DE10018126A1 - Halbleitervorrichtung und zugehöriges Herstellungsverfahren - Google Patents

Halbleitervorrichtung und zugehöriges Herstellungsverfahren

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DE10018126A1
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connecting conductor
metal layer
semiconductor device
circuit board
conductive resin
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DE10018126A
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Toshihiro Iwasaki
Masatoshi Yasunaga
Satoshi Yamada
Kozo Harada
Michitaka Kimura
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Halbleitervorrichtung, die ein Anbringen eines Halbleitersubstrats (1) mit einem engen Elektrodenanschlußstellen-Zwischenraum auf einer isolierten Leiterplatte (11) ermöglicht, während eine günstige Isolationseigenschaft gesichert wird, und ein zugehöriges Herstellungsverfahren wurden erhalten. Die Halbleitervorrichtung weist folgendes auf: eine Elektrodenanschlußstelle (2), die auf einem Halbleitersubstrat (1) gebildet ist; eine unterhalb liegende verbindende Metallschicht (5), die mit der Elektrodenanschlußstelle (2) verbunden ist; einen verbindenden Leiter (13), der eine elektrische Leitung zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5) und einer Anschlußelektrode (12) auf einer isolierten Leiterplatte (11) herstellt; und ein nichtleitendes Harz (14), das den verbindenden Leiter (13) umgibt und eine Lücke zwischen dem Substrat (1) und der isolierten Leiterplatte (11) füllt. Hier ist die unterhalb liegende verbindende Metallschicht (5) nicht durch den verbindenden Leiter (13) mindestens in einem peripheren Bereich bedeckt, der einen äußeren peripheren Bereich davon aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervor­ richtung und ein zugehöriges Herstellungsverfahren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Halbleitervor­ richtung, die auf einer isolierten Leiterplatte angebracht ist, und ein zugehöriges Herstellungsverfahren. Und weiter insbeson­ dere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Halbleiter­ vorrichtung mit einem verbindenden Leiter mit einer Form, die in einem Verbindungsabschnitt (zusammengefügten Abschnitt) im Hin­ blick auf günstige Isoliereigenschaften begrenzt ist, und ein zugehöriges Herstellungsverfahren.
Fig. 18 zeigt ein typisches Beispiel einer bei der Anmelderin vorhandenen Halbleitervorrichtung, die auf einer isolierten Lei­ terplatte angebracht ist. Unter Prozessen zum Bilden der Halb­ leitervorrichtung, wie sie in Fig. 18 gezeigt ist, durch Anbrin­ gen eines Halbleitersubstrats auf der isolierten Leiterplatte, ist der folgende Prozeß der Anmelderin bekannt. Zuerst wird ein Halbleitersubstrat 101 mit einer unterhalb liegenden verbinden­ den Metallschicht 105 auf einer Elektrodenanschlußstelle 102 vorbereitet. Dann wird das Halbleitersubstrat mit bzw. zu einer isolierten Leiterplatte 111 mit einem Lötresist (Lotresist) 131 und einem verbindenden Leiter 113, der mit einer Anschlußelek­ trode 112 verbunden ist, ausgerichtet (justiert), und die unter­ halb liegende verbindende Metallschicht wird mit dem verbinden­ den Leiter verbunden. Beim Anbringen des Halbleitersubstrats auf der isolierten Leiterplatte wird eine Lücke zwischen der iso­ lierten Leiterplatte 111 und dem Halbleitersubstrat 101 gefüllt und mit Harz 114 abgedichtet, nachdem der verbindende Leiter ge­ schmolzen und mit der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht verbunden (bzw. zusammengefügt) wurde. Eine Oberfläche der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht der Halblei­ tervorrichtung, die gemäß des oben beschriebenen Prozesses ange­ bracht ist, wird vollständig mit dem verbindenden Leiter 113 be­ deckt, der sich in einer horizontalen Richtung beim Schmelzen aufgrund seiner Benetzbarkeit ausdehnt. In andern Worten gibt es keinen Bereich der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht, die nicht mit dem geschmolzenen verbindenden Leiter be­ deckt ist.
Ein Zwischenraum zwischen den Elektrodenanschlußstellen schrumpfte mit dem Voranschreiten in der Halbleitervorrichtungs- Integration. In der Halbleitervorrichtung mit der oben beschrie­ benen Struktur ist es schwierig eine günstige Isoliereigenschaft zu sichern, weil der verbindende Leiter geschmolzen wird und sich auf der Oberfläche der unterhalb liegenden verbindenden Me­ tallschicht aufgrund ihrer bzw. seiner Benetzbarkeit ausdehnt und seinen Durchmesser vergrößert, wie in Fig. 18 gezeigt ist, wodurch der Zwischenraum zwischen verbindenden Leitern verrin­ gert wird. Sogar falls der verbindende Leiter weder schmilzt noch sich ausdehnt, wie in dem Fall des Festkörperlötens bzw. - schweißens, wird der verbindende. Leiter in dem Prozeß zusammen­ gedrückt und vergrößert seinen Durchmesser, wodurch möglicher­ weise der Zwischenraum zwischen den Elektrodenanschlußstellen enger gemacht wird, was zu der Verschlechterung der Isolierei­ genschaft führt.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Halbleitervorrichtung vorzuse­ hen, die eine Struktur besitzt, die das Anbringen eines Halblei­ tersubstrats mit einem engen Elektrodenanschußstellen- Zwischenraum auf einer isolierten Leiterplatte ermöglicht, wäh­ rend eine günstige Isoliereigenschaft beibehalten wird, und ein zugehöriges Herstellungsverfahren anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 bzw. ein Verfahren nach Anspruch 13.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ange­ geben.
Eine Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist folgendes auf: eine Elektrodenanschlußstelle, die auf ei­ ner Hauptoberfläche eines Halbleitersubstrats gebildet ist; eine schützende Isolierschicht, die die Elektrodenanschlußstelle und die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats bedeckt; eine unter­ halb liegende verbindende Metallschicht, die mit der Elektroden­ anschlußstelle verbunden ist, um eine Öffnung der schützenden Isolierschicht zu bedecken, die in einem Bereich gebildet ist, der der Elektrodenanschlußstelle entspricht; einem verbindenden Leiter, der eine isolierte Leiterplatte und das Halbleiter­ substrat verbindet, um eine elektrische Verbindung zwischen ei­ ner Anschlußelektrode, die auf der isolierten Leiterplatte ge­ bildet ist, und der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht herzustellen; und eine nichtleitendes Harz, das den ver­ bindenden Leiter umgibt und eine Lücke zwischen der isolierten Leiterplatte und dem Halbleitersubstrat füllt; und die unterhalb liegende verbindende Metallschicht ist mindestens in einem Be­ reich eines peripheren Abschnitts, der einen äußeren peripheren Abschnitt enthält, nicht von dem verbindenden Leiter bedeckt.
