(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１の金属層を配設する工程と、
（ｂ）複数の第２の金属の導体部を前記第１の金属層に選択的に被着する工程であって、前記複数の第２の金属の導体部は前記第２の金属の複数の細長いストリップを有する、前記工程と、
（ｃ）前記第１の金属層と並列配置される誘電支持体を配設する工程と、
（ｄ）前記選択被着工程の後に前記第１の金属層から第１の金属を選択的に除去して前記複数の第２の金属の導体部に直列に前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された複数の導体部を形成することにより複数の複合リードを形成する工程であって、前記複合リードの各々は、前記第２の金属から実質上若しくは完全に構成された導電部と、該導電部に直列に接続された、前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された導電部と、を備え、前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された複数の導体部は前記第１の金属の複数の細長いストリップを有する、前記工程と、
を備え、
前記被着及び除去工程では、前記複合リードの少なくとも幾つかが互いに直列に接続された前記第１及び第２の金属のストリップを有し、
前記誘電支持体に前記第２の金属の前記ストリップと整合されたギャップを、前記第２の金属の前記ストリップが該ギャップを介して延びるように配設する工程を更に備え、該工程は前記第２の金属の前記ストリップを選択的に被着する工程の後に前記誘電支持体を前記第１の金属層に積層する工程を含み、
前記第２の金属の前記ストリップは前記第１の金属層の第１の側に被着され、前記金属層の前記第１の側は前記積層工程の際に前記誘電支持体の方向を向くことを特徴とする、超小形電子素子の接続素子の製造方法。
【請求項２】
前記第２の金属の前記各ストリップは前記複合リードの端部に配置されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項３】
前記誘電支持体に前記ギャップを配設する前記工程は前記積層工程の前に前記支持体に前記ギャップを配設するとともに前記積層工程の際に前記ギャップを前記第２の金属の前記ストリップと整合させる工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項４】
前記積層工程の後でかつ前記選択的除去工程の前に前記第２の金属と前記誘電支持体に穿孔を行って前記支持体の前記ギャップと連続する孔を形成することにより前記支持体を中央部と周辺部とに細分割して、前記穿孔の際に前記金属層により前記誘電支持体を補強する穿孔工程を更に備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の金属の前記第１の側と前記誘電支持体との間に接着剤を配置して前記ギャップに隣接する前記第２の金属のストリップの端部を前記積層工程の後に前記接着剤に埋め込む工程を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の金属層の第２の側にマスクを選択的に被着して前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された複数の導体部に対応する領域に前記マスクを配設する工程を更に備え、前記第１の金属を選択的に除去する前記工程は前記第１の金属層をエッチング剤に暴露する工程を含み、前記マスクは前記暴露の際に前記領域にある前記第１の金属を保護することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項７】
（ａ）第１の金属層を配設する工程と、
（ｂ）複数の第２の金属の導体部を前記第１の金属層の第１の面に選択的に被着する工程であって、前記複数の第２の金属の導体部は前記第２の金属の複数の細長いストリップを有する、前記工程と、
（ｃ）前記第１の金属層と並列配置される誘電支持体を配設する工程と、
（ｄ）前記選択被着工程の後に前記第１の金属層から第１の金属を選択的に除去して前記複数の第２の金属の導体部に直列に前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された複数の導体部を形成することにより複数の複合リードを形成する工程であって、前記複合リードの各々は、前記第２の金属から実質上若しくは完全に構成された導電部と、該導電部に直列に接続された、前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された導電部と、を備え、前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された複数の導体部は前記第１の金属の複数の細長いストリップを有する、前記工程と、
を備え、
前記被着及び除去工程では、前記複合リードの少なくとも幾つかが互いに直列に接続された前記第１及び第２の金属のストリップを有し、
前記誘電支持体に前記第２の金属の前記ストリップと整合されたギャップを、前記第２の金属の前記ストリップが該ギャップを介して延びるように配設する工程を更に備え、
前記誘電支持体を配設する前記工程は前記第２の金属の前記ストリップを被着する前記工程の後に前記第１の金属層の前記第１の面に液体先駆物質を被着し、次いで前記先駆物質を硬化させて前記誘電支持体を形成する工程を含み、
前記誘電支持体に前記ギャップを配設する前記工程は前記第２の金属と整合する前記誘電支持体の部分を除去する工程を含むことを特徴とする、超小形電子素子の接続素子の製造方法。
【請求項８】
前記誘電支持体と前記金属層を配設する前記工程は前記選択的被着工程及び選択的除去工程の前に前記金属層を前記誘電支持体に配設するように行われ、前記第２の金属の前記ストリップを被着する前記工程は前記誘電支持体から離れた方向を向く前記金属層の第１の面に前記ストリップを被着する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項９】
耐エッチング性金属のフラッシュ層を複数のフラッシュ領域において選択的に被着する工程を更に備え、前記第１の金属を選択的に除去する前記工程は前記第１の金属層をエッチング剤に暴露する工程を含み、前記フラッシュ金属は前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された複数の導体部に対応する領域において前記エッチング剤から前記第１の金属を保護することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の方法。
【請求項１０】
前記各フラッシュ領域は細長いストリップ部を有し、前記第２の金属のストリップを被着する前記工程は前記各フラッシュ領域の前記ストリップ部に前記第２の金属を被着する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の金属を被着する前記工程は前記第２の金属を前記第１の金属層に電気めっきすることにより行われることを特徴とする請求の範囲第１乃至１０項のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の金属は金および金合金よりなる群から選ばれることを特徴とする請求の範囲第１乃至11項のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
（ａ）第１の金属層を配設する工程と、
（ｂ）複数の第２の金属の導体部を前記第１の金属層に選択的に被着する工程と、
（ｃ）前記第１の金属層と並列配置される誘電支持体を配設する工程と、
（ｄ）前記選択被着工程の後に前記第１の金属層から第１の金属を選択的に除去して前記複数の第２の金属の導体部に直列に前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された複数の導体部を形成することにより複数の複合リードを形成する工程であって、前記複合リードの各々は、前記第２の金属から実質上若しくは完全に構成された導電部と、該導電部に直列に接続された、前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された導電部と、を備える、前記工程と、
を備え、
前記第２の金属は金および金合金よりなる群から選ばれることを特徴とする、超小形電子素子の接続素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の金属層は銅および銅合金よりなる群から選ばれることを特徴とする請求の範囲第１２または１３項に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の金属層はバリヤ金属の下層を有し、前記第２の金属は前記バリヤ金属の前記下層に被着され、前記バリヤ金属は前記第２の金属と前記第１の金属との間に介在配置され、前記バリヤ金属は該バリヤ金属を介しての金の拡散を阻止することを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の金属を被着する前記工程は前記第２の金属の別々に形成されたストリップを前記第１の金属層に取着することにより行われることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
【請求項１７】
（ａ）第１の金属層を配設する工程と、
（ｂ）複数の第２の金属の導体部を前記第１の金属層に選択的に被着する工程と、
（ｃ）前記第１の金属層と並列配置される誘電支持体を配設する工程と、
