OberflächenmontierbareHalbleiterbauteile mit einem Verdrahtungssubstrats und Lotkugelnals Außenkontaktehaben den Nachteil, dass die Außenkontakthöhe auf denDurchmesser der Lotkugeln begrenzt ist. Gleichzeitig hängt dieSchrittweite, die auch "Pitch" genannt wird, mitdem die Außenkontakteauf der Unterseite eines Halbleiterbauteils für die Oberflächenmontageauf einer übergeordneten Schaltungsplatineangeordnet werden können,von dem Durchmesser der Lotkugeln ab. Somit kann der Bedarf an größerer Außenkontakthöhe nur mitdem Nachteil einer größeren Schrittweiteerkauft werden.surface mountSemiconductor devices with a wiring substrate and solder ballsas external contactshave the disadvantage that the external contact height on theDiameter of the solder balls is limited. At the same time the hangsIncrement, which is also called "pitch", withthe external contactson the underside of a semiconductor device for surface mountingon a parent circuit boardcan be arrangedfrom the diameter of the solder balls. Thus, the need for greater external contact height only withthe disadvantage of a larger step sizebe bought.
Esbesteht demnach der Bedarf, die Kopplung der Außenkontakthöhe an den Lotkugeldurchmesservon Verbindungselementen und Außenkontakten,insbesondere füroberflächenmontierbare Halbleiterbauteilezu überwinden.ItThere is therefore the need, the coupling of the external contact height to the Lotkugeldurchmesserof connecting elements and external contacts,especially forSurface mount semiconductor devicesto overcome.
Einbekannter Lösungsansatzist die Ausbildung von galvanisch abgeschiedenen Sockeln mit Außenkontaktflächen für die Lotkugeln.Mit derartigen Sockeln kann die Außenkontakthöhe vollständig von dem Durchmesser derLotkugeln entkoppelt werden. Jedoch hat dieser Lösungsansatz den Nachteil, dasser technisch aufwendig und kostenintensiv ist und nicht das vielfältige Angebotan preiswerten Lotkugelvarianten, die auf dem Fertigungssektor von Halbleiterbauteilenzur Verfügungstehen, ausnutzt.Oneknown approachis the formation of galvanically deposited sockets with external contact surfaces for the solder balls.With such sockets, the outer contact height completely from the diameter of theSolder balls are decoupled. However, this approach has the disadvantage thatit is technically complex and costly and not the varied offeron cheap solder ball variants used in the semiconductor device manufacturing sectorto disposalstand, exploited.
Ausder Druckschrift
Einederartige Verbindungsstruktur hat den Nachteil, dass die zwei Lotkugelndes Verbindungselementes überGrenzflächeneiner Lotpaste elektrisch in Verbindung stehen, was sowohl den Nachteil derAusbildung zusätzlicherKontaktübergangswiderstände zwischenLotmaterial und Material der Lotpaste hat, als auch den Nachteileiner Einschränkung inder Wahl der Materialien der Lotkugeln, zumal als Material der Lotkugeln,gemäß
Aufgabeder Erfindung ist es, ein Halbleiterbauteil mit Verdrahtungssubstratund Lotkugeln als Verbindungselemente anzugeben, bei denen die Höhe der Verbindungselementegrößer ist,als der Außendurchmesserder Lotkugeln, wobei ein derartiges Verbindungselement die Nachteileund Einschränkungenim Stand der Technik überwindensoll, eine kostengünstigeFertigung ermöglichensoll, und sowohl als Außenkontakt,als auch als Verbindungselement in Halbleiterbauteilstapeln einsetzbarsein soll.taskThe invention is a semiconductor device with a wiring substrateand to provide solder balls as connecting elements, in which the height of the connecting elementsis bigger,as the outer diameterthe solder balls, wherein such a connecting element, the disadvantagesand restrictionsovercome in the prior artshould, a cost-effectiveEnable productionshould, and as an external contact,as well as a connecting element in semiconductor device stacks can be usedshould be.
DieseAufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. VorteilhafteWeiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.TheseThe object is achieved with the subject matter of the independent claims. advantageousFurther developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird einHalbleiterbauteil mit Verdrahtungssubstrat und Lotkugeln als Verbindungselementgeschaffen, wobei das Verbindungselement mindestens eine Sockelkugelund eine auf der Sockelkugel gestapelte Lotkugel aufweist. Dabei weistdie Lotkugel mindestens teilweise ein lötbares Lotmaterial auf. Außerdem stehtdie Sockelkugel mit einer Kontaktanschlussfläche des Verdrahtungssubstratselektrisch in Verbindung und weist eine nicht vom Lotmaterial derLotkugel benetzbare Schutzbeschichtung auf ihrer Oberfläche auf.Außerdemweist die Sockelkugel eine Grenzfläche auf, die frei von der Schutzbeschichtungist, wobei die Grenzflächestoffschlüssigmit dem Material der Lotkugel verbunden ist.According to the invention is aSemiconductor device with wiring substrate and solder balls as connecting elementcreated, wherein the connecting element at least one base balland a solder ball stacked on the base ball. It pointsthe solder ball at least partially a solderable solder material. It also standsthe socket ball with a contact pad of the wiring substrateelectrically connected and does not have a soldering material of theLot-ball wettable protective coating on its surface.Furthermorethe base ball has an interface that is free of the protective coatingis, the interfacecohesivelyconnected to the material of the solder ball.
Einderartiges Verbindungselement hat gegenüber dem Verbindungselementgemäß
Ineiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung weist das Verbindungselement mehrere, aufeinandergestapelte Sockelkugeln auf. Das zeigt, dass der erfindungsgemäße Lösungsansatznicht nur auf zwei Kugeln beschränktsein muss, vielmehr könnennacheinander beliebig viele Sockelkugeln mit kleinstem Außendurchmesseraufeinander gelötet werden,wobei lediglich darauf zu achten ist, dass bis auf die Grenzfläche diejeweilige Oberflächeder Sockelkugeln durch eine Schutzbeschichtung geschützt ist.In a preferred embodiment of the invention, the connecting element has a plurality of pedestal balls stacked on one another. This shows that the inventive approach not only must be limited to two balls, but can successively as many base balls are soldered to each other with the smallest outer diameter, only care must be taken that the surface of the base balls is protected by a protective coating except for the interface.
Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformder Erfindung weist das Verbindungselement mehrere aufeinander gestapelteLotkugeln auf. In diesem Fall muss jedoch wie im Stand der Technik daraufgeachtet werden, dass die gestapelten Lotkugeln mit einem Lotmaterial,wie einer Lotpaste verbunden werden, dessen Schmelzpunkt niedrigerist, als die aufeinander zu stapelnden Lotkugeln.Ina further preferred embodimentAccording to the invention, the connecting element has a plurality of stacked onesLot balls on. In this case, however, as in the prior art, it mustbe taken care that the stacked solder balls with a solder material,how to join a solder paste whose melting point is loweris than the solder balls to be stacked on each other.
Vorzugsweiseist die Schutzbeschichtung selbsttragend und formstabil und stützt dieSockelkugel. Diese mechanische Stabilität ist von Vorteil, insbesonderedann, wenn die Sockelkugel gegenüber derLotkugel den niedrigeren Schmelzpunkt aufweist und über Benetzungder Schmelze der Sockelkugel die stoffschlüssige Grenzfläche mitder Lotkugel hergestellt wird.PreferablyThe protective coating is self-supporting and dimensionally stable and supports theBase ball. This mechanical stability is advantageous, in particularthen, when the base ball opposite theLotkugel the lower melting point and over wettingthe melt of the base ball with the cohesive interface withthe solder ball is made.
Ineiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung weist die Schutzbeschichtung eine Oxyd- oder Nitrid-oder Sulfidschicht des Materials der Sockelkugel auf. Dieses hatden Vorteil, dass mit einer einfachen Oxidations- oder Nitrierungsanlage sämtlicheSockelkugeln mit einer Schutzschicht überzogen werden können, wobeidie Schutzschicht in einer Oxidations- oder Nitrierungsanlage gleichzeitigfür eine Vielzahlvormontierter Sockelkugeln fürHalbleiterbauteile aufgebracht werden kann.Ina preferred embodimentinvention, the protective coating comprises an oxide or nitrideor sulfide layer of the material of the base ball. This one hasthe advantage that with a simple oxidation or nitration allBase balls can be coated with a protective layer, whereinthe protective layer in an oxidation or nitriding plant at the same timefor a varietypreassembled base balls forSemiconductor components can be applied.
