DE102004047510A1 - Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten - Google Patents

Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten Download PDF

Info

Publication number
DE102004047510A1
DE102004047510A1 DE102004047510A DE102004047510A DE102004047510A1 DE 102004047510 A1 DE102004047510 A1 DE 102004047510A1 DE 102004047510 A DE102004047510 A DE 102004047510A DE 102004047510 A DE102004047510 A DE 102004047510A DE 102004047510 A1 DE102004047510 A1 DE 102004047510A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
semiconductor
system carrier
semiconductor device
layer
adhesion promoter
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.)
Withdrawn
Application number
DE102004047510A
Other languages
English (en)
Inventor
Joachim Dr. Mahler
Angela Dr. Kessler
Edmund Riedl
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.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
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 Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102004047510A priority Critical patent/DE102004047510A1/de
Priority to PCT/DE2005/001674 priority patent/WO2006034682A1/de
Publication of DE102004047510A1 publication Critical patent/DE102004047510A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
    • H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
    • H01L23/49586—Insulating layers on lead frames
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/28—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection
    • H01L23/31—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape
    • H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
    • H01L23/3142—Sealing arrangements between parts, e.g. adhesion promotors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/4501—Shape
    • H01L2224/45012—Cross-sectional shape
    • H01L2224/45015—Cross-sectional shape being circular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means 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
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/48463—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48464—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area also being a ball bond, i.e. ball-to-ball
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
    • H01L2224/85909—Post-treatment of the connector or wire bonding area
    • H01L2224/8592—Applying permanent coating, e.g. protective coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means 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
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01013—Aluminum [Al]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01029—Copper [Cu]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/12—Passive devices, e.g. 2 terminal devices
    • H01L2924/1204—Optical Diode
    • H01L2924/12044—OLED
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/183—Connection portion, e.g. seal
    • H01L2924/18301—Connection portion, e.g. seal being an anchoring portion, i.e. mechanical interlocking between the encapsulation resin and another package part

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten (3) und insbesondere die Verwendung von silicium- und metallorganischen Verbindungen zur Erzeugung einer Haftvermittlerschicht (5). Diese Haftvermittlerschicht (5) auf den Oberflächen (4) der Halbleiterbauteilkomponenten (3) eines Halbleiterbauteils weist eine mikroporöse Morphologie (6) auf und hat eine mittlere Dicke D zwischen 5 nm D 300 nm. Dabei weist die Haftvermittlerschicht (5) Halbleiter- und/oder Metalloxide einer relativen Verbindung aus sauerstoff- und metallorganischen Molekülen auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten, wobei die Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten teilweise eine Haftvermittlerschicht aufweisen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung von silicium- und/oder metallorganische Verbindungen zum Erzeugen einer Haftvermittlerschicht zwischen einem Systemträger und einer Kunststoffgehäusemasse. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauteilen, Systemträgern und einer derartigen Haftvermittlerschicht.
  • Eine mangelnde Haftung zwischen einem Systemträger und der Kunststoffgehäusemasse führt bei Halbleiterbauteilen dazu, dass sich Feuchtigkeit in der Grenzschicht zwischen Systemträger und Kunststoffgehäusemasse ansammelt. Diese Feuchtigkeit expandiert schlagartig, wenn das Halbleiterbauteil beim Auflöten auf eine Leiterplatte in kürzester Zeit von Raumtemperatur auf Temperaturen bis 260°C aufgeheizt wird. Folge der schlagartigen Expansion des Feuchtigkeitsgehalts sind Risse und/oder Brüche in dem Kunststoffgehäuse des Halbleiterbauteils, was als "Popcorn-Effekt" bezeichnet wird.
  • Um diesen Popcorn-Effekt zu verhindern, muss das Ansammeln von Feuchtigkeit in der Grenzschicht zwischen Halbleiterbauteilkomponenten und Kunststoffgehäusemasse verhindert werden. Das Ansammeln der Feuchtigkeit kann durch Verbesserung der Haftung zwischen den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten und der Oberfläche der Kunststoffgehäusemasse redu ziert werden. Es sind verschiedene Ansätze bekannt, um diese Haftung zu verbessern. Aus der US-5,554,569 ist ein Verfahren zur mechanischen Aufrauung der Oberfläche eines Flachleiterrahmens bekannt. Die aufgeraute Oberfläche ermöglicht eine Verzahnung mit der Kunststoffgehäusemasse und somit eine bessere Haftung. Dieses Verfahren ist jedoch in seiner Durchführung schwierig und kostenintensiv.
  • Die US-5,554,569 berichtet außerdem von Silanen als Haftvermittler zur Verbesserung der Haftung zwischen Metalloberflächen und Kunststoffgehäusen, erwähnt aber gleichzeitig das die Verwendung von Silanen aus verschiedenen Gründen problematisch ist, zumal Silane hygroskopisch sind und förmlich Feuchtigkeit anziehen.
  • Aus der Druckschrift US-5,205,036 ist ein Verfahren bekannt, mit dem die von einem Schutzfilm frei zu haltenden Oberflächenbereiche elektrischer Verbindungselemente von Halbleiterbauteilkomponenten eines Halbleiterbauteils innerhalb einer Kunststoffmasse vor dem Zusammenbau der Komponenten frei gehalten werden können, wobei der Schutzfilm Siliciumnitride, Siliciumoxide, Siliciumcarbide und/oder diamantartigen Kohlenstoff aufweisen kann.
  • Aus der Druckschrift DE 101 24 047 ist ein elektronisches Bauteil mit Halbleiterchips und Systemträgern, sowie Verfahren zur Herstellung derselben bekannt, wobei ein metallischer Systemträger eine galvanisch abgeschiedene Haftschicht aus Metalloxiden, insbesondere der Metalle Zink und Chrom unter Ausbildung einer dendritischen Morphologie aufweist. Dieses Bauteil und das Herstellungsverfahren haben den Nachteil, dass eine derartige dendritische Morphologie durch galvanische Abscheidung ausschließlich auf metallischen Oberflächen hergestellt werden kann, sodass diese Haftvermittlerschicht nicht für Halbleiterbauteilkomponenten, wie Systemträgern aus Keramik oder Leiterplattenmaterial, ohne vorherige Beschichtung mit einer kurzschließenden aber metallisch leitfähigen Schicht, herstellbar ist.
  • Aus der Druckschrift DE 102 21 