（ｄ）前記選択被着工程の後に前記第１の金属層から第１の金属を選択的に除去して前記複数の第２の金属の導体部に直列に前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された複数の導体部を形成することにより複数の複合リードを形成する工程であって、前記複合リードの各々は、前記第２の金属から実質上若しくは完全に構成された導電部と、該導電部に直列に接続された、前記第１の金属から実質上若しくは完全に構成された導電部と、を備える、前記工程と、
を備え、
前記第２の金属を被着する前記工程は前記第２の金属の別々に形成されたストリップを前記第１の金属層に取着することにより行われ、該ストリップを取着する前記工程は前記第２の金属の前記ストリップを前記第１の金属層に前記第１の金属層の離隔したボンディングパッド領域において取着する工程を含むことを特徴とする、超小形電子素子の接続素子の製造方法。
【請求項１８】
前記第２の金属の前記各ストリップは前記第１の金属層に第１のボンディング領域と第２のボンディング領域において取着され、前記第１の金属層を選択的に除去する前記工程は第１の各ボンディング領域と連続するリード部を形成しかつ第２の各ボンディング領域を隔離するように行われることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の方法。
【請求項１９】
前記ストリップを取着する前記工程は前記第２の金属を含む種々の長さのワイヤを繰り出す工程を含むことを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ワイヤの少なくとも一部は横断面が丸いことを特徴とする請求の範囲第１９項に記載の方法。
【請求項２１】
前記ストリップを前記ボンディングパッド領域に取着する前に１つ以上のフラッシュ層を前記ボンディングパッド領域に選択的に被着する工程を更に含むことを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の方法。
【請求項２２】
前記複合リードは前記誘電層の一方の面に形成され、前記方法は前記誘電層の反対側の面に端子を形成するとともに該端子を前記誘電層を介して延びる通路により前記複合リードに電気的に接続工程を更に備えることを特徴とする請求の範囲第２１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記反対側の面に端子を形成する前記工程は前記誘電層の前記反対側の面に別の金属シートを積層するとともに該別の金属シートをエッチングして個々の端子を形成する工程を含み、前記端子を前記複合リードに接続する前記工程は前記積層工程の際に前記通路を介して前記シートを前記第１の金属層に接続する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の方法。
【請求項２４】
（ａ）第１の金属層を配設する工程と、
（ｂ）前記第１の金属層と並列配置される誘電支持体を配設する工程と、
（ｃ）前記第１の金属層から第１の金属を選択的に除去し、これによって複数の第１のボンディングパッドと、複数の第２のボンディングパッドと、前記第１のボンディングパッドと連続する前記第１の金属の複数の導体部を形成する工程と、
（ｄ）各々の前記第１のボンディングパッドと前記第２のボンディングパッドとの間に第２の金属のストリップを各々取着して、互いに接続された前記第１と第２の金属の導体部をそれぞれ有する複数の複合リードを形成する工程とを備えることを特徴とする超小形電子素子の接続素子の製造方法。
【請求項２５】
前記ストリップを取着する前記工程は前記第２の金属を含む種々の長さのワイヤを繰り出す工程を含むことを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の方法。
【請求項２６】
前記ワイヤは少なくとも一部が丸い横断面を有することを特徴とする請求の範囲第２５項に記載の方法。
【請求項２７】
前記ストリップを前記ボンディングパッド領域に取着する前に１つ以上のフラッシュ層を前記ボンディングパッド領域に選択的に被着する工程を更に備えることを特徴とする請求の範囲第２４項に記載の方法。
【請求項２８】
（ａ）第１の金属層の第１の面の複数の第１の位置と複数の第２の位置との間に複数のワイヤを接続して各ワイヤを前記第１の位置の１つと第２の位置の１つとの間に延設する工程と、
（ｂ）前記第１の金属層を誘電支持層に積層する工程と、
（ｃ）前記誘電支持層に１つ以上のギャップを配設して前記各ワイヤに接続される第１の位置と第２の位置を前記ギャップの両側に画定することにより前記各ワイヤに前記ギャップの１つを介して延びる前記各ワイヤの接続部を配設するようにする工程と、
（ｄ）前記第１の金属層をエッチングにより除去して前記ワイヤを互いに隔離する工程とを備えることを特徴とする超小形電子装置の接続素子の製造方法。
【請求項２９】
前記第１の位置と第２の位置において前記第１の金属層に耐エッチング性結合材料を配設する工程を更に備え、前記結合工程は前記ワイヤを前記耐エッチング性結合材料に結合させる工程を含むことを特徴とする請求の範囲第２８項に記載の方法。
【請求項３０】
前記積層工程は、前記第１の面が前記誘電層から離れた方向を向きかつ前記耐エッチング性結合材料と前記誘電層とが前記エッチング工程において前記第１および第２の位置にある前記第１の金属層の部分を保護するように行われることを特徴とする請求の範囲第２９項に記載の方法。
【請求項３１】
前記積層工程は、前記第１の面が前記誘電層の方向を向くように行われ、前記方法は更に各ワイヤに接続される前記位置の少なくとも１つにおいて前記第１の金属層の前記第２の面に耐エッチング性材料を配設して前記エッチング工程の際に前記第１の金属を保護する工程を更に備えることを特徴とする請求の範囲第２８項に記載の方法。
【請求項３２】
前記各ワイヤはリードの全体を形成することを特徴とする請求の範囲第２８項に記載の方法。
【請求項３３】
（ａ）ギャップを有する誘電支持層と、
（ｂ）前記誘電支持層の上を延びる複数のリードとを備え、該各リードは誘電支持層のギャップを介して延びる細長い接続部を有し、該各接続部は前記ギャップの両側で前記誘電支持層に取着されており、前記各接続部の少なくとも一部は前記各接続部が湾曲した引込み面を画成するように少なくとも一部が丸い横断面形状を有することを特徴とする超小形電子装置の接続素子。
【請求項３４】
前記各接続部は丸い横断面形状を有する所定の長さのワイヤから形成されることを特徴とする請求の範囲第３３項に記載の素子。
【請求項３５】
前記各接続部は前記ギャップの一方の側の第１の端部において前記誘電支持層に永続的に固着されかつ前記ギャップのもう一方の側の第２の端部において前記支持層に解放自在に接続されていることを特徴とする請求の範囲第３３または３４項に記載の素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップその他の超小形電子装置の接続素子を製造する方法およびかかる方法により製造される接続素子に関する。
【０００２】
【従来技術】
半導体チップのような超小形電子素子は、多くの場合、例えば半導体チップの表面の接点としての素子の接点を介して外部の回路に接続される。これらの接点を、回路パネルあるいはマルチチップモジュールベースのような外部基板の回路と接続させるのに種々の方法が提案されている。ワイヤボンディング法の場合には、チップは基板に物理的に取着される。微細なワイヤが、ボンディングツールを介して供給される。ツールをチップの接点と係合させて、ワイヤをチップの接点に結合させる。次に、ツールを基板の接続点まで動かすとともに、ワイヤをツールを介して繰り出すことにより、ワイヤの小片を得てリードを形成する。次いで、ツールによりこのリードを基板に接続点に結合させる。この方法をチップの各接点に対して繰り返す。
【０００３】
いわゆるテープ自動化ボンディング即ち「ＴＡＢ」法の場合には、ポリイミドの薄膜のような誘電支持テープに、チップよりもわずかに大きい孔が配設される。金属リードのアレイがテープの一方の面に設けられる。これらのリードは、孔の縁部を介して内方に延びている。リードの最内側の端部は、チップの接点の間隔と対応する間隔で並列配置される。テープとリードは、孔がチップと整合されかつリードの最内側端部がチップの接点担持面の上方を延びるように、チップと並列配置される。次に、リードの最内側端部を超音波、熱音波または熱圧縮結合法によりチップの接点と結合させる。リードの外側端部は、外部基板に接続される。
【０００４】
ワイヤボンディングおよびＴＡＢ法は、重大な欠点を有しているが、かかる欠点は、チップの接点の数が多くなりかつチップの接点間の距離が小さくなるにつれて一層重大なものとなっている。例えば、ＴＡＢ法は、接点間隔が約１００ミクロンよりも小さいということから重大な難点に遭遇する。本譲受人に同じく譲渡された国際特許公開ＷＯ９４／０３０３６号に開示されているように、新規な接続法はかかる欠点を解消しており、本明細書においては、かかる開示を引用してその説明に代える。公開第’０３６号の好ましい方法においては、接続素子は、孔または細長いスロットのようなギャップを画成するポリイミドその他の重合シートのごとき誘電支持構造体を備えている。リードが、支持構造体に配設されている。各リードは、支持構造体のギャップを介して延びる細長い接続部を有している。各接続部の第１の端部は永続して支持構造体に取着され、かつ、支持構造体に配置された端子に接続される。ギャップの反対側に配置される各接続部の第２の端部は、この第２の端部が支持構造体に対して下方に変位することができるように支持構造体に取着される。例えば、各リードには狭小部のような脆弱部を設けることができるとともに、各接続部の第２の端部は脆弱部を介して支持構造体に取着することができる。公開第’０３６号に同じく教示されている別の構成においては、各接続部の第２の端部は支持構造体に弱く結合させることができる。リード接続部はいずれも、チップに接続される前に両端が支持されるので、接続部はチップの支持構造体を位置決めすることによりチップの接点に対して良好な精度をもって位置決めすることができる。結合操作においては、各リードは、ボンディングツールと係合させるとともに、ボンディングツール自体によりチップの接点とより一層精確に整合させるように案内するのが望ましい。各リードをチップの接点と結合させるときには、リードを支持構造体に対して下方に付勢するとともに下方に曲げてチップ接点と係合させる。かかる動作により、支持構造体の第２の端部は変位される。接続部の第２の端部が支持構造体に取り外し自在に接続されている場合には、ツールにより接続部を下方に動かすと、脆弱部が破壊されあるいは接続部の第２の端部と支持構造体との結合が破壊されて、接続部の第２の端部と支持構造体との結合が壊れる。
