske vorgesehen ist. An den Randbereichen jeder Leiterbahn überragt daher die zusätzliche Metallschicht das Grundmaterial und neigt dazu, zu brechen. Der sich lösende Teil kann später bei der Anwendung des Schaltkreises zu einem Kurzschluß zwischen den Leiterbahnen führen.

Aus der DD-PS 1 43 673 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Zwischenträgern mit Kontakthöckern zur Kontaktierung von Chips bekannt, bei dem ein Zwischenträgermaterial bereitgestellt wird, das aus einer mit einem Positivlack versehenen Kupferschicht und einer Isolationsschicht besteht. In einem ersten Verfahrensschritt werden die Bereiche der Kupferschicht, die später die Kontakthöcker bilden, von der Lackschicht her freigelegt und in einem galvanischen Prozeß mit einer veredelnden Schicht versehen. Danach werden die Teile der Kupferschicht freigelegt, die vollständig entfernt werden sollen und in einem ersten Ätzschritt etwa bis zur Hälfte entfernt. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Leiter, die die Außenkontakte und die Innenkontakte (Kontakthöcker) des Chips verbinden, freigelegt und in einem zweiten Ätzprozeß die etwa zur Hälfte weggeätzten Kupferflächen vollständig abgetragen. Hierbei werden die bleibenden Leiter etwa zur Hälfte abgetragen. Abschließend werden die Leiter mit einer veredelnden Schicht versehen.

Auch bei dem aus der DD-PS 1 43 673 bekannten Verfahren kommt es in dem Bereich der Innenkontakte bzw. der späteren Kontakthöcker durch die beiden nachfolgenden Ätzvorgänge zu Unterätzungen. An dem Randbereich der Kontakthöcker überragt daher die veredelnde Schicht das Grundmaterial und neigt zum Brechen, was die Funktionstüchtigkeit des fertiggestellten elektronischen Bauteils gefährden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem Leiterbahnstrukturen zusätzlich mit elektrisch leitenden Materialien beschichtet werden können, ohne daß nach der Beschichtung ein Stanzvorgang notwendig ist und bei dem die sich durch die Unterätzung ergebenden Probleme vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nach dem Aufbringen einer ersten Ätzmaske die Leiterbahnen zunächst nur soweit aus dem leitenden Material ausgeätzt, daß zwischen den Leiterbahnen eine zwar sehr dünne, aber noch leitende Beschichtung stehen bleibt. Diese Beschichtung verbindet alle Leiterbahnen untereinander und ermöglicht somit das Aufbringen einer zusätzlichen, leitenden Oberflächenschicht durch galvanische Metallabscheidung. Vor dem Galvanisieren sind diejenigen Bereiche des Grundmaterials, die nicht beschichtet werden sollen, durch Aufbringen einer zweiten, zur ersten Ätzmaske komplementären Ätzmaske zu passivieren. Nach dem Galvanisieren werden die zunächst noch zwischen den Leiterbahnen verbliebenen Bereich durch einen weiteren Ätzvorgang vollständig entfernt, so daß nun die Leiterbahnen isoliert voneinander auf dem Filmträger angeordnet sind.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nach dem Aufbringen einer ersten Ätzmaske die Leiterbahnen und elektrisch leitende Zwischenverbindung in Form von Stegen, die die Außenkontakte der Leiterbahnen mit dem restlichen Trägerfilm verbinden, ausgeätzt. Danach werden durch Aufbringen einer zweiten, zur ersten Ätzmaske komplementären Ätzmaske die leitenden Stege passiviert und die Leiterbahnen durch galvanisches Beschichten mit einem weiteren leitenden Material versehen. Schließlich werden nach dem Entfernen der zweiten Ätzmaske die leitenden Stege weggeätzt.

Die Ätzmasken können in an sich bekannter Weise durch das Belichten und Entwickeln einer Fotoschicht hergestellt werden, wobei zur Bildung der zweiten Ätzmaske dieselbe Belichtungsmaske, aber ein auf den nachfolgenden Entwicklungsprozeß komplementär reagierender Fotolack verwendet wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, auf kostspielige Stanzwerkzeuge, die außerdem mit sehr hoher Genauigkeit relativ zum zu stanzenden Material positioniert werden müssen, zu verzichten.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.

Darin zeigen

Fig. 1a-h die einzelnen Verfahrenschritte (Schnittbilder),

Fig. 2a, b einen Zwischenträger in der Aufsicht gemäß einer weiteren Ausführungsform, wobei 2a den Träger nach dem Ätzen der Leiterbahnen und 2b nach dem Beschichten mit einem zusätzlichen Material zeigt,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III iin Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 2 und

Fig. 5 einen Zwischenträger gemäß dem Stand der Technik.

