用于制造倒装芯片电路装置的方法和倒装芯片电路装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造倒装芯片电路装置的方法和一种相应的倒装芯片电路
目.0
【背景技术】
[0002]在倒装芯片装配技术中将例如单片半导体元件(芯片、裸芯片(Die))以其有效的接通侧直接装配和接通到电路载体一一例如衬底或电路板一一上。半导体元件的接触位置在此在无连接引线(引线键合)的情况下与电路载体上的接通面一一例如印制导线接通。由此可实现小的面积需求。
[0003]为此，例如由金制成的钉头凸点(Stud-Bump)施加到半导体构件的接触位置上并且随后铺设到电路载体的印制导线上，其中，所述钉头凸点相当于由常规的球楔键合(Ball-Wedge-Bonden)方法形成的球形键合。然后，按压半导体构件到电路载体上，从而在印制导线和钉头凸点部分地变形的情况下构造电连接。在借助非导电胶粘剂(NCA，非导电胶粘剂)的倒装芯片方法中，在按压之前或者之后将粘合剂置于芯片和电路载体之间，所述粘合剂然后硬化。
[0004]尤其在电路载体的不平整的表面一一该表面过渡到印制导线的表面一一的情况下，可能在按压钉头凸点的情况下发生不可靠的电接触，因为基于不平整性，局部不同的按压力发生作用。由此，印制导线可能由于其小的高度容易被破坏或者说机械变形，并且位于其下方的电路载体也可能塑性变形。此外，各个凸出的区域可能导致损坏或机械紧固。
[0005]为此，在WO 02/056345 A2中提出一种倒装芯片连接，在所述倒装芯片连接中，钉头凸点不仅仅施加在半导体构件的接触位置上，而且也施加在印制导线上或者电路载体的接触盘上。为了构造均质的接触表面，通过压印使钉头凸点平坦化，从而补偿在电路载体和半导体构件上的、也传递到接触表面上的不平整性，并且因此，钉头凸点的接触表面大致位于电路载体或者说半导体构件之上的大约相等的高度上。接着，半导体构件的和电路载体的钉头凸点相对于彼此对齐地叠置并且在键合方法中接合在一起，其方式是，加热、彼此相对地按压和附加地以超声处理所述钉头凸点，以便实现接触材料在两个钉头凸点的接触表面上的扩散。由此构造电连接和机械连接。
【发明内容】
[0006]根据本发明设置，电路载体、尤其注塑的电路载体(模塑互联器件，MID, moldedinterconnect device)和优选单片的半导体构件(芯片，裸芯片)在倒装芯片方法中相互连接和接通，其中，对着施加在半导体构件上的第二接触单元按压与电路载体连接的和经平坦化的第一接触单元，并且附加地使至少部分地包围两个接触单元的粘接剂硬化，以便持久地连接两个彼此相对地按压的接触单元。由此构造倒装芯片电路装置。
[0007]在此，第一和第二接触单元优选实施为金块或者金球，即所谓的钉头凸点，所述第一和第二接触单元与在球楔键合方法中的球形键合部类似地施加到半导体构件上的接触位置上并且施加到电路载体上的接通面——例如由电镀结构例如铜、镍/磷和金电镀的印制导线上。
[0008]由此已经能够实现一些优点。
[0009]因此，通过在两个待接通的元件上使用钉头凸点来实现，在按压时在电路载体和钉头凸点之间布置的、例如作为印制导线使用的接通面较不强烈地受压。因此通过在印制导线上施加的钉头凸点，“变形平面”在按压时从印制导线优选向上移动到钉头凸点中，并且因此发生作用的表面负荷从电路载体和印制导线向上迀移，从而在按压时力主要作用到钉头凸点的接触表面上并且仅仅小的通过钉头凸点所传递的力作用到印制导线上。由此能够例如强烈地降低在表面负荷中的、可能导致电路载体和印制导线的损坏的峰值，并且因此能够避免印制导线和由塑料制造的电路载体的变形；改善接触的可靠性。