【０００５】
上記した公開第’０３６号に係る接続素子および方法は、従来の接続方法に関連する欠点の多くを実質上解消することができる。例えば、かかる素子および方法を使用して、狭い間隔で配置されている接点を有するチップを接続させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
公開第’０３６号に係る接続素子は該公開公報に記載の手順を使用して容易に組み立てることができるが、更なる改良を行うことが所望される。例えば、リードの接続部を金その他の展性のある貴金属から形成して、接続部の柔軟性および耐疲労性を高めるとともに耐酸化性を最大にするのが特に望ましい。しかしながら、コストを最小限度に抑えるためには、リードの他の部分を一層低廉な金属により形成すべきである。更に、リードを形成するのに使用される方法は、工程を可能な限り少なくすべきである。更にまた、公開第’０３６号には、接続部の第２の端部が脆弱部を使用せずに支持構造体に解放自在に取着された構造が開示されているが、かかる脆弱部を使用しない解放自在の接続部には更なる改良が所望されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一の観点によれば、超小形電子素子の接続素子を形成する方法が提供されている。本発明のこの観点に係る方法は、第１の金属、典型的には、銅または銅合金のような経済性のあるエッチング可能な卑金属からなる実質上連続する層を配設する工程と、第２の金属からなる複数の導電部を第１の金属層に選択的に被着する工程とを備えるのが望ましい。第２の金属は、細長いストリップとして被着することができるとともに、金合金あるいは好ましくは実質上純粋な金のような展性のある貴金属とすることができる。本発明のこの観点に係る方法は更に、第２の金属導電部即ちストリップを選択的に被着した後に、第１の金属層と並置された誘電支持体を配設するとともに第１の金属を選択的に除去する工程を含む。かかる選択的な除去により、第１の金属から複数の導電部が形成される。選択的な除去工程の際に形成される第１の金属の導電部は、第２の金属の導電部と連続する。第２の金属と第１の金属の導電部はこのようにして、複数の複合リードを形成し、各複合リードは互いに接続された第１の金属と第２の金属の導電部を含む。かくして、選択的な除去工程により形成される第１の金属の導電部は、第１の金属の複数の細長いストリップを含むことができ、被着および除去工程は、複合リードの少なくとも幾つかが互いに直列に接続された第１と第２の金属のストリップを含むように実施することができる。
【０００８】
本発明の方法は更に、第２の金属のストリップと整合された誘電支持体にギャップを配設して第２の金属のストリップがギャップを介して延びるように構成する工程を含むことができる。かくして、第２の金属のストリップは、公開第’０３６号に開示のような構成においてリードの接続部を構成することができ、一方、第１の金属から形成される部分はリードの残りの部分を構成することができる。複合リードは、経済的な構成において所望の柔軟性と耐疲労性を提供する。好ましくは、選択被着工程は、金のような第２の金属を、第１の金属即ち銅の連続シートに、第２の金属の所望の位置に対応する孔を有するマスク層を使用して、電気めっきすることにより実施することができる。
【０００９】
第１の金属を選択的に除去する工程は、望ましくは第１の金属層を選択的にマスキングした後に、第１の金属層をエッチングすることにより行うことができる。本発明のある実施例においては、複合リードを形成する方法は全体として、ただ１つのめっき工程とただ１つのエッチング工程を含む。誘電支持体を配設する工程は、第２の金属のストリップを被着した後でかつ好ましくは第１の金属をエッチングする前に、誘電支持体を第１の金属層に積層する工程を含むことができる。ギャップは、積層工程に先立って誘電支持体にギャップを形成することにより誘電支持体に配設することができる。積層工程は、ギャップを第２の金属のストリップと整合させるように行うことができる。この方法は更に、積層工程の後であって第１の金属を選択的に除去する工程の前に積層された第２の金属と誘電支持体に穿孔を行うことにより、支持体のギャップと連続する孔を形成工程を含むことができる。穿孔工程の際には、第１の金属層は、誘電支持体をパンチにより有効かつきれいに切断することができるように誘電支持体を補強する。穿孔操作は、ギャップと連続する孔を形成することにより、ギャップと孔を誘電支持構造体の中央部を囲む連続したスロットに接合させるように行うことができる。あるいは、誘電支持体のギャップは、レーザ融除あるいは化学エッチング等により積層工程の後に形成することができる。特に好ましい構成においては、第２の金属のストリップは第１の金属層の第１の側に被着され、第１の金属層のこの第１の側は積層工程の際および後は誘電支持体の方向を向くように適合される。接着剤を、第１の金属層の第１の側と誘電支持体との間に配置することができる。かくして、積層工程とエッチング工程の後は、第２の金属の各ストリップの一端は接着剤に埋め込まれ、従って、誘電支持体層に取り外し自在に接続される。第２の金属の各ストリップの他端は、第１の金属を含むリードの残りの部分に接続され、従って、誘電支持層に堅固に固着される。かくして、この方法によれば、簡単なめっきおよびエッチング処理により解放自在の接続部を形成することができる。従って、リードの脆弱な部分を提供する微細な構造を形成する必要はなく、しかも高い精度の工程制御を含む余分な操作は不必要となる。
【００１０】
本発明に係る他の方法においては、誘電支持体と金属層を、この方法の他の工程に先立ち連続する第１の金属層を誘電支持体に配設するように、予め形成する。第２の金属のストリップは、誘電支持体から離れた方向を向く、第１の金属層の第１の面に被着される。本発明のこの観点に係る方法は、複数のフラッシュ（ｆｌａｓｈ）領域において耐エッチング性金属の薄いフラッシュ層を選択的に被着する工程を含むことができる。第１の金属を選択的に除去してリードの第１の金属部を形成する工程は、第１の金属層をエッチング剤に曝す工程を含むことができ、この場合には、フラッシュ金属は第１の金属の導電部に対応する領域において第１の金属をエッチング剤から保護する。各フラッシュ領域は、細長いストリップ部を含むことができる。第２の金属のストリップを被着する工程は、フラッシュ領域のかかるストリップ部に第２の金属を被着する工程を含むことができる。かくして、各フラッシュ領域は、各フラッシュ領域のストリップ部のマスクされていない部分を少なくとも一部残すが各フラッシュ領域の他の部分をマスクするように、第２の金属の被着前に部分的にマスクされる。この方法は更に、第２の金属のストリップを被着した後にこのストリップと整合される誘電支持層にギャップを形成する工程を含むことができる。ギャップの形成後は、フラッシュ領域とその上に第２の金属のストリップとを有する第１の金属層をエッチング剤に暴露し、第１の金属層により第２の金属のストリップと連続するリード部を形成する。上記した他の実施例の場合と同様に、複合リード構造体全体は簡単な方法により形成することができ、この場合には、２つのめっき工程と１つのエッチング工程とを含む。この場合も、脆弱部を形成するために特に微細な構成を採用する必要はなく、しかも複雑なシーケンスの操作を必要としない。
【００１１】
第２の金属を被着する工程は、電気めっきのような連続被着処理あるいは第２の金属の予め用意した（ｐｒｅｅｘｉｓｔｉｎｇ）ストリップを被着することにより行うことができる。一の構成においては、第２の金属のストリップは、種々の長さのワイヤから形成される。予め用意したストリップおよび種々の長さのワイヤは、熱音波（ｔｈｅｒｍｏｓｏｎｉｃ）ボンディングその他の金属結合を形成する適宜の方法を使用して、第１の金属層の離隔したボンディングパッド領域において第１の金属層に被着することができる。第１のかかるボンディングパッド領域は、第１の金属が選択的に除去された後にリード部を形成する第１の金属層の領域と連続するものとなる。各ストリップの取着に使用される第２のボンディングパッド領域は、第１の金属層のリード形成領域から離隔しており、方法の最後には第１のボンディングパッド領域からギャップの反対側に配置される。かくして、この方法の最後には、第２の金属の各ストリップはギャップに跨って配置され、複合リードの接続部を形成する。
【００１２】
予め用意したストリップからリードの接続部を形成すると、幾つかの利点が得られる。この方法によれば、第２の金属の比較的肉厚の部分の電気めっきその他の連続被着の必要性をなくすことができるので、処理においてかなりの時間を節約することができる。更に、予め準備したストリップの横断面形状は、被着法による制限を受けることはない。特に好ましい実施例においては、予め用意したストリップは丸い断面形状を有する長さのあるワイヤから形成されるので、丸い横断面の接続部を形成することができる。以下において更に説明するように、接続部を丸い横断面形状にすると、接続素子の使用の際にボンディングツールによる係合および位置決めを容易にすることができる。
【００１３】
