DE10106564B4 - Bondierungsanschlussflächenanordnung - Google Patents

Bondierungsanschlussflächenanordnung Download PDF

Info

Publication number
DE10106564B4
DE10106564B4 DE10106564A DE10106564A DE10106564B4 DE 10106564 B4 DE10106564 B4 DE 10106564B4 DE 10106564 A DE10106564 A DE 10106564A DE 10106564 A DE10106564 A DE 10106564A DE 10106564 B4 DE10106564 B4 DE 10106564B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bonding pad
signal connection
connection point
protective layer
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10106564A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10106564A1 (de
Inventor
Hsiao-Che Wu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Promos Technologies Inc
Original Assignee
Promos Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Promos Technologies Inc filed Critical Promos Technologies Inc
Priority to DE10106564A priority Critical patent/DE10106564B4/de
Publication of DE10106564A1 publication Critical patent/DE10106564A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10106564B4 publication Critical patent/DE10106564B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L24/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/0212Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers
    • H01L2224/02122Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/02163Auxiliary members for bonding areas, e.g. spacers being formed on the semiconductor or solid-state body on the bonding area
    • H01L2224/02165Reinforcing structures
    • H01L2224/02166Collar structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/04042Bonding areas specifically adapted for wire connectors, e.g. wirebond pads
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001Internal layers
    • H01L2224/05075Plural internal layers
    • H01L2224/0508Plural internal layers being stacked
    • H01L2224/05085Plural internal layers being stacked with additional elements, e.g. vias arrays, interposed between the stacked layers
    • H01L2224/05089Disposition of the additional element
    • H01L2224/05093Disposition of the additional element of a plurality of vias
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001Internal layers
    • H01L2224/05075Plural internal layers
    • H01L2224/0508Plural internal layers being stacked
    • H01L2224/05085Plural internal layers being stacked with additional elements, e.g. vias arrays, interposed between the stacked layers
    • H01L2224/05089Disposition of the additional element
    • H01L2224/05093Disposition of the additional element of a plurality of vias
    • H01L2224/05095Disposition of the additional element of a plurality of vias at the periphery of the internal layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/05001Internal layers
    • H01L2224/05075Plural internal layers
    • H01L2224/0508Plural internal layers being stacked
    • H01L2224/05085Plural internal layers being stacked with additional elements, e.g. vias arrays, interposed between the stacked layers
    • H01L2224/05089Disposition of the additional element
    • H01L2224/05093Disposition of the additional element of a plurality of vias
    • H01L2224/05096Uniform arrangement, i.e. array
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/0555Shape
    • H01L2224/05552Shape in top view
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/0555Shape
    • H01L2224/05552Shape in top view
    • H01L2224/05555Shape in top view being circular or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/0555Shape
    • H01L2224/05556Shape in side view
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/05Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process of an individual bonding area
    • H01L2224/0554External layer
    • H01L2224/05599Material
    • H01L2224/056Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05617Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/05624Aluminium [Al] as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/485Material
    • H01L2224/48505Material at the bonding interface
    • H01L2224/48599Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au)
    • H01L2224/486Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/48617Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Gold (Au) with a principal constituent of the bonding area being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950 °C
    • H01L2224/48624Aluminium (Al) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01013Aluminum [Al]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01014Silicon [Si]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01019Potassium [K]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01068Erbium [Er]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01079Gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/049Nitrides composed of metals from groups of the periodic table
    • H01L2924/050414th Group
    • H01L2924/05042Si3N4

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

Bondierungsanschlussflächenanordnung, die bei einem Halbleitergerät (200) einsetzbar und elektrisch mit einem Signalverbindungspunkt (202) des Halbleitergeräts (200) verbunden ist, wobei die Bondierungsanschlußflächenanordnung aufweist:
eine kreisförmige Bondierungsanschlussfläche (206);
eine Dielektrikumsschicht (205), die zwischen der Bondierungsanschlussfläche (206) und dem Signalverbindungspunkt (202) angeordnet ist, wobei ein kreisringförmiger leitender Kanal (204') in der Dielektrikumsschicht (205) vorgesehen ist und der leitende Kanal zur elektrischen Verbindung des Signalverbindungspunktes (202), und der Bondierungsanschlussfläche (206) verwendet wird, wobei der Signalverbindungspunkt (202) eine kreisförmige Fläche aufweist; und
eine Schutzschicht (208), welche die Bondierungsanschlussflächenanordnung abdeckt, wobei die kreisförmige Bondierungsanschlussfläche freigelegt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bondierungsanschlußflächenanordnung und insbesondere eine derartige Bondierungsanschlußflächenanordnung, bei welcher die Bondierungsfläche eine Form aufweist, bei welcher scharfe Ecken vermieden werden, also beispielsweise die Form eines Kreises oder einer Ellipse.