Die Fig. 1a bis h demonstrieren die einzelnen Verfahrensschritte einer erfindungsgemäßen Lösung. In den einzelnen Schnittbildern sind zur besseren Veranschaulichung die Materialdicken stark überhöht gezeichnet.

Ausgangsprodukt ist ein, beispielsweise mit Kupfer, beschichteter Trägerfilm 1 aus Polyimid, wobei die Kupferschicht 2 mit einer Fotolackschicht 3 überzogen ist. Die Fotolackschicht 3 wird mit Hilfe einer Maske derart belichtet, daß nach dem Entwickeln die in Fig. 1b gezeigte Ätzmaske 4 gebildet wird. Die Ätzmaske 4 bedeckt die gesamte Fläche der späteren Leiterbahnstruktur des Trägers, während die Bereiche, die bei dem nachfolgenden Ätzvorgang entfernt werden sollen, freibleiben.

Die Fig. 1c zeigt den Zwischenträger nach dem ersten Ätzvorgang; die Fig. 1d nach dem Entfernen der Fotolackschicht. Wie man den Figuren entnehmen kann, ist zwischen den Leiterbahnen 5 durch einen vorzeitigen Abbruch des Ätzvorgangs ein Teil des Grundmaterials, in diesem Fall Kupfer, erhalten geblieben, so daß die Leiterbahnen 5 untereinander elektrisch verbunden bleiben. Bevor nun die Leiterbahnen zusätzlich mit einem leitenden Material durch galvanische Metallabscheidung beschichtet werden, ist es notwendig, daß die Bereiche, die nicht beschichtet werden sollen, passiviert, d. h. für das Beschichtungsmaterial abweisend ausgebildet werden. Dazu wird, wie schon im Verfahrensschritt entsprechend der Fig. 1b gezeigt, eine zweite Ätzmaske 6 verwendet, die, wie in der Fig. 1e gezeigt, gerade diejenigen Teile abdeckt, die in dem nachfolgenden Galvanikprozeß nicht beschichtet werden sollen. Die hier zu verwendende Ätzmaske 6 ist zu der in Fig. 1b verwendeten ersten Maske 4 komplementär ausgebildet und somit auf einfache Weise mit hoher Genauigkeit herstellbar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dieselbe Belichtungsmaske, aber ein auf den nachfolgenden Entwicklungsprozeß komplementär reagierender Fotolack verwendet.

Die Fig. 1f zeigt den Zwischenträger nach dem Beschichten mit einem zusätzlichen Material 7, beispielsweise Zinn. Wie die Figur zeigt, sind die Leiterbahnen 5 beschichtet, während die mit der Fotolackschicht der zweiten Ätzmaske 6 bedeckten Flächenteile unbeschichtet geblieben sind. Nach dem Entfernen der Fotolackschicht, wie in der Fig. 1g gezeigt, werden nun die jeweils zwischen den Leiterbahnen nach dem ersten Ätzvorgang noch verbliebenen Teile des Grundmaterials, in diesem Fall Kupfer, vollständig entfernt. Den fertigen Zwischenträger zeigt die Fig. 1h. Die auf dem Polyimidfilm 1 befestigten Leiterbahnen 5 sind mit einem Beschichtungsmaterial 7, beispielsweise Zinn, überzogen und voneinander isoliert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird, wie ein der Fig. 2a gezeigt, die leitende Beschichtung 2 des Trägerfilms 1 mit Hilfe einer ersten Ätzmaske zunächst derart geätzt, daß zusätzlich zur gewünschten Leiterbahnstruktur mit den Kontaktflächen 5 schmale Stege 10 gebildet werden, die die einzelnen Leiterbahnen untereinander verbinden. Die geätzte Struktur ist in der Fig. 2aa gezeigt. Nach dem Entfernen der ersten Ätzmaske wird eine zweite Ätzmaske aufgebrachte, mit deren Hilfe lediglich die schmalen Stege 10 für den nachfolgenden Beschichtungsvorgang mit einem zusätzlichen, leitenden Material 7 passiviert werden. Nach dem Entfernen der zweiten Ätzmaske werden die zwischen den Leiterbahnen noch vorhandenen Verbindungsstege 10 weggeätzt. Der fertiggestellte Zwischenträger ist in der Fig. 2b gezeigt.

Wie man aus den Fig. 3 und 4 (Schnitt entlang der Linie III-III bzw. IV-IV in Fig. 2b) sieht, ergibt sich bei dieser Ausführungsform der Erfindung lediglich eine Unterätzung im Bereich der fortgeätzten Stege 10, während die Leiterbahn 5 in allen anderen Bereichen vollständig beschichtet ist. Dementsprechend werden die Stege 10 im Vergleich zum Abstand zwischen den Kontaktflächen sehr schmal ausgeführt und an Stellen vorgesehen, an denen die fehlende Randbeschichtung praktisch keinen Einfluß auf die Haltbarkeit und Betriebssicherheit des Bauteils hat.

