DE10004410A1 - Halbleiterbauelement mit an der Unterseite befindlichen Kontakten und Verfahren zur Herstellung - Google Patents
Halbleiterbauelement mit an der Unterseite befindlichen Kontakten und Verfahren zur HerstellungInfo
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Abstract
Die Erfindung schlägt ein Halbleiterbauelement mit einem Gehäuse mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten, der ersten gegenüberliegenden Hauptfläche, das zumindest einen Halbleiterchip umgibt, vor. Der Halbleiterchip weist eine erste Metallisierung auf einer ersten Hauptseite auf. Eine zweite Hauptseite des Halbleiterchips reicht an die zweite Hauptfläche des Halbleiterbauelementes. Die erste Metallisierung des Halbleiterchips ist über elektrische Leiter mit Kontakten, die ebenfalls von dem Gehäuse umgeben sind und an die zweite Hauptfläche reichen, verbunden. Der Halbleiterchip weist ferner auf der zweiten Hauptseite eine zweite Metallisierung zur Signalführung auf.
Description
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit einem Ge
häuse mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten, der er
sten gegenüberliegenden Hauptfläche, das zumindest einen
Halbleiterchip umgibt. Der Halbleiterchip weist eine erste
Metallisierung auf einer ersten Hauptseite auf. Eine zweite
Hauptseite des Halbleiterchips reicht an die zweite Hauptflä
che des Halbleiterbauelementes. Die erste Metallisierung des
Halbleiterchips ist über elektrische Leiter mit Kontakten,
die ebenfalls von dem Gehäuse umgeben sind und an die zweite
Hauptfläche des Halbleiterbauelementes reichen, verbunden.
Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise bei Logik- oder
Hochfrequenz-Halbleiterbauelementen Anwendung finden. Sie ist
ohne weiteres auch bei anderen Arten von Halbleiterbauelemen
ten anwendbar, wie beispielsweise bei Speicherbauelementen.
Insbesondere eignet sie sich jedoch für nieder- oder hochfre
quente Anwendungen, bei denen das Halbleiterbauelement wenige
Kontakte aufweist. Dies könnten beispielsweise Halbleiter
schalter, Dioden oder dergleichen sein.
Üblicherweise werden bei solchen Halbleiterbauelementen die
Halbleiterchips auf Metall-Leadframes, auf Laminat- oder Ke
ramiksubstraten als Chipträger montiert. Der Halbleiterchip
wird anschließend entweder in einer Drahtbond-Technik oder
einer Flip Chip-Technik kontaktiert. Die Verkapselung des
Halbleiterchips erfolgt in der Regel durch Umpreßen mittels
Transfermolding. An der Unterseite des Halbleiterbauelementes
befinden sich die Kontaktanschlüsse oder Kontaktpads des Bau
elementes. Da diese Halbleiterbauelemente keine üblichen
Pinanschlüsse aufweisen, spricht man von sogenannten "Lead
less-Halbleiterbauelementen" sowie von "Leadless-Chip-
Carriern" (LCC).
Mit "Leadless-Chip-Halbleiterbauelementen" kann im Vergleich
zu herkömmlichen Bauelementen bei gleicher Fläche auf einer
Leiterplatte eine deutlich höhere Zahl von Anschlüssen reali
siert werden. Alternativ könnte bei einer gleichen Anzahl von
Anschlüssen gegenüber einem herkömmlichen Halbleiterbauele
ment eine deutlich kleinere Fläche erzielt werden, wobei
gleichzeitig eine geringere Bauhöhe der Bauelemente erzielt
wird. Speziell bei hochfrequenten Anwendungen ergeben sich
hierdurch Vorteile durch die kurzen Signalwege und die kom
pakte Bauweise der Halbleiterbauelemente. Die gute Anbindung
des Halbleiterbauelemente zur Leiterplatte und die kleinen
Bauteilabmessungen wirken sich günstig auf die mechanische
Belastbarkeit sowie die Befestigung auf der Leiterplatte aus.