[0010]此外，能够通过第一接触单元的平坦化补偿电路载体的表面上的不平整性，所述不平整性可能位于10μπι-20μπι的数量级中。这在倒装芯片制造过程中具有以下优点:能够防止接触单元由于各个突出的接触单元在按压时的损坏。
[0011]在此，在本发明的范畴内，平坦化或者平整化理解为，使接触表面与第一接触单元至少部分地相适应，即在一个公差内位于第一接触平面中。这可以例如机械地、例如通过置于接触表面上的凸模或者通过材料侵蚀一一例如通过激光烧蚀来确保。但也可以考虑其他的使接触表面移动到平面或者接触平面中的方法。在平整化时，优选也略微增大接触表面的面积，因为在平整化时，接触材料也部分地被推开至侧面。在此，公差尤其为由制造决定的公差，例如由于凸模的粗糙度或另外的在平坦化过程中出现的处理精度，所述公差可以位于几百纳米的范围内。
[0012]与在WO 02/056345Α2中所设置的键合过程——其中接触单元相对彼此被按压、加热和借助超声处理一一中不同地，根据本发明优选不发生接触材料一一例如金的扩散；因此，所述接触单元不像尤其在键合时那样被焊接，而是根据本发明优选相叠地按压并且仅仅通过经硬化的粘合剂保持相互靠近。
[0013]由此可以以有利的方式使制造费用保持小，因为在所述制造中不需要附加的方法步骤，如例如借助超声的处理。此外，可以通过省去超声处理来避免接触单元和整个倒装芯片电路装置的附加要求。
[0014]优选在按压之前如此施加粘接剂到电路载体上，使得所述粘接剂优选完全覆盖第一接触单元和接触表面，其中，粘接剂也可以分布在直接邻近的接通面(印制导线)上。在此，例如如此选择粘接剂的量，使得粘接剂在两个接触单元的按压之后完全填充电路载体和半导体构件之间的间隙，即基本上完全地贴靠电路载体的和半导体构件的表面，以便在硬化之后提高两个元件的机械连接的稳定性。在此，优选仅仅通过以下方式实现机械接合:粘接剂将半导体构件与电路载体连接或者粘接并且因此接触单元保持相互靠近。原则上，也可能的是，粘接剂附加地或者取而代之地施加到半导体构件的表面上。
[0015]接着，半导体构件的、在由制造决定的公差之内形成第二接触平面的第二接触单元相对于第一接触单元对准并且相互靠近，直到它们碰触到，其中，第一和第二接触平面平行于彼此平放。随后，按压第二接触单元到第一接触单元上，从而粘接剂被挤出到侧面并且在侧面在接触单元周围、也在接触表面的区域中铺设。因此，两个接触单元的接触表面相对于彼此处于电接触中，即粘接剂几乎完全从接触表面之间的间隙中挤出。
[0016]在此，粘接剂例如为非导电胶(NCA，non conductive adhesive)，以便以有利的方式防止，通过粘接剂将相互邻近的接通面和钉头凸点相互电连接。也可以考虑，附加地使用导电粘接剂、例如银导电胶，其例如仅仅局部地施加在接触表面的区域中，优选在施加非导电粘接剂之前。在按压时，首先将非导电粘接剂挤出直到两个接触单元碰触到导电粘接剂并且同样将所述导电粘接剂挤出，其中，所述导电粘接剂然后至少部分地也可以残留在接触表面之间的间隙中，以便补偿例如小的公差。此外，可以改善电过渡，因为能够减少或者说避免接触表面之间的非导电粘接剂的夹杂物。
[0017]为了使粘接剂硬化，优选加热所述粘接剂。为此，视粘接剂而定地设置大约250°的温度。有帮助地，通过温度提高也加热接触单元，由此所述接触单元变得更软并且因此可以更容易变形。由此，优选不实现接触材料的扩散、即接触单元的焊接在一起。
