Brevet FR2584241A1 — publié le 19870102

La présente invention a trait d'une manière générale à la connexion de microplaquettes à circuit intégré à des cadres à conducteurs opérée avant l'enrobage des micropla- quettes. Plus particulièrement, l'invention a trait à la connexion automatisée par bande des microplaquettes au cadre à conducteurs effectuée à l'aide d'une bande en cuivre per- fectionnée traitée de façon à ne pas être sujette à l'élec- tromigration. Lors de l'encapsulation de dispositifs semi-conducteurs, il est nécessaire de connecter le dispositif, généralement appelé microplaquette ou puce, à une série de conducteurs électriques formés sur un cadre à conducteurs métallique. Cette connexion est généralement opérée par l'une de deux techniquesdistinctes, appelées connexion par fil et connexion automatisée par bande. La connexion par fil est un processus séquentiel lors duquel des liaisons par fil sont réalisées individuellement entre des pastilles de connexion portées par la microplaquette et les extrémités intérieures des con- ducteurs prévus sur le cadre. La connexion par fil constitue la méthode de choix pour certaines applications, mais elle est relativement lente parce qu'elle oblige à réaliser les connexions l'une après l'autre. La connexion par fil d'une microplaquette peut exiger plusieurs secondes pour être ache- vée même à l'aide du matériel automatique de connexion par fil le plus rapide. La connexion automatisée par bande, en revanche, permet de réaliser simultanément toutes les connexions entre la microplaquette et le cadre à conducteurs. On fabrique une bande métallique, typiquement en cuivre, par des techniques d'estampage et de gravure courantes de manière à réaliser une série de conducteurs individuels, souvent appelés barrettes. Les barrettes s'étendent en porte-à-faux à partir de la bande. Autrement dit, elles demeurent reliées à la bande par leurs extrémités extérieures, tandis que leurs extrémités inté- rieures sont libres pour pouvoir être reliées à la micropla- quette. En réalisant les extrémités intérieures des barrettes en un motif correspondant précisément au motif de pastilles de métallisation formées sur la microplaquette, on peut amener les extrémités intérieures des barrettes en regard de la microplaquette puis les connecter en seule opération analogue, on relie les extrémités extérieures des barrettes aux cadres à conducteurs, puis on détache les barrettes du reste de la bande. Pour la connextion des extrémités intérieures des barret- tes conductrices à la microplaquette semi-conductrice, il est nécessaire de façonner une bosse soit sur la microplaquette, soit sur la barrette. La bosse, qui est en métal, sert à la fois à fournir le matériau nécessaire pour réaliser la con- nexion entre la barrette et la microplaquette et à établir une faible distance ou décalage entre la barrette et la mi- croplaquette. Il existe des avantages et des inconvénients à façonner la bosse soit sur la microplaquette semi-conduc- trice, soit sur la barrette. La présente invention concerne des bandesde liaison bosselées, c'est-à-dire présentant une bosse de connexion à leurs extrémités intérieures. Les présents inventeurs ont découvert que lorsqu'on utilise de la bande de cuivre pour la connexion automatisée par bande, des difficultés peuvent découler d'une électromi- gration du cuivre présent sur la surface de la microplaquette. Cette électromigration résulte de la différence de potentiel entre les pastilles de métallisation prévues sur la micro- plaquette qui provoque un écoulement dendritique du cuivre sur surface de la microplaquette. Dans le pire des cas, le cuivre peut migrer et établir un court-circuit entre deux ou plusieurs des pastilles de métallisation, rendant le dis- positif défectueux. Il serait souhaitable de réaliser une bande de liaison en cuivre perfectionnée de nature à éviter les difficultés associées à la migration du cuivre sur la surface d'une mi- croplaquette. Il serait particulièrement intéressant que le procédé de façonnage de la bande perfectionnée n'oblige à s'écarter que légèrement des techniques de fabrication de bande de cuivre existantes. La présente invention prévoit une bande de cuivre à bosse perfectionnée, hautement fiable, dans laquelle toutes les surfaces de la bosse autres que celle à lier à une pas- tille de métallisation de dispositif semi-conducteur sont revêtues d'une mince couche d'un métal résistant à la mi- gration, typiquement nickel ou alliage de nickel. La couche résistant à la migration s'oppose à l'électromigration du cuivre provoquée par la différence de potentiel entre les diverses pastilles de métallisation présentes sur la surface de la microplaquette. La couche métallique augmente aussi-la résistance mécanique de la bande tout en s'opposant à la cor- rosion de la bande au cours des opérations de traitement ultérieures, donnant un produit fini hautement fiable. Le procédé selon la présente invention utilisé pour fabriquer une telle bande est particulièrement avantageux en ce qu'il n'oblige à ajouter qu'une seule opération de traitement aux processus de fabrication de bandes courants. Le procédé selon la présente invention est appliqué à des bandes de