種々の長さの個々のワイヤは、ステッチボンディングを広く呼ばれるワイヤボンディング処理において使用されるのと同様の方法と装置とによりボンディングパッド領域に接続させることができる。
【００１４】
第１の金属層を選択的に除去した後は、第２のボンディングパッド領域は比較的小さな隔離された第２のボンディングパッドを形成することができ、このパッドは下にある誘電支持層に小さな面積に亘って取着されるだけである。これに対して、第１のボンディングパッド領域は、第１の金属層から形成されるその他のリード部と一体をなす第１のボンディングパッドを形成する。かくして、予め用意したストリップから形成された接続部の第２の端部は、誘電支持層に取り外し可能に取着され、一方、第１の端部は誘電支持層に永続的に固着されるとともにリードの残りの部分に永続的に接続される。
【００１５】
ボンディングパッド領域は、エッチングその他の除去処理に対し耐性を示す１つ以上の金属を含む、上記したような薄いフラッシュコーティングにより覆うことができる。ボンディングパッド領域に使用されるフラッシュ金属はまた、ストリップの結合を容易にするとともに、第１と第２の金属の拡散を阻止して脆弱な金属間化合物の形成を阻止するのが好ましい。
【００１６】
本発明の別の観点に係る方法においては、工程の順序が逆に実施される。第１の金属層を誘電支持体に積層した後に、第１の金属層をエッチング等により選択的に除去し、リード部から隔離された第２のボンディングパッド及び第１のボンディングパッドとそれぞれ連続するリード部を残す。次に、上記したワイヤのような予め用意したストリップをボンディングパッドに結合し、誘電支持層を選択的に除去してギャップを形成する。
【００１７】
本発明の別の観点によれば、ギャップを有する誘電支持層と、ギャップを介して延びる接続部をそれぞれ有する１つ以上のリードとを組み込んだ接続素子が提供されている。本発明のこの観点に係る接続素子においては、各接続部の少なくとも一部は、少なくとも一部が円形でありかつ支持層に対して上方を向く湾曲した引込み（ｌｅａｄ−ｉｎ）面を画定する横断面形状を有する細長いストリップである。特に好ましい実施例においては、各接続部は、完全に丸い横断面形状を有するワイヤから形成される。以下において更に説明するように、この湾曲した引込み部により、ボンディングツールが下方へ移送してリードと係合しかつリードを接点に結合させる場合に、ボンディングツールによる接続部の係合を容易に行わせることができる。
【００１８】
本発明のこれらのおよび他の目的、特徴および利点は、添付図面に関してなされている以下の実施例の詳細な説明から容易に明らかになるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の一の実施例に係る方法は、銅層２０をもって開始する。この銅層は、厚さが約５乃至５０ミクロンであるのが望ましい。銅層２０は、長手方向に沿った縁部２２を有するとともに、縁部に隣接して層を介して延びるスプロケット孔即ち整合孔２４を有する細長いテープの形態をなしているのが望ましい。列をなす整合孔２４間のテープの領域は、実質上連続しているのが望ましい。層に関して本明細書において使用されている「実質上連続する」（”ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ”）なる語は、層の材料が層の表面の少なくとも約５０パーセントを占めることを意味する。即ち、かかる層は孔あるいは開口を有することができるが、孔または開口は層の表面積の半分未満を占めるのが望ましい。最も好ましくは、スプロケット孔間の銅層２０の領域は全体が連続しかつ無孔であり、孔あるいは開口がないことである。銅テープの長さのごく一部だけが図示されている。図示されている部分は、１つの接続素子を形成するのに必要な部分に対応する。銅テープは多くの場合無限の走行長を有しており、多くのかかる部分を有している。
【００２０】
方法の第１の段階においては、厚さが約１０乃至約５０ミクロンで、幅が約１０乃至約５０ミクロンであるのが望ましい純粋な金のストリップ２６が、選択的な電気めっき法により銅層２０の第１の面即ち上面２８に被着される。選択的な電気めっき法は、写真技術によりパターニングが可能な一般的なめっきレジストのようなレジスト（図示せず）を第１の面２８に被着する工程と、レジストをパターニングしてストリップ２６が形成されるべき個所に孔を設ける工程とを含むことができる。非選択的な非パターン化レジスト（図示せず）を使用して銅層２０の第２の面３０を全体を覆う。次に、レジストで覆った銅層２０を金のめっき浴に浸漬しかつ電気めっき電位を印加することによりストリップ２６を形成する。連続した銅層２０がめっき電流をストリップ２６の全ての場所に運ぶ。ストリップ２６は、実質上矩形のアレイの配列で形成され、各列のストリップは並列にかつ互いに平行に延びている。ストリップ２６は、整合孔２４に対して所定の位置に形成される。ストリップ２６をめっきしてから、フォトレジストを銅層２０から除去する。
【００２１】
誘電支持層３２のテープが、厚さが約１５乃至約５０ミクロン、最も望ましくは厚さが約２５ミクロンのポリイミド膜のような重合材料から形成されている。誘電支持層３２のテープは、銅層２０の整合孔２４に対応する整合孔３４即ちスプロケット孔を有している。誘電支持層３２のテープはまた、該テープの中央部３８を実質上包囲する略矩形のパターンで延びる１組の細長いギャップ３６を有している。しかしながら、テープの中央部３８は、矩形のギャップパターンの隅部において、整合孔３４に隣接する誘電支持層即ちテープの周辺領域にウエブ４０によって接続されている。ギャップ３６は、誘電支持層の整合孔３４に対して所定の位置に配置されている。誘電支持層３２即ちテープにはまた、その上面を覆って接着剤層４２が設けられている。この接着剤層４２は熱賦活性の速硬接着剤から形成するのが望ましい。例えば、接着剤は、半導体産業において「スナップ硬化」（”ｓｎａｐ  ｃｕｒｅ”）接着剤と広く呼ばれているタイプのものとすることができる。あるいは、接着剤は、ポリエーテルイミドのような熱可塑性材料とすることができる。熱可塑性材は加熱により軟化し、冷却すると一体的な結合を形成するようになっている。
【００２２】
この方法の次の段階においては、銅層２０を、接着剤層４２を活性化して硬化させるのに適した熱を圧力とを使用して誘電支持層３２に積層する。銅層と誘電層の整合孔２４および３４を適宜の取付具（図示せず）と係合させ、これらの孔を互いに位置合わせすることにより、ストリップ２６をギャップ３６と整合させる。ストリップを有する金属層の第１の面２８は、誘電支持層３２の方を向いており、接着剤層４２と係合する。かくして、接着剤層４２は、銅層２０と誘電支持層３２との間に挟持される。ストリップ２６は、重合体層のギャップ３６と整合される。各ストリップの端部は、接着剤層４２に埋め込まれる。各ストリップ２６は１つのギャップ３６に跨ることにより、各ストリップの端部は誘電支持層３２に配置される。積層工程の際には、銅層２０と誘電支持層３２は取り付け具の対向面間で押圧されるので、集成体は実質上平坦な状態に置かれる。接着剤層は、変形即ち流動することにより金属層または重合体層の凹凸を補償することができる。積層後は、通常の機械的なパンチプレスおよびマッチドダイセットを使用して集成体の穿孔を行い、矩形のギャップアレイの隅部に孔４８を形成する。孔４８は、誘電支持層３２のギャップ３６と連続することにより、誘電支持層の中央部３８の領域を包囲する連続するチャンネルを形成する。穿孔工程の際には、銅層２０は、誘電層を補強する。これにより、誘電層を引裂しあるいは変形させることなく孔４８を容易に形成することができる。かくして、誘電層の他の構成は全て、その本来の位置に精確に配置された状態となる。
【００２３】
パンチ即ち穿孔工程に続いて、別のフォトレジストのストリップ４４が銅層２０の第２の面に被着され、各ストリップ４４は端部が第２の金属即ち金のストリップ２６の一端を覆う。フォトレジストの各ストリップ４４は、連係する金のストリップ２６から離隔して延びている。第２の金属即ち金のストリップ２６から離隔する各ストリップ４４の端部には、円形のヘッド即ち端子形成スポット４６が配置されている。フォトレジストのストリップは、フォトレジストの層を被着し、写真技術処理を選択的に使用してレジストを現像し、次いでレジストの未現像の部分を除去することによるなどの通常の態様で被着され、パターン化される。フォトレジストのストリップ４４の被着後に、集成体全体を、ＨＣｌ／ＣｕＣｌ２エッチング剤のような、銅層２０の銅は攻撃するがストリップ２６の金は攻撃しないエッチング剤に暴露する。これにより、フォトレジストのストリップ４４と端子形成スポット４６とにより覆われた層の領域を除く銅層２０の全てが除去される。このエッチング処理の後に、フォトレジストのストリップ４４と端子形成スポット４６が従来のレジスト除去処理により除去される。
【００２４】
このエッチング処理により、個々のストリップ５０即ちコネクタ部と端子５２を除き、もとの銅層２０の実質上全てが除去される。第１の金属即ち銅の各ストリップ５０は、図４ａおよび４ｂに示すように、１つの金のストリップ即ち第２の金属のストリップ２６と、第１の金属のストリップと第２の金属のストリップとの間に小さなラップジョイントを有する、連続した実質上端部どうしの直列接続を形成する。かくして、銅の各ストリップ５０およびこれに連係する金のストリップ２６は、直列に接続された金および銅の部分を有するとともに、端子５２から離隔した端部に配置された金の部分を有する複合リードを形成する。金の各ストリップ２６は、誘電支持層のギャップ３６と整合される。第１の金属のコネクタ部即ちストリップ５０と端子５２は、誘電支持層の中央部３８に配置される。第２の金属即ち金の各ストリップ２６は、第１の端部２６ａが連係する第１の金属即ち銅のストリップ５０に接続されている。金の各ストリップの第１の端部２６ａは、誘電支持層３２の連係するギャップ３６の一方の側に配置されている。金の各ストリップはまた、連係する銅のストリップ５０から離隔した第２の端部２６ｂを有しており、この第２の端部は連係するギャップ３６の反対側に配置されている。銅の各ストリップ５０は、接着剤層４２の実質的な面積を覆い、従って、誘電支持層３２に固着されている。金の各ストリップの第１の端部２６ａは、金属結合により連係する銅のストリップ５０に固着される。しかしながら、金の各ストリップ２６の第２の端部２６ｂは、端部を覆う接着剤により誘電層の周辺領域にごく軽く取着されている。かかる接着剤は、ごくわずかな面積に亘って第２の端部２６ｂを把持する。各第２の端部２６ｂ間の結合は、取り扱いの際及び半導体チップとの集成の際にリードを所定の位置に保持するのに十分な程度の強度を有する。しかしながら、各第２の端部２６ｂにおける結合は、容易に解除することができるものである。図４ａおよび４ｂに示す最終の状態では、誘電層の中央部３８の領域はリードのみを介して、特に、複合リードの接続部即ち金のストリップ２６のみを介して周辺領域に接続される。