[0018]通过加热接触单元也可以以有利的方式实现不同地成形的接触表面的相互匹配。在此，在按压时，例如使所述一个接触表面的各个突出的区域如此机械变形，使得它们与相对置的接触表面相适应并且因此改善电过渡。
[0019]在此，制造步骤可以改变。因此，第二接触单元的施加例如与第一接触单元的施加和平坦化无关，即在时间上可以在其之前或者之后发生。
【附图说明】
[0020]附图示出:
[0021]图1示出电路载体和半导体构件在接通之前的示意性视图，
[0022]图2示出根据图1的、具有所施加的接通面的电路载体，
[0023]图3示出根据图2的、具有施加到接通面上的第一接触单元的电路载体，
[0024]图4示出使第一接触单元平坦化的步骤，
[0025]图5示出在接通之前的倒装芯片电路装置，
[0026]图6示出接通的倒装芯片电路装置，以及
[0027]图7示出根据本发明的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0028]为了构造在图6中所示出的倒装芯片电路装置3，首先根据图1提供电路载体1--例如电路板、尤其注塑的电路载体(模塑互联器件，MID, molded interconnect
device)和单片的半导体构件2或者说芯片或者裸芯片。电路载体I由非导电材料、优选塑料制造并且具有不平整的表面4，其中，在制造时和通过附加的表面处理(激光处理)可能出现不平整性。芯片2具有表面5，在该表面上布置有多个相互隔离的接触位置6—一例如接触盘，所述接触位置与集成的开关电路在芯片2中连接。
[0029]为了将电路载体I与芯片2连接，首先设置，在电路载体I上施加接通面7—一例如印制导线和/或接触盘一一或者提供具有已经处理的接通面7的电路载体I。为此，根据图2，例如在电镀过程中施加导电层——例如由相应的由铜、镍/磷和金制成的电镀结构一一到经表面处理的表面4上，从而构造尽可能无缺陷的接通面7。在此，接通面7形成电路图，该电路图在表面4上基本上沿X方向和y方向延伸，其中，y方向在图中垂直于图平面地定向。分布在表面4上的接通面7的高度、即在z方向上的延展是大致相等的并且为大约10 μ m至20 μ m。
[0030]由于电路载体I的不平整性，这些接通面7在z方向上相对于彼此移位，即在z方向上的相对定位改变；因此，在表面4上的不平整性也传递到接通面7上。
[0031]为了补偿所述移位，在根据本发明的方法中尤其设置，施加第一接触单元8.1,8.2到接通面7上(Stl)。在此，第一接触单元8.1、8.2实施为所谓的钉头凸点。这些钉头凸点在键合方法中施加到接通面7上，所述键合方法例如为常规的球楔键合的一部分。
[0032]为此，球楔键合部的尖端被引至接通面7之上，并且接着加热由所述尖端突出的金引线，从而金熔化并且通过表面张力形成球(Ball)。该球借助短的超声脉冲压紧或者键合到接通面7上，从而在接通面7和球之间产生电连接。接着，在球的紧上方剪断金引线。球和被剪断的金引线形成钉头凸点，所述第一接触单元8.1、8.2。在此，钉头凸点的高度9.1、9.2为大约50 μπι并且可以具有大约I μπι-2μπι的由制造决定的公差。
[0033]此外，在施加第一接触单元8.1、8.2之后，所述第一接触单元在ζ方向上相对于彼此移位，因为表面4的不平整性通过接通面7也传递到钉头凸点8.1、8.2上，如尤其在图3中可以看出的那样。钉头凸点的由制造决定的公差可以在最大程度上保持不被考虑，因为该公差相对于表面4的可能位于10 μ m-20 μ m范围内的不平整性是可忽略的。
[0034]为了补偿所述不平整性，在以下的步骤St2中使第一接触单元8.1、8.2平坦化，即如此匹配其高度9.1,9.