Bei Leadless Gehäusen mit maximal 10 Kontakten, zum Beispiel
Dioden oder Halbleiterschalter mit Bauteilabmessungen von we
niger als 2 mm, wird überwiegend als Träger für den Halblei
terchip ein Keramik-Substrat verwendet. Das Keramik-Substrat
ist durchkontaktiert. Die elektrische Verbindung von den Kon
taktpads, die sich auf einer Seite des Halbleiterchips befin
den, welche von dem Keramiksubstrat abgewandt ist, findet
mittels Bonddrähten statt. Der Halbleiterchip und die Bond
drähte werden anschließend mit einem Gehäusematerial verse
hen. Die Verwendung eines Keramik-Substrates bei Einzelhalb
leitern ist mit sehr hohen Kosten verbunden. Dies ist jedoch
unvermeidbar, da aufgrund der Größe der Halbleiterchips und
der Abmessungen des fertigen Halbleiterbauelementes die Ver
wendung eines Metall-Leadframes nicht möglich ist.
Aus der EP 0 773 584 A2 sind verschiedene Halbleiterbauele
mente bekannt, die sowohl auf die Verwendung eines Metall-
Leadframes als auch auf ein Keramik-Substrat verzichten. Die
dort beschriebenen Halbleiterbauelemente weisen ein Gehäuse
aus einer Plastikvergußmasse auf, das den Halbleiterchip um
gibt und Kontakte auf einer Hauptfläche des Halbleiterbauele
mentes aufweist. Die Kontakte sind dabei entweder auf Vorsprüngen,
die Teil des Plastikgehäuses sind, aufgebracht oder
aber in Form einfacher Metallisierungen in dem Gehäuse vorge
sehen, wobei diese dann bündig mit der Hauptfläche des Halb
leiterbauelementes abschließen. Die dort gezeigten Halblei
terbauelemente erfordern teilweise eine sehr aufwendige Pro
zeßfolge bei der Herstellung. Die Herstellung von Einzelhalb
leitern erfordert jedoch möglichst einfache Verfahrensschrit
te, kostengünstige Materialien und Gehäusebauformen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin,
ein Halbleiterbauelement anzugeben, das auf möglichst einfa
che Weise herstellbar ist und sich insbesondere für die Ver
wendung von Einzelhalbleitern eignet.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des vorliegenden Patent
anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren zur Herstellung des erfin
dungsgemäßen Halbleiterbauelementes ist im Patentanspruch 12
beschrieben. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Es ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Halbleiterbauelement mit
einem Gehäuse mit einer ersten Hauptfläche und mit einer
zweiten, der ersten gegenüberliegenden, Hauptfläche, das zu
mindest einem Halbleiterchip umgibt, vorgesehen, der eine er
ste Metallisierung auf einer ersten Hauptseite des Halblei
terchips aufweist, wobei eine zweite Hauptseite des Halblei
terchips an die zweite Hauptfläche des Halbleiterbauelementes
reicht, und bei dem die erste Metallisierung über elektrische
Leiter mit Kontakten, die ebenfalls von dem Gehäuse umgeben
sind und an die zweite Hauptfläche reichen, verbunden ist.
Erfindungsgemäß weist der Halbleiterchip auf der zweiten
Hauptseite eine zweite Metallisierung zur Signalführung auf.
Die Erfindung stellt ein äußerst kostengünstig herstellbares
Halbleiterbauelement für nieder-/hochfrequente Anwendungen
bereit, das sich insbesondere für sogenannten "Low-Pin-
Anwendungen" eignet.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes
können anhand des nachfolgend näher erläuterten Herstellungs
verfahrens verstanden werden. In einem ersten Schritt wird
ein Grundsubstrat bereitgestellt, das als herkömmlicher Lead
frame zum Beispiel aus Kupfer, einer Legierung oder einem or
ganischen Material bestehen kann. Das Grundsubstrat kann als
Endlosband oder in Streifen ausgeführt sein. Das Grundsub
strat bedarf keiner vorhergehenden Bearbeitung, das heißt es
sind weder Stanzungen noch eine vorherige Verformung notwen
dig. Das Grundsubstrat ist folglich vollkommen flach. Ledig
lich in einer Ausgestaltung ist vorgesehen, das Grundsubstrat
mit Erhöhungen zu versehen. Die Erhöhungen können z. B. durch
einen Prägevorgang oder ätztechnisch hergestellt werden. Es
kann vorteilhaft sein, Justiermarken auf dem Grundsubstrat
aufzubringen, die für das Justieren bei nachfolgenden Prozes
sen verwendet werden können. Die Justiermarken können bei
spielsweise mittels Lasern, Ätzen, Prägen, Stanzen oder Druc
ken aufgebracht werden.
