Brevet FR2816757A1 — publié le 20020517

PROCEDE DE SOUDAGE DE FILS SUR UNE BOSSE DE PLAQUETTE Dans la technique antérieure, la fabrication d'un boîtier aux dimensions d'une puce au niveau d'une plaquette s'effectue généralement en appliquant, sur une couche de passivation de la plaquette, une couche de passivation en matière polymère. Ensuite, à l'aide du procédé de pulvérisation cathodique, d'une technique de photogravure, une sous-couche métallique de bosse ou une couche de plot d'entrée/sortie de redistribution est formée. Par électrodéposition de bosse, une borne métallique est formée sur la sous-couche métallique de bosse ou sur un plot de redistribution, et une sous-couche métallique de bosse est formée sur la surface supérieure de la borne métallique. Ensuite, une bille de soudure est formée sur celle-ci. Dans un autre procédé de fabrication d'un boîtier aux dimensions d'une puce au niveau d'une plaquette, une couche photosensible en polyimide ou autre couche 2' en matière polymère appropriée est appliquée sur la couche protectrice 1 l' de la plaquette 1', puis une technique de photogravure ou une technique de perçage laser est utilisée pour ouvrir l'emplacement de la couche 2' de matière polymère par rapport au plot métallique 10'. Ensuite, au niveau de l'ouverture 21', une borne métallique 3' est formée et une bille de soudure 4' est implantée (comme représenté sur les figures la à le). L'invention sera mieux comprise en considérant la description détaillée de quelques exemples de réalisation, illustrés par les dessins annexés, sur lesquels: les figures la à le représentent la structure d'une borne métallique d'un boîtier aux dimensions d'une puce au niveau d'une plaquette selon la technique antérieure; la Fig. 2 est une vue schématique représentant la bosse métallique du procédé de soudage selon la première forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 3 est une vue schématique illustrant la mise à niveau de la bosse métallique dans le procédé de soudage selon la première forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 4a est une vue schématique de la bille de soudure implantée de la bosse métallique de plaquette dans le procédé de soudage selon la première forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 4b est une vue schématique illustrant l'apport de la sous-couche métallique de bosse puis l'implantation de la bille de soudure dans le procédé de soudage selon la première forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 5 est une vue schématique illustrant la fabrication de la bosse métallique dans un boîtier aux dimensions d'une puce au niveau d'une plaquette avec une couche de redistribution selon une deuxième forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 6 est une vue schématique représentant la borne métallique dans le procédé de soudage selon la troisième forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 7 est une vue schématique représentant la couche de matière polymère de couverture selon la troisième forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 8 est une vue schématique illustrant la rectification de la surface supérieure de la couche de matière polymère dans la troisième forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 9a est une vue schématique de la bosse à bille de soudure implantée de la borne métallique sur plaquette dans le procédé de soudage selon la troisième forme préférée de réalisation de la présente invention; la Fig. 9b est une vue schématique illustrant l'apport de la sous-couche de borne métallique de bosse dans laquelle est ensuite implantée la bille de soudure dans le procédé de soudage selon la troisième forme préférée de réalisation de la présente invention; et la Fig. 10 est une vue schématique illustrant la fabrication d'une borne métallique sur la couche de redistribution de la plaquette aux dimensions d'une puce dans la quatrième forme préférée de réalisation de la présente invention. Selon la présente invention, l'application de la technologie de soudage à une bosse sur plaquette et une structure de boîtier aux dimensions d'une puce au niveau d'une plaquette, et le procédé de fabrication de celle-ci comprennent les étapes suivantes: (1) En l'absence de couche de repassivation et de sous-couche métallique de bosse, formation directe d'une bosse métallique de connexion sur un plot métallique 11 d'une surface d'une plaquette. La bosse métallique de soudage 3 est formée à l'aide d'un procédé de soudage de fils (par exemple en formant une bosse en 3 2816757 cloche, une bosse étirée, une bosse à tige). Comme représenté sur la Fig. 2, on utilise des dispositifs classiques de soudage de fils par vibrations à des fréquences ultrasonores, tout d'abord en connectant sur le plot métallique 11 des fils 21 en métal approprié (par exemple Au, AI, Cu, Sn-Pb, Sn-Ag), et on lève l'aiguille capillaire de soudage pour réaliser un étirement, ou encore le fil métallique 2 est sectionné de façon que reste la bosse métallique 3 de connexion de fil. Ensuite, la hauteur de la bosse métallique 3 est déterminée d'après le type, le diamètre et