  • In einer frühen Stufe eines Verfahrens zur Herstellung von Halbleitern werden Prozeduren unter Verwendung von Photomasken eingesetzt, die jeweils zur Festlegung aktiver Bereiche, von Gateanordnungen, von Kontaktanordnungen zwischen Metallschichten und Source/Drainbereichen, von Mustern mehrerer Metallverbindungen, und von Bondierungsanschlußflächen verwendet werden. Infolge von Anforderungen wie einer höheren Integrationsdichte von Halbleitergeräten und höheren Geschwindigkeiten der Funktionen oder der Datenverarbeitung werden immer mehr Signalverbindungspunkte erforderlich, und nimmt deren Anzahl signifikant zu. Mit zunehmender Anzahl von Signalverbindungspunkten nimmt auch die Anzahl von Bondierungsanschlußflächen für die jeweiligen Signalverbindungspunkte signifikant zu. Nachdem die Bondierungsanschlußflächen ausgebildet wurden, schließt sich daran ein Prozeß an, bei welchem die integrierten Schaltungen (ICs) in Gehäuse eingebracht werden. Die elektrische Verbindung des Halbleitergeräts und der Bondierungsanschlußflächen und die Verbindung von Golddrähten mit Leiterrahmen umfassen die Verwendung von sogenanntem Bondierungsdraht. Die Abmessungen des Golddrahts liegen im Bereich von etwa 20 bis 50 μm. Der Zweck des Drahtbondierens besteht darin, die Bondierungsanschlußflächen des Halbleitergeräts mit dem internen Leitungsabschnitt des Leiterrahmens zu verbinden, durch den Signale des Halbleitergeräts an ein externes Gerät übertragen werden können.
  • Bei dem Prozeß des Drahtbondierens dient die Bondierungsanschlußfläche des Halbleitergeräts als ein erster Bondierungspunkt, und dient der interne Leitungsabschnitt des Leiterrahmens als ein zweiter Bondierungspunkt. Dann wird ein Ende des Golddrahts erwärmt und zu einer kleinen Kugel geschmolzen, und wird der Abschnitt mit der kleinen Kugel auf der Bondierungsanschlußfläche durch Einwirkung von Ultraschallwellen zusammengedrückt. Der Golddraht wird mit dem internen Leitungsabschnitt des Leiterrahmens verbunden, nachdem er entlang einem vorbestimmten Weg geführt wurde, und wird dann abgebrochen.
  • Der Vorgang der Drahtbondierung wird immer wieder wiederholt, bis sämtliche Verbindungen fertiggestellt sind. Während des Drahtbondierungsprozesses werden die Ultraschallwellen dazu eingesetzt, die kleine Kugel auf der Bondierungsanschlußfläche zu komprimieren, und daher kann eine Schutzschicht oder eine Dielektrikumsschicht um die Bondierungsanschlußflächen herum leicht durch die mechanischen Spannungen reißen, die durch die Ultraschallwellen hervorgerufen werden. Nach dem Prozeß des Drahtbondierens wird das Halbleitergerät mit einem Gehäuse versehen, und können unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten (CTE) zwischen Epoxyharz und einer Schutzschicht dazu führen, daß die Schutzschicht oder die Dielektrikumsschicht an einem Punkt reißt, an dem sich die mechanischen Spannungen konzentrieren.