【００２５】
上記した方法に従って構成される素子は、上記した国際特許公開ＷＯ９４／０３０３６号に開示されているような接続方法において利用することができる。かくして、接続素子は、半導体チップ（図示せず）の接点の列が誘電層のギャップ３６と整合され、かつ、リードの金のストリップ即ち接続部がチップの接点と整合されるように、半導体チップと並列配置することができる。ボンディングツールを前進させて各接続部と係合させ、接続部を下方へ付勢してギャップの中へ入れ、接続部をチップの適宜の接点に結合させる。’０３６号公報に記載されているように、ボンディングツールにより各接続部を接点と一層精確に整合させるのが望ましい。下方向への移動の際に、リードの第２の端部２６ｂは誘電支持層３２から分離され、一方、第１の端部２６ａは所定の位置に保持される。リードが結合されると、誘電層の中央部３８は周辺部から分離されるので、整合孔３４を有する周辺部を除去することができる。上記した’０３６号公報に更に記載されているように、順応性のある層（図示せず）を誘電層とチップとの間に設けて、熱膨張を容易に補償するとともに、端子５２をチップに対して容易に動かすことにより、端子５２の垂直方向の動きにより試験および他の素子への組立の際に凹凸および非平坦部を補償することができるようにことができる。完成された集成体は、熱膨張に対する良好な補償をはじめとする、’０３６号公報に記載されている作用効果を発揮することができる。かかる補償は、一部は、接続部即ちストリップ２６の曲げにより提供される。接続部は純粋な金から形成されるので、柔軟性を保持するとともに、実質上耐疲労性とすることができる。しかしながら、各複合リードの少なくとも一部が経済的な第１の金属である銅のストリップ５０から形成されているので、素子において必要とされる金の量は、各リードの全体を金から形成する場合に必要とされる量よりも実質上少なくすることができる。更に、金の各ストリップの第１の端部２６ａを包囲する接着剤は、ストリップと誘電支持層との接合部における応力集中を最小にすることにより金のストリップの耐疲労性を高めることができるものと考えられる。金のストリップ２６と銅のストリップ５０との接合物の耐疲労性を更に高めるために、各接合部はギャップ３６の縁部からくぼんでいるのが望ましい。かくして、ギャップ３６の幅と位置は、各ギャップの縁部３６ａと、金のストリップと銅のストリップとの隣接接合部との間に小さな水平方向の距離ｄが画成されるように選定される。更に、ニッケルのような金属のバリヤ層を、金のストリップが別の簡単なめっき操作において銅の層に接合される領域において選択的に被着させることができる。かかるバリヤ層は、金と銅との合金化を阻止することにより、脆い金属間化合物の形成を防止することができる。本発明の方法全体は少ない工程をもって実施される。本発明は、従来のＴＡＢテープの形成に通常使用される装置と実質上同じ装置を使用して実施することができる。
【００２６】
本発明の別の実施例に係る方法においては、実質上連続するバリヤ下層２１を第１の面に有する第１の金属層２０’が使用される。第１の金属層２０’は銅または銅合金のような金属から形成することができ、一方、バリヤ下層２１は第１の金属と金のような第２の金属との相互作用を阻止するように適合されたニッケルのような金属から形成される。金のような第２の金属のストリップ２６’はバリヤ下層に、従って、第１の金属層２０’の第１の面に選択的に被着される。次に、ストリップを有する第１の金属層が、接着剤層４２’を使用して誘電支持層３２’の上面に積層される。この場合にも、ストリップ２６’は接着剤層４２’に埋め込まれる。積層工程に先立ち、銅のようなエッチング可能な金属の接地面（ｇｒｏｕｎｄ  ｐｌａｎｅ）金属層３３が、接地面金属層を誘電支持層の底面にめっきまたはスパッタリング処理することによるなどして、該底面に設けられる。本発明方法のこの段階では、誘電支持層３２’にはギャップはない。
【００２７】
第１の金属層の積層後に、レジスト４４’のストリップが第１の金属層２０’の上面即ち第２の面に被着される。別のレジスト３５が、第２の金属のストリップ２６’の列と整合されるギャップ３７を有するパターンをもって接地面層の露出面に被着される。次に、第１の金属層２０’とバリヤ下層２１が、第１の金属とバリヤ金属の双方を除去するように適合されたエッチング剤あるいは一連のエッチング剤を使用したエッチングに供される。例えば、硫酸溶液は銅とニッケルの双方のエッチングを行う。この同じエッチング液は接地面金属層３３を攻撃するとともに、接地面層にスロット３９を形成する。エッチング工程の後に、ギャップ３６’が誘電支持層３２’と接着剤層４２’のレーザ融除により形成される。レーザ融除工程は、ＫｒＦレーザに使用によるような従来の方法により行うことができる。レーザ融除処理は、ストリップ２６’と同じめっき処理において被着された参照マーク（図示せず）を参照して制御することにより、ギャップ３６’をストリップ２６’と位置合わせさせることができる。あるいは、ギャップ３６’はアルカリエッチング剤のような従来の方法により誘電層を化学的にエッチングすることにより形成することができる。エッチング工程は、接地面金属層３３をエッチングマスクとして使用することができ、あるいは写真技術によりパターン化された別のレジストを使用することができる。ギャップ３６’は、接地面層のスロット３９よりも狭くして、リードの端部が素子の使用の際に下方へ曲げられたときに接地面層と接触することができないようにするのが望ましい。得られる素子は、上記した素子と同様のものである。しかしながら、第１の金属層２１０’から形成される第１の金属の各ストリップは、主要層の銅とバリヤ下層のニッケルの双方を含む。バリヤ層は、第１の金属のストリップと第２の金属のストリップとの接合部における金と銅との間の拡散その他の相互作用を阻止する作用を行う。
【００２８】
別の実施例に係る方法においては、第２の金属のストリップ２６”が上記と同じ態様で第１の金属層２０”（図７）に被着される。第２の金属のストリップの被着後は、誘電支持層３２”が、第１の金属層２０”に第１の面に流動性のある先駆物質液を被覆し、次いで先駆物質を硬化させて凝集層を形成することにより、該第１の面の所定の位置に形成される。例えば、ポリイミド誘電層を形成する場合には、第１の金属層の第１の面にポリアミド酸を被覆し、熱を印加してポリアミド酸をポリイミドに変えることができる。この液は、他の実施例において使用される接着剤と多くは同じ態様で第２の金属のストリップの周囲を充たす。液は、硬化すると、第２の金属のストリップおよび第１の金属層に結合する。硬化後は、誘電層は第２の金属のストリップと整合してギャップを形成するように処理され、第１の金属層は、上記と同じようにして第１の金属のストリップを形成するようにマスク処理とエッチングに供される。この場合もまた、第２の金属のストリップの第１の端部は第１の金属のストリップに接続されて所定位置に固着され、一方、ギャップの反対側にある第２の金属の各ストリップの第２の端部は、ストリップの端部のごく小さな面積において硬化された誘電層即ちポリイミドとの結合によってのみ解除自在に保持される。
【００２９】
本発明の別の実施例に係る方法は、実質上連続する金属層１２０と実質上連続する重合体の誘電層１３２との予め積層された集成体をもって開始する。かかる各層の小さな部分だけが図８に示されている。これらの層には、図１−４に関して上記した整合孔と同様の整合孔（図示せず）を配設することができる。金属層１２０は、別に形成された層を接着剤（図示せず）を使用して積層することによりあるいは金属層１２０を誘電層１３２の表面にめっきすることによるなどの従来の処理により誘電層１３２に設けることができる。望ましくは、積層またはめっき処理は、金属層１２０と誘電層１３２との間に比較的良好な接着を提供するように選定される。かくして、誘電層１３２に対する金属層１２０の剥離強さは、リニアインチ当たり約７乃至１５ポンド（約１．２ｘ１０6乃至２．６ｘ１０6ダイン／ｃｍ）とすべきである。第１のフォトレジスト１３４が、誘電層１３２とは離れた方向を向く金属層１２０の上面１２１に被着される。第１のフォトレジスト１３４は、細長いストリップ状部分１３７と端子スポット１３９即ち端子部とをそれぞれが画定する多数の開口１３５を提供するようにパターン化される。かかる開口１３５は１つだけが図示されているが、かかる開口は多数が、望ましくは図１に示すストリップのパターンと同様に矩形パターンで、形成されている。耐エッチング性の金属１４１の、典型的には厚さが１μｍ未満の、著しく薄手のコーティング即ち「フラッシュ」（”ｆｌａｓｈ”）が、簡単なめっき処理により各開口１３５に被着される。金属１４１は、金または金と銅の拡散を防ぐニッケルのようなバリヤ金属とするのが望ましい。この場合もまた、連続する金属層１２０が、フラッシュ層の全てをめっきすることができるように電気的な連続性を提供する。得られるフラッシュ領域は、細長いストリップ状部分１３７と端子スポット１３９とをそれぞれ有する開口１３５と同じ形状を有する。