Mit der obigen Struktur dehnt sich der verbindende Leiter, sogar wenn der Zwischenraum zwischen den Elektrodenanschlußstellen zu­ sammen mit dem Fortschreiten der Halbleitervorrichtungs- Integration abnimmt, nicht in einer horizontalen Richtung auf der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht aus, ungeach­ tet der Benetzbarkeit. Daher wird die Lücke zwischen den verbin­ denden Leitern sicher durch das nichtleitende Harz gefüllt. Zu­ sätzlich vergrößert sich in dem Fall des Festkörperlötens bzw. -schweißens, in dem der verbindende Leiter nicht schmilzt, der Durchmesser des verbindenden Leiters kaum aufgrund der Begren­ zung bzw. Beschränkung durch das nichtleitende Harz, sogar wenn eine Belastung in eine derartige Richtung angelegt wird, daß der verbindende Leiter in einer Längsrichtung davon zusammengedrückt wird. Daher kann eine günstige Isoliereigenschaft beibehalten werden. Um genau zu sein, ist es sowohl in dem Fall des Schmel­ zens und in dem Fall des Festkörperlötens bzw. -schweißens, wenn der verbindende Leiter nicht den peripheren Abschnitt der unter­ halb liegenden verbindenden Metallschicht bedeckt, unmöglich, den Durchmesser des verbindenden Leiters über ein bestimmtes Ni­ veau an einem Endabschnitt davon zu vergrößern. Wenn der Durch­ messer des verbindenden Leiters nur in einem Abschnitt in Kon­ takt mit der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht ver­ ringert wird, kann die oben beschriebene Form nicht erhalten werden. Der Durchmesser des verbindenden Leiters muß kleiner sein als eine vorbestimmte Größe entlang seiner gesamten Länge. In anderen Worten kann der verbindende Leiter nicht mit der un­ terhalb liegenden verbindenden Metallschicht verbunden werden, ohne den peripheren Abschnitt der unterhalb liegenden verbinden­ den Metallschicht zu bedecken, es sei denn, der Durchmesser des verbindenden Leiters wird verringert, um kleiner als die vorbe­ stimmte Größe entlang seiner gesamten Länge zu werden. Der oben beschriebene Effekt kann erhalten werden, sofern eine Fläche der unterhalb liegenden verbindenden Schicht größer ist als eine Schnittfläche des Endabschnitts des verbindenden Leiters, zum Beispiel, wenn die Fläche der unterhalb liegenden Metallschicht größer ausgebildet wird, so daß er den Durchmesser des Endab­ schnitts des verbindenden Leiters mit einem ausreichenden Spiel­ raum enthält, um die Verschiebung in der Ausrichtung des verbin­ denden Leiters und der unterhalb liegenden verbinden Metall­ schicht unterzubringen, oder wenn die Größe des verbindenden Leiters und der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht verschiedene Beziehungen trägt.
Deshalb wird sogar in einer hochintegrierten Halbleitervorrich­ tung ein Isolierfehler nicht in dem oben beschriebenen Verbin­ dungsabschnitt auftreten, wodurch eine verbesserte Produktions­ ausbeute und verringerte Herstellungskosten erhalten werden kön­ nen. Hier ist die oben beschriebene unterhalb liegende verbin­ dende Metallschicht nur zu dem Zweck der elektrischen Leitung (des Zusammenfügens, oder Verbindens vor dem Zusammenfügen) mit dem verbindenden Leiter gebildet, und dient nicht zum Verdrah­ ten, als Testanschlußstelle oder dergleichen.
In der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung ist vorzugsweise ein Abschnitt der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht, der durch den verbindenden Leiter bedeckt ist, auf ei­ nen Abschnitt in einem Bereich begrenzt, der der in der schüt­ zenden Isolierschicht gebildeten Öffnung entspricht, und ein Ab­ schnitt, der den Abschnitt umgibt, ist nicht mit dem verbinden­ den Leiter bedeckt.
Mit der oben beschriebenen Struktur kann, weil der Verbindungs­ abschnitt (zusammengefügte Abschnitt) auf einen Abschnitt in ei­ nem Bereich begrenzt ist, der der Öffnung entspricht, das Halb­ leitersubstrat angebracht werden, während eine günstige Iso­ liereigenschaft sicher beibehalten wird, sogar in einer noch hö­ her integrierten Halbleitervorrichtung.
Zusätzlich ist in einigen Fällen in der oben beschriebenen Halb­ leitervorrichtung der Abschnitt der unterhalb liegenden verbin­ denden Metallschicht, die durch den verbindenden Leiter bedeckt ist, erwünschterweise auf einen Abschnitt der unterhalb liegen­ den verbindenden Metallschicht einschließlich des Bereiches be­ grenzt, der der in der schützenden Isolierschicht gebildeten Öffnung entspricht, und ein Abschnitt, der den Abschnitt umgibt, ist nicht von dem verbindenden Leiter bedeckt.
Abhängig von der Verwendung der Halbleitervorrichtung ist in ei­ nigen Fällen ein großer Verbindungsabschnitt vorzuziehen. In solchen Fällen kann mit der oben beschriebenen Struktur des Ver­ bindungsabschnitts die Fläche des Verbindungsabschnitts größer ausgebildet werden, während eine günstige Isoliereigenschaft si­ cher beibehalten wird.
In der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung ist der Bereich der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht, der der Öff­ nung entspricht, erwünschterweise zu einer Seite des Halbleiter­ substrats abgesenkt, und eine Stufe ist zwischen dem Bereich, der der Öffnung entspricht, und einem Bereich, der den der Öff­ nung entsprechenden Bereich umgibt, gebildet.
Wenn der Verbindungsabschnitt auf einen Abschnitt in einem dem Öffnung entsprechenden Bereich begrenzt ist, dient der oben er­ wähnte Schritt ferner, um die Ausdehnung des Verbindungsab­ schnitts des verbindenden Leiters streng zu begrenzen. Daher wird die günstige Isoliereigenschaft auf einfache Weise gesi­ chert. Zusätzlich begrenzt, wenn der Verbindungsabschnitt auf einem Bereich einschließlich des der Öffnung entsprechenden Be­ reiches begrenzt ist, die Absenkung, obwohl sie teilweise ist, den Verbindungsabschnitt, und daher wird die günstige Isolierei­ genschaft noch einfacher gesichert.
In der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung besteht der ver­ bindende Leiter erwünschterweise hauptsächlich aus zwei Ab­ schnitten mit verschiedenen ebenen Formen auf einer Quer­ schnittsebene parallel zu der isolierten Leiterplatte, und ein Abschnitt mit einer ebenen Form einer kleinen Fläche ist benach­ bart zu der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht ange­ ordnet.
Mit der oben beschriebenen Form des verbindenden Leiters kann der Verbindungsabschnitt auf einen noch kleineren Bereich in dem der Öffnung der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht entsprechenden Bereich begrenzt werden. Daher kann der Zwischen­ raum zwischen den verbindenden Leitern auf sichere Weise beibe­ halten werden, sogar mit der höheren Integration der Halbleiter­ vorrichtung mit einem engeren Elektrodenanschlußstellen- Zwischenraum.
Beim Verbinden bzw. Zusammenfügen in dem oben beschriebenen An­ bringen wird der Abschnitt des verbindenden Leiters mit einer kleinen Schnittfläche als der Verbindungsabschnitt verbunden. Diese Konfiguration wird teilweise angenommen, weil der Druck beim Verbinden bzw. Zusammenfügen auf einfache Weise vergrößert werden kann, und das nichtleitende Harz kann auf einfache Weise von dem Verbindungsabschnitt weggeschoben werden. Daher wird ein Abschnitt mit einer großen Schnittfläche zuvor auf dem Halblei­ tersubstrat oder der isolierten Leiterplatte verbunden.
Wenn der verbindende Leiter auf der unterhalb liegenden verbin­ denden Metallschicht des Halbleitersubstrats gebildet wird, und die Anschlußelektrode der isolierten Leiterplatte mit dem ver­ bindenden Leiter verbunden wird, oder in anderen Fällen, besteht in der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung gemäß der vor­ liegenden Erfindung der verbindende Leiter erwünschterweise hauptsächlich aus zwei Abschnitten mit verschiedenen ebenen For­ men auf einer Querschnittsebene parallel zu der isolierten Lei­ terplatte, und ein Abschnitt mit einer großen ebenen Fläche ist benachbart zu der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht angeordnet.