Alternativist es vorgesehen, dass die Schutzbeschichtung eine Metallbeschichtungist, wobei das Metall nicht vom Lotmaterial der Lotkugel benetzbarist. Derartige Metallbeschichtungen zeichnen sich dadurch aus, dasssie in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre eine Oberfläche ausbilden,die ihre Benetzbarkeit mit dem Lotmaterial herabsetzt.alternativeit is envisaged that the protective coating is a metal coatingis, wherein the metal is not wettable by the solder material of the solder ballis. Such metal coatings are characterized in thatthey form a surface in an oxygen-containing atmosphere,which minimizes their wettability with the solder material.
Ineiner weiteren bevorzugten Ausführungsformder Erfindung weist die Schutzbeschichtung eine Polymerbeschichtungauf, die vorzugsweise aus einem hochtemperaturfesten Polyimid besteht.Eine derartige Schutzbeschichtung hat den Vorteil, dass sie durcheinfache Tauchtechnik, oder durch Aufsprühtechnik eine geeignete selbsttragende,das Lotmaterial der Sockelkugel stützende Schutzbeschichtung bilden.Dabei ist von Vorteil, dass vor dem Aushärten derartiger Lacke, sichdie Lackschicht im Fußbereichder Sockelkugel deutlich dicker absetzt, als im Kopfbereich derSockelkugel. Dieser Dickenunterschied kann durch entsprechende Abstimmungder Viskositätdes Lackes noch verstärktwerden.Ina further preferred embodimentAccording to the invention, the protective coating has a polymer coatingon, which preferably consists of a high temperature resistant polyimide.Such a protective coating has the advantage that itsimple immersion technique, or by spraying a suitable self-supporting,form the solder material of the base ball supporting protective coating.It is advantageous that before curing such paints, themselvesthe paint layer in the foot areathe pedestal ball settles much thicker than in the head area ofBase ball. This difference in thickness can by appropriate votethe viscosityof the paint reinforcedbecome.
Vorzugsweiseist die Grenzflächezwischen den beiden Lotkugeln eine sphärische Fläche. Eine sphärische Fläche bildetsich aus, wenn eines der beiden Materialien einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist,als das andere Material. So bildet sich auf der Sockelkugel einekonvexe Flächeaus, wenn der Schmelzpunkt der Lotkugel höher ist als der Schmelzpunktder Sockelkugel und es bildet sich eine konkave Fläche aus,wenn der Schmelzpunkt der Lotkugel geringer ist, als der Schmelzpunktder Sockelkugel. Sind die Schmelzpunkte gleich, so besteht die Möglichkeit,dass sich eine ebene Grenzflächeausbildet. Ferner ist es vorgesehen, dass bei besonders harten Schutzbeschichtungender obere Kugelabschnitt der Sockelkugel durch mechanisches Bearbeitenauch eingeebnet werden kann.Preferablyis the interfacebetween the two solder balls a spherical surface. A spherical surface formswhen one of the two materials has a lower melting point,as the other material. So forms on the base ball oneconvex surfacewhen the melting point of the solder ball is higher than the melting pointthe base ball and it forms a concave surface,when the melting point of the solder ball is lower than the melting pointthe base ball. If the melting points are the same, it is possible tothat is a flat interfaceformed. Furthermore, it is envisaged that with particularly hard protective coatingsthe upper ball portion of the base ball by mechanical machiningcan also be leveled.
Weiterhinist es vorgesehen, dass die Sockelkugel und die Lotkugel ein metallischesKernmaterial aufweisen, dass einen höheren Schmelzpunkt hat, alsder Mantel der Kugeln aufweist. Mit derartigen Kugelmaterialienaus zwei verschiedenen Metallen, einem Mantelmaterial mit niedrigemSchmelzpunkt und einem Kernmaterial mit hohem Schmelzpunkt, können Verbindungselementehergestellt werden, die eine Mindesthöhe, welche durch die Kernmaterialienvorgegeben wird, beim Auflötenauf eine übergeordneteSchaltungsplatine nicht unterschreiten. Dieses kann auch von Vorteilsein, wenn Halbleiterbauteile zu stapeln sind.Fartherit is envisaged that the base ball and the solder ball a metallicHave core material that has a higher melting point thanthe shell of the balls has. With such ball materialsmade of two different metals, a sheath material with lowMelting point and a high melting point core material may be fastenersare made, which have a minimum height, which by the core materialsis given, when solderingto a parentDo not fall below the circuit board. This can also be beneficialbe when semiconductor devices are to be stacked.
Ineiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung weist die Sockelkugel eine Metalllegierung mit einemhöherenSchmelzpunkt als die Lotkugel auf. Wenn die Sockelkugel und dieLotkugel ein Lotmaterial mit dem gleichen Schmelzpunkt aufweisen, umgibtvorzugsweise die Sockelkugel eine selbsttragende und formstabileSchutzbeschichtung. Durch die formstabile, selbsttragende Schutzbeschichtung wirdgewährleistet,dass die beiden Lotkugelmassen nicht eine neue tropfenförmige Lotkugelmit größerem Durchmesserbilden.Ina preferred embodimentthe invention, the base ball has a metal alloy with ahigherMelting point as the solder ball on. If the base ball and theLotkugel a solder material having the same melting point surroundspreferably the base ball a self-supporting and dimensionally stableProtective coating. Due to the dimensionally stable, self-supporting protective coating isguaranteedthat the two Lotkugelmassen not a new drop-shaped solder ballwith a larger diameterform.
Vorzugsweiseweist somit ein Halbleiterbauteil Außenkontakte aus Verbindungselementenmit mindestens einer Sockelkugel und einer auf der Sockelkugel gestapelteLotkugel auf, wobei das Verdrahtungssubstrat beidseitig mit Halbleiterbauelementen bestückt ist.Die Unterseite des Verdrahtungssubstrats weist mindestens ein Halbleiterbauelementund die Außenkontaktedes Halbleiterbauteils auf. Dabei richtet sich die Höhe der Außenkontakte nachder Dicke des auf der Unterseite angeordneten Halbleiterbauelements.Ein derartiges Halbleiterbauteil war bisher auf eine Bestückung mitHalbleiterbauelementen begrenzt, deren Dicke den Kugeldurchmesserder Lotkugeln fürAußenkontaktenicht überschreitet.PreferablyThus, a semiconductor device external contacts of connecting elementswith at least one base ball and one stacked on the base ballLotkugel, wherein the wiring substrate is equipped on both sides with semiconductor devices.The underside of the wiring substrate has at least one semiconductor deviceand the external contactsof the semiconductor device. The height of the external contacts will followthe thickness of the arranged on the bottom semiconductor device.Such a semiconductor device was previously on a placement withSemiconductor devices whose thickness is the ball diameterthe solder balls forexternal contactsdoes not exceed.
Durchdie erfindungsgemäße Stapelungvon Lotkugeln, um damit Außenkontakteund/oder Verbindungselemente herzustellen, ist es nun möglich, Halbleiterbauteileaus der Standardfertigung einzusetzen und damit eine größere Variationsbreitefür dieKonstruktion von Halbleiterbauteilmodulen zur Verfügung zustellen. Darüberhinaus wird die Fertigung durch Einsatz von standardisierten Halbleiterbauelementenkostengünstiger.The inventive stacking of Solder balls in order to produce external contacts and / or connecting elements, it is now possible to use semiconductor components from the standard production and thus to provide a greater range of variation for the construction of semiconductor device modules available. In addition, manufacturing becomes more cost effective by using standardized semiconductor devices.
Ineiner weiteren Ausführungsformder Erfindung weist das Halbleiterbauteil ein Modul aus gestapeltenHalbleiterbauelementen mit mindestens einem Basishalbleiterelementund einem gestapelten Halbleiterelements auf. Das Basishalbleiterelement weistdazu auf einer Oberseite ein von Sockelkugeln umgebenes Halbleiterbauelementauf. Das Basiselement weist darüberhinaus auf seiner Unterseite Standard oberflächenmontierbare Lotkugeln auf.Das gestapelte Halbleiterbauelement weist auf einer Oberseite seinesVerdrahtungssubstrats ebenfalls ein Halbleiterbauelement auf undauf der Unterseite des Substrats Standard-Lotkugelaußenkontakteauf, die derart angeordnet sind, dass sie der Anordnung der Sockelkugelnauf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats des Basishalbleiterbauelementsentsprechen. Bei dieser Ausführungsformder Erfindung ist es von Vorteil, dass die Dicke des Gehäuses des Basishalbleiterbauelementesnicht mehr auf den Durchmesser der Lotkugeln beschränkt ist,sondern dass praktisch durch Stapeln von Lotkugel auf Sockelkugelneine vom Lotkugeldurchmesser unabhängige Bauelementhöhe für das Basishalbleiterbauelementeingesetzt werden kann.Ina further embodimentAccording to the invention, the semiconductor device has a stacked moduleSemiconductor devices having at least one base semiconductor elementand a semiconductor stacked element. The base semiconductor element hasfor this purpose, a semiconductor component surrounded by base balls on an upper sideon. The base element points above itThere are also standard surface mount solder balls on its underside.The stacked semiconductor device has on an upper side of itsWiring substrate also a semiconductor device andon the bottom of the substrate standard solder ball outside contactswhich are arranged so that they the arrangement of the base ballson top of the wiring substrate of the base semiconductor devicecorrespond. In this embodimentThe invention is advantageous in that the thickness of the housing of the base semiconductor componentno longer limited to the diameter of the solder balls,but that by practically stacking solder ball on pedestal ballsindependent of Lotkugeldurchmesser device height for the base semiconductor componentcan be used.
EinVerfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile mit Verdrahtungssubstratenund Lotkugeln als Verbindungselemente weist die nachfolgenden Verfahrensschritteauf. Zunächstwird ein Nutzen mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionenhergestellt, wobei der Nutzen in den Halbleiterbauteilpositioneneine Verdrahtungsstruktur der Verdrahtungssubstrate mit Bereichenfür Halbleiterbauelementeund außerhalbdieser Bereiche Positionen mit Kontaktanschlussflächen für ein Anbringenvon Sockelkugeln aufweist. Anschließend wird dieser Nutzen inden Halbleiterbauteilpositionen mit den Kontaktanschlussflächen mitSockelkugeln bestückt.OneMethod for producing a plurality of semiconductor components with wiring substratesand solder balls as connecting elements has the following method stepson. Firstbecomes a benefit with semiconductor device locations arranged in rows and columnswith the benefit in the semiconductor device positionsa wiring structure of the wiring substrates with areasfor semiconductor devicesand outsidethese areas positions with contact pads for attachmentof pedestal balls. Subsequently, this benefit is inthe semiconductor device positions with the contact pads withBase balls fitted.
DieseSockelkugeln werden schließlichmit einer von Lotmaterial nicht benetzbaren Schutzbeschichtung beschichtet.Danach erfolgt ein selektives Entfernen der Schutzbeschichtung ineinem füreine Grenzflächezu einer Lotkugel vorgesehenem Bereich der Oberfläche derSockelkugel. Danach wird eine Lotkugel auf die jeweilige Grenzfläche einerSockelkugel aufgebracht und stoffschlüssig verbunden. Anschließend können dieHalbleiterbauteilpositionen mit Halbleiterbauelementen unter Verbindender Halbleiterbauelemente mit der Verdrahtungsstruktur bestückt werden.Schließlichwird der Nutzen in einzelne Halbleiterbauteile aufgetrennt.TheseSkirting balls eventually becomecoated with a non-wettable by soldering protective coating.Thereafter, a selective removal of the protective coating inone foran interfaceto a Lotkugel provided area of the surface ofBase ball. Thereafter, a solder ball on the respective interface of aBase ball applied and bonded cohesively. Subsequently, theSemiconductor device positions with semiconductor devices under bondingthe semiconductor devices are equipped with the wiring structure.After allthe benefit is separated into individual semiconductor components.
DiesesVerfahren hat den Vorteil, das der Nutzen nicht nur Verbindungselementeaus Sockelkugeln und Lotkugeln gemeinsam mit einem Halbleiterbauelementauf seiner Unterseite auf weist, sondern auch den Vorteil, dass dieOberseiten der Halbleiterbauteilpositionen des Nutzen für das Aufbringen vonHalbleiterbauteilelementen genutzt werden können. Damit entstehen aus einemderartigen Nutzen Halbleiterbauteile in Form von Halbleitermodulenfür dieunterschiedlichsten Anwendungen. Eine bevorzugte Anwendung ist dieFertigung von Schaltnetzteilen unter beidseitiger Nutzung einesBGA-Substrats (ball-grid-array), wobei die Bauhöhe der einzelnen Komponentenkeinen Einfluss mehr auf den Kontaktabstand des gesamten Modulsin Form eines gesamten SiP (system-in-package) hat.ThisMethod has the advantage that the benefit not only fastenersfrom base balls and solder balls together with a semiconductor deviceon its underside points to, but also has the advantage that theTops of semiconductor device locations of the benefit for applyingSemiconductor device elements can be used. This results in onesuch benefits semiconductor devices in the form of semiconductor modulesfor thedifferent applications. A preferred application is theProduction of switching power supplies under mutual use of aBGA substrate (ball-grid array), the height of each componentno longer affect the contact distance of the entire modulein the form of an entire SiP (system-in-package).