Im nächsten Schritt wird ein Halbleiterchip bereitgestellt,
der auf einer ersten Hauptseite eine erste Metallisierung und
auf einer zweiten Hauptseite eine zweite Metallisierung auf
weist. Die erste Metallisierung kann dabei in Form von Kon
taktpads auf dem Halbleiterchip ausgebildet sein. Die zweite
Metallisierung kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung den
zumindest einen Halbleiterchip auf der zweiten Hauptseite
vollständig bedecken. Handelt es sich bei dem Halbleiterchip
beispielsweise um eine Diode oder einen Halbleiterschalter,
so stellt die zweite Hauptseite des Halbleiterchips eine ak
tive Fläche dar. Die zweite Metallisierung wird auch als
Rückseitenmetallisierung bezeichnet.
In einem weiteren Schritt wird der zumindest eine Halbleiter
chip auf das Grundsubstrat aufgebracht, wobei die zweite Me
tallisierung und das Grundsubstrat einander zugewandt sind.
Das Aufbringen des Halbleiterchips auf das Grundsubstrat kann
durch ein Diebonden realisiert werden. Vorteilhafterweise
wird das Diebonden dann mittels einem Legierungsschritt
durchgeführt. Hierzu ist es vorteilhaft, wenn die zweite Me
tallisierung Gold beschichtet ist. Statt einer Legierung
könnten ebenfalls leitfähige Kleber oder ein Lötprozess ver
wendet werden, um den zumindest einen Halbleiterchip mit dem
Grundsubstrat zu verbinden. Ist das Grundsubstrat mit Erhö
hungen versehen worden, wird der zumindest eine Halbleiter
chip auf eine Erhöhung aufgebracht. Die Fläche des Halblei
terchips kann dabei an die Fläche der Erhöhung angepaßt sein.
Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Der Halbleiterchip
könnte auch über die Erhöhung überstehen, gleichfalls könnte
die Erhöhung eine größere Fläche als der Halbleiterchip auf
weisen.
Der nächste Verfahrensschritt beinhaltet das Aufbringen zu
mindest eines Kontaktes auf dem Grundsubstrat. Die Kontakte
werden dabei derart auf dem Grundsubstrat plaziert, daß sie
einerseits einem Halbleiterchip zugeordnet sind und anderer
seits an den Stellen plaziert sind, die die späteren An
schlußflächen des Halbleiterbauelementes darstellen. Vorteil
hafterweise werden die einem Halbleiterchip zugeordneten Kon
takte benachbart zumindest einer Seitenkante des zumindest
einen Halbleiterchips angeordnet.
Bei einer Ausführung des Halbleiterbauelementes als Einzel
halbleiter weist das Halbleiterbauelement bis zu zehn Kontak
te auf. Die Kontakte können in einer Ausführungsform als
Balls aus Gold bestehen. In diesem Fall ist das Aufbringen
mit einem üblichen Wirebonder möglich. Alternativ können die
Kontakte auch als Halbleiter-Plättchen ausgeführt sein. In
diesem Fall ist die Befestigungstechnik des zumindest einen
Halbleiterchips und der Halbleiter-Plättchen auf dem Grund
substrat auf identische Weise möglich. Der Halbleiterchip und
die Halbleiterplättchen können in einem später folgenden Ver
arbeitungsschritt auch mit einer gleichen Metallisierung ver
sehen werden. Die Metallisierung (Lotschicht) dient dazu, ei
ne einfache und gute Verbindbarkeit zum Beispiel mit einer
Leiterplatte sicher zu stellen. Halbleiter-Plättchen weisen
zudem gegenüber Gold-Balls den Vorteil auf, daß diese in ih
rer Form beliebig ausgestaltbar sind. Vorteilhafterweise wer
den sie quadratisch ausgeführt, da dann eine Kontaktierung
zwischen dem Kontakt und der ersten Metallisierung auf dem
zumindest einen Halbleiterchip zum Beispiel mittels eines
Bonddrahtes besonders einfach hergestellt werden kann. Im Ge
gensatz zu Gold-Balls kann der Kontakt eines Halbleiter-
Plättchens mit einem Bonddraht nicht verspröden.