Daher tritt in dem Schritt des Bildens des verbindenden Leiters auf der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht eine Aus­ dehnung des verbindenden Leiters aufgrund seiner Benetzbarkeit nicht auf. Deshalb kann mit dem verbindenden Leiter mit der oben beschriebenen Form der Verbindungsabschnitt zwischen der An­ schlußelektrode und dem verbindenden Leiter in einem kleinen be­ grenzten Bereich beim Verbinden bzw. Zusammenfügen während des Anbringens der Halbleitervorrichtung gebildet werden. In anderen Worten schiebt, wenn das nichtleitende Harz auf der isolierten Leiterplatte aufgebracht wurde, der verbindende Leiter das nichtleitende Harz in einem kleinen Abschnitt beim Verbinden mit der Anschlußelektrode weg. Wenn das nichtleitende Harz auf der Seite des Halbleitersubstrats geschichtet wurde, wird das nicht­ leitende Harz, das oft zwischen der Anschlußelektrode und dem verbindenden Leiter verbleibt, entfernt und das Verbinden bzw. das Zusammenfügen kann erreicht werden. Diese Elemente werden zusammengefügt, nachdem das nichtleitende Harz aufgetragen wird, um die Ausdehnung des verbindenden Leiters zu begrenzen. Als ei­ ne Folge kann eine günstige Isoliereigenschaft des Verbindungs­ abschnitts auf sichere Weise beibehalten werden, sogar in einer hochintegrierten Halbleitervorrichtung.
In der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung weist die iso­ lierte Leiterplatte ferner erwünschterweise ein Lötresist mit einer darin gebildeten Öffnung auf, um die elektrische Verbin­ dung zwischen der Anschlußelektrode und dem verbindenden Leiter zu ermöglichen.
Mit dem oben erwähnten Lötresist kann die Form des verbindenden Leiters in der Nachbarschaft des Verbindungsabschnitts bzw. des zusammengefügten Abschnitts zwischen der Anschlußelektrode und dem verbindenden Leiter weiter von außen begrenzt werden. Des­ halb kann eine noch höhere Integration erreicht werden, während die günstige Isoliereigenschaft des zusammengefügten Abschnitts beibehalten wird. Zusätzlich haften mit dem Einfügen des Lötre­ sists das nichtleitende Harz und die isolierte Leiterplatte fe­ ster an einander und eine Verbesserung in der Ausbeute und der Zuverlässigkeit kann erhalten werden.
In der wie oben beschriebenen Halbleitervorrichtung enthält das nichtleitende Harz Füllmaterialien und die Füllmaterialien be­ sitzen einen Durchschnittsdurchmesser von höchstens lpm oder ei­ nen maximalen Durchmesser von 5 µm.
Mit dem Einschließen von Füllmaterialien kann der Volumenexpan­ sionskoeffizient des nichtleitenden Harzes, welcher allgemein extrem hoch ist, gleich demjenigen des Halbleitersubstrats aus Silikon oder dergleichen gemacht werden. Zusätzlich kann die Stärke des nichtleitenden Harz verbessert werden. Zusätzlich kann das Wasserabsorbtionsverhältnis verringert werden. Mit ei­ ner derartigen Verbesserung in den Eigenschaften des nichtlei­ tenden Harzes kann, sogar wenn das nichtleitende Harz eingesetzt wird, die Zuverlässigkeit des zusammengefügten Abschnitts zwi­ schen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht und dem verbindenden Leiter gesichert werden durch Verwenden der Füllma­ terialien mit dem Durchmesser in dem oben erwähnten Bereich.
In der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung sind alle Füll­ materialien, die in dem nichtleitenden Harz enthalten sind, ku­ gelförmig.
Wenn das Füllmaterial kugelförmig ist, werden, sogar falls das nichtleitende Harz aufgebracht wird, die Füllmaterialien kaum zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht und dem verbindenden Leiter beim Anbringen der Halbleitervorrichtung eingefangen bzw. eingeschlossen. Zusätzlich tritt, sogar falls das Füllmaterial dazwischen eingeschlossen wird, die Belastungs­ konzentration darauf kaum auf, wodurch die Beschädigung des zu­ sammengefügten Abschnitts, der auf eine Belastung zurückzuführen ist, kaum erzeugt wird.
In der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung sind unter einer bestimmten Bedingung, vorzugsweise in einem Grenzbereich zwi­ schen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht und dem verbindenden Leiter Füllmaterialien in einem peripheren Bereich enthalten, der die Grenzfläche bzw. den Grenzbereich zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht und dem ver­ bindenden Leiter enthält, aber nicht in der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht.
Da der verbindende Leiter mit dem nichtleitenden Harz in Kontakt steht und davon umgeben ist, bewegen sich die Füllmaterialien zu der Grenzfläche bzw. zu dem Grenzbereich zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht und dem verbindenden Lei­ ter, und eine bestimmte Menge von Füllstoffen tritt in den peri­ pheren Abschnitt nahe der Grenzfläche bzw. nahe des Grenzberei­ ches des verbindenden Leiters beim Zusammenfügen ein. Noch kann sogar in einem derartigen Fall die Isoliereigenschaft zwischen verbindenden Leitern beibehalten werden, wegen der Begrenzung durch das nichtleitende Harz. Auf ähnliche Weise treten, wenn ein Schritt zum Zusammenfügen des verbindenden Leiters mit der Anschlußelektrode auf der isolierten Leiterplatte ausgeführt wird, mit dem nichtleitenden Harz, das darauf aufgebracht ist und zwischen der Anschlußelektrode und dem verbindenden Leiter angeordnet ist, Füllmaterialien wieder in dem verbindenden Lei­ ter ein. Sogar in diesem Fall kann die günstige Isoliereigen­ schaft zwischen dem verbindenden Leitern aufgrund desselben Grundes wie oben beschrieben beibehalten werden. Als eine Folge ist eine weite Veränderung der Herstellungsprozesse und daher die Verringerung der Herstellungskosten möglich. Weiterhin ist, sogar wenn ein niedrig schmelzendes Material, wie beispielsweise ein Lot für den verbindenden Leiter verwendet wird, die Bildung der Lötresistschicht auf der isolierten Leiterplatte nicht nö­ tig, wodurch das Sparen von Kosten möglich ist.
Die wie oben beschriebene Halbleitervorrichtung ist erwünschter­ weise mit einem Transportgußstück bedeckt.
Als eine Folge kann die Halbleitervorrichtung gehandhabt werden, ohne beschädigt zu werden, wodurch die Ausbeute und die Zuver­ lässigkeit verbessert werden kann.
In der wie oben beschriebenen Halbleitervorrichtung ist ein Ma­ terial des verbindenden Leiters vorzugsweise ein Material, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lot, Au, Ag, Cu, Al, Bi, Zn, Sb, In, Pb, Si und einer Legierung davon besteht.
Mit dem verbindenden Leiter der oben aufgelisteten Materialien kann das Zusammenfügen in einem relativ niedrigen Temperaturbe­ reich erreicht werden, ohne den elektrischen Widerstand zu ver­ größern. Hier kann die oben erwähnte "Legierung davon" ein Ele­ ment enthalten, das oben nicht aufgelistet ist, sofern die Le­ gierung mehr als eines von Lot, Au, Ag, Cu, Al, Bi, Zn, Sb, In, Pd bzw. Pb und Si enthält.
Ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf: Bilden einer Elektrodenanschlußstelle auf einer Hauptoberfläche eines Halb­ leitersubstrats; Bilden einer schützenden Isolierschicht auf der Elektrodenanschlußstelle und der Hauptoberfläche; Bilden einer Öffnung in der schützenden Isolierschicht in einem Bereich, der der Elektrodenanschlußstelle entspricht; Bilden einer unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht, die mit der Elektrodenan­ schlußstelle verbunden ist, auf der schützenden Isolierschicht derart, daß die Öffnung gefüllt ist; Bilden einer Anschlußelek­ trode auf einer isolierten Leiterplatte; und Herstellen einer elektrischen Verbindung bzw. Leitung zwischen der unterhalb lie­ genden verbindenden Metallschicht, die auf dem Halbleiter­ substrat gebildet ist, und der Anschlußelektrode, die auf der isolierten Leiterplatte gebildet ist; wobei in dem Schritt des Herstellens der elektrischen Leitung ein verbindender Leiter, der die elektrische Leitung zwischen der Anschlußelektrode, die auf der isolierten Leiterplatte gebildet ist, und der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht, die auf dem Halbleiter­ substrat gebildet ist, herstellt, zusammengefügt wird, während er in mindestens einem zusammenzufügenden Abschnitt in Kontakt steht mit dem nichtleitenden Harz und davon umgeben ist, wodurch die elektrische Leitung zwischen der Anschlußelektrode und der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht hergestellt wird.
Daher breitet sich der verbindende Leiter nicht aus, noch ver­ größert er seinen Durchmesser ungeachtet seiner Benetzbarkeit auf der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht beim Zu­ sammenfügen. Zusätzlich steigt in dem Fall des Festkörperlötens bzw. -schweißens, in dem der verbindende Leiter nicht schmilzt, sogar falls eine Belastung in einer derartigen Richtung angelegt wird, daß der verbindende Leiter in einer Längsrichtung davon zusammengedrückt wird, der Durchmesser kaum an, wegen der Be­ grenzung durch das nichtleitende Harz. Daher wird die günstige Isoliereigenschaft beibehalten. Sowohl in dem Fall des Schmel­ zens als auch des Festkörperlötens bzw. -schweißens, ist es, da der verbindende Leiter nicht dem peripheren Abschnitt der unter­ halb liegenden verbindenden Metallschicht bedeckt, unmöglich, den Durchmesser des verbindenden Leiters über ein bestimmtes Ni­ veau an einem Endabschnitt davon zu vergrößern. Wenn der Durch­ messer des verbindenden Leiters nur in einem Abschnitt in Kon­ takt mit der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht ver­ ringert wird, kann die oben beschriebene Form nicht erhalten werden. Der Durchmesser des verbindenden Leiters muß kleiner sein als eine vorbestimmte Größe entlang ihrer gesamten Länge. Der oben beschriebene Effekt kann erhalten werden, sofern eine Fläche der unterhalb liegenden leitenden Metallschicht größer ist als eine Schnittfläche des Endabschnitts des verbindenden Leiters, zum Beispiel, wenn die Fläche der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht derart vergrößert wird, daß sie den Durchmesser des Endabschnitts des verbindenden Leiters mit einem ausreichenden Spielraum enthält, um die Verschiebung in der Aus­ richtung des verbindenden Leiters und der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht unterzubringen.
Als eine Folge kann eine günstige Isoliereigenschaft sicher bei­ behalten werden, sogar in der höher integrierten Vorrichtung mit einem engeren Zwischenraum der Elektrodenanschlußstellen.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung wie oben beschrieben weist folgende Schritte auf: Verbinden eines Endes des verbindenden Leiters mit der Anschlußelektrode, die auf der isolierten Leiterplatte vor dem Schritt des Herstellens der elektrischen Leitung gebildet ist; und Aufbringen des nichtlei­ tenden Harzes auf der isolierten Leiterplatte, die mit dem ver­ bindenden Leiter verbunden ist, derart, daß das nichtleitende Harz mit dem verbindenden Leiter in Kontakt steht und diesen um­ gibt; und in dem Schritt des Herstellens der elektrischen Lei­ tung wird erwünschterweise ein anderes Ende des verbindenden Leiters mit der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht, die auf dem Halbleitersubstrat gebildet ist, mit dem nichtlei­ tenden Harz, das in Kontakt steht mit dem verbindenden Leiter und diesen umgibt, zusammengefügt.
In dem oben beschriebenen Verfahren kann, da der verbindende Leiter gebondet wird und das nichtleitende Harz durch Druck auf der isolierten Leiterplatte mit einer relativ einfachen Struktur aufgebracht wird, eine hochintegrierte Halbleitervorrichtung hergestellt werden, ohne die Isoliereigenschaft zu verschlech­ tern, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit und Produktionsausbeute gesichert wird.
Das Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung wie oben beschrieben weist unter einer bestimmten Bedingung die Schritte auf: Verbinden eines Endes des verbindenden Leiters mit der un­ terhalb liegenden verbindenden Metallschicht, die auf dem Halb­ leitersubstrat gebildet ist, vor dem Schritt des Herstellens der elektrischen Leitung; und Aufbringen des nichtleitenden Harzes auf dem Halbleitersubstrat, das mit dem verbindenden Leiter ver­ bunden ist, derart, daß das nichtleitende Harz mit dem verbin­ denden Leiter in Kontakt steht und diesen umgibt; und in dem Schritt des Herstellens der elektrischen Leitung wird erwünsch­ terweise ein anderes Ende des verbindenden Leiters mit der An­ schlußelektrode, die auf der isolierten Leiterplatte gebildet ist, zusammengefügt, wobei das nichtleitende Harz in Kontakt steht mit dem verbindenden Leiter und diesen umgibt.
In einigen Fällen ist es abhängig von der Produktionslinie oder anderen Faktoren effizienter, den verbindenden Leiter auf dem Halbleitersubstrat zu bilden. In einem derartigen Fall kann eine Effizienz-Verbesserung durch Verwenden des oben beschriebenen Verfahrens erreicht werden.
Das Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung wie oben beschrieben weist unter einer anderen Bedingung die Schrit­ te auf: Verbinden eines Endes des verbindenden Leiters mit der Anschlußelektrode, die auf der isolierten Leiterplatte gebildet ist, vor dem Schritt des Herstellens der elektrischen Leitung; und Bilden einer Schicht des nichtleitenden Harzes auf dem Halb­ leitersubstrat, das die unterhalb liegende verbindende Metall­ schicht darauf gebildet besitzt; und in dem Schritt des Herstel­ lens der elektrischen Leitung wird erwünschterweise ein anderes zusammenzufügendes Ende des verbindenden Leiters mit der unter­ halb liegenden verbindenden Metallschicht, die auf dem Halblei­ tersubstrat gebildet ist zusammengefügt, wobei das nichtleitende Harz weggeschoben wird, während er in Kontakt steht mit dem nichtleitenden Harz und von diesem umgeben ist.
Mit dem oben beschriebenen Verfahren kann die Halbleitervorrich­ tung, die auf der isolierten Leiterplatte angebracht ist, wobei sie einen Verbindungsabschnitt bzw. zusammengefügten Abschnitt mit einer guten Isoliereigenschaft besitzen, effizient und einer anderen Bedingung hergestellt werden.
Unter einer noch anderen Bedingung weist das oben beschriebene Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung die Schritte auf: Verbinden eines Endes des verbindenden Leiters mit der un­ terhalb liegenden verbindenden Schicht, die auf dem Halbleiter­ substrat gebildet ist, vor dem Schritt des Herstellens der elek­ trischen Leitung; und Bilden einer Schicht des nichtleitenden Harzes auf der isolierten Leiterplatte mit der darauf gebildeten Anschlußelektrode; und in dem Schritt des Herstellens der elek­ trischen Leitung wird erwünschterweise ein anderes zusammenzufü­ gendes Ende des verbindenden Leiters mit der Anschlußelektrode, die auf der isolierten Leiterplatte gebildet ist, zusammenge­ fügt, wobei das nichtleitende Harz weggeschoben wird, während er in Kontakt mit dem nichtleitenden Harz steht und davon umgeben ist.