  • Die 1a bis 1f umfassen Aufsichten und Querschnittsansichten einer herkömmlichen Bondierungsanschlußfläche in Form eines Quadrats. In den 1a bis 1f sind Signalverbindungspunkte 102 dargestellt, die auf einem Halbleitergerät 100 liegen, und direkt oder über verschiedene Arten von Stopfen 104 elektrisch mit einer Bondierungsanschlußfläche 106 verbunden sind. Die Stopfen 104 in einer Dielektrikumsschicht 105, die in den 1a bis 1e gezeigt sind, sind dazu vorgesehen, Rauschen zu verhindern, das durch Antenneneffekte hervorgerufen wird.
  • Nach der Verbindung jeder Bondierungsanschlußfläche 106 und des zugehörigen Signalverbindungspunktes 102 wird eine Schutzschicht 108 über dem Halbleitergerät 100 ausgebildet, und wird dann durch einen Photolithographieprozeß und einen sich daran anschließenden Ätzprozeß bearbeitet, um die Bondierungsanschlußfläche 106 freizulegen. Daher werden die Bondierungsanschlußflächen 106 in dem Halbleitergerät 100 gegeneinander durch die Schutzschicht 108 isoliert. Infolge der quadratischen Form der Bondierungsanschlußflächen 106 bei dem herkömmlichen Gerät kann es einfach geschehen, daß sich die Spannungen zwischen der Bondierungsanschlußfläche 106 und der Schutzschicht 108 an den Ecken der Bondierungsanschlußfläche 106 konzentrieren, infolge des abrupten Abfalls des Querschnitts der Schutzschicht 108. Die Querschnittsfläche der Schutzschicht 108 neben der Bondierungsanschlußfläche 16 und in deren Nähe ist erheblich größer als die Querschnittsfläche der Schutzschicht 108 zwischen einem zentralen Abschnitt zweier benachbarter Bondierungsanschlußflächen 106. Der Unterschied der Querschnittsflächen der Schutzschicht 108 wird signifikant von der Ecke der Bondierungsanschlußfläche 106 zum Zentrumsabschnitt der beiden benachbarten Bondierungsanschlußflächen 106 hin verringert. Dies stellt den Grund dafür dar, daß sich die Spannungen an der Ecke der Bondierungsanschlußfläche 106 konzentrieren.
  • Die quadratisch ausgebildete Bondierungsanschlußfläche 106 verursacht das Problem, daß sich die mechanischen Spannungen zwischen der Schutzschicht 108 und der Bondierungsanschlußfläche 106 an der Ecke der Bondierungsanschlußfläche 106 konzentrieren. Bei dem späteren Drahtbondierungsprozeß wird die kleine Goldkugel auf der Bondierungsanschlußfläche 106 mit Hilfe von Ultraschallwellen komprimiert, wobei allerdings die Ultraschallwellen leicht dazu führen können, daß die Schutzschicht 108 und die Dielektrikumsschicht 105 abreißen. Nach der Prozedur der Gehäuseausbildung kann die Schutzschicht 108 oder die Dielektrikumsschicht 105 plötzlich einen Punkt aufweisen, an dem sich die mechanischen Spannungen konzentrieren, infolge des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei dem Epoxyharz und dem Wafer.
  • Die quadratische Form der Bondierungsanschlußfläche kann dazu führen, daß sich die mechanischen Spannungen an der Ecke der Bondierungsanschlußfläche konzentrieren, und dann kann ein Abreißen der Schutzschicht oder der Dielektrikumsschicht bei den sich anschließenden Schritten des Drahtbondierens und der Gehäuseausbildung auftreten.
  • In der Offenlegungsschrift DE 195 31 691 A1 wird eine Kontaktierungsanschlussstruktur für eine Halbleitervorrichtung offenbart, die zwei Verdrahtungsschichten und eine dazwischenliegende Isolierschicht aufweist, wobei die Form der zweiten Verdrahtungsschicht nicht notwendigerweise rechteckig ist.
  • In der JP 05-343466 A wird eine Anschlussfläche für eine Halbleitervorrichtung offenbart, die zwei Al-Verdrahtungsschichten und eine dazwischenliegende Isolierschicht aufweist, wobei die Verdrahtungsschichten über in der Isolierschicht vorgesehene Öffnungen elektrisch miteinander verbunden sind.