【００３０】
次に、第１のフォトレジスト１３４を剥がし、別のレジスト１４３を金属層１２０の上面に被着する。レジスト１４３は各フラッシュ領域の端子スポット１３９の領域を被覆するとともに、各フラッシュ層の細長いストリップ状部分１３７の領域の一部も被覆する。しかしながら、レジスト１４３は、開口１４５が端子スポット１３９から離隔した各細長いストリップ状部分１３７と整合される。レジストの被着後は、集成体を金の電気めっき浴に浸漬し、上記した金のストリップと同様の金のストリップ１４７が開口１４５と整合された領域に形成される。本実施例においても、連続する金属層１２０が電気めっきを受けている全領域にめっき電流を供給する。
【００３１】
金のストリップ１４７の形成に続いて、スロット即ちギャップ１３６が、レーザ融除あるいはアルカリエッチングのような選択的除去処理により誘電層１３２に形成される。スロット即ちギャップ１３６は金のストリップと整合される。スロット１３６の形成前または形成後に、レジスト１４３が除去される。本方法のこの段階では、金属１４１の各フラッシュ領域の一部は金属層１２０の上面１２１で露出状態となる。かかる各露出部は、端子スポット１３９の領域とともに細長いストリップ状部分１３７の領域の一部を含む。各細長いストリップ状部分１３７の領域は、厚肉の金のストリップ１４７の１つと連続する。
【００３２】
本方法の次の段階では、集成体全体を、金属層１２０の銅は攻撃するが金属１４１のフラッシュ領域とストリップ１４７のそれぞれの金は攻撃しないエッチング液に浸漬する。この場合にも、エッチング液はＨＣｌ／ＣｕＣｌ２溶液とすることができる。このエッチングにより、金属１４１のフラッシュ領域即ちストリップ１４７と誘電層１３２との間に位置する領域を除き金属層１２０の実質上全てが除去される。かくして、銅層が各細長いストリップ状部分１３７の領域と各端子スポット１３９とに残る。更に、銅層の小さな部分１５１が、細長いストリップ状部分１３７の領域に隣接する金の各ストリップ１４７の第１の端部の下に位置する領域に残る。かくして、金の各ストリップは、かかる小さな部分１５１の各々と、細長いストリップ状部分１３７および端子スポット１３９の銅とに連続する。更にまた、銅層の小さな部分が、銅の細長いストリップ状部分１３７から離隔した端部において各ストリップの下に位置するリード領域１５３に残る。しかしながら、銅層は誘電層１３２のギャップ１３６と整合される領域において除去される。かくして、リードの接続部、即ち、ギャップ１３６と整合する部分は、純粋な金から実質上構成される。接続部としてのストリップ１４７の先端部即ち第２の端部におけるリード領域１５３は、ストリップ１４７が使用の際に下方向へ付勢されたときに誘電層１３２から容易に分離することができるように小さな面積を有している。
【００３３】
かくして、この実施例に係る方法は、ごく少数のかつ比較的簡単な工程をもって複合リードを形成することができる。細長いストリップ状部分１３７は、第１の金属即ち銅から実質上構成されている。これらの部分のフラッシュ層に存在する金は少量であるので、これらの部分の集成体コストに対する影響は無視することができる。
【００３４】
本発明方法の別の実施例においては、誘電支持層２３２（図１３）には、図１−４に関して上記したようにして上面に接着剤層２４２が設けられている。この実施例においては、誘電支持層にはまた、反対側の底面に別の接着剤層２４３が設けられている。ギャップ２３６のほかに、誘電支持層には多数の孔２３７が設けられており、図１３にはその１つだけが示されている。第１の金属層２２０には、上記した金のストリップと同様の金のストリップ２２６が配設されている。しかしながら、本実施例においては、金めっき処理によりコネクタスポット２２７も形成される。第１の金属層は、上記した態様と同様にして誘電層に積層される。この積層工程においては、コネクタスポット２２７は孔２３７と整合され、一方、金のストリップはギャップ２３６と整合される。
【００３５】
エッチング可能な別の金属層２７０が配設されている。該別の金属層２７０には、結合バンプ２７２が層の第１の側に配置されている。結合バンプ２７２は、はんだペーストその他の同様の材料をめっきしあるいはパターン被着することにより形成することができる。結合バンプ２７２は、はんだまたは錫のようなコネクタスポット２２７の金と結合するように適合された材料あるいは金と共融混合物を形成するように適合された他の金属から形成される。結合バンプ２７２は、孔２３７のパターンと対応するパターンで配置される。この別の金属層２７０はまた、層の第２の側に端子スポット２７４を有するとともに、端子スポットを包囲するがギャップ２７８により端子スポットから分離されている接地パターン２７６を有している。端子スポットおよび接地パターンは金のような耐エッチング性金属から形成することができる。
【００３６】
別の金属層２７０は、第１の金属層２２０と同じ積層工程で誘電支持層２３２に積層される。この積層工程においては、この別の金属層２７０は接着剤層２４３により誘電支持層２３２に結合される。同時に、結合バンプ２７２が孔２３７に入り込み、接続スポット２７２と係合する。結合バンプ２７２は、接続スポットと金属結合を形成する。積層工程後は、レジスト２４４のストリップが、誘電層から離れた方向を向く第１の金属層２２０の面に被着される。次に、集成体をエッチングに供する。このエッチング剤により、レジスト２４４により覆われる領域を除き第１の金属層が除去され、金の各ストリップ即ち第１２の金属のストリップ２２６を接続スポット２２７の１つと接続する第１の金属即ち銅のストリップ２５０が残り、複合リードが形成される。同時に、エッチング剤は、接地パターンのギャップ２７８にある別の金属層を攻撃する。この作用により別の金属層２７０にギャップ２８０が形成され、各端子スポット２７４を接地パターンから電気的に隔離する。かくして、得られる素子は、複合リードが誘電層の反対側の端子スポットに接続される。別の変形例においては、結合バンプ２７２の代わりに、変形自在の接点を使用することができる。例えば、１９９４年７月１９日付で出願され、同じく本譲受人に譲渡された同時係属の米国特許出願第０８／２７７，３３６号に開示されているような変形自在の接点１を使用することができる。本明細書においては、上記’３３６号出願を引用してその説明に代える。
【００３７】
本発明の更に別の実施例に係る方法においては、銅層のような第１の金属層３２０には、端子スポット３３９および細長いストリップ状リード部３３７に対応する層の第１の面の領域において薄い「フラッシュ」コーティング３１７（図１６および１８）が選択的にめっきされる。フラッシュコーティングはまた、細長いストリップ状部分に連続する第１のボンディングパッド領域と、ストリップ状部分および第１のボンディンパッド領域から離隔した第２のボンディングパッド領域３４３とに亘って延びている。第１と第２のボンディングパッド領域３４１および３４３は、空の領域３４５を挟んで互いに離隔して列をなして配置されている。これらの領域の全てに亘って被着されている薄いフラッシュ層は、金と銅との間の拡散を阻止するように適合されたニッケルのような金属のバリヤ層と、バリヤ層の上に配設される金のような耐エッチング性のある結合可能な貴金属とを組み込むことができる。
【００３８】
この方法の次の工程においては、ワイヤボンディングヘッド３５１が作動されて、直径が約２０乃至約３０ミクロンの細い円形の金のワイヤ３５３（図１６）を配給するとともに、所定の長さの金のワイヤを各第１のボンディングパッド領域３４１と各第２のボンディングパッド領域３４３との間に取着する。ワイヤボンディングヘッド３５１は、半導体チップに対する接続を形成するのに通常使用されるタイプの従来のワイヤボンディングヘッドとすることができる。ワイヤボンディングヘッドは先づ、第１のボンディングパッド領域３４１と付勢係合され、熱、振動またはこれらの双方が印加されてワイヤ３５３の先端を第１のボンディングワイヤパッド領域に結合させる。次に、このツールを引き戻して第２のボンディングパッド領域３４３まで移動させるとともにワイヤを繰り出す。ツールが第２のボンディングパッド領域に到達すると、熱、振動および圧力が再び印加されてワイヤを第２のボンディングパッドに結合すると同時に、ツールはワイヤを繰り出すことなく金属層に対して移動されて、第２のボンディングパッド領域を越えたすぐのところでワイヤを破断することにより、第１のボンディングパッド領域と第２のボンディングパッド領域との間に接続された所定の長さのワイヤを残す。図１６に示すワイヤボンディングヘッド３５１は、通常のワイヤボンディング操作に使用される従来のワイヤボンディングヘッドと同様にして１本のワイヤだけを繰り出すように構成されている。しかしながら、このワイヤボンディングヘッドは、多数のワイヤを同時に供給するように構成することもできる。かくして、ワイヤボンディングヘッドは、第１のボンディングパッド領域３４１の数と等しい数のワイヤを繰り出すように適合させることができ、これにより、ワイヤボンディングヘッドは１回のサイクルでワイヤを列全体に供給することができる。更に、２つ以上のワイヤボンディングヘッドを、シートの異なる領域において同時に適用することができる。
【００３９】
１つまたは複数のワイヤボンディングヘッドにより残された個々の長さのワイヤ３５３が金のストリップ３２６を形成し、かかる各ストリップは、第１の位置即ち第１のボンディングパッド領域３４１においておよびここから離隔した第２の位置即ち第２のボンディングパッド領域３４３において、第１の金属層の第１面即ち上面に結合されるが、第一のカーボンディングパッドと第２のボンディングパッドとの間の領域においてはシートに結合されない。好ましくは、ワイヤボンディングヘッド３５１の動きは、実質上真っ直ぐかつ実質上水平な、即ち、第１の金属層３２０の面と実質上平行をなすストリップ３２６を形成するように制御される。