Als eine Folge kann die Halbleitervorrichtung mit einer guten Isoliereigenschaft effizient hergestellt werden unter noch einer anderen oben beschriebenen Bedingung.
Unter einer noch anderen Bedingung weist das Verfahren zum Her­ stellen der Halbleitervorrichtung wie oben beschrieben die Schritte auf: Bilden einer Schicht des nichtleitenden Harzes, um die isolierte Leiterplatte zu bedecken; Bilden einer Öffnung in der Schicht des nichtleitenden Harzes in einem der Anschlußelek­ trode entsprechenden Bereich; und Bilden des verbindenden Lei­ ters in der Öffnung der Schicht des nichtleitenden Harzes durch eine Abscheidungstechnik; und in dem Schritt des Herstellens der elektrischen Leitung, wird erwünschterweise ein Ende des verbin­ denden Leiters der isolierten Leiterplatte mit der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht des Halbleitersubstrats zu­ sammengefügt.
Als eine Folge kann durch Ausführen der oben beschriebenen Pro­ zeßschritte und Verwenden der isolierenden Leiterplatte mit dem verbindenden Leiter und dem darauf aufgebrachten nichtleitenden Harz die Halbleitervorrichtung, die auf der isolierten Leiter­ platte angebracht ist, mit einem zusammengefügten Abschnitt mit einer guten Isoliereigenschaft effizient hergestellt werden.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der fol­ genden Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Figuren. Von diesen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Teils einschließlich eines Verbindungsabschnitts bzw. zusammenge­ fügten Abschnitts einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils einschließlich eines Verbindungsabschnitts einer anderen Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausfüh­ rungsform;
Fig. 3 eine Struktur der Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform nach dem Abscheiden einer Metallschicht für eine Elektrodenan­ schlußstelle;
Fig. 4 eine Struktur nach dem Aufbringen einer Re­ sistschicht;
Fig. 5 eine Struktur, nachdem eine Metallschicht für die Eletrodenanschlußstelle geätzt ist;
Fig. 6 eine Struktur nach dem Entfernen eines Resi­ stes;
Fig. 7 eine Struktur nach dem Aufbringen einer Glas­ bedeckung und einer photoempfindlichen Polyi­ midschicht, die eine schützende Isolierschicht bildet;
Fig. 8 eine Struktur, nachdem eine schützende Iso­ lierschicht geätzt ist;
Fig. 9 eine Struktur, nachdem eine unterhalb liegende verbindende Metallschicht auf der in Fig. 8 gezeigten Struktur gebildet ist;
Fig. 10 eine Struktur, nachdem eine unterhalb liegende verbindende Metallschicht geätzt ist;
Fig. 11 eine Schnittansicht eines Teils einschließlich eines Verbindungsabschnitts einer weiteren an­ deren Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform;
Fig. 12 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich­ tung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 13 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich­ tung gemäß einer dritten Ausführungsform, die mit einem Transportgußstück bedeckt ist;
Fig. 14 eine Ansicht, auf die zum Beschreiben eines Prozesses des Bedeckens mit einem Transport­ gußstück Bezug genommen wird;
Fig. 15 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich­ tung gemäß einer vierten Ausführungsform, die mit einem Lötresist versehen ist;
Fig. 16 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich­ tung gemäß einer vierten Ausführungsform, die mit einem anderen Lötresist versehen ist;
Fig. 17 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrich­ tung gemäß einer fünften Ausführungsform, die Füllmittel um einen Verbindungsabschnitt herum enthält;
Fig. 18 eine bei der Anmelderin vorhandene Halbleiter­ vorrichtung.
Erste Ausführungsform
Es wird auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen; in einer Halbleitervor­ richtung besitzt ein Halbleitersubstrat 1 schützende Isolier­ schichten 3 und 4 mit einer Öffnung 16 (siehe Fig. 8), die in einem Abschnitt einer Elektrodenanschlußfläche 2 und einer un­ terhalb liegenden verbindenden Metallschicht 5 gebildet ist, die größer als die Öffnung ist und diese bedeckt, und stellt eine elektrische Verbindung (Leitung) mit einer Anschlußelektrode 12 einer isolierten Leiterplatte 11 über einen klumpenförmigen ver­ bindenden Leiter 13 her. Eine Lücke zwischen dem Halbleiter­ substrat 1 und der isolierten Leiterplatte 11 ist mit einem nichtleitenden Harz 14 gefüllt. Hier wird ein Einkristall- Siliziumsubstrat als das Halbleitersubstrat verwendet. In der in Fig. 1 gezeigten Halbleitervorrichtung steht ein Abschnitt der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht 5 nicht in Kon­ takt mit dem verbindenden Leiter 13 in einem Bereich 6, der der Öffnung 16 entspricht. In der in Fig. 2 gezeigten Halbleitervor­ richtung steht ein Abschnitt der unterhalb liegenden verbinden­ den Metallschicht 5 in Kontakt mit dem verbindenden Leiter 13 in einem Bereich 7 der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht außerhalb der Öffnung.
In der oben beschriebenen Halbleitervorrichtung dehnt sich der verbindende Leiter nicht in horizontaler Richtung ungeachtet seiner Benetzbarkeit beim Verbinden bzw. Zusammenfügen zum An­ bringen aus. Zusätzlich dehnt sich in dem Fall des Festkörperlö­ tens bzw. -schweißens, bei dem der verbindende Leiter nicht schmilzt, aufgrund der Beschränkung durch das nichtleitende Harz, der verbindende Leiter kaum in eine horizontale Richtung aus, sogar wenn eine Belastung in einer derartigen Richtung an­ gelegt wird, daß der verbindende Leiter in einer zugehörigen Längsrichtung zusammengedrückt wird. Daher kann eine günstige Isoliereigenschaft beibehalten werden. Sowohl in dem Fall des Schmelzens als auch des Festkörperlötens bzw. -schweißens, ist es möglich, den Durchmesser des verbindenden Leiters über ein bestimmtes Niveau an einem zugehörigen Endabschnitt zu vergrö­ ßern, weil der verbindende Leiter den peripheren Abschnitt der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht nicht bedeckt. Wenn der Durchmesser des verbindenden Leiters nur in einem Ab­ schnitt in Kontakt mit der unterhalb liegenden verbindenden Me­ tallschicht verringert wird, kann die oben beschriebene Form nicht erhalten werden. Der Durchmesser des verbindenden Leiters muß kleiner sein als eine vorbestimmte Größe entlang seiner ge­ samten Länge. In anderen Worten kann der verbindende Leiter nicht mit der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht verbunden bzw. zusammengefügt werden, ohne den peripheren Ab­ schnitt der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht zu bedecken, es sei denn, der Durchmesser des verbindenden Leiters wird verringert und wird kleiner als die vorbestimmte Größe ent­ lang seiner gesamten Länge. Der oben beschriebene Effekt kann soweit erhalten werden, wie eine Fläche der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht größer ist als eine Abschnittsfläche des Endabschnitts des verbindenden Leiters, zum Beispiel, wenn die Fläche der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht größer ausgebildet wird, so daß sie den Durchmesser des Endab­ schnitts des Verbindenden Leiters mit einem ausreichenden Spiel­ raum enthält, um die Verschiebung in der Ausrichtung des verbin­ denden Leiters und der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht unterzubringen, oder wenn die Größen des verbindenden Leiters und der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht verschiedene Beziehungen tragen bzw. mit sich führen.