  • In der JP 03-153048 A wird eine Anschlussfläche beschrieben, die eine polygone oder kreisförmige Form aufweist, um mechanische Spannungen zu reduzieren.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bondierungsanschlußflächenanordnung in Verbindung mit einem Signalverbindungspunkt eines Halbleitergeräts zur Verfügung zu stellen, in dem insgesamt mechanische Spannungen weiter minimiert werden, insbesondere mechanische Spannungen auch an dem Signalverbindungspunkt verringert werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Bondierungsanschlußflächenanordnung zur Verfügung gestellt, die kreis- oder ellipsenförmig ist. Die Kreis- oder Ellipsenform der Bondierungsanschlußflächenanordnung kann eine abrupte Abnahme des Querschnitts der Schutzschicht infolge der allmählichen Änderung der Eckigkeit verhindern. Durch eine derartige Form können daher die mechanischen Spannungen besser verteilt werden, und kann das Abreißen der Schutzschicht nach den Vorgängen des Drahtbondierens und der Gehäuseausbildung verhindert werden. Insbesondere ist aber die Bondierungsanschlußfläche in der erfindungsgemäßen Anordnung elektrisch mit einem Signalverbindungspunkt verbunden, der für eine kreisförmige Bondierungsanschlußfläche ebenfalls eine kreisförmige und für eine ellipsenförmige Bondierungsanschlußfläche ebenfalls eine ellipsenförmig Fläche aufweist.
  • Es wird darauf hingewiesen, daß sowohl die voranstehende, allgemeine Beschreibung als auch die nachstehende, detaillierte Beschreibung als beispielhaft zu verstehen sind, und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung dienen sollen.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus denen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
  • 1a bis 1f Aufsichten und Querschnittsansichten eines herkömmlichen Halbleitergeräts mit quadratischen Bondierungsanschlußflächen;
  • 2 ein Spannungskonzentrationsfaktordiagramm, welches das Verhältnis (Radius zur kleinen Entfernung, r/d) in Abhängigkeit von dem Spannungskonzentrationsfaktor K erläutert, wobei der kleine Einschub in dem Diagramm dasselbe Material an unterschiedlichen Teilen der Querschnittsfläche zeigt (D → d);
  • 3a bis 3f Aufsichten und Querschnittsansichten eines Halbleitergeräts mit kreisringförmigen Bondierungsanschlußflächen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
  • 4a bis 4f Aufsichten und Querschnittsansichten eines Halbleitergeräts mit ellipsenförmigen Bondierungsanschlußflächen gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
  • In 2 ist die Beziehung zwischen dem Spannungskonzentrationsfaktor K und einem Kurvenverhältnis (r/d) bei verschiedenen Querschnittsflächen (D → d) im selben Material dargestellt. Mit D ist eine größere Breite des Materials im Querschnitt bezeichnet, mit d eine kleinere Breite des Materials im Querschnitt, und mit r/d das Kurvenverhältnis von Flächen zwischen der Fläche mit der Breite D des Materials und der Fläche mit der Breite d des Materials im Querschnitt. Es sind vier unterschiedliche Werte angegeben, die eine abrupte Abnahme der Querschnittsfläche in dem Material angeben, und diese sind D/d = 1,50, D/d = 2,00, D/d = 3,00 sowie D/d = 4,00. Der Spannungskonzentrationsfaktor K nimmt nicht linear ab, wenn die Krümmung (Verhältnis des Radius zur kleinen Entfernung, r/d) zunimmt. An einer Grenzfläche zwischen einem Abschnitt des Materials mit einer größeren Querschnittsfläche und einem Abschnitt des Materials mit einer kleineren Querschnittsfläche wird daher, wenn ein besseres, nämlich größeres Kurvenverhältnis (r/d) vorgesehen wird, die abrupte Abnahme der Querschnittsfläche verringert, also verbessert.
  • Daher verringert sich der Spannungskonzentrationsfaktor K, so daß die Stärke der mechanischen Spannungen besser verteilt wird.