les paramètres de soudage de connexion du fil métallique, cette hauteur étant normalement inférieure à micromètres; (2) Aplanissement de l'ensemble de la bosse métallique 3 de soudage de fils à une hauteur appropriée en utilisant des outils de mise à niveau (cf Fig. 3) en vue d'une implantation ultérieure; (3) Implantation de bosses 4 de soudure par implantation de billes ou impression de soudure sur la bosse métallique 3 (cf. Fig. 4a), et en formant sur la face supérieure de la bosse métallique 3 une sous-couche métallique de bosse à l'aide d'un procédé de dépôt de métal dans le cas o un composé intermétallique indésirable est formé entre le métal (utilisé pour la bosse métallique) et la bille de soudure. L'implantation se poursuit ensuite. Comme représenté sur la Fig. 4b, on utilise une électrodéposition ou un placage non-électrolytique par voie chimique. Une sous-couche métallique est formée sur la face supérieure de la bosse métallique 3. Comme représenté sur la Fig. 5, la bosse métallique de connexion 3 est tout d'abord réalisée sur le plot métallique 71 comportant une couche de redistribution 7 de la plaquette 1, la formation de la bosse métallique de connexion 3 et de la bille de soudure implantée 4 étant identique à celle de la première forme de réalisation préférée. Les étapes sont les suivantes: (a) En l'absence de couche de repassivation et sans sous-couche métallique de bosse, formation directe d'une bosse métallique de connexion 3 sur un plot métallique 71 d'une couche de redistribution. La formation de la bosse métallique de connexion 3 s'effectue par soudage de fils en commençant par réunir des fils 21 en métal approprié sur le plot métallique 71, puis le capillaire de soudage est levé pour réaliser un étirement, le fil métallique 2 étant sectionné de façon que reste la bosse métallique de connexion 3 de la soudure de fils. Ensuite, la hauteur de la bosse métallique 3 est déterminée en fonction du type, du diamètre et des paramètres de soudage du fil métallique. A cette fin, les étapes suivantes sont exécutées: 4 2816757 (b) aplanissement de l'ensemble de la bosse métallique 3 à une hauteur appropriée, à l'aide d'outils métalliques, en vue de l'implantation ultérieure; (c) implantation de la bosse de soudure 4 à l'aide d'une implantation de bille ou d'une impression de soudure sur la bosse métallique 3, la bosse métallique étant en AI, Ni, Au, ou en alliage SnPb, Sn-Ag, et une sous-couche métallique de bosse étant formée sur la face supérieure de la bosse métallique 3 par dépôt de métal dans le cas o un composé intermétallique indésirable est formé entre le métal (utilisé pour la bosse métallique) et la bille de soudure, puis l'implantation se poursuit. Selon la présente invention, une technique de soudage de fils est utilisée pour la bosse de plaquette et la structure de boîtier aux dimensions d'une puce au niveau d'une plaquette, et pour le procédé de fabrication de celle-ci. Le procédé comprend les étapes suivantes: (a) en l'absence de couche de repassivation et sans sous-couche métallique de bosse, formation directe d'une borne métallique 61 sur un plot métallique 11 de la surface d'une plaquette 1 à l'aide d'un procédé de formation de bosse en cloche, d'étirage de bosse, servant à former une borne métallique comme représenté sur la Fig. 3a, soudage de fils par vibrations à fréquence ultrasonore pour connecter un fil métallique approprié sur le plot métallique 11, puis extraction du fil métallique 6 (en Au, AI, Cu, Sn-Pb, Sn-Ag), en laissant la borne métallique 61; la hauteur de la borne métallique 61 est déterminée en fonction du type, du diamètre et des paramètres de soudage du fil métallique (comme représenté sur la Fig. 6, la hauteur étant généralement inférieure à 250 micromètres). (b) application d'une couche de polymère 8 non durcie sur la borne métallique 61 et la couche de passivation 12 de la plaquette, puis poursuite du durcissement (comme représenté sur la Fig. 7), la matière polymère ayant les propriétés suivantes: faible coefficient de dilatation thermique (CDT), faible module de Young, faible absorption d'eau, faible perméabilité à l'humidité, forte adhérence, faible constante diélectrique, faible conductivité, et le procédé d'encapsulage comportant le moulage, la diffusion, l'application par centrifugation, la pulvérisation, la sérigraphie ou l'impression sous vide; (c)rectification ou polissage chimico-mécanique de la surface supérieure de la matière polymère 8 afin de dégager la borne métallique 61 (comme représenté sur la Fig. 8); 2816757 (d) implantation de la bille de soudure dans la bosse 4 par implantation de bille ou impression de soudure sur la borne métallique 61 (comme représenté sur la Fig. 9a), qui est en AI, Ni, Au, Sn-Pb, Sn-Ag, et une sous-couche métallique 5 de bosse étant formée sur la face supérieure de la bosse métallique par dépôt de métal dans le cas o un composé intermétallique indésirable est formé entre le métal (utilisé pour la bosse métallique) et la bille de soudure, puis l'implantation se poursuit (comme représenté sur la Fig. 9b). Le dépôt de métal s'effectue par un procédé d'électrodéposition ou de placage non-électrolytique par voie chimique. En référence à la Fig. 10, il est illustré un soudage de fils utilisé sur une bosse de plaquette et une structure de boîtier aux dimensions d'une puce au niveau d'une plaquette, et dans le procédé de fabrication de celle-ci. Tout d'abord, une borne métallique 61 est formée sur le plot métallique 71 de la couche de redistribution 7 de la plaquette 1. Le procédé de formation de la borne métallique 61 et les étapes d'application de la couche 8 de matière polymère, l'opération de rectification et l'opération d'implantation de la bosse de soudure 4 sont semblables à ceux de la troisième forme de réalisation préférée. Les étapes sont les suivantes: (a) formation de la borne métallique 61 par soudage de fils. Sur un plot métallique 77 ayant une couche de redistribution 7, un fil métallique approprié 6 est connecté. Ensuite, l'aiguille de soudage est levée pour étirer ou casser le fil métallique 6 de façon à obtenir la borne métallique 61 de connexion de fils dans la bosse. La hauteur de la borne métallique 61 est déterminée d'après les dimensions du fil métallique 61 et les paramètres de connexion de fils; (b) après la réalisation de la borne métallique 61, une couche de matière polymère non durcie 8 est utilisée pour couvrir la couche de redistribution 7 de la plaquette 1 et la borne métallique 61. Après que la surface de la plaquette 1 a été couverte d'une manière régulière, le durcissement se poursuit; (c) la surface supérieure de la couche 8 de matière polymère est rectifiée de façon à dégager la surface plane de la borne métallique 61; et (d) ensuite, la borne métallique 61 est implantée dans la bosse 4 de soudure. Si le métal utilisé pour la borne métallique 61 forme facilement un composé intermétallique indésirable avec la bosse de soudure 4, un dépôt de métal est effectué en formant une sous-couche métallique 5 sur la surface supérieure de la borne métallique 61, puis l'implantation se poursuit. 6 2816757 REVENDICATIONS 1. Procédé de soudage de fils sur une bosse de plaquette,comprenant les étapes consistant à: (a) en l'absence de couche de repassivation et sans sous-couche métallique de bosse, former directement des bosses métalliques (3) sur un plot métallique (11) d'une surface de plaquette, par un procédé à bosse en cloche ou par étirement, et connecter un fil en métal approprié sur le plot métallique (11), par soudage par vibrations à fréquence ultrasonore, puis étirer le fil métallique (2) pour laisser la bosse métallique (3), la hauteur de la bosse métallique (3) étant déterminée en fonction du type, du diamètre et des paramètres de soudage du fil métallique; (b) aplanir l'ensemble de la bosse métallique (3) à une hauteur appropriée à l'aide d'outils de mise à niveau; (c) implanter une bille de soudure (4) par implantation de bille ou impression de soudure sur la bosse métallique (3), une sous-couche métallique de bosse étant formée sur la face supérieure de la bosse métallique (3) par dépôt de métal dans le cas o un composé intermétallique indésirable est formé entre le métal et la bille de soudure, puis poursuivre l'implantation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la bosse métallique (3) en fil conducteur métallique de l'étape (a) est connectée sur le plot métallique (11) de la couche de redistribution (7) de la plaquette, et par le fait que les étapes (b) et (c) sont exécutées. 3. Procédé de soudage de fils sur une bosse de plaquette, comprenant les étapes consistant à: (a) en l'absence de couche de repassivation et sans sous-couche métallique de bosse, former directement une borne métallique (61) sur un plot métallique (11) d'une surface de plaquette (1), par un procédé à bosse en cloche ou par étirement utilisé pour former la borne métallique (61), et connecter un fil métallique approprié sur le plot métallique (11) par soudage de fils par vibrations à fréquence ultrasonore, puis étirer le fil métallique pour laisser la borne métallique (61), la hauteur de la borne métallique étant déterminée en fonction du type, du diamètre et des paramètres de soudage du fil métallique; 7 2816757 (b) couvrir la borne métallique (61) et la couche protectrice (12) de la plaquette avec une couche de matière polymère non durcie (8), puis procéder au durcissement; (c) rectifier ou effectuer un polissage chimicomécanique de la surface supérieure des hauts polymères (8) afin de dégager la borne métallique (61), (d) implanter une bosse (4) à bille de soudure en implantant une bille ou par impression de soudure sur la borne métallique (61), une sous-couche métallique (5) de bosse étant formée sur la surface supérieure de la bosse métallique par dépôt de métal dans le cas o un composé intermétallique indésirable est formé entre le métal et la bille de soudure, puis poursuivre l'implantation. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la bosse métallique (3) en fil conducteur métallique de l'étape (a) est connectée sur le plot métallique ( 11) de la couche de redistribution (7) de la plaquette, et par le fait que les étapes (b) et (c) sont exécutées.