Damitkönnendie Einzelkomponenten in Standard-Gehäusen oder Standard-Bauhöhen hergestelltwerden, und auch als einzelne Bauelemente verkauft werden. Somitkönnendie Einzelkomponenten in größeren Stückzahlengefertigt werden, und die Herstellkosten für das gesamte SiP-Produkt sinken.Außerdemist die Integrationsdichte derartiger Module nicht mehr von derHöhe derLotkugel abhängigund die Lotkugel-Höhekann auf die notwendige Bauteilhöheauf der Substratunterseite optimiert werden.In order tocanthe individual components are manufactured in standard housings or standard heightsbe sold, and also as individual components. Consequentlycanthe individual components in larger quantitiesbe manufactured, and the production costs for the entire SiP product decline.Furthermorethe integration density of such modules is no longer of theheight ofLot ball dependentand the solder ball heightcan to the necessary component heightbe optimized on the substrate base.
Vorzugsweisewerden die Sockelkugeln auf Positionen mit Kontaktanschlussflächen aufder Unterseite des Nutzens und die Halbleiterbauelemente auf Bereichender Oberseite des Nutzens angeordnet. Diese Aufteilung ist dannvon Vorteil, wenn die vorgesehenen Halbleiterbauteile über einStapeln von Halbleiterbauteilen vorgesehen werden.Preferablythe pedestal balls are placed on positions with contact padsthe bottom of the benefits and the semiconductor devices on areasarranged the top of the benefit. This division is thenadvantageous if the provided semiconductor devices over aStacking of semiconductor devices can be provided.
Weiterhinist es vorgesehen, die Sockelkugel als Außenkontakte der Halbleiterbauteileauf Positionen mit Kontaktanschlussflächen auf der Unterseite desNutzens derart anzuordnen, dass sie mindestens einen Bereich miteinem Halbleiterbauelement umgeben, wobei auf der Oberseite desNutzens wei tere Bereiche fürHalbleiterbauelemente vorgesehen werden können. Bei diesem Durchführungsbeispieldes Verfahrens wird bereits die Stapelbarkeit eines derartigen Halbleiterbauteilsdurch Anordnung der Kontaktanschlussflächen auf der Unterseite desNutzens vorgegeben.Fartherit is provided, the base ball as external contacts of the semiconductor deviceson positions with contact pads on the bottom of theUse to arrange so that they at least one area witha semiconductor device, wherein on the top of theUse other areas forSemiconductor devices can be provided. In this implementation exampleof the method is already the stackability of such a semiconductor deviceby placing the contact pads on the bottom of theBenefit given.
Einderartiges Modul aus gestapelten Halbleiterbauteilen wird mit einemNutzen gefertigt, dessen Verbindungselemente aus Sockelkugeln und Lotkugelnauf Positionen mit Kontaktanschlussflächen auf der Unterseite desNutzens angeordnet sind, wobei die Sockelkugeln mit aufgebrachtenLotkugeln einen Bereich umgeben, in dem Halbleiterbauteilgehäuse einesBasishalbleiterbauelementes angeordnet werden können. Für einen derartigen Stapel istes auch möglich,dass mehrere Sockelkugeln aufeinander gelötet werden, bevor eine Lotkugel alsAnschluss des Verbindungselementes aufgebracht wird.Such a module of stacked semiconductor devices is fabricated with a utility whose base-ball and solder-ball connectors are located at positions with contact pads on the bottom side of the socket, with the socket balls having applied solder balls surrounding an area in the semiconductor Component housing of a base semiconductor component can be arranged. For such a stack, it is also possible that a plurality of base balls are soldered to each other before a solder ball is applied as a connection of the connecting element.