  • Bei der herkömmlichen Ausbildung der Bondierungsanschlußfläche 106 und der Schutzschicht 108, wie sie in den 1a bis 1f gezeigt ist, ist das Problem der Konzentration mechanischer Spannungen an der Grenzfläche zwischen einer größeren Querschnittsfläche und einer kleineren Querschnittsfläche in der Schutzschicht 108 vorhanden. Gemäß 2 ist bei der Bondierungsanschlußfläche 106 in Form eines Quadrats das Verhältnis (r/d) in der Ecke annähernd gleich Null, so daß eine maximale mechanische Spannung bei dem Prozeß der Ausbildung eines Gehäuses auftritt. Diese maximale Spannung kann zu der Schwierigkeit der Rißbildung bei dem nächsten Prozeß führen.
  • Daher stellt die vorliegende Erfindung eine Bondierungsanschlußfläche in Form eines Kreises oder einer Ellipse zur Verfügung, wodurch das Kurvenverhältnis (r/d) an der Grenzfläche einer größeren Querschnittsfläche und einer kleineren Querschnittsfläche erhöht wird. Dies bedeutet, daß ein kleinerer Spannungskonzentrationsfaktor K durch Verbesserung und Erhöhung des Kurvenverhältnisses (r/d) erzielt wird.
  • In den 3a bis 3f sind Aufsichten und Querschnittsansichten eines Halbleitergeräts 200 mit kreisringförmigen Bondierungsanschlußflächen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Aufsichten in den 3a bis 3f zeigen einen kreisförmigen Signalverbindungspunkt 202 auf einem Halbleitergerät 200, der elektrisch mit einer kreisringförmigen Bondierungsanschlußfläche 206 verbunden ist, entweder über Stopfen 204 mit unterschiedlicher Ausbildung, runde Leiter 204' in einer Dielektrikumsschicht 205, oder direkt.
  • In 3a sind die Stopfen 204 der Dielektrikumsschicht 205 gleichmäßig in Form einer Matrix verteilt, abgedeckt durch die kreisringförmige Bondierungsanschlußfläche 206. In 3b sind die Stopfen 204 als kreisringförmiges Feld unter der Platte der kreisringförmigen Bondierungsanschlußfläche 206 vorgesehen. In 3c sind die Stopfen 204 unter dem Zentrumsabschnitt der kreisringförmigen Bondierungsanschlußfläche 206 angeordnet. In 3d sind die Stopfen 206 in Form eines Kreuzes unter der kreisringförmigen Bondierungsanschlußfläche 206 vorgesehen.
  • Wie in 3e gezeigt ist, sind der kreisförmige Signalverbindungspunkt 202 und die kreisringförmige Bondierungsanschlußfläche 206 miteinander über den runden Leiter 204' verbunden. In 3f ist der kreisförmige Signalverbindungspunkt 202 direkt mit der kreisringförmigen Bondierungsanschlußfläche 206 verbunden. Das Herstellungsverfahren für die Stopfen 204 und den runden Leiter 204' besteht darin, die Dielektrikumsschicht 205 über dem kreisförmigen Signalverbindungspunkt 202 herzustellen, um mehrere Löcher in der Dielektrikumsschicht 205 durch Lithographie- und Ätzprozesse auszubilden, und ein leitfähiges Material in die mehreren Löcher einzufüllen, so daß der Stopfen 204 und der runde Leiter 204' ausgebildet werden. In den 3a bis 3e sind die Auswirkungen der Stopfen 204 und des runden Leiters 204' ähnlich jenen bei der herkömmlichen Konstruktion, und bestehen darin, das Rauschen zu verhindern, das durch Antenneneffekte hervorgerufen wird.
  • Nachdem jede der Bondierungsanschlußflächen 206 mit dem zugehörigen kreisförmigen Signalverbindungspunkt 202 verbunden wurde, wird eine Schutzschicht 208 über dem Halbleitergerät 200 hergestellt. Die Schutzschicht 208 wird dann durch Lithographie- und Ätzprozesse bearbeitet, um die kreisringförmigen Bondierungsanschlußflächen 206 freizulegen. Daher werden die kreisringförmigen Bondierungsanschlußflächen 206 gegeneinander durch die Schutzschicht 208 isoliert. Das Material der Schutzschicht 208 ist beispielsweise Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid. Das Material der kreisringförmigen Bondierungsanschlußflächen 206 ist beispielsweise Aluminium (Al).