cuivre monocouche présentant des bosses de conne- xion aux extrémités intérieures des barrettes de connexion. Les bosses de connexion sont façonnées sur les barrettes de connexion par des techniques courantes de traitement à l'a- gent photorésistant. D'abord, on revêt d'agent photorésis- tant les deux faces de la bande de cuivre et l'on dispose l'agent photorésistant en motifs voulus pour obtenir des bosses de dimensions désirées. Apres qu'on ait développé l'agent photorésistant et attaqué le cuivre pour former les bosses, toutes les surfaces de la bosse sont exposées sauf une surface de connexion plate qui sera réunie à la pastille de métallisation de la microplaquette. Une couche de nickel est ensuite appliquée sur la bande et se dépose sur toutes les surfaces de la bosse autres que la surface de connexion. Ainsi, après élimination de l'agent photorésistant, les bossesde la bande de cuivre sont revêtues sur toutes les surfaces exposées sauf celle qui sera réunie à la microplaquette semi-conductrice. On va maintenant décrire la réalisation préférée de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur les- quels: la figure 1 est une vue en perspective d'une bande de connexion en cuivre avant traitement par le procédé selon la présente invention; la figure 2A est une vue en coupe droite d'une barrette de connexion individuelle portant une couche d'agent photo- résistant déposée sur ses deux faces; la figure 2B est une vue en bout de la droite de la barrette de connexion revêtue selon la figure 2A; la figure 3A est une vue en coupe droite de la barrette de connexion selon la figure 2A, l'agent photorésistant étant appliqué en motif et développé pour exposer les surfaces de la barrette de connexion qu'il faut graver pour former la bosse de connexion; la figure 3B est une vue en bout de la droite de la barrette de connexion selon la figure 3A; la figure 4A est une vue en coupe droite de la barrette de connexion selon la figure 3A, représentée après gravure; la figure 4B est une vue en bout de la droite de la barrette de connexion selon la figure 4A; la figure 5A est une vue en coupe droite de la barrette de connexion selon la figure 4A, représentée après dépôt sur les surfaces exposées d'une couche résistant à la mi- gration: la figure 5B est une vue en bout de la droite de la barrette de connexion selon la figure 5A; la figure 6A est une vue en coupe droite de la barrette de connexion selon la figure 5A, représentée après enlèvement de l'agent photorésistant; la figure 6B est une vue en bout de la droite de la barrette de connexion selon la figure 6A. La figure 1 représente une bande de cuivre monocouche 10 du type pouvant servir à l'application de la présente in- vention. La bande 10 comporte une série de cadres individuels 12, dont chacun présente un certain nombre de barrettes de connexion individuelles 14. On façonne les barrettes de con- nexion en poinçonnant la bande de façon que les barrettes 14 soient reliées à la bande par leurs extrémités extérieures 16, tandis que leurs extrémités intérieures 18 sont libre- ment suspendues autour de l'ouverture centrale du cadre 12. En disposant judicieusement les extrémités intérieures 18 des barrettes 14, on fait correspondre leur motif de répartition à celui des pastilles de connexion d'une microplaquette semi- conductrice particulière (non représentée). Le procédé selon la présente invention prévoit la réali- sation de bosses de connexion aux extrémités intérieures 18 des barrettes 14. Pendant que l'on façonne les bosse-,d'une manière que l'on décrira ciaprès en détail, on applique une couche de métal résistant à la migration à toutes les sur- faces des bosses autres que la surface à lier finalement aux pastilles de connexion du dispositif semi-conducteur. Ce revêtement métallique empêche l'électromigration du cuivre là o celui-ci est lié au dispositif semiconducteur, tout en s'opposant à la corrosion et en renforçant les barrettes de connexion. En se référant maintenant aux figures 2 à 6, on va dé- crire en détail le procédé selon la présente invention. Après avoir convenablement décapé la bande de cuivre -10, on applique sur elle de manière courante une couche d'agent photorésistant 20. L'agent photorésistant 20 appliqué sur une barrette de connexion individuelle 14 est représenté sur les figures 2A et 2B. On réalise ensuite un motif sur la couche d'agent photo- résistant 20 et l'on développe pour obtenir le motif repré- senté sur les figures 3A et 3B. La barrette de connexion 14 est exposée sur trois surfaces 22, 24 et 26 à son extrémité intérieure 18. Une quatrième surface 28 (espacée de l'extré- mité intérieure 18) se trouve aussi exposée. On fait ensuite subir à la structure représentée sur les figures 3A et 3B un traitement de gravure anisotrope lors duquel les surfaces horizontales exposées, telles que la sur- face 28, sont gravées préférentiellement à des surfaces sen- siblement verticales telles que 22, 24 et 26. Les mots "horizontal" et "vertical" sont utilisés en référence aux dessins et l'on conçoit qu'en pratique la bande peut avoir toute orientation choisie d'avance pourvu que la direction de gravure soit telle qu'il y ait attaque préférentielle de la surface 