Fig. 5 zeigt die aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungsform, bei der die zusätzliche, elektrisch leitfähige Beschichtung 7 infolge der Unterätzung über die eigentliche Kupfer-Leiterbahn 5 herausragt und leicht dazu neigt, abzubrechen. In dieser Figur ist ebenfalls erkennbar, daß die Leiterbahn jeweils nur an der Oberfläche, nicht aber an den Kantenbereichen mit dem zusätzlichen Beschichtungsmaterial abgedeckt ist. Der durch die Zusatzbeschichtung bewirkte Korrosionsschutz kann daher nur teilweise, nämlich von der Oberfläche her wirken. Ein Schutz vor seitlich angreifendem Korrosionsmittel wird dadurch nicht erreicht.

Die Fig. 1h zeigt, daß beim Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens die Zusatzbeschichtung die Kupfer-Leiterbahn nahezu vollständig umhüllt, wodurch auch bezüglich der Korrosion ein wesentlich größerer Schutz als bei dem in Fig. 5 gezeigten Stand der Technik erreicht wird. Gleiches gilt für die anhand der Fig. 2-4 geschilderte Ausführungsform.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Zwischenträgers für die Kontaktierung eines Halbleiterkörpers, wobei aus einer leitenden Schicht Leiterbahnen geätzt werden, die jeweils einen für die spätere externe Kontaktierung bestimmten Außenkontakt und einen, dem jeweiligen Anschlußpunkt des Halbleiterkörpers zugeordneten, Innenkontakt aufweisen, wobei zumindest die Außenkontakte mit mindestens einem weiteren elektrisch leitenden Material durch Galvanisieren beschichtet werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Aufbringen einer ersten Ätzmaske auf die elektrisch leitende Schicht derart, daß die gewünschte Leiterbahnstruktur passiviert wird,
• - Vorätzen der nicht passivierten Bereiche aus der elektrisch leitenden Schicht, wobei der Ätzvorgang zur Bildung von elektrisch leitenden Zwischenverbindungen abgebrochen wird, bevor das gesamte Material zwischen den einzelnen Leiterbahnen entfernt ist,
• - Entfernen der ersten Ätzmaske,
• - Aufbringen einer zweiten, zur ersten Ätzmaske komplementären Ätzmaske auf die elektrisch leitende Schicht derart, daß die elektrisch leitende Zwischenverbindungen passiviert werden,
• - Galvanisches Beschichten der nicht passivierten Bereiche der elektrisch leitenden Schicht mit einem zusätzlichen, leitenden Material,
• - Entfernen der zweiten Ätzmaske,
• - vollständiges Wegätzen der elektrisch leitenden Zwischenverbindungen in den Leiterbahnzwischenräumen.

2. Verfahren zur Herstellung eines Zwischenträgers für die Kontaktierung eines Halbleiterkörpers, wobei aus einer leitenden Schicht Leiterbahnen geätzt werden, die jeweils einen für die spätere externe Kontaktierung bestimmten Außenkontakt und einen, dem jeweiligen Anschlußpunkt des Halbleiterkörpers zugeordneten, Innenkontakt aufweisen, wobei zumindest die Außenkontakte mit mindestems einem weiteren elektrisch leitenden Material durch Galvanisieren beschichtet werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Aufbringen einer ersten Ätzmaske auf die elektrisch leitende Schicht derart, daß die gewünschte Leiterbahnstruktur und elektrisch leitende Zwischenverbindungen in Form von Stegen, die die Außenkontakte der Leiterbahnen mit dem restlichen Trägerfilm verbinden, passiviert werden,
• - Ätzen der nicht passivierten Bereiche aus der elektrisch leitenden Schicht,
• - Entfernen der ersten Ätzmaske,
• - Aufbringen einer zweiten, zur ersten Ätzmaske komplementären Ätzmaske auf die elektrisch leitende Schicht derart, daß die elektrisch leitenden Stege passiviert werden,
• - Galvanisches Beschichten der nicht passivierten Bereiche der elektrisch leitenden Schicht mit dem weiteren leitenden Material,
• - Entfernen der zweiten Ätzmaske,
• - Ätzen der elektrisch leitenden Stege.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzmasken in bekannter Weise durch das Belichten und Entwickeln einer Fotoschicht hergestellt werden und daß zur Bildung der zweiten Ätzmaske dieselbe Belichtungsmaske, aber ein auf den nachfolgenden Entwicklungsprozeß komplementär reagierender Fotolack verwendet wird.