  • Wie aus den 3a bis 3f hervorgeht, sind die Bondierungsanschlußflächen 206 kreisringförmig ausgebildet, und weisen keine scharfen oder spitzen Ecken auf. Durch diese Konstruktion kann eine abrupte Abnahme des Querschnitts der Schutzschicht 208 infolge einer allmählichen Abnahme der Eckigkeit verhindert werden. Daher können die mechanischen Spannungen gleichmäßig um die kreisringförmigen Bondierungsanschlußflächen 206 und die Schutzschicht 208 herum verteilt werden.
  • Die 4a bis 4f sind Aufsichten und Querschnittsansichten eines Halbleitergeräts, das eine Bondierungsanschlußfläche in Form einer Ellipse aufweist. Die Anordnungen in den 4a bis 4f sind ansonsten ähnlich jenen, die in den 3a bis 3f gezeigt sind. Ein ellipsenförmiger Signalverbindungspunkt 302 auf einem Halbleitergerät 300 ist elektrisch mit einer ellipsenförmigen Bondierungsanschlußfläche 306 verbunden, entweder über Stopfen 304 mit unterschiedlichen Anordnungen, einen runden Leiter 304' in einer Dielektrikumsschicht 305, oder direkt. Sowohl der Stopfen 304 als auch der runde Leiter 304' sind so ausgebildet, daß hierdurch Rauschen verhindert wird, das durch Antenneneffekte hervorgerufen werden könnte. Die Verteilung der Stopfen 304 und des runden Leiters 304' sind ähnlich wie bei der Anordnung, die in den 3a bis 3f gezeigt ist. Die ellipsenförmigen Bondierungsanschlußflächen 306 sind gegeneinander durch eine Schutzschicht 308 aus einem Dielektrikumsmaterial isoliert.
  • Bei der in den 4a bis 4f dargestellten Ausführungsform weisen die Bondierungsanschlußflächen 306 die Formen von Ellipsen auf, was bedeutet, daß keine scharfen Ecken vorhanden sind. Diese Konstruktion kann daher eine abrupte Abnahme der Querschnitte der Schutzschicht 308 infolge einer allmählichen Änderung der Eckigkeit verhindern. Daher können die mechanischen Spannungen gleichmäßig um die ellipsenförmigen Bondierungsanschlußflächen 306 und die Schutzschicht 308 herum verteilt werden.
  • Bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen sind die Bondierungsanschlußflächen 206 oder 306 jeweils so ausgebildet, daß sie die Form eines Kreises bzw. einer Ellipse aufweisen. Mechanische Spannungen werden daher ordnungsgemäß und gleichförmig zwischen den Bondierungsanschlußflächen und der Schutzschicht verteilt. Daher wird das Problem ausgeschaltet, daß eine Konzentration der mechanischen Spannungen auftritt. Probleme im Hinblick auf eine Rißbildung beim Einsatz von Ultraschallwellen zum Komprimieren des Golddrahts auf den Bondierungsanschlußflächen werden verhindert. Aus demselben Grund, infolge der guten Verteilung der mechanischen Spannungen zwischen den Bondierungsanschlußflächen und der Schutzschicht, treten nach dem Vorgang der Gehäuseausbildung keine Probleme in Bezug auf eine Rißbildung bei der Schutzschicht 208 oder der Schutzschicht 308 infolge des unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem Epoxyharz und dem Wafer auf.
  • Die vorliegende Erfindung weist einige Vorteile auf, von denen einige nachstehend im einzelnen ausgeführt sind:
    • 1. Die vorliegende Erfindung stellt eine Ausbildung einer Bondierungsanschlußfläche mit einer Form, bei welcher keine scharfen Ecken auftreten, für ein Halbleitergerät zur Verfügung. Beispielsweise wird, wie dies anhand der beiden Ausführungsformen beschrieben wurde, eine Anordnung mit Kreisform oder Ellipsenform der Bondierungsanschlußfläche zur Verfügung gestellt. Hierdurch können die mechanischen Spannungen zwischen der Schutzschicht und der Bondierungsanschlußfläche verteilt werden. Weiterhin kann verhindert werden, daß sich die mechanischen Spannungen zu stark an gewissen Punkten konzentrieren. Daher treten keine Probleme in Bezug auf eine Rißbildung auf, da eine übermäßige Konzentration mechanischer Spannungen vermieden wird.