28. Le résultat de la gravure anisotrope est indiqué sur les figures 4A et 4B. Une cavité 30 apparait dans la zone exposée 28, tandis que les surfaces exposées 22, 24 et 26 demeurent sensiblement inchangées. Du fait de la présence de la cavité 30, une bosse de connexion 32 apparait à l'extrémité inté- rieure 18 de la barrette de connexion 14. La bosse 32 pré- sente quatre surfaces exposées 22, 24 et 26 et 34. La sur- face restante de la bosse est recouverte par la couche d'a- gent photorésistant 20a. C'est cette surface recouverte qui sera finalement liée à la pastille de métallisation du dis- positif semi-conducteur. On se réfère maintenant aux figures 5A et 5B; une couche de métal s'opposant à la migration 36 est appliquée sur les zones exposées des barrettes de connexion 14. Des métaux résistant à la migration convenables comportent le nickel, les alliages de nickel, le chrome, le titane-tungstène, le palladium, l'or et analogues. Le revêtement préféré est celui de nickel parce qu'il est généralement moins onéreux. On peut déposer la couche métallique 36 par des techniques de galvanoplastie courantes. On se réfère maintenant aux figures 6A et 6B, sur les- quelles la couche d'agent photorésistant 20 a été éliminée, laissant la bosse de connexion 32 protégée par le revêtement métallique 36 sur quatre surfaces 22, 24, 26 et 32. La surface inférieure 38 exempte du revêtement de nickel est destinée à être liée aux pastilles de métallisation du dispositif semi-conducteur par des technique courantes. Après cette liaison, les couches de nickel portées par les surfaces adjacentes de la bosse 32 s'opposent à l'électro- migration du cuivre présent sur la surface du semi-conducteur. Les autres opérations de traitement prévues pour la con- nexion automatisée par bande du semi-conducteur à la bande de cuivre sont courantes et n'ont pas à être décrites ici. Bien qu'on ait décrit ci-dessus l'invention de manière assez détaillée, à titre d'exemple et pour la faire compren- dre clairement, il va de soi que l'on pourra adopter cer- taines modifications et variantes sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Bande de cuivre (10) perfectionnée du type utilisé pour la connexion automatisée par bande, cette bande compor- tant des barrettes (14) présentant des bosses formées sur leurs extrémités intérieures (18) pour connexion à des pas- tilles de métalisation d'une plaquette semi-conductrice, ca- ractérisée en ce qu'elle comprend une couche de métal résis- tant à la migration (36) formée sur toutes les surfaces de la bosse sauf la surface (38) destinée à être liée à la pas- tille de métallisation semi-conductrice. 2. Bande de cuivre perfectionnée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de métal résistant à la migration (36) est en nickel ou en alliage de nickel. 3. Bande de cuivre perfectionnée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'épaisseur de la couche de métal résistant à la migration est comprise entre 0,1 et 0,25/a. 4. Bande de cuivre perfectionnée selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite épaisseur est d'environ 0,25 ". 5. Procédé de fabrication de bande de cuivre à bosse, caractérisé en ce qu'il comprend: l'application d'une couche d'agent photorésistant sur les deux faces de la bande; l'exposition de l'agent photo-résistant opérée pour obte- nir un motif définissant une bosse sur les extrémités inté- rieures de barrettes de connexion de la bande; le développement de l'agent photorésistant opéré pour dé- nuder les extrémités intérieures des barrettes de connexion, sauf une surface qui constitue la bosse la gravure de la bande de cuivre pour l'obtention de la bosse; l'application sur le cuivre d'une couche de métal résis- tant à la migration opérée alors que l'agent photorésistant est encore en place, de façon que les surfaces dénudées de la bosse se trouvent revêtues du métal résistant à la migration, mais que la surface protégée par l'agent photorésistant ne soit pas revêtue; et l'élimination de l'agent photorésistant restant. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le métal résistant à la migration est du nickel ou un alliage de nickel. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le métal résistant à la migration est appliqué sur une épaisseur comprise entre 0,1 et 102p. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'épaisseur est de 0,25ju. 9. Procédé de connexion automatisée par bande d'un dis- positif semi-conducteur à un cadre à conducteurs, ce procé- dé utilisant une bande de connexion en cuivre perfectionnée, caractérisé en ce que des bosses de connexion présentent une couche résistant à la migration sur toutes leurs surfaces, sauf une surface de connexion, ce procédé comprenant la liaison de la surface de connexion à une pastille de conne- xion présente sur le dispositif semi-conducteur. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la couche de métal résistant à la migration est en nickel ou en alliage de nickel. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de métal résistant à la migra- tion est comprise entre 0,1 et 10 p. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de métal résistant à la migra- tion est d'environ 0,25/ p.