Als eine Folge wird jeder Zwischenraum zwischen verbindenden Leitern weit gehalten, wodurch die Isoliereigenschaft zwischen den verbindenden Leitern verbessert wird und die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung auf sichere Weise verbessert wird.
Die oben beschriebene Halbleitervorrichtung wird im folgenden Verfahren hergestellt.
Zuerst wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, eine Metallschicht 2, welche eine Elektrodenanschlußstelle sein soll, auf einem Halb­ leitersubstrat 1 durch ein CVD(Chemical Vapor Deposition)- Verfahren abgeschieden. Dann wird ein Resist 51 auf der in Fig. 3 gezeigten Struktur durch einen Schleuderbeschichter (Fig. 4) aufgebracht. Nachdem die Elektrodenanschlußstelle 2 durch Be­ lichten und Ätzen wie in Fig. 5 gezeigt gebildet ist, wird das Resist entfernt (Fig. 6).
Dann wird eine Glasbedeckung 3 auf der in Fig. 6 gezeigten Struktur durch ein CVD-Verfahren gebildet, und eine photoemp­ findliche Polyimidschicht 4 wird durch einen Schleuderbeschich­ ter darauf aufgebracht, wodurch eine schützende Isolierschicht (Fig. 7) gebildet wird. Danach wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, eine Öffnung 16 in der schützenden Isolierschicht durch Belich­ tung und Trockenätzen gebildet. Weiter wird auf der in Fig. 8 gezeigten Struktur eine unterhalb liegende verbindende Metall­ filmschicht 5 durch eine PVD-Technik abgeschieden (Fig. 9). Nach dem Bilden eines Resists auf der Struktur der Fig. 9 werden eine Belichtung und ein Ätzen ausgeführt und die unterhalb liegende verbindende Metallschicht 5 wird wie in Fig. 10 gezeigt gebil­ det.
Dies ist der Prozeß des Herstellens des Halbleitersubstrats. Als nächstes wird der Prozeß der Herstellung der isolierten Leiter­ platte beschrieben werden.
Zuerst wird eine Elektrodenschicht einer Metallschicht zum Bil­ den einer Anschlußelektrode auf der isolierten Leiterplatte durch ein Laminierverfahren oder ein Plattierverfahren gebildet. Dann wird ein Resist auf dieser Struktur gebildet und belichtet und geätzt. Dann wird die Metallschicht plattiert, um das Binden (Bonden) der Anschlußelektrode zu dem verbindenden Leiter zu vereinfachen. Auf diese Weise wird die Anschlußelektrode gebil­ det. Auf der Anschlußelektrode wird der verbindende Leiter ge­ bondet (kontaktiert). Dann wird ein nichtleitendes Harz aufge­ bracht, um eine Oberfläche des Substrats, den verbindenden Lei­ ter mit Ausnahme seiner oberen Oberfläche, ein Ende der An­ schlußelektrode und so weiter zu bedecken. Auf diese Weise wird die isolierte Leiterplatte fertiggestellt.
Als der verbindende Leiter kann ein Lot, Au oder dergleichen verwendet werden. Wie in Fig. 11 gezeigt, ist besteht die Form des verbindenden Leiters aus zwei Abschnitten, die durch die Größe ihrer Schnittfläche unterschieden wird. Wünschenswerter­ weise wird ein Abschnitt einer großen Schnittfläche auf der Sei­ te der isolierten Leiterplatte (Schaltungsplatte) vor dem Ver­ binden (Zusammenfügen) gebildet, und ein Abschnitt mit einer kleinen Schnittfläche wird an der Seite der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht angeordnet. Wie oben beschrieben kann in einigen Fällen der verbindende Leiter und weiter das nicht­ leitende Harz an der Seite des Halbleitersubstrats gebildet wer­ den. Speziell wenn der Abschnitt mit einer kleinen Schnittfläche auf der Seite der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht angeordnet ist, kann verhindert werden, daß das nichtleitende Harz zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht und dem verbindenden Leiter belassen wird (was mit anderen Kon­ figurationen oft der Fall ist), wodurch ein freigelegter Ab­ schnitt eines oberen Endes des verbindenden Leiters, der nicht mit dem nichtleitenden Harz vor dem Verbinden bedeckt ist, grö­ ßer gemacht werden kann. Als eine Folge kann die unterhalb lie­ gende verbindende Metallschicht und der verbindende Leiter auf einfache Weise verbunden (zusammengefügt) werden, und eine Ver­ besserung in der Ausbeute, Zuverlässigkeit und so weiter kann erreicht werden.
In der wie oben beschriebenen Halbleitervorrichtung weist das nichtleitende Harz wünschenswerter Weise Füllmaterial mit einem durchschnittlichen Durchmesser von höchstens 2 µm oder mit einem maximalen Durchmesser von 5 µm auf. Mit Füllmaterial eines derar­ tigen Durchmessers wird der thermische Volumenausdehnungskoeffi­ zient gleich demjenigen eines Halbleitersubstrats aus Silizium oder dergleichen und der Widerstand bzw. Festigkeit wird auch vergrößert. Deshalb wird, sogar falls das nichtleitende Harz an­ geordnet wird, die Zuverlässigkeit des Verbindungsabschnitts (zusammengefügten Abschnitts) zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht und dem verbindenden Leiter nicht verschlechtert werden. Zusätzlich besitzen erwünschte Füllmate­ rialien eine Kugelform, um zu verhindern, daß die Füllmateriali­ en zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht und dem verbindenden Leiter beim Anbringen des Halbleiter­ substrats eingefangen bzw. eingeschlossen werden. Diese Form dient auch zum Verhindern der Belastung, sogar wenn Füllmaterial eingeschlossen wird.
Zweite Ausführungsform
Es wird auf Fig. 12 Bezug genommen; ein Abschnitt 22 mit einer großen Schnittfläche des verbindenden Leiters 13 steht in Kon­ takt mit der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht 5, und ein Abschnitt 21 mit einer kleinen Schnittfläche ist mit der Anschlußelektrode 12 verbunden. In der Halbleitervorrichtung mit der oben beschriebenen Struktur wurde vorzugsweise der verbin­ dende Leiter 13 zuvor mit der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht 5 auf der Seite des Halbleitersubstrats gebondet (kontaktiert).
Das Verfahren des Herstellens der Halbleitervorrichtung wie in Fig. 12 gezeigt wird beschrieben. Der Herstellungsprozeß der Halbleitervorrichtung stimmt mit derjenigen der ersten Ausfüh­ rungsform bis zu dem Schritt überein, der in Fig. 10 beschrieben ist, bei dem die unterhalb liegende verbindende Metallschicht gebildet wird. Danach wird der verbindende Leiter aus Lot oder dergleichen auf der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht 5 gebondet (kontaktiert). Vorzugsweise kann der verbin­ dende Leiter verwendet werden, der hauptsächlich aus zwei Ab­ schnitten besteht, die sich durch die Größe der Schnittfläche unterscheiden. In diesem Fall wird der Abschnitt mit einer gro­ ßen Schnittfläche auf der unterhalb liegenden verbindenden Me­ tallschicht gebondet. Dann wird ein nichtleitendes Harz 14 durch Druck auf der schützenden Isolierschicht 4 und einem Abschnitt der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht so aufge­ bracht, daß der periphere Abschnitt der unterhalb liegenden ver­ bindenden Metallschicht bedeckt ist.