    • 2. Die besondere Ausbildung der Bondierungsanschlußfläche mit einer Form, bei welcher keine scharfen Ecken auftreten, beispielsweise der Form eines Kreises oder der Ellipse, gemäß der vorliegenden Erfindung, kann verhindern, daß Probleme in Bezug auf eine Rißbildung bei dem sich anschließenden Prozeß auftreten. Zum Beispiel tritt bei dem folgenden Prozeß des Drahtbondierens unter Verwendung von Ultraschallwellen zum Komprimieren des dünnen Drahts auf der Bondierungsanschlußfläche kein Problem in Bezug auf eine Rißbildung auf.
    • 3. Die besondere Ausbildung der Bondierungsanschlußfläche mit einer Form, bei welcher scharfe Ecken vermieden werden, beispielsweise in Form eines Kreises oder einer Ellipse, gemäß der Erfindung, kann darüber hinaus Probleme in Bezug auf eine Rißbildung bei der Schutzschicht infolge eines unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bei dem Epoxyharz und dem Wafer verhindern.
  • Fachleuten auf diesem Gebiet wird deutlich werden, daß sich verschiedene Abänderungen und Variationen bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung vornehmen lassen, ohne vom Wesen und Umfang der Erfindung abzuweichen, die sich aus der Gesamtheit der vorliegenden Anmeldeunterlagen ergeben und von den beigefügten Patentansprüchen umfaßt sein sollen.

Claims (3)

  1. Bondierungsanschlussflächenanordnung, die bei einem Halbleitergerät (200) einsetzbar und elektrisch mit einem Signalverbindungspunkt (202) des Halbleitergeräts (200) verbunden ist, wobei die Bondierungsanschlußflächenanordnung aufweist: eine kreisförmige Bondierungsanschlussfläche (206); eine Dielektrikumsschicht (205), die zwischen der Bondierungsanschlussfläche (206) und dem Signalverbindungspunkt (202) angeordnet ist, wobei ein kreisringförmiger leitender Kanal (204') in der Dielektrikumsschicht (205) vorgesehen ist und der leitende Kanal zur elektrischen Verbindung des Signalverbindungspunktes (202), und der Bondierungsanschlussfläche (206) verwendet wird, wobei der Signalverbindungspunkt (202) eine kreisförmige Fläche aufweist; und eine Schutzschicht (208), welche die Bondierungsanschlussflächenanordnung abdeckt, wobei die kreisförmige Bondierungsanschlussfläche freigelegt ist.
  2. Bondierungsanschlussflächenanordnung, die bei einem Halbleitergerät (300) einsetzbar und elektrisch mit einem Signalverbindungspunkt (302) des Halbleitergeräts (300) verbunden ist, wobei die Bondierungsanschlußflächenanordnung aufweist: eine elliptische Bondierungsanschlussfläche (306); eine Dielektrikumsschicht (305), die zwischen der Bondierungsanschlussfläche (306) und dem Signalverbindungspunkt (302) angeordnet ist, wobei ein elliptischringförmiger leitender Kanal (304') in der Dielektrikumsschicht (305) vorgesehen ist und der leitende Kanal zur elektrischen Verbindung des Signalverbindungspunktes (302), und der Bondierungsanschlussfläche (306) verwendet wird, wobei der Signalverbindungspunkt (302) eine elliptische Fläche aufweist; und eine Schutzschicht (308), welche die Bondierungsanschlussflächenanordnung abdeckt, wobei die elliptische Bondierungsanschlußfläche freigelegt ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Material der Bondierungsansschlußfläche Aluminium (Al) ist.