【００４０】
この方法の次の段階においては、第１の金属層３２０はギャップ３３６を有する誘電支持層３３２の上面に積層されて、第１のボンディングパッド領域３４１をギャップ３３５の一方の側に位置させかつ第２のボンディングパッドの対応する列をギャップの反対側に位置させることにより、ストリップ即ち個々の長さのワイヤ部３２６がギャップを介して延びるようにする。かくして、各ワイヤは、ギャップの一方の側の第１の位置即ち第１のボンディングパッド領域３４１とギャップの反対側の第２の位置即ち第２のボンディングパッド領域３４３とにおいて第１の金属層に取着される。接着剤層３４２（図１８）を、第１の金属層３２０の第２の面と誘電支持層３３２の上面との間で使用することができる。この段階では、孔を第１の金属層３２０のシートと誘電支持層３３２の双方の隅部に穿ち、上記のように全てのギャップを１つの連続するチャンネルに接続する。次に、集成体を、耐エッチング性のフラッシュ層により保護されている部分以外の第１の金属層３２０の部分を除去するエッチング剤に曝す。第１の金属をこのように選択的に除去することにより、第２の金属のストリップ３２６と連続する第１の金属のストリップ３５０が形成され、かくして、複合リードが上記した態様で形成される。第１の金属の各ストリップは、第１のボンディングパッド領域３４１と細長いストップ状リード部３３７の領域とを有する。第２の金属の各ストリップ即ちワイヤ部３２６の第１の端部は、第１の金属のストリップにより誘電支持層３３２に固着される。ワイヤ部３２６の第２の反対側の端部は、小さな第２のボンディングパッド領域３４３に対応する第１の金属層の比較的小さい領域のみに接続される。このボンディングパッド領域は表面積が著しく小さいので、誘電支持層には弱い力で取着される。
【００４１】
仕上げられた素子においては、種々の長さのワイヤ部３２６が、誘電支持層３３２の上面３３３の上方でギャップを介して並行して延びている。図２０に明瞭に示すように、横断面が丸い各ワイヤ部３２６は、一対の上方を向くガイド面３７１および３７３を画定している。素子が半導体チップその他の超小形電子素子に結合されると、ツール即ち工具３７５は下方へ移動され、各長さのワイヤと係合するとともに、これをギャップの中へ下方に付勢し、ワイヤをチップその他の素子の接点と係合させる。この操作の際には、工具のガイド面３７７はワイヤと係合し、ワイヤを工具の下で心出しする。ガイド面３７１と３７３により、この係合と心出し動作を容易に行うことができる。ツールが下方へ動くと、各長さのワイヤ部３２６をギャップの中へ下方に付勢する。各長さのワイヤの、第２のボンディングパッド領域３４３に位置する第２の端部は、該第２のボンディングパッド領域３４３の誘電層からの解放により誘電層から分離される。かくして、ワイヤは、複合リードの接続部として上記した態様で動作を行う。円形のワイヤ部はまた、仕上げられた集成体において良好な耐疲労性を提供する。かくして、各長さのワイヤの接続部がチップその他の素子の接点に結合されると、熱影響によりワイヤは曲げを繰り返して受けるようになる。ワイヤは、横断面形状が丸いので、かかる曲げの際の応力集中は最小になる。誘電支持層は、該支持層がチップその他の素子に集成される場合にチップその他の素子の方向を向く順応性のある層３１９を備えることができる。順応性のある層は、本発明の上記した工程の前または後に誘電層に組み込むことができ、あるいは誘電支持体が超小形電子素子に集成されるときに現場で形成することもできる。はんだボール３５５または導電性の接合材料からなるその他の塊状体を、接続素子をチップその他の超小形電子素子に集成する前または後に端子スポット３３９に配設することができる。これらの接合材料の塊状体は、接続素子をチップその他の超小形電子素子に組み立てた後に端子スポットを基板に接続することにより、チップを基板に接続するのに使用することができる。
【００４２】
本発明の更に別の実施例に係る方法においては、第１のボンディングパッド領域５４１および第２のボンディングパッド領域５４３がエッチング可能な第１の金属層５２０の第１の側（図２１において底部を向く側）に配置された耐エッチング性の結合可能な金属のスポットにより覆われており、一方、第１の金属リード５３７の細長い部分は、第１のボンディングパッド領域５４１上を延びる、同じ層の第２の対向する側に配置されている結合可能な耐エッチング性の金属５１７のストリップ状領域により覆われている。金属層の第２の側にある耐エッチング性金属５１７はまた、端子スポット５３９も覆っている。ワイヤ即ち第２の金属のストリップ５２６が、ワイヤボンダを使用して、第１の金属層５２０の第１の側で第１と第２のボンディングパッド領域間に上記した態様で接続されている。この操作に次いで、シートが誘電支持層５３２の上面に、接着剤層５４２を介在させて積層され、第２の金属のストリップ５２６を担持する第１の金属層５２０の第１の面を、誘電支持層５３２の方向を向かせるとともに図２１に示すように接着剤層５４２と係合させる。この工程の後に、第１の金属層５２０がエッチングにより除去され、第２の側にある耐エッチング性金属５１７のストリップ状領域により保護される領域だけを残すことにより、ストリップ状の第１の金属リード５３７と端子スポット５３９を形成する。各ワイヤ部即ち第２の金属のストリップ５２６は、第１の金属層から形成されたストリップ状の第１の金属リード５３７の１つと連続するよりに保持され、かつ、ギャップの両側に支持される。かかる構成においては、第２のボンディングパッド５４３の第１の金属層は、誘電支持体から離れた方向を向く側の耐エッチング性金属によって覆われていない。かくして、第１の金属層はこの領域においても除去され、接着剤層５４２によりごく弱い力で保持される各長さのワイヤ即ち第２の金属のストリップ５２６の第２の端部が残され、一方、第１の端部はストリップ状の第１の金属リード５３７により固定される。
【００４３】
本発明の更に別の実施例によれば、第１の金属層は誘電支持層の底部側に積層することができ、端子スポットは誘電支持層を貫通する通路（ｖｉａ）を形成することにより露出させることができる。図２２の実施例においては、第１の金属層６２０の第１の側即ちストリップ担持側が誘電層６３２の底部側に積層され、第２の金属のストリップ即ちワイヤ６２６が底面の接着剤層６４２に埋め込まれる。第１の金属層は、図２１の実施例の場合と同様に、ストリップ状リード６３７および端子スポット６３９に対応する領域の誘電層から離れた方向を向く金属層の第２の側に耐エッチング性金属６１７を有している。金属層を誘電層に集成した後で、かつ、順応性のある層６１９を組み込む前に、第１の金属層６２０をエッチングし、ストリップ状リード６３７、第１のボンディングパッド領域６４１および端子スポット６３９を残す。誘電層は、端子スポット６３９と整合した位置において融除またはエッチング除去されて、端子スポットと整合して誘電層を貫通する通路６５３を形成するとともに誘電層の上面に露出する端子スポットを残す。接合材料の塊状体６５５が通路６５３を介して端子スポット６３９と接触している。通路には、接合材料以外の導電金属材料をめっきしあるいは被着してかかる材料でライニングすることにより、各端子スポットから誘電層の上面へ延びる導電通路を提供することができる。通路形成工程は、金属層を誘電層に集成する前または後に、かつ、エッチング工程の前または後に行うことができる。通路は、誘電層にギャップ６３６を形成する方法と同じ方法により形成することができる。通路形成工程をエッチング工程の前に行う場合には、第１の金属層を、誘電層の方向を向く第１の金属層６２０の第１の面の各ボンディングスポットを覆う耐エッチング金属を配設することにより、ボンディングスポットが通路を介してエッチングされないようにすることができる。
【００４４】
図２３の実施例においては、第１の金属層７２０は、誘電層７３２の底面の接着剤層７４２を使用して誘電層７３２の底面に積層される。しかしながら、図１５−２０の実施例１と同様に、ストリップ即ちワイヤ７２６を有する第１の金属層の第１の面は、誘電層から離れて下方を向いている。第１の金属層７２０は、その第１の面の、ストリップ７３７、端子スポット７３９、ストリップと連続する第１のボンディングパッド領域７４１およびストリップから離隔する第２のボンディングパッドに対応する領域に耐エッチング性の結合可能な金属を有する。ストリップ即ちワイヤ７２６は誘電層の積層前にボンディングパッド間に接続され、第１の金属層は積層後に図２３に示す形状にエッチングされる。誘電層７３２と接着剤層７４２は積層の前または後にエッチングまたは融除を受けて通路７５３を形成することにより、端子スポット７３９から誘電層７３２の上面に延びる通路を形成する。
【００４５】
本発明の別の実施例に係る素子の製造においては、内部にギャップ８３６を有する誘電層８３２に個々の別体をなすリード部８５０を先づ形成する。かくして、リード部は、上記したように耐エッチング性の金属層を有する連続した第１の金属層８２０を被着し、このシートを誘電層に積層し、次いで、この金属シートをエッチングしてフラッシュで覆われた領域を誘電層に残すことにより形成することができる。この場合も、フラッシュで覆われた領域は、ストリップ状のリード部８５０と連続する第１のボンディングパッド領域８４１と、第１のボンディングパッド領域およびストリップ状リード部から隔離された第２のボンディングパッド領域８４３とを有しており、第１と第２のボンディングパッド領域はギャップ８３６の両側に配置される。第１の金属層を選択的に除去してから、第１の金属のストリップ即ち各長さのワイヤ８２６を、図１５−２０に関して上記したのと同様のワイヤボンディング処理により被着する。別の変形例においては、本実施例のリード部８５０と第１のボンディングパッド領域８４１と第２のボンディングパッド領域８４３とは、第１の金属シートを選択的に除去する代わりに誘電層に選択的に被着することにより形成することができる。