Nach dem Aufbringen des zumindest einen Kontaktes auf dem
Grundsubstrat wird im nächsten Herstellungsschritt eine elek
trische Verbindung zwischen dem zumindest einen Kontakt und
der ersten Metallisierung hergestellt. Die Verbindung kann
mittels eines üblichen Bonddrahtes erfolgen. Soll das erfin
dungsgemäße Halbleiterbauelement mehrere Halbleiterchips in
einem Gehäuse umfassen, so ist es denkbar, die ersten Metal
lisierungen der zumindest zwei Halbleiterchips elektrisch
miteinander zu verbinden. In diesem Fall ist auf einfache
Weise Multichip-Modul herstellbar.
Bei einem mit Erhöhungen versehenen Grundsubstrat ist das
Aufbringen von Kontakten in Gestalt von Gold-Balls oder Halb
leiterplättchen nicht notwendig, da die Erhöhungen selbst die
Kontakte bilden. Die "Kontakt-Erhöhungen" sind bereits an ge
wünschter Stelle in dem Grundsubstrat vorhanden. Auf die
"Kontakt-Erhöhung" kann somit direkt die Aufbringung eines
Bonddrahtes erfolgen.
Der nächste Verfahrensschritt umfaßt das Aufbringen eines Ge
häuses, das vorteilhafterweise aus einer Plastik-Vergußmasse
besteht und z. B. mittels Transfermolding aufgebracht wird.
Das Gehäuse ist derart ausgestaltet, daß dieses dem zumindest
einen Halbleiterchip und die diesem zugeordneten (das heißt
elektrisch verbundenen) Kontakte umgibt. Da auf einem Grund
substrat eine Vielzahl an Halbleiterchips aufgebracht ist,
die in einer Vielzahl unterschiedlicher Halbleiterbauelemente
untergebracht werden, kann die Form des Moldkörpers einen
einzelnen Halbleiterchip, in Streifen angeordnete Halbleiter
chips in einem einzigen Gehäuse oder in einem Raster angeord
nete Halbleiterchips in einem Gehäuse umgeben. Als Plastik-
Vergußmasse kann jeder übliche Duro- oder Thermoplast verwen
det werden.
Im nächsten Verfahrensschritt wird zum Herstellen des Halb
leiterbauelementes das Grundsubstrat vollständig entfernt.
Das Entfernen des Grundsubstrates kann naßchemisch, durch
Plaßmaätzen, durch Schleifen oder durch spanende Verarbeitung
durchgeführt werden. Das Abtragen des Grundsubstrates wird so
lange durchgeführt bis die zweite Hauptfläche des Halbleiter
bauelementes mit der nunmehr an die zweite Hauptfläche rei
chenden zweiten Metallisierung und dem zumindest einen Kon
takt zum Vorschein kommt. Bei einem mit Erhöhungen versehenen
Substrat wird das Abtragen des Grundsubstrates mit dem Errei
chen des Gehäuses beendet, so daß die Erhöhungen im Gehäuse
verbleiben. Anschließend kann auf die zweite Metallisierung
und die Kontakte, die bündig mit der zweiten Hauptfläche des
Gehäuses abschließen, eine Lotschicht aufgebracht werden.
Diese kann beispielsweise als Golddiffusionsstopschicht oder
lötgeeignete Schicht ausgebildet sein.
In einem abschließenden Schritt werden die Halbleiterbauele
mente zum Beispiel mittels eines Lasers, durch Fräsen, durch
Sägen, oder mittels eines Wasserstrahles singuliert. Es ver
steht sich von selbst, daß die mit einer Vergußmasse umgebe
nen Halbleiterchips vor dem Entfernen des Grundsubstrates auf
einer Fixierung aufgebracht wurden. Die Fixierung kann aus
handelsüblicher UV-Folie oder auf Vakuumchucks oder durch den
Moldkörper selbst erfolgen.
Die Erfindung und deren Vorteile werden anhand der nachfol
genden Figuren weiter erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a, 1b, 1c jeweils ein erfindungsgemäßes Halbleiter
bauelement im Querschnitt, welches noch
auf einem Grundsubstrat aufgebracht ist,
Fig. 2a, 2b jeweils eine Draufsicht auf die erfin
dungsgemäßen Halbleiterbauelemente aus den
Fig. 1a, 1b,
Fig. 3a, 3b jeweils erfindungsgemäße Halbleiterbauele
mente im Querschnitt, bei denen auf eine
zweite Metallisierung und Kontakte eine
Lotschicht aufgebracht ist,
Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement
im Querschnitt, das zwei Halbleiterchips
aufweist,
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein weiteres erfin
dungsgemäßes Halbleiterbauelement,
Fig. 6 ein Grundsubstrat im Querschnitt, auf wel
chem auf verschiedene Arten umgossene Pla
stikgehäuse aufgebracht sind und
Fig. 7 eine Draufsicht auf das Grundsubstrat aus
Fig. 6.
In der Fig. 1a ist ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauele
ment auf einem Grundsubstrat 11 (mit oder ohne Veredelungs
schicht (Ag, Pd usw)) dargestellt, bevor das Grundsubstrat 11
entfernt wurde. Auf dem Grundsubstrat 11 ist ein Halbleiter
chip 4 mit einer ersten Metallisierung 7 und einer zweiten
Metallisierung 8 aufgebracht. Die zweite Metallisierung 8
steht dabei im direkten Kontakt mit dem Grundsubstrat 11. Be
nachbart der rechten Seitenkante des Halbleiterchips 4 ist
ein Kontakt 10, der als Gold-Ball ausgeführt ist, auf dem
Grundsubstrat 11 aufgebracht. Die elektrische Verbindung zwischen
dem Kontakt 10 und der ersten Metallisierung 7, die
Kontaktpads des Halbleiterchips 4 darstellt, ist mittels ei
nes Bonddrahtes 9 vorgenommen. Der Halbleiterchip 4 und der
Kontakt 10 sind von einem Gehäuse 1 umgeben, das beispiels
weise mittels Transfermolding auf das Grundsubstrat 11 aufge
bracht wurde.
Fig. 1b zeigt eine prinzipiell identische Anordnung wie die
Fig. 1a. Sie unterscheidet sich lediglich dadurch, daß an
statt eines Gold-Balls 10 ein Halbleiter-Plättchen 10 vorge
sehen ist, das über eine Metallisierung 13 mit dem Grundsub
strat 11 verbunden ist. Die Metallisierung 13 und die zweite
Metallisierung 8 des Halbleiterchips besteht dabei vorzugs
weise aus dem gleichen Material, wodurch der Halbleiterchip 4
und das Halbleiterplättchen 10 in einem einzigen Verfahrens
schritt aufgebracht werden können.
Wesentlich bei den in den Fig. 1a und 1b gezeigten Halb
leiterbauelementen ist die Tatsache, daß sowohl die zweite
Metallisierung 8 als auch der Kontakt 10 im direkten Kontakt
mit dem Grundsubstrat 11 stehen. Nach einem Entfernen des
Grundsubstrates 11, zum Beispiel mittels eines Ätzprozesses,
liegen die zweite Metallisierung 8 und der Kontakt 10 bündig
in einer Ebene mit der zweiten Hauptfläche 3 des Halbleiter
bauelementes 1. Dies wird aus den Fig. 3a, 3b ersichtlich,
in denen die zweite Metallisierung 8 und der Kontakt 10 be
reits mit einer Lotschicht versehen sind, um die elektrische
Verbindung des Halbleiterbauelementes zum Beispiel mit einer
Leiterplatte, auf bekannte Weise zu ermöglichen. Das Aufbrin
gen der Lotschicht ist jedoch nicht zwangsweise notwendig.
Ein Lötkontakt könnte auch mittels Feuerverzinnen hergestellt
werden.
In der Fig. 1c ist der Halbleiterchip 4 auf eine Erhöhung
aufgebracht, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel an die
Größe des Halbleiterchips 4 angepaßt ist und durch Prägen
hergestellt ist. Der Bonddraht 9 ist direkt auf eine Erhöhung
16, die als Kontakt 10 dient, aufgebracht. Die Erhöhung 16
darf dabei maximal bis zur zweiten Hauptfläche 3 des Halblei
terbauelements reichen, damit nach dem Entfernen des Grund
substrates auch ein von außen kontaktierbarer Kontakt ent
steht. In der vorliegenden Fig. 1c reicht die Erhöhung nicht
bis zur zweiten Hauptfläche 3 des Halbleiterbauelementes. Ein
Teil der Erhöhung (das heißt der Teil der bis zur zweiten
Hauptfläche 3 reicht) wird deshalb beim Entfernen des Grund
substrates mit abgetragen, so daß eine ebene Fläche entsteht
(vergleiche Fig. 3c).
Aus Fig. 1d ist ersichtlich, daß die Erhöhung 16 auch ätz
technisch, von der zweiten Hauptfläche her, hergestellt sein
kann. Die andere Hauptfläche des Substrates ist hingegen
planar. Wie in Fig. 1d dargestellt ist, kann der Halbleiter
chip seitlich auch über die Erhöhung hinausstehen. Dies kann
auch beidseitig der Fall sein.
Die Fig. 2a, 2b und 2c zeigen Draufsichten auf die erfin
dungsgemäßen Halbleiterbauelemente gemäß den Fig. 1a, 1b
und 1c. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen weisen die
Halbleiterchips 4 jeweils zwei Kontaktpads (erste Metallisie
rung 7) auf. Diese sind über Bonddrähte 9 jeweils mit einem
Kontakt 10 verbunden. Wie aus der Fig. 2a ersichtlich wird,
weisen die Kontakte 10, die dort als Gold-Balls ausgeführt
sind, eine runde Form auf. Im Gegensatz dazu sind die Kontak
te 10 in der Fig. 2b quadratisch ausgeführt. Die Halbleiter-
Plättchen 12 lassen sich prinzipiell in jeder denkbaren Form
ausgestalten. Gleiches gilt für die Erhöhungen 16, die belie
big gestaltbar sind. In Fig. 2c weisen diese eine quadrati
sche Form auf. Eine quadratische Anordnung ermöglicht insbe
sondere ein einfaches Verbinden des Bonddrahtes 9 mit der
Oberfläche des Halbleiterplättchens 12.
Die Anzahl dar Kontaktpads der ersten Metallisierung 7 könnte
selbstverständlich auch von den in den Fig. 1 bis 3 ge
zeigten Ausführungsbeispielen abweichen. Das erfindungsgemäße
Halbleiterelement eignet sich insbesondere, jedoch nicht aus
schließlich, für Low-Pin-Anordnungen. Low-Pin-Anordnungen be
inhalten bis zu zehn Kontakte 10, die benachbart dem Halblei
terchip 4 angeordnet sind. Die Kontakte 10 können dann bei
spielsweise entlang der Außenkanten der Halbleiterchips ange
ordnet sein.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines er
findungsgemäßen Halbleiterbauelementes. Das Halbleiterbauele
ment weist zwei Halbleiterchips 4, 4' auf, die nebeneinander
angeordnet sind. Jeder der beiden Halbleiterchips 4, 4' weist
erste Metallisierungen 7, 7' und zweite Metallisierungen 8,
8' auf. Die zweiten Metallisierungen 8, 8' reichen dabei bün
dig in einer Ebene an die zweite Hauptfläche 3 des Halblei
terbauelementes 1. Über Bonddrähte 9 sind die Kontaktpads der
ersten Metallisierung 7, 7' jeweils mit einem Kontakt 10, 10'
verbunden. Die Kontakte 10, 10' reichen ebenfalls an die
zweite Hauptfläche 3 des Halbleiterbauelementes 1. Die zwei
ten Metallisierungen 8, 8' sowie die Kontakte 10, 10' sind
dabei jeweils mit einer Lotschicht 14 bedeckt. In dem vorlie
genden Ausführungsbeispiel ist jeweils ein Kontaktpad 7, 7'
der Halbleiterchips 4, 4' über einen Bonddraht 9" miteinan
der verbunden. Die Halbleiterchips 4, 4' sind somit in der
Lage, Signale miteinander auszutauschen. Es wäre jedoch auch
denkbar, daß keine elektrische Verbindung zwischen den Halb
leiterchips 4, 4' besteht und diese lediglich in einem Gehäu
se untergebracht sind. Weiterhin kann in einer alternativen
Ausgestaltungsform eine Mehrzahl an Halbleiterchips in dem
Halbleiterbauelement 1 vorgesehen sein.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungs
beispiel eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelementes. Der
Halbleiterchip 4 weist in diesem Ausführungsbeispiel sechs
Kontaktpads 7 auf, die die erste Metallisierung auf der er
sten Hauptseite des Halbleiterchips 4 bilden. Jeder der Kon
taktpads 7 ist über einen Bonddraht 9 mit einem Kontakt 10,
der hier als Halbleiterplättchen 12 ausgeführt ist, verbunden.
Prinzipiell ist es möglich, den Abstand A der Kontakte
10 beliebig zu variieren. Gleichfalls ist es möglich den Ab
stand L zwischen einem Kontaktpad 7 und dem jeweils zugeord
neten Kontakt 10 beliebig zu variieren. Das erfindungsgemäße
Halbleiterbauelement ermöglicht durch sein Herstellungsver
fahren eine äußerst flexible Anordnung der Kontakte im Bezug
zu dem Halbleiterchip. Somit ist prinzipiell jeder beliebige
"Pitch-Abstand" einstellbar.
Die Fig. 6 und 7 zeigen jeweils ein Grundsubstrat 11, bei
denen in verschiedenen Ausgestaltungen Gehäuse 1 aufgebracht
wurden. Auf einem Grundsubstrat 11 ist dabei eine Vielzahl
von Halbleiterchips und diesen zugeordneten Kontakten in ei
ner regelmäßigen Anordnung, z. B. in einem Raster, aufge
bracht. In der linken Hälfte der Fig. 6 wird ersichtlich,
daß beim Umgießen der Halbleiterchips und der zugeordneten
Kontakte (nicht gezeigt) jede Anordnung einzeln ummoldet wer
den kann. Andererseits ist es auch denkbar, so wie dies in
der Mitte der Fig. 6 dargestellt ist, in einer Reihe ange
ordnete Halbleiterchips in einem einzigen Gehäuse 1 unterzu
bringen. Gleichfalls können in einem Raster angeordnete Halb
leiterchips mit einem einzigen Gehäuse 1 umgeben werden. In
den beiden letztgenannten Fällen ist es deshalb vor dem Ver
einzeln der Halbleiterbauelemente nicht notwendig, diese mit
tels einer Folie zu fixieren. Die Fixierung erfolgt durch den
Moldkörper selbst. Durch Laserschneiden kann ebenfalls jede
beliebige Außenform des Packages erreicht werden, was eine
besser Platzausnutzung auf der Platine gewährleistet.
Die Erfindung ermöglicht somit eine kostengünstige Herstel
lung eines Halbleiterbauelementes, das insbesondere bei Ein
zelhalbleitern Anwendung finden kann. Es ist möglich, die aus
dem Stand der Technik bekannten Materialien für das Halblei
terbauelement selbst und für das Grundsubstrat zu verwenden.
Insbesondere weist das erfindungsgemäße Vorgehen den Vorteil
auf, daß keine Behandlung des Grundsubstrates, zum Beispiel
eine Metallisierung, eine Stanzung oder eine Prägung notwendig
ist, aber wie beschrieben, möglich ist. Das Layout, das
heißt die Anordnung der Kontakte in Bezug zu einem Halblei
terchip, kann sehr flexibel erfolgen. Das Grundsubstrat muß
deshalb niemals variiert werden. Ferner ist auf dem Grundsub
strat eine sehr hohe Bauteildichte realisierbar, da zwischen
den einzelnen Halbleiterbauelementen lediglich die Breite für
eine Säge-, Laserschnitt, Wasserstrahl oder Fräsespur vorge
sehen sein muß.
Die Erfindung ermöglicht weiterhin sowohl Multichip- als auch
Einzelchip Halbleiterbauelemente. Die Festlegung, ob ein Ein
zelchip oder ein Multichip-Modul hergestellt werden soll, er
folgt erst beim Aufbringen des Gehäuses. Es ist wiederum kei
ne Abänderung des Grundsubstrates notwendig. Die Verwendung
eines beidseitig metallisierten Halbleiterchips ermöglicht
den Einsatz von vertikal integrierten Einzelhalbleitern. Auf
diese Weise ist es möglich, sehr kleine Abmessungen des Halb
leiterchips und somit des gesamten Halbleiterbauelementes zu
erzielen. Bei einer Chipgröße von 0,3 × 0,3 × 0,14 mm beträgt
das Gehäuse-Abmaß dann z. B. 0,8 × 0,5 × 0,4 mm.
Claims (21)
1. Halbleiterbauelement mit einem Gehäuse (1) mit einer er
sten Hauptfläche (2) und einer zweiten, der ersten gegenüber
liegenden Hauptfläche (3), das zumindest einen Halbleiterchip
(4) umgibt, der eine erste Metallisierung (7) auf einer er
sten Hauptseite (5) des Halbleiterchips (4) aufweist, wobei
eine zweite Hauptseite (6) des Halbleiterchips (4) an die
zweite Hauptfläche (3) des Halbleiterbauelementes reicht und
bei dem die erste Metallisierung (7) über elektrische Leiter
(9) mit Kontakten (10), die ebenfalls von dem Gehäuse (1) um
geben sind und die an die zweite Hauptfläche (3) reichen,
verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zumindest eine Halbleiterchip (4) auf der zweiten
Hauptseite (6) eine zweite Metallisierung (8) zur Signalfüh
rung aufweist.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Metallisierung (8) und die Kontakte (10) bün
dig mit der zweiten Hauptfläche (3) abschließen.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (1) aus einer Kunststoff-Vergußmasse besteht.
4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontakte (10) als Gold-Balls, als Halbleiter-
Plättchen (12) oder als metallischer Leiter ausgeführt sind.
5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrischen Leiter (9) Bonddrähte sind.
6. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Metallisierung (8) den zumindest einen Halb
leiterchip (4) auf der zweiten Hauptseite (3) vollständig be
deckt.
7. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Metallisierung (7) durch Kontaktpads des Halb
leiterchips (4) gebildet ist, wobei jeder Kontaktpad über die
elektrischen Leiter (9) mit zumindest einem Kontakt (10) ver
bunden ist.
8. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten Metallisierungen (7, 7') zumindest zweier
Halbleiterchips (4, 4') elektrisch miteinander verbunden
sind.
9. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einem Halbleiterchip (4) zugeordneten Kontakte (7)
benachbart zumindest einer Seitenkante des zumindest einen
Halbleiterchips (4) angeordnet sind.
10. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Halbleiterbauelement bis zu zehn Kontakte (10) auf
weist.
11. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf die Kontakte (10) und die zweite Metallisierung (8)
eine Lotschicht (14) aufgebracht ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelementes
nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit den nachfolgenden
Schritten:
- a) Bereitstellen eines Grundsubstrates (11),
- b) Bereitstellen zumindest eines Halbleiterchips (4) mit einer ersten und einer zweiten Metallisierung (7, 8),
- c) Aufbringen des zumindest einen Halbleiterchips (4) auf das Grundsubstrat (11), wobei die zweite Metallisierung (8) und das Grundsubstrat (11) einander zugewandt sind,
- d) Aufbringen zumindest eines Kontaktes (10) auf dem Grund substrat (11),
- e) Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem zumindest einen Kontakt (10) und der ersten Metallisierung (7),
- f) Aufbringen eines Gehäuses (1), so daß der zumindest eine Halbleiterchip (4) und die zugeordneten Kontakte (10) umgeben sind,
- g) Entfernen des Grundsubstrates (11).
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Grundsubstrat (11) ein metallischer Leiter verwendet
wird, der an den Stellen des Halbleiterchips (4) und/oder den
Kontakten (10) erhöht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Grundsubstrat durch Ätzen entfernt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 und 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schritt des Ätzens beendet wird, sobald das Gehäuse
(1) erreicht wird, so daß die Erhöhungen (16) an den Stellen
des Halbleiterchips (4) und/oder den Kontakten (10) vom Ge
häuse umgeben sind.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Metallisierung (8) des Halbleiterchips (4) und
die Kontakte (10) mittels chemischer oder galvanischer Ab
scheidung oder Feuerverzinnen veredelt werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbleiterchips (4) rasterförmig auf dem Grundsub
strat (11) angeordnet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gehäuse (1) jeweils einen einzelnen Halbleiterchip
(4) oder eine Mehrzahl von in einer Reihe nebeneinander ange
ordneten Halb leiterchips (4) oder eine Mehrzahl von raster
förmig angeordneten Halbleiterchips (4) umgibt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halbleiterbauelemente vereinzelt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Grundsubstrat (11) aus Kupfer, einer Legierung oder
einem organischen Material besteht.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Grundsubstrat (11) mit Justiermarken (15) versehen
wird, die vor dem Aufbringen der Halbleiterchips (4) mittels
Laser, Ätzung, Prägung, Stanzung oder Drucken aufgebracht
worden sind.
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