Umeine Schutzbeschichtung auf der Sockelkugel auszubilden, wird dieSockelkugel oxidiert, nitriert oder mit einer Sulfidschicht in einembevorzugten Verfahren versehen. Für die Ausbildung einer selbsttragenden,formstabilen Schutzbeschichtung für die Sockelkugeln aus einerPolymerschicht wird vorzugsweise der mit Sockelkugeln bestückte Nutzenin einen Hochtemperaturlack getaucht, um die Sockelkugeln mit einemderartigen Hochtemperaturlack zu beschichten. Zur Ausbildung einerSchutzbeschichtung kann auch ein Metall auf den Sockelkugel mittelsSputtern oder Aufdampfen abgeschieden werden, das nicht vom Lotmaterialder Lotkugel benetzbar ist.Aroundto form a protective coating on the base ball, theBase ball oxidized, nitrided or with a sulphide layer in onepreferred method provided. For the training of a self-supporting,dimensionally stable protective coating for the base balls of aPolymer layer is preferably the stocked with base balls benefitsdipped in a high temperature varnish to the base balls with ato coat such high temperature paint. To form aProtective coating can also be a metal on the base ball by means ofSputtering or vapor deposition are deposited, not from the solder materialthe solder ball is wettable.
Auchhier ist es von Vorteil, wenn eine derartige Beschichtung auf einemNutzen vorgenommen wird, der bereits mit Sockelkugeln bestückt ist,aber noch keine Halbleiterbauelemente trägt. Für das selektive Entfernen derSchutzbeschichtung in einem füreine Grenzflächefür eineLotkugel vorgesehenen Bereich der Oberfläche der Sockelkugeln wird vorzugsweiseein Laserabtragsverfahren eingesetzt. Ein derartiges Laserabtragsverfahrenhat den Vorteil, dass der Fokus des Laser derart eingestellt werden kann,dass exakt ein Bereich auf dem Kopf bzw. an der Spitze der Sockelkugelvon der Schutzschicht befreit wird. Zum Entfernen der Schutzbeschichtung kannauch ein Trockenätzverfahren,eingesetzt werden, wobei ein gerichtetes Ionenstrahlätzen ohne gleichzeitigenSchutz der nicht zu ätzendenBereiche auskommt, währendein Trockenätzenohne Vorzugsrichtung der Ionen einen gleichzeitigen Schutz der nichtzu ätzendenBereiche erfordert.AlsoHere it is advantageous if such a coating on aBenefit is made, which is already equipped with base balls,but still carries no semiconductor devices. For the selective removal ofProtective coating in one foran interfacefor oneLotkugel provided area of the surface of the base balls is preferablyused a laser ablation process. Such a laser ablation processhas the advantage that the focus of the laser can be adjusted in such a waythat exactly one area on the head or at the top of the base ballis freed from the protective layer. To remove the protective coating canalso a dry etching process,be used, wherein a directed ion beam etching without simultaneousProtection of non-corrosiveAreas gets along whilea dry etchingwithout preferential direction of the ions a simultaneous protection of the nottoo corrosiveAreas required.
Ineinem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispieldes Verfahrens wird das selektive Entfernen der Schutzbeschichtungauf der Sockelkugel zum Ausbilden einer ebenen Grenzfläche mittelsSchleif- und/oder Polierverfahren durchgeführt. Manche der Schleif- und/oderPolierverfahren werden dann eingesetzt, wenn das Material der Sockelkugeleine hohe Härteaufweist und keine andere Möglichkeit besteht,die Schutzschicht auf der Oberseite der Sockelkugel teilweise zuentfernen.Ina further preferred embodimentThe method is the selective removal of the protective coatingon the base ball to form a planar interface by means ofGrinding and / or polishing process performed. Some of the grinding and / orPolishing methods are used when the material of the base balla high hardnessand there is no other possibilitythe protective layer on the top of the base ball partially tooremove.
Beieiner weiteren Ausführungsformdes Verfahrens wird vor dem Aufbringen der Lotkugel auf die Grenzfläche diesevon einem Flussmittel benetzt. Dieses hat den Vorteil, dass diebeiden Lotmaterialien an der Grenzfläche ohne zusätzlichedritte Lotmaterialien miteinander verbunden werden können, so dassder Kontaktübergangswiderstandvernachlässigbarklein wird.ata further embodimentof the method is applied to the interface before applying the solder ballwetted by a flux. This has the advantage that thetwo solder materials at the interface without additionalthird solder materials can be joined together, so thatthe contact transfer resistancenegligiblegets small.
DieErfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.TheThe invention will now be described with reference to the accompanying figures.
DiesesOxyd ist durch einen Oxidationsvorgang des Materials der Sockelkugel
Dienachfolgenden
Darüber hinausstehen die Außenkontakte
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