【００４６】
別の実施例においては、エッチング可能な第１の金属層９２０に、上記したようにストリップ状フラッシュ領域９３７、第１のボンディングパッド領域９４１および第２のボンディングパッド領域９４３を形成することができる。第２の金属のストリップは、ストリップ９２６に利用される第２の金属がステンレス鋼のような材料から形成されるキャリヤシート９８１に強く結合することがないように、キャリヤシート９８１にアレイをなして配設することができる。ストリップ９２６は、ステンレス鋼のキャリヤシートをマスキングしかつ外シートに電気めっきすることによりアレイをなして被着することができる。アレイの形状は、最終製品におけるストリップの所要の配置に対応したものとなる。キャリヤシート９８１と第１の金属層９２０は、熱を圧力を受けて一体となるので、第２の金属のストリップ９２６は第１のボンディングパッド領域９４１および第２のボンディングパッド領域９４３においてフラッシュ層と結合する。拡散ボンディング合金のようなボンディング材料をボンディングパッド領域のそれぞれに設けて、第２の金属をフラッシュ層と強く結合させることができる。第２の金属即ち金のストリップ９２６とともに使用するのに適した拡散ボンディング合金には、錫、珪素、ゲルマニウムおよびこれらの合金並びにこれらの組み合わせが含まれる。キャリヤシート９８１を熱と圧力のもとで第１の金属層９２０と一体にさせる場合には、アレイの第２の金属のストリップの全てが対応するボンディングパッド領域に同時に結合される。結合後に、キャリヤシートを除去し、第２の金属のストリップを第１の金属層の所定の位置に残す。次に、第１の金属層を誘電支持層と上記のように積層させ、エッチングを行う。
【００４７】
本発明の更に別の実施例に係る方法においては、第１の金属層１０２０には端子スポット１０３９および端部ボンディングパッド１０４３に耐エッチング性の結合可能な金属が設けられている。第２の金属から形成されるワイヤ１０２６が、端子スポット１０３９と端部ボンディングパッド１０４３との間に接続されている。第１の金属層１０２０が誘電支持層１０３２とともに集成され、１つ以上のギャップ１０３６が誘電支持体に設けられている。ギャップは、金属層の誘電層に対する集成の前または後に形成することができる。ギャップ、端子スポットおよび端部ボンディングパッドは、各端部ボンディングパッドがギャップ１０３６の、連係する端子スポットとは反対側に位置するように配置される。かくして、各ワイヤは、ギャップの一方の側の第１の位置とギャップの反対側の第２の位置において第１の金属層に接続される。各第２の金属ワイヤは、リードの全体を形成する。誘電層に対する集成後に、金属層のエッチングを行い、所定の位置に端子スポット１０３９、端部ボンディングパッド１０４３及びリードを残すとともに、ワイヤを電気的に互いに隔離する。かかる各リードは、誘電層のギャップを介して延びる接続部１０２７を有する。リードのこの部分には、チップその他の超小形電子素子への集成の際にボンディングツールが上記と同じ態様で係合することができる。各端部ボンディングパッド１０４３は小さく、従って、この処理の際に誘電層から容易に分離することができるのが好ましい。図２６に示すように、接続部１０２７は、互いに平行をなす必要はない。
【００４８】
所要の場合には、第１の金属層１０２０には、端子スポット１０３９と同じギャップ１０３６の側に中間ボンディングパッド１０４１を設けることができる。かくして、リードの幾つかまたは全ては、端子スポット１０３９から中間ボンディングパッド１０４１へ、かつ、該中間ボンディングパッドから端部ボンディングパッド１０４３へ延びることができる。かかる構成においても、各ワイヤはギャップの一方の側の第１の位置即ち中間ボンディングパッド１４１の位置と、ギャップの反対側の第２の位置即端部ボンディングパッド１０４３の位置において第１の金属層に結合される。中間ボンディングパッドは、リードに対して永続的に固定することができるように端部ボンディングパッドよりも大きく形成することができる。金属層１０２０は、図１８、２１、２２または２３に示す何れかの態様で、即ち、第１面の即ちワイヤ担持面を誘電層に対して接離する方向に向けて及び金属層を誘電層の上または下にするようにして誘電層に集成即ち組み付けることができる。このような態様での配向の幾つかにおいては、端子スポットにおけるワイヤの端部は、端子スポットに被着されるはんだに浸漬することができる。ワイヤがはんだに融けるのを防止しあるいはワイヤがはんだにより弱められるのを防止するために、バリヤ金属をワイヤのこれらの端部に被着することができる。
【００４９】
上記した構成について、数多くの変更と組み合わせを本発明から逸脱することなく利用することができるので、好ましい実施例についての上記説明は請求の範囲に記載の本発明を単に例示するものであって、本発明を限定するものではない。
産業上の利用可能性
本発明は、超小形電子集成体の製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１ａおよび１ｂは、それぞれ、本発明の一の実施例において利用されている金属層の底面図および断面図である。
【図２】図２ａおよび２ｂは、図１ａおよび１ｂの金属層とともに利用される誘電支持層をそれぞれ示す平面図および断面図である。
【図３】図３ａおよび３ｂは、本発明の方法における後の段階において互いに一体化さる図１および２の層をそれぞれ示す平面図および断面図である。
【図４】図４ａおよび４ｂは、本発明の方法における後の段階における素子をそれぞれ示す平面図および断面図である。
【図５】図５は、本発明の別の実施例に係る方法における素子の一部を示す部分概略断面図である。
【図６】図６は、本発明の方法における後の段階における素子を示す図５と同様の図である。
【図７】図７は、本発明の別の実施例に係る方法における素子を示す図５と同様の図である。
【図８】図８は、本発明の更に別の実施例に係る方法における素子の一部を示す斜視図である。
【図９】図９は、同じ方法のその後の段階における素子を示す図８と同様の図である。
【図１０】図１０は、同じ方法のその後の段階における素子を示す図８と同様の図である。
【図１１】図１１は、同じ方法のその後の段階における素子を示す図８と同様の図である。
【図１２】図１２は、同じ方法のその後の段階における素子を示す図８と同様の図である。
【図１３】図１３は、本発明の別の実施例に係る方法における素子を示す部分断面図である。
【図１４】図１４は、同じ方法の後の段階における素子を示す図１３と同様の図である。
【図１５】図１５は、方法の一の工程にある本発明の更に別の実施例に係る素子の一部を示す概略図である。
【図１６】図１６は、図１５の１６−１６線概略断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の完了後の素子を示す図１６と同様の断面図である。
【図１８】図１８は、図１７に示す素子の一部を示す拡大断面図である。
【図１９】図１９は、図１７の１９−１９線概略断面図である。
【図２０】図２０は、図１９に示す素子の一部を示す部分拡大図である。
【図２１】図２１は、本発明の更に別の実施例に係る素子の一部を示す図１８と同様の拡大断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の更に別の実施例に係る素子の一部を示す図１８と同様の拡大断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の更に別の実施例に係る素子の一部を示す図１８と同様の拡大断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の別の実施例に係る製造方法における素子を示す概略平面図である。
【図２５】図２５は、本発明の更に別の実施例に係る素子の一部を示す部分断面図である。
【図２６】図２６は、本発明の更に別の実施例に係る素子を示す概略平面図である。
【図１Ａ】
0003848368.tif 000002
【図１Ｂ】
0003848368.tif 000003
【図２Ａ】
0003848368.tif 000004
【図２Ｂ】
0003848368.tif 000005
【図３Ａ】
0003848368.tif 000006
【図３Ｂ】
0003848368.tif 000007
【図４Ａ】
0003848368.tif 000008
【図４Ｂ】
0003848368.tif 000009
【図５】
0003848368.tif 000010
【図６】
0003848368.tif 000011
【図７】
0003848368.tif 000012
【図８】
0003848368.tif 000013
【図９】
0003848368.tif 000014
【図１０】
0003848368.tif 000015
【図１１】
0003848368.tif 000016
【図１２】
0003848368.tif 000017
【図１３】
0003848368.tif 000018
【図１４】
0003848368.tif 000019
【図１５】
0003848368.tif 000020
【図１６】
0003848368.tif 000021
【図１７】
0003848368.tif 000022
【図１９】
0003848368.tif 000023
【図２０】
0003848368.tif 000024
【図１８】
0003848368.tif 000025
【図２１】
0003848368.tif 000026
【図２２】
0003848368.tif 000027
【図２３】
0003848368.tif 000028
【図２４】
0003848368.tif 000029
【図２５】
0003848368.tif 000030
【図２６】
0003848368.tif 000031