Andererseits ist die isolierte Leiterplatte von der Struktur nach der Anschlußelektrodenbildung. Danach wird der verbindende Leiter 13 auf dem Halbleitersubstrat mit bzw. zu der Anschluße­ lektrode 12 auf der isolierten Leiterplatte ausgerichtet, und diese zwei Abschnitt werden verbunden.
Wenn die Halbleitervorrichtung von der Struktur wie oben be­ schrieben ist, können verschiedene Herstellungsprozesse verwen­ det werden. Diese Struktur kann verwendet werden, wenn es effi­ zienter ist, den verbindenden Leiter und das nichtleitende Harz auf der Halbleitervorrichtung zu bilden. In einem derartigen Fall ist es offensichtlich, daß diese Struktur vorzuziehen ist, zum Beibehalten der Isoliereigenschaft in einer hochintegrierten Halbleitervorrichtung mit einem engeren Zwischenraum zwischen den Elektrodenanschlußstellen.
Hier kann, obwohl der Fall beschrieben wird, in dem das nicht­ leitende Harz auf dem Halbleitersubstrat aufgebracht wird, das nichtleitende Harz auch auf der getrennten Leiterplatte aufge­ bracht werden, durch Bilden des verbindenden Leiters allein auf dem Halbleitersubstrat und Ausbilden eines oberen Endabschnittes des verbindenden Leiters zum Wegschieben des nichtleitenden Harz an der Verbindung bzw. Zusammenfügung des verbindenden Leiters mit der Anschlußelektrode.
Dritte Ausführungsform
Es wird auf Fig. 13 Bezug genommen; eine Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform ist eine Abwandlung der Halb­ leitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, die mit ei­ nem Transportgußstück bedeckt ist. Eine hohe Temperatur und ein hoher Druck werden auf ein Epoxyharz angewendet, und das Harz wird durch eine Injektionsgußvorrichtung wie in Fig. 14 gezeigt extrudiert, und ein unnötiger Abschnitt wird abgeschnitten. Auf diese Weise wird die in Fig. 13 gezeigte Struktur gebildet. Da­ nach wird eine Schnittoberfläche durch Nachheizen geformt.
Durch Bedecken der Vorrichtung mit einem Transportgußstück 30 wie oben beschrieben, kann die Halbleitervorrichtung gehandhabt werden, ohne das Halbleitersubstrat beim Herstellen, Testen und Transportieren der Vorrichtung in Fabrikationsstätten zu beschä­ digen, und eine weitere Verbesserung in der Ausbeute und Zuver­ lässigkeit kann erreicht werden.
Vierte Ausführungsform
Es wird auf Fig. 15 und 16 Bezug genommen; eine Halbleitervor­ richtung gemäß der vierten Ausführungsform weist die isolierte Schaltungsplatte (Leiterplatte) mit einem Lötresist 31 auf, wel­ che eine Öffnung besitzt, um die Verbindung zwischen der An­ schlußelektrode und dem verbindenden Leiter zu ermöglichen. Die Form des Lötresists unterscheidet sich von derjenigen, die in Fig. 15 bis Fig. 16 dargestellt ist. Das in Fig. 16 gezeigte Lötresist ist effektiver darin, das nichtleitende Harz einzu­ schränken. Mit dieser Struktur kann die Form des verbindenden Leiters, der auf der Anschlußelektrode gebildet wird, weiter be­ grenzt werden. Zusätzlich haftet die verbindende Elektrode stär­ ker an dem nichtleitenden Harz an, was eine Verbesserung in der Ausbeute und Zuverlässigkeit zur Folge hat.
Fünfte Ausführungsform
Es wird auf Fig. 17 Bezug genommen; in der Halbleitervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform sind Füllmaterialien an einer Grenzfläche zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Me­ tallschicht und dem verbindenden Leiter oder in dem verbindenden Leiter in der Nachbarschaft der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht enthalten. Beim Anbringen des Halbleitersubstrats auf der isolierten Leiterplatte kann und wird eine bestimmte Menge von Füllmaterialien in der Grenzfläche zwischen der unter­ halb liegenden verbindenden Metallschicht und dem verbindenden Leiter eingefangen bzw. eingeschlossen, oder eine bestimmte Men­ ge von Füllmaterialien kann und wird erwünschterweise in dem verbindenden Leiter in der Nachbarschaft der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht eingeschlossen, wenn der verbindende Leiter schmilzt und als ein Lot wie erforderlich verbunden wird. Wenn die Lücke zwischen dem Halbleitersubstrat und der isolier­ ten Leiterplatte zuvor mit dem nichtleitenden Harz wie in der ersten Ausführungsform gefüllt wird, wird die Isolierung zwi­ schen dem verbindenden Leiter beibehalten und die Halbleitervor­ richtung mit einer hohen Zuverlässigkeit kann erhalten werden. Zusätzlich ist, sogar wenn ein Material eines niedrigen Schmelz­ punkts als ein Material für den verbindenden Leiter verwendet wird, die Bildung der Resistschicht auf der isolierten Leiter­ platte nicht nötig, und Kosten können verringert werden.

Claims (18)

1. Halbleitervorrichtung mit
einer Elektrodenanschlußstelle (2), die auf einer Hauptoberflä­ che eines Halbleitersubstrats (1) gebildet ist,
einer schützenden Isolierschicht (3, 4), die die Elektrodenan­ schlußstelle (2) und die Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats (1) bedeckt,
einer unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), die mit der Elektrodenanschlußstelle (2) verbunden ist, um eine Öff­ nung der schützenden Isolierschicht (3, 4) zu bedecken, die in einem Bereich gebildet ist, der der Elektrodenanschlußstelle (2) entspricht,
einem verbindenden Leiter (13), der eine isolierte Leiterplatte (11) und das Halbleitersubstrat (1) verbindet, um eine elektri­ sche Verbindung zwischen einer Anschlußelektrode (12), die auf der isolierten Leiterplatte (11) gebildet ist, und der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5) herzustellen, und
einem nichtleitenden Harz (14), das den verbindenden Leiter (13) umgibt, um eine Lücke zwischen der isolierten Leiterplatte (11) und dem Halbleitersubstrat (1) zu füllen,
wobei die unterhalb liegende verbindende Metallschicht (5) min­ destens in einem Bereich eines peripheren Abschnitts, der einen äußeren peripheren Abschnitt enthält, nicht von dem verbindenden Leiter (13) bedeckt ist.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Ab­ schnitt der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), der durch den verbindenden Leiter (13) bedeckt ist, auf einen Abschnitt in einem Bereich begrenzt ist, der der in der schüt­ zenden Isolierschicht (3, 4) gebildeten Öffnung entspricht, und ein Abschnitt, der diesen Abschnitt umgibt, nicht mit dem ver­ bindenden Leiter (13) bedeckt ist.
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Ab­ schnitt der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), der durch den verbindenden Leiter (13) bedeckt ist, auf einen Abschnitt der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5) einschließlich eines Bereiches begrenzt ist, der der in der schützenden Isolierschicht (3, 4) gebildeten Öffnung entspricht, und ein Abschnitt, der diesen Abschnitt umgibt, nicht mit dem verbindenden Leiter (13) bedeckt ist.
4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Bereich der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), der der Öffnung entspricht, auf einer Seite des Halbleiter­ substrats (1) abgesenkt ist, und eine Stufe zwischen dem Be­ reich, der der Öffnung entspricht, und einem Bereich, der den Bereich, der der Öffnung entspricht, umgibt, gebildet ist.