DE10106564A 2001-02-13 2001-02-13 Bondierungsanschlussflächenanordnung Expired - Fee Related DE10106564B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10106564A DE10106564B4 (de) 2001-02-13 2001-02-13 Bondierungsanschlussflächenanordnung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10106564A DE10106564B4 (de) 2001-02-13 2001-02-13 Bondierungsanschlussflächenanordnung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10106564A1 DE10106564A1 (de) 2002-08-22
DE10106564B4 true DE10106564B4 (de) 2006-04-20

Family

ID=7673830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10106564A Expired - Fee Related DE10106564B4 (de) 2001-02-13 2001-02-13 Bondierungsanschlussflächenanordnung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10106564B4 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5855361B2 (ja) * 2011-05-31 2016-02-09 三菱電機株式会社 半導体装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0268944A (ja) * 1988-09-02 1990-03-08 Matsushita Electron Corp 半導体装置
JPH02170548A (ja) * 1988-12-23 1990-07-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体装置
JPH03153048A (ja) * 1989-11-10 1991-07-01 Seiko Epson Corp 半導体装置
JPH05343466A (ja) * 1992-06-11 1993-12-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置のパッド構造
DE19531691A1 (de) * 1995-02-07 1996-08-08 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung und Kontaktierungsanschlußstruktur dafür

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0268944A (ja) * 1988-09-02 1990-03-08 Matsushita Electron Corp 半導体装置
JPH02170548A (ja) * 1988-12-23 1990-07-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体装置
JPH03153048A (ja) * 1989-11-10 1991-07-01 Seiko Epson Corp 半導体装置
JPH05343466A (ja) * 1992-06-11 1993-12-24 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置のパッド構造
DE19531691A1 (de) * 1995-02-07 1996-08-08 Mitsubishi Electric Corp Halbleitervorrichtung und Kontaktierungsanschlußstruktur dafür

Also Published As

Publication number Publication date
DE10106564A1 (de) 2002-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19720275B4 (de) Substrat für eine Halbleiteranordnung, Herstellungsverfahren für dasselbe und eine das Substrat verwendende stapelbare Halbleiteranordnung
DE19723203B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauteils in Chipgröße
DE19827237B4 (de) Leiterplattensubstrat für Halbleiterbauelementgehäuse und ein dasselbe verwendende Halbleiterbauelementgehäuse sowie Herstellungsverfahren für diese
DE60030931T2 (de) Halbleiteranordnung und Herstellungsverfahren dafür
DE69413602T2 (de) Halbleiteranordnung und Herstellungsverfahren
DE3134343C2 (de) Halbleiteranordnung
DE4236625C2 (de) Halbleitervorrichtung mit LOC-Leiterrahmen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE3913221A1 (de) Halbleiteranordnung
DE69315278T2 (de) Anschlussflächen-Struktur einer integrierten Schaltung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69422463T2 (de) Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterchip mit Rückseitenelektrode
DE102004033057A1 (de) Wafer-Level-Package-Struktur vom Fan-Out-Typ und Verfahren zur Herstellung derselben
DE112006003372T5 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Montage eines oben und unten freiliegenden eingehausten Halbleiters
DE19645568B4 (de) Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement
DE69527761T2 (de) Personalisierte Fläche eines Leiterrahmes geformt oder halb-geätzt zur Reduzierung mechanischer Beanspruchung an den Chipkanten
DE3428881A1 (de) Verfahren zum herstellen einer integrierten schaltungsvorrichtung
DE19817128A1 (de) Zuleitungsrahmen, den Zuleitungsrahmen benutzende Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung
DE102009055691A1 (de) Leistungshalbleitermodul
DE69628964T2 (de) Harzvergossenes Halbleiterbauteil und Herstellungsverfahren
DE19501557A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE69004581T2 (de) Plastikumhüllte Hybrid-Halbleiteranordnung.
DE102013200518A1 (de) Halbleiterpackung
DE102018206482B4 (de) Halbleiterbauelement mit einem Verbundwerkstoffclip aus Verbundmaterial
DE19651549B4 (de) Anschlußrahmen und Chipgehäuse
DE19526511A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung und Montage
DE102004047306B4 (de) Leistungs-Halbleiterbauteil mit mehreren Bauteilkomponenten

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee