Beschreibung

Bauelement mit mechanisch belastbarer Anschlussfläche

In einem Chip realisierte mikroelektrische und mikroelektro- mechanische Bauelemente können mittels Flip-Chip-Anordnung über Bumps elektrisch mit einem Träger oder einer Leiterplatte verbunden werden. Der Träger kann die elektrische Verbindung zwischen dem Chip und der Leiterplatte herstellen. Er kann außerdem einen Teil einer Abdeckung zum Schutz der auf der Oberfläche des Chips angeordneten Bauelementstrukturen darstellen .

Bei einem mit Flip-Chip-Bauweise montierten Bauelement können durch mechanische Einwirkung auf das Bauelement selbst oder bei Temperaturwechseln durch unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten von Chip, Träger und/oder Leiterplatte Verspannungen auftreten, die auf der mechanische Verbindung zwischen den unterschiedlichen Materialien und insbesondere auf die Bumpverbindungen des Chips zum Träger oder zur Leiterplatte einwirkt. Dies kann dazu führen, dass die Verbindung beschädigt wird oder abreißt und so die Funktion des Bauelements beeinträchtigt wird. Ein häufiger Fehler ist dabei das Abreißen von Bump samt Anschlusspad vom Substrat.

Teilweise wird versucht, die mechanische Belastung der Bumps und damit deren Bruch- oder Abreißgefahr durch Verwendung ausreichend großer Bumps von z.B. ca. lOOμm Durchmesser zu minimieren. Die Größe der Bumps wird aber mit zunehmender Mi- niaturisierung der Bauelemente reduziert, wobei auch die Stressempfindlichkeit der Bauelemente ansteigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Chip-Bauelement anzugeben, mit dem auftretende thermische oder mechanische Verspannungen minimiert oder kompensiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bauelement mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen .

Die Erfindung löst das Problem durch einen besonderen Aufbau der Anschlussmetallisierung, über die das Bauelement mittels einer Bond- oder Bump-Verbindung auf einen Träger oder eine Leiterplatte montiert und elektrisch angeschlossen werden kann. Während eine bekannte Anschlussmetallisierung zumindest eine Pad-Metallisierung und eine UBM-Metallisierung (= Under Bump Metallisation) umfasst, wird für das Bauelement eine Stresskompensationsschicht vorgeschlagen, die entweder zwischen dem Substrat und der Pad-Metallisierung oder zwischen der Pad-Metallisierung und der UBM-Metallisierung angeordnet ist und einen niedrigeren E-Modul als die UBM-Metallisierung aufweist .

Durch die Stresskompensationsschicht gelingt es, im z.B. mittels Bumps aufgebondeten oder aufgelöteten Bauelement die auf die Anschlussmetallisierung einwirkenden Kräfte zu reduzieren und zum großen Teil in der Stresskompensationsschicht abzufangen. Die Stresskompensationsschicht ist daher leichter verformbar als die Pad-Metallisierung und die UBM- Metallisierung, ohne dass dadurch die mechanische Stabilität des Schichtaufbaus der Anschlussmetallisierung verloren geht.

Ihr Material kann plastisch oder elastisch verformbar sein. Eine elastische Verformbarkeit hat den Vorteil, dass auch ei-

ne erste Verformung aufgrund der Elastizität zurückgebildet wird und die Funktion zur Stresskompensation, also zum Abbau von mechanisch auf die Stresskompensationsschicht einwirkenden Kräften wieder hergestellt ist. Da die Stresskompensati- onsschicht elektrisch leitfähig ist, kann sie sowohl unter als auch über der Pad-Metallisierung angeordnet sein.

In einer Ausgestaltung umfasst die Stresskompensationsschicht ein metallisches Material, welches zwischen Pad-Metallisier- ung und UBM-Metallisierung angeordnet und zusammen mit der UBM-Metallisierung strukturiert ist. Die Pad-Metallisierung ist relativ großflächig und in dieser Ausführung direkt auf dem Substrat des Bauelements aufgebracht. Sie soll eine gute Haftung der Anschlussmetallisierung auf dem Substrat und eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit zur Schaffung eines niederohmigen Anschlusses aufweisen. Die demgegenüber mit geringerer Grundfläche ausgestattete UBM-Metallisierung bestimmt die Fläche, die zum Herstellen einer elektrischen und mechanischen Verbindung, beispielsweise mittels eines Bumps oder einer Lötstelle, zur Verfügung steht. Wird über die UBM- Metallisierung eine Lotverbindung hergestellt, so definiert die Grundfläche der UBM-Metallisierung den Durchmesser der Lotkugel, der nur dort mit der Anschluss-Metallisierung benetzen kann.

Die Stresskompensationsschicht ist also eine zusammen mit der UBM-Metallisierung aufgebrachte Schicht, die nicht zur Funktion der UBM beiträgt. Sie erhöht die Schichtdicke der Anschlussmetallisierung und bildet damit ein zusätzliches e- lektrisches Widerstandselement aus. Sie führt dementsprechend zu einer Gesamt-Schichtdicke der Anschlussmetallisierung, die deutlich höher ist als die Schichtdicke bekannter Anschlussmetallisierungen .

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In einer Ausführung ist die Stresskompensationsschicht aus einem Metall ausgebildet oder umfasst ein Metall, welches duktiler ist als das Metall der Pad-Metallisierung. Eine geringere Duktilität der Stresskompensationsschicht kann auch erhalten werden, wenn sie aus dem chemisch gleichen Metall wie die Pad-Metallisierung besteht. So wächst beispielsweise eine Aluminiumschicht auf einer davon verschiedenen Oberfläche zunächst verspannt auf und erreicht erst ab einer bestimmten, von den Aufwachsbedingungen abhängigen Schichtdicke eine spannungsfreie und damit duktilere Struktur. In diesem

Schichtdickenbereich ist diese Schicht dann duktiler als eine entsprechende dünnere Schicht des gleichen Metalls.

Möglich ist es jedoch auch, die Stresskompensationsschicht aus mehreren Teilschichten zu realisieren. So kann zwischen Stresskompensationsschicht und UBM-Metallisierung oder zwischen Pad-Metallisierung und UBM-Metallisierung eine erste Haftvermittlerschicht angeordnet sein, die Titan oder Chrom umfasst. Dadurch wird erreicht, dass auch bei Einwirkung von Zug- oder Scherkräften auf eine Löt- oder Bond-Stelle die

UBM- nicht von der Pad-Metallisierung abreißt. Bei einer zwischen Päd- und UBM-Metallisierung angeordneten Stresskompensationsschicht kann die erste Haftvermittlerschicht sowohl als oberste Schicht der Pad-Metallisierung als auch als o- berste Schicht der Stresskompensationsschicht ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es weiterhin, unmittelbar vor dem Aufbringen der UBM eine weitere Haftvermittlerschicht vorzusehen und diese zusammen mit der UBM-Metallisierung zu strukturieren .

Eine weiter verbesserte Stressunempfindlichkeit der Anschlussmetallisierung wird erreicht, wenn der untere Schichtbereich der Anschlussmetallisierung, der je nach Ausgestal-

tung der Schichtenfolge die Pad-Metallisierung oder die Stresskompensationsschicht umfasst, zumindest im Bereich der UBM-Metallisierung eine Strukturierung aufweist. Diese ist z.B. so ausgeführt, dass der untere Schichtbereich in be- stimmten Teilflächen entfernt ist, so dass dort das Substrat in direktem Kontakt mit dem direkt darüber liegenden oberen Schichtbereich der Anschlussmetallisierung steht.

Dazu wird im des unteren Schichtbereichs zumindest eine sack- lochartige Vertiefung gebildet, die eine Verzahnung von unserem und oberen Schichtbereich ermöglicht. Vorteilhaft ist es, den unteren und oberen Schichtbereich mehrfach miteinander zu verzahnen. Dies kann durch eine Strukturierung mit einem alternierenden und insbesondere regelmäßigen Muster erfolgen, beispielsweise in Form mehrerer zueinander paralleler Streifen. Möglich sind jedoch auch z. B. schachbrettartige Strukturierungen oder ein Muster sich über den strukturierten Flächenbereich erstreckender Vertiefungen. über die Verzahnung von unterem und oberen Schichtbereich wird die Oberfläche der Grenzfläche vergrößert, so dass alleine dadurch eine bessere Haftung zwischen unterem und oberen Schichtbereich und insbesondere zwischen den die beiden Schichtbereiche bildenden Teilschichten der Anschlussmetallisierung erzielt wird.

Zusätzlich kann bei strukturiertem unteren Schichtbereich und entsprechender Verzahnung mit dem oberen Schichtbereich zwischen diesen beiden Schichtbereichen die erste Haftvermittlerschicht vorgesehen sein. Eine weitere Haftvermittlerschicht kann zwischen Substrat und Pad-Metallisierung vorge- sehen sein.

Vorteilhaft ist die Stresskompensationsschicht aus einem Metall ausgewählt, welches schwerer ist als das Metall der Päd-

Metallisierung und ausreichend elektrisch leitfähig ist. Weiter kann das Metall der Stresskompensationsschicht so ausgewählt sein, dass es eine niederohmige und gut haftende Verbindung zu den benachbarten Schichtbereichen der Anschlussme- tallisierung ausbilden kann. Beispielsweise umfasst die

Stresskompensationsschicht ein Metall, welches ausgewählt ist aus Kupfer, Molybdän oder Wolfram.

Direkt unter der UBM-Metallisierung bzw. als unterste Teil- schicht der UBM-Metallisierung kann eine Diffusionssperrschicht vorgesehen sein, die beispielsweise aus Platin, Nickel, Wolfram oder Palladium ausgebildet ist. Als weitere Schicht kann die UBM-Metallisierung eine Schicht umfassen, die eine bondbare und daher nicht zu stark passivierte Me- tallschicht umfasst, die mit dem Lot legieren kann. Als oberste Schicht der UBM-Metallisierung ist daher insbesondere eine Goldschicht geeignet. Möglich ist es auch, die oberste Schicht als Kupferschicht auszuführen, die beispielsweise mit einer OSP genannten organischen Passivierungsschicht (OSP = Organic Surface Passivation) beschichtet ist, die unter den Prozessbedingungen bei der Herstellung der Bondverbindung weggebrannt oder -geschmolzen wird. Möglich ist auch eine reine Kupferschicht als oberste Schicht der UBM, deren Oberfläche dann unmittelbar vor der Herstellung der Bondverbin- düng aktiviert werden kann, beispielsweise durch einen ätzschritt zur Entfernung gebildeter Oxidschichten.

Des weiteren kann die UBM-Metallisierung eine Nickel-/Kupfer- Doppelschicht umfassen.

Sämtliche Teilschichten der Anschlussmetallisierung können in bekannten Dick- oder Dünnschichtverfahren aufgebracht sein. Vorteilhaft ist es jedoch, zumindest die unterste Schicht auf

dem üblicherweise elektrisch nicht leitfähigen Substrat auf- zusputtern, z. B. eine dünne Titan umfassende Schicht. Eine solche Schicht kann durch weitere Dünnschichtverfahren verstärkt werden. Möglich ist es jedoch auch, die nun vorhandene elektrisch leitfähige Schicht mittels galvanischer oder stromloser Verfahren zu verstärken. Mittels unterschiedlicher galvanischer Bäder gelingt auf diese Weise auch die Herstellung eines Mehrschichtaufbaus.

Auf der Oberfläche des Substrats können aktive, elektrisch leitende Bauelementstrukturen in Form einer strukturierten aktiven Metallisierung umfassen. Die Bauelementstrukturen und die Anschlussmetallisierung können über eine weitere von der aktiven Metallisierung verschiedene Metallisierung miteinan- der verbunden sein. Vorteilhaft ist es jedoch, die Pad-

Metallisierung so zu strukturieren, dass sie die Bauelementstrukturen direkt kontaktiert.

In einer weiteren Variante eines stresskompatiblen Bauele- ments wird alternativ zu den weiter oben vorgeschlagenen Ausführungen eine dielektrische Stresskompensationsschicht vorgeschlagen, die zwischen Substrat und Anschlussfläche angeordnet ist und einen niedrigeren E-Modul als die Anschlussmetallisierung aufweist.

Es sind Mittel vorgesehen, um die auf dem Substrat angeordneten Bauelementstrukturen elektrisch leitend und zugfest mit der Anschlussmetallisierung zu verbinden. Diese Verbindung kann als freitragendes und im lichten Abstand zur Oberfläche des Substrats angeordnetes Federelement und/oder als Teilschicht der Anschlussmetallisierung ausgeführt werden, die im letzten Fall auf dem Substrat aufsitzt und brückenförmig über die strukturierte Stresskompensationsschicht geführt ist. Ei-

ne solche brückenförmige Teilschicht der Anschlussmetallisierung kann als ein Streifen ausgeführt sein, der über eine strukturierte Stresskompensationsschicht geführt ist und beiderseitig auf dem Substrat aufsitzt. Möglich ist es jedoch auch, zumindest die unterste Teilschicht der Anschlussmetallisierung so auszuführen, dass sie die strukturierte Stresskompensationsschicht allseitig überlappt. Letztere Schicht ist dabei vollständig zwischen dem Substrat und der Teilschicht eingeschlossen.

Dies hat den Vorteil, dass die Anschlussmetallisierung direkt und fest auf dem Substrat haften kann, unabhängig von der Auswahl des Materials für die Stresskompensationsschicht.

Die Stresskompensationsschicht ist so strukturiert, dass sie zumindest im Bereich der UBM-Metallisierung, also unmittelbar unter der zur Herstellung einer Bondverbindung vorgesehenen Fläche angeordnet ist. Da diese Fläche klein ist gegen die Gesamtfläche der Pad-Metallisierung, kann auch die struktu- rierte Stresskompensationsschicht von ihrer Grundfläche her klein gegenüber der Fläche der Pad-Metallisierung ausgebildet sein. Eine vollständig eingebettete, z. B. aus einem organischen Kunststoff bestehende Stresskompensationsschicht kann daher aus einer Vielzahl von Materialien und insbesondere aus weichen Materialien mit sehr geringem E-Modul ausgewählt sein, ohne dass dabei hohe Anforderungen an die mechanische Festigkeit oder an eine gute Adhäsion zu benachbarten Oberflächen gegeben sein müssen.

In der zweiten alternativen Ausführung kann die Anschlussmetallisierung vollständig auf der Stresskompensationsschicht angeordnet sein, ohne diese zu überlappen oder mit dem Substrat in Kontakt zu stehen. Die Stresskompensationsschicht

ist dann vorzugsweise dünner als in den anderen Ausführungen ausgebildet. Die elektrische Verbindung zu den Bauelementstrukturen erfolgt über ein Federelement, welches geeignet ist, aus Verformungen oder Ausdehnungen resultierende Zug- oder Druckkräfte auszugleichen. Diese können insbesondere infolge von auf das Bauelement einwirkenden Scherkräften entstehen, wie sie beispielsweise als Folge von thermischen Verspannungen bei unterschiedlichen Materialien von Substrat und Träger oder von Substrat und Leiterplatte auftreten können.

Das Federelement kann als ein separates Element ausgebildet und kann z.B. ein Bonddraht sein. Vorteilhaft ist es jedoch, das Federelement aus einer strukturierten Teilschicht der Anschlussmetallisierung auszubilden .

Ein freitragendes, im Abstand zur Oberfläche des Substrats angeordnetes Federelement kann mit Hilfe einer Hilfs- oder Opferschicht hergestellt werden, auf der die für das Federelement verwendete Metallschicht aufgebracht wird. Direkt beim Aufbringen oder nachträglich erfolgt ein Strukturieren des Federelements zu einer Struktur, die nicht geradlinig verläuft und vorzugsweise eine oder mehrere gebogene oder abgewinkelte Abschnitte umfasst. Anschließend kann die Hilfs- schicht wieder entfernt werden, wobei das strukturierte Fe- derelement als freitragendes Element verbleibt.

Auch eine direkt auf einer Stresskompensationsschicht aufliegende und insbesondere nicht mit dem Substrat in Kontakt stehende Anschlussmetallisierung umfasst eine Pad-Metallisierung und darüber eine UBM-Metallisierung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der dazugehörigen Figuren näher erläutert. Diese

dienen allein der Veranschaulichung der Erfindung und sind daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Den Figuren lassen sich daher weder absolute noch relative Maßangaben entnehmen.

Figur 1 zeigt ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel im Querschnitt,

Figur 2 zeigt diese Ausführungen in der Draufsicht,

Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel im Querschnitt und in der Draufsicht,

Figur 4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel im Quer- schnitt,

Figur 5 zeigt eine mögliche Schichtenfolge für eine Anschlussmetallisierung im Querschnitt, und

Figur 6 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel im Querschnitt .

Figur IA zeigt eine einfache Ausführungsform der Erfindung im schematischen Querschnitt. Auf einem Substrat SU ist eine Pad-Metallisierung PM in herkömmlicher Weise und Dicke ausgeführt. Die Pad-Metallisierung PM ist aus einem elektrisch gut leitfähigen Material gefertigt und umfasst beispielsweise Aluminium oder eine Aluminium-Legierung. Möglich ist es auch, für die Pad-Metallisierung PM und die in der Figur nicht dar- gestellten elektrischen Bauelementstrukturen den gleichen Aufbau zu verwenden.

Die Pad-Metallisierung PM ist elektrisch mit den Bauelementstrukturen verbunden für eine ausreichende Haftung auf dem Substrat relativ großflächig ausgeführt. Direkt über der Pad- Metallisierung PM ist eine elektrisch leitfähige Stresskom- pensationsschicht SK angeordnet. Sie ist vorzugsweise zentral auf der Pad-Metallisierung PM angeordnet und weist eine geringere Grundfläche als die Pad-Metallisierung PM auf.

Die Stresskompensationsschicht umfasst ein Material, welches ein geringeres E-Modul als die direkt darüber angeordnete UBM-Metallisierung UBM aufweist. UBM-Metallisierung und Stresskompensationsschicht sind vorzugsweise im gleichen Strukturierungsschritt strukturiert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass über der Pad-Metallisierung PM eine Metallisierungsmaske aufgebracht und strukturiert wird, die die zur Abscheidung der Stresskompensationsschicht und der UBM-Metallisierung erforderliche Fläche ausspart. Damit ist es möglich, Stresskompensationsschicht und UBM-Metallisierung mittels stromloser oder galvanischer Verfahren aus der Lösung in einer gewünschten Dicke direkt auf der Pad-Metallisierung PM abzuscheiden.

Geeignete Materialien für die Stresskompensationsschicht sind insbesondere ausreichend dicke Aluminiumschichten mit einer Dicke von beispielsweise 100 bis 1500 nm. Der Stresskompensation wird erst mit einer solch dicken Aluminiumschicht erreicht, da die Aluminiumschicht auf einem beliebigen metallischen Untergrund in ihrem untersten Schichtbereich von z.B. 50 nm Dicke verspannt aufwächst und daher dort ein relativ hohes E-Modul aufweist. Darüber hinausgehende Schichtdicken können relaxierter aufwachsen und nehmen dabei einen niedrigeren E-Modul an als die untere verspannte Teilschicht der Aluminiumschicht .

Möglich ist es jedoch auch, dass die Stresskompensations- schicht ein Material umfasst, welches von Haus aus ein niedrigeres E-Modul als die UBM-Metallisierung aufweist. In Frage dafür kommen insbesondere Molybdän, Wolfram oder Kupfer.

über der Stresskompensationsschicht ist die UBM- Metallisierung in einer Gesamtdicke von ca. 1 bis 2 μm aufgebracht. Sie kann mehrere Teilschichten umfassen. Die unterste Teilschicht kann beispielsweise eine Haftvermittelschicht sein. Dafür sind insbesondere die Metalle Titan und Chrom geeignet. Die Haftvermittlerschicht kann eine Dicke von 10 bis 100 nm aufweisen.

Eine weitere Teilschicht ist eine Diffusionssperrschicht, die beispielsweise aus Nickel oder aus einer Nickellegierung ausgeführt ist. Dazu ist beispielsweise eine Schichtdicke von 100 nm bis 1000 nm geeignet. Als weitere Teilschichten können darüber mit dem Lotmetall oder der Bondverbindung gut haftende und beispielsweise mit Lot legierbare Metallschichten vor- gesehen sein, vorzugsweise jedoch eine Kupferschicht in einer Dicke von ca. 500 bis 1500 nm. Als oberste Teilschicht kann zusätzlich eine Goldschicht vorgesehen sein, die eine Passi- vierung der UBM und damit eine leichtere Lötbarkeit gewährleistet. Diese kann in einer Schichtdicke von 50 bis 500 nm aufgebracht sein.

Figur IB zeigt eine weitere Ausführungsform einer bezüglich des auf die UBM einwirkenden Stresses verbesserten Anschlussmetallisierung. In diesem Fall ist die Reihenfolge von Stresskompensationsschicht SK und Pad-Metallisierung PM vertauscht, so dass die Stresskompensationsschicht zwischen dem Substrat und der Pad-Metallisierung PM angeordnet ist. Dementsprechend ist die Stresskompensationsschicht großflächig

und an die Fläche der Pad-Metallisierung PM angepasst ausgeführt.

Die UBM-Metallisierung beschränkt sich in ihrer Grundfläche auf die Größe der späteren Bond- oder Lötverbindung und ist wesentlich kleiner als die Grundfläche der Pad-Metallisierung PM. Zwischen Substrat SU und Stresskompensationsschicht SK, die auch hier aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgeführt ist, kann noch eine Haftvermittlerschicht vorgesehen sein. Eine weitere Haftvermittlerschicht kann die unterste Schicht der UBM-Metallisierung bilden.

Figur 2 zeigt eine mögliche Strukturierung von Pad- Metallisierung PM und UBM-Metallisierung UBM in der Drauf- sieht. Die Pad-Metallisierung PM ist relativ großflächig ausgebildet, um zum einen eine ausreichende Grundfläche zur Herstellung der Bond- oder Lötverbindung zu gewährleisten. Zum anderen ist die Fläche ausreichend groß gewählt, um eine ausreichende hohe Abreißkraft der gesamten Löt- oder Bondstelle zu realisieren.

Die Pad-Metallisierung PM ist über eine Zuleitung ZL, die aus dem gleichen Material wie die Pad-Metallisierung PM oder aus einem anderen Material, beispielsweise dem der Bauelement- Strukturen (in der Figur nicht dargestellt) gefertigt sein kann .

Die UBM-Metallisierung UBM bestimmt die Größe der Löt- oder Bondverbindung und ist vorzugsweise zentral auf der Pad- Metallisierung PM angeordnet. Auch aufgrund der guten Haftung zwischen auch unterschiedlichen Metallschichten weist die UBM eine ausreichende Haftung zur darunter liegenden Pad- Metallisierung PM auf. Die in der Figur 2 nicht dargestellte

Stresskompensationsschicht kann, wie in Figur IA zwischen Pad-Metallisierung PM und UBM-Metallisierung und wie in Figur 1 zusammen mit der UBM-Metallisierung strukturiert sein. Möglich ist es jedoch auch, dass die Stresskompensationsschicht zusammen mit der Pad-Metallisierung PM strukturiert und zwischen Pad-Metallisierung PM und Substrat angeordnet ist.

Figur 3A zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der nicht nur die Kombination aus Bondverbindung und An- Schlussmetallisierung, sondern auch die elektrische Anbindung zwischen der Pad-Metallisierung PM und dem Bauelementstrukturen BES eine höhere Stressverträglichkeit aufweist. Dies wird erreicht, indem die elektrische Verbindung zwischen Bauelementstrukturen BES und der Pad-Metallisierung PM in Form ei- nes Federelements FE ausgeführt ist, welches im Abstand zur

Oberfläche des Substrats SU geführt ist und insbesondere eine Dehnungsreserve aufweist. Zuleitung und Pad-Metallisierung PM können aus der gleichen Schicht strukturiert sein, wobei der Freiraum unterhalb des Federelements mit Hilfe einer nach- träglich entfernten Opferschicht durch Freiätzen oder Lösen hergestellt sein kann. Zwischen Federelements FE und Substrat ist freier Raum HR.

Figur 3B zeigt eine solche als Federelement FE ausgeführte elektrische Verbindung zwischen Pad-Metallisierung PM und nur schematisch dargestellten Bauelementstrukturen Bauelementstrukturen BES in der Draufsicht. Das Federelement FE verläuft nicht linear gestreckt, sondern ist gegebenenfalls mehrfach gebogen oder abgewinkelt. Zwischen Pad-Metalli- sierung PM und Substrat SU ist eine Stresskompensationsschicht vorgesehen, die die gleiche Grundfläche wie die Pad- Metallisierung PM aufweisen kann. Vorzugsweise und wie in der Figur 3B durch die gestrichelte Linie angedeutet, kann die

Stresskompensationsschicht SK jedoch auch eine größere Grundfläche aufweisen.

Der Vorteil dieser Ausführung ist, dass bei einer auf die Zu- leitung beziehungsweise das Federelement FE in einer beliebigen Richtung wirkende Kraft durch eine Dehnungsreserve oder eine Verformbarkeit des Federelements kompensiert werden kann, ohne dass es dabei zum Abreißen der elektrischen Verbindung beziehungsweise des Federelements kommt. Im Vergleich zu einer wie in Figur 2 ausgeführten geradlinigen Zuleitung ZL werden auf diese Weise sowohl parallel zur Oberfläche des Substrats wirkende Scherkräfte als auch normal zur Oberfläche wirkende Zug- oder Druckkräfte kompensiert, die eine erhöhte Haltbarkeit der Anschlussmetallisierung und damit des Bauele- ments gewährleisten. In dieser Ausführung kann die Stresskompensationsschicht SK auch eine dielektrische Schicht sein, da eine Leitfähigkeit aufgrund der Schichtreihenfolge und dem elektrischen Kontakt über das Federelement FE nicht erforderlich ist. Bevorzugt sind daher aus organischem Polymer oder Kunststoff bestehende Schichten, die mit besonders geringem E-Modul ausgeführt werden können. Eine darauf aufgebrachte Pad-Metallisierung PM samt UBM ist daher besonders unempfindlich bezüglich einer auf sie einwirkenden normal oder quer zur Oberfläche des Substrats geführten Kraft.

Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer stresskompensierten Anschlussmetallisierung, bei der eine Stresskompensationsschicht SK direkt auf dem Substrat angeordnet ist. Die darüber aufgebrachte Pad-Metallisierung PM überlappt die Stresskompensationsschicht SK zumindest beidseitig. Vorzugsweise ist die Stresskompensationsschicht SK vollständig zwischen Pad-Metallisierung PM und Substrat SU eingeschlossen, wobei die Pad-Metallisierung PM die Stresskompensations-

Schicht allseitig überlappt und dementsprechend rundum mit dem Substrat SU abschließt. Auch in dieser Ausführung sind wenig Materialanforderungen an die Stresskompensationsschicht gestellt, da sie zum Einen gegen Umwelteinflüsse geschützt ist und zum Anderen auch Strukturierungs- und Bearbeitungsschritte schadlos überstehen kann, die ein Behandeln mit Lösungsmitteln oder aggressiven Medien umfassen. Dem entsprechend kann in diesem Ausführungsbeispiel die Stresskompensationsschicht ebenfalls aus einem organischen Polymer beste- hen. über der Pad-Metallisierung PM ist wieder eine UBM-

Metallisierung vorgesehen, vorzugsweise im Bereich der Grundfläche, die von der Stresskompensationsschicht SK bedeckt ist. Auch in einer solchen Ausführung können insbesondere Druckkräfte, die auf die UBM einwirken, gut abgefedert wer- den, ohne dass dies zu einer unzulässig hohen mechanischen Belastung des gesamten Schichtaufbaus führt.

Figur 5 zeigt im Querschnitt einen möglichen Schichtaufbau der gesamten Anschlussmetallisierung. Zwischen Substrat SU und Pad-Metallisierung PM kann eine erste Haftvermittlerschicht Sl angeordnet sein. Eine weitere Haftvermittlerschicht kann zwischen Stresskompensationsschicht SK und UBM- Metallisierung UBM angeordnet sein. Auch die UBM kann wie bereits erwähnt, mehrere Teilschichten umfassen.

Figur 6 zeigt eine weitere Möglichkeit, die Haftung der Anschlussmetallisierung zu verbessern und mittels einer Stresskompensationsschicht deren mechanische Belastbarkeit zu erhöhen. In dieser Ausführung wird die Pad-Metallisierung PM strukturiert, so dass Strukturelemente der Pad-Metallisierung PM und dazwischen freiliegende Oberfläche des Substrats SU alternieren. Beispielsweise kann eine streifenförmige Strukturierung erfolgen.

Zusammen mit der Pad-Metallisierung PM ist eine wahlweise aufgebrachte Haftvermittlerschicht HS strukturiert. über dieser Struktur ist nun eine Stresskompensationsschicht SK ganzflächig aufgebracht, die dementsprechend zwischen den Struk- turelementen der Pad-Metallisierung PM mit der Oberfläche des Substrats SU in Kontakt tritt. Die Stresskompensationsschicht SK ist aus einem elektrisch leitfähigen Material mit geringerem E-Modul als die UBM und vorzugsweise geringerem E-Modul als UBM und Pad-Metallisierung PM ausgeführt.

Die Oberfläche der Stresskompensationsschicht ist planari- siert. Dies kann durch ein Aufbringverfahren erfolgen, welches einen planarisierenden Effekt aufweist. Möglich ist es jedoch auch, die Planarität der Stresskompensationsschicht SK durch nachträgliche Maßnahmen herzustellen, beispielsweise durch chemisch/mechanisches Polieren (CMP) . Die UBM- Metallisierung ist auf der Stresskompensationsschicht, vorzugsweise in deren strukturiertem Bereich angeordnet. über diese Strukturierung wird ein besonders inniger Schichtver- bund zwischen Pad-Metallisierung PM, Stresskompensationsschicht und UBM gewährleistet, der eine erhöhte Abreißfestigkeit und zusätzlich eine erhöhte Stresskompensationsfähigkeit der gesamten Anschlussmetallisierung ermöglicht.

Anschlussmetallisierungen, die wie vorgeschlagen ausgeführt sind, erhöhen die Stressbelastbarkeit der Anschlussmetallisierungen auf unterschiedlichsten Substraten bei unterschiedlichsten Bauelementen.

Bevorzugt wird die Erfindung zur Ausführung von Anschlussmetallisierungen bei in Flip-Chip Technik montierten Bauelementen mit empfindlichen Bauelementstrukturen eingesetzt, die abschließend zur Verkapselung mit Kunststoffmassen abgedeckt

werden, beispielsweise durch Auftropfen oder vorteilhaft durch Umspritzen mit einem Polymeren. Insbesondere das Um- spritzen beim Mold-Prozess setzt die Bauelemente Drücken größer 50 Bar aus, die insbesondere bei Flip Chip gebondeten Bauelementen zu einer Belastung der Bondverbindungen inklusive der Anschlussmetallisierungen zwischen Chip und Träger o- der zwischen einem Chip und der Leiterplatte führen. Besonders vorteilhaft sind auch Flip Chip gebondete Bauelemente, die an den Kanten zwischen Träger und Chip keinen Underfill aufweisen, so dass der gesamte auf das Bauelement ausgeübte

Druck direkt auf die Bondverbindung wirkt. Besonders geeignet ist die Erfindung für MEMS-Bauelemente (MEMS = Micro Electro- mechanical System) wie Sensoren oder akustische Bauelemente, insbesondere mit akustischen Volumenwellen arbeitende Bauele- mente (BAW-Bauelemente) oder mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Bauelemente (SAW-Bauelemente) .

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und wird allein durch die Pa- tentansprüche definiert. Abweichungen sind insbesondere bezüglich der Strukturierung, der Schichtdicken und der verwendeten Materialien möglich. Auch kann eine erfindungsgemäße Anschlussmetallisierung weitere Teilschichten umfassen, die hier aufgrund der Vielzahl der Möglichkeiten nicht im einzel- nen ausgeführt werden können. Diese zusätzlichen Teilschichten können zur Funktion „elektrische Leitfähigkeit", zur Verbesserung der Löt- und Bondbarkeit oder zur Verbesserung der Haftung zwischen unterschiedlichen Teilschichten oder zwischen Anschlussmetallisierung und Substrat beitragen. Weitere Teilschichten können zur Passivierung der Oberfläche, also zum Schutz der UBM vor Oxidation dienen.

Bezugszeichenliste

SU Substrat

PM Päd Metallisierung

SK Stresskompensationsschicht

UBM UBM Metallisierung

ZL Zuleitung

FE Federelement

HR Freiraum

BES Bauelementstrukturen

HS Haftvermittlerschicht