5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der verbindende Leiter (13) hauptsächlich aus zwei Ab­ schnitten (21, 22) mit verschiedenen ebenen Formen auf einer Querschnittsebene parallel zu der isolierten Leiterplatte (11) gebildet ist, und ein Abschnitt mit einer kleinen ebenen Fläche (21) benachbart zu der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht (5) angeordnet ist.
6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der verbindende Leiter (13) hauptsächlich aus zwei Ab­ schnitten (21, 22) mit verschiedenen ebenen Formen auf einer Querschnittsebene parallel zu der isolierten Leiterplatte (11) gebildet ist und ein Abschnitt mit einer großen ebenen Fläche (22) benachbart zu der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht (5) angeordnet ist.
7. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die isolierte Leiterplatte (11) weiter ein Lötresist (31) mit einer Öffnung aufweist, die darin gebildet ist, um die elektrische Verbindung zwischen der Anschlußelektrode (12) und dem verbindenden Leiter (13) zu bilden.
8. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das nichtleitende Harz (14) Füllmaterialien (15) auf­ weist und die Füllmaterialien höchstens 1 µm in einem durch­ schnittlichen Durchmesser oder 5 µm in einem maximalen Durchmes­ ser betragen.
9. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der alle Füllmaterialien (15), die in dem nichtleitenden Harz enthalten sind, kugelförmig sind.
10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der in einer Grenzfläche zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (15) und dem verbindenden Leiter (13) Füllmaterialien (15) in einem peripheren Bereich enthalten sind, der die Grenzfläche der unterhalb liegenden verbindenden Metall­ schicht (5) und dem verbindenden Leiter (13) enthält, aber nicht in der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5).
11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die durch eine Transportform (30) bedeckt ist.
12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der ein Material des verbindenden Leiters (13) ein Material ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Lot, Au, Ag, Cu, Al, Bi, Zn, Sb, In, Pd, Si und einer Legierung davon besteht.
13. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit den Schritten:
Bilden einer Elektrodenanschlußstelle (2) auf einer Hauptober­ fläche eines Halbleitersubstrats (1),
Bilden einer schützenden Isolierschicht (3, 4) auf der Elektro­ denanschlußstelle (2) und der Hauptoberfläche,
Bilden einer Öffnung in der schützenden Isolierschicht (3, 4) in einem Bereich, der der Elektrodenanschlußstelle (2) entspricht,
Bilden einer unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), die mit der Elektrodenanschlußstelle (2) verbunden ist, so auf der schützenden Isolierschicht (3, 4), daß die Öffnung gefüllt ist,
Bilden einer Anschlußelektrode (12) auf einer isolierten Leiter­ platte (11), und
Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), die auf dem Halblei­ tersubstrat (1) gebildet ist und der Anschlußelektrode (12), die auf der isolierten Leiterplatte (11) gebildet ist,
wobei in dem Schritt des Herstellens der elektrischen Verbindung ein verbindender Leiter (13), der die elektrische Verbindung zwischen der Anschlußelektrode (12), die auf der isolierten Lei­ terplatte (11) gebildet ist, und der unterhalb liegenden verbin­ denden Metallschicht (5), die auf dem Halbleitersubstrat (1) ge­ bildet ist, ausbildet, verbunden wird, während er in Kontakt mit und umgeben von dem nichtleitenden Harz (14) mindestens in einem zu verbindenden Abschnitt ist, wodurch die elektrische Verbin­ dung zwischen der Anschlußelektrode (12) und der unterhalb lie­ genden verbindenden Metallschicht (5) hergestellt wird.
14. Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, mit den Schritten: Verbinden eines Endes des verbindenden Leiters (13) mit der An­ schlußelektrode (12), die auf der isolierten Leiterplatte (11) gebildet ist, vor dem Schritt des Herstellens der elektrischen Verbindung; und Aufbringen des nichtleitenden Harzes (14) auf der isolierten Leiterplatte (11), die mit dem verbindenden Lei­ ter (13) verbunden ist, derart, daß das nichtleitende Harz (14) mit dem verbindenden Leiter (13) in Kontakt steht und diesen um­ gibt; wobei in dem Schritt des Herstellens elektrischen Verbin­ dung ein anderes Ende des verbindenden Leiters (13) mit der un­ terhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), die auf dem Halbleitersubstrat (1) gebildet ist, verbunden wird, wobei das nichtleitende Harz (14) mit dem verbindenden Leiter (13) in Kon­ takt steht und diesen umgibt.
15. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, mit den Schritten: Verbinden eines Endes des verbindenden Leiters (13) mit der un­ terhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), die auf dem Halbleitersubstrat (1) gebildet ist vor dem Schritt des Herstel­ lens der elektrischen Verbindung; und Aufbringen des nichtlei­ tenden Harzes (14) auf dem Halbleitersubstrat (1), das mit dem verbindenden Leiter (13) verbundenist, derart, daß das nicht­ leitende Harz (14) mit dem verbindenden Leiter (13) in Kontakt steht und diesen umgibt; wobei in dem Schritt des Herstellens der elektrischen Leitung ein anderes Ende des verbindenden Lei­ ters (13) mit der Anschlußelektrode (12), die auf der isolierten Leiterplatte (11) gebildet ist, verbunden wird, wobei das nicht­ leitende Harz (14) mit dem verbindenden Leiter (13) in Kontakt steht und diesen umgibt.
16. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, mit den Schritten: Verbinden eines Endes des verbindenden Leiters (13) mit der An­ schlußelektrode (12), die auf der isolierten Leiterplatte (11) gebildet ist, vor dem Schritt des Herstellens der elektrischen Verbindung; und Bilden einer Schicht des nichtleitenden Harzes (14) auf dem Halbleitersubstrat (1) mit der darauf gebildeten unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), wobei in dem Schritt des Herstellens der elektrischen Verbindung ein anderes zu verbindendes Ende des verbindenden Leiters (13) mit der un­ terhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5), die auf dem Halbleitersubstrat (1) gebildet ist, verbunden wird unter Weg­ schieben des nichtleitenden Harzes (14), während er in Kontakt mit und von dem nichtleitenden Harz (14) umgeben ist.
17. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13 mit den Schritten: Verbinden eines Endes des verbindenden Leiters (13) mit der un­ terhalb liegenden verbindenden Schicht (5), die auf dem Halblei­ tersubstrat (1) gebildet ist, vor dem Schritt des Herstellens der elektrischen Verbindung; und Bilden einer Schicht des nicht­ leitenden Harzes (14) auf der isolierten Leiterplatte (11) mit der darauf gebildeten Anschlußelektrode (12), wobei in dem Schritt des Herstellens der elektrischen Verbindung ein anderes zu verbindendes Ende des verbindenden Leiters (13) mit der An­ schlußelektrode (12) verbunden wird, die auf der isolierten Lei­ terplatte (11) gebildet ist, wobei das nichtleitende Harz (14) weggeschoben wird, während er in Kontakt steht mit dem nichtlei­ tenden Harz (14) und von diesem umgeben ist.
18. Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13 mit den Schritten: Bilden einer Schicht des nichtleitenden Harzes (14), um die iso­ lierte Leiterplatte (11) zu bedecken; Bilden einer Öffnung in der Schicht des nichtleitenden Harzes (14) in einem Bereich, der der Anschlußelektroden (12) entspricht; und Bilden des verbin­ denden Leiters (13) in der Öffnung der Schicht des nichtleiten­ den Harzes (14) durch eine Abscheidungstechnik; wobei in dem Schritt des Herstellens der elektrischen Verbindung ein Ende des verbindenden Leiters (13) der isolierten Leiterplatte (11) mit der unterhalb liegenden verbindenden Metallschicht (5) des Halb­ leitersubstrats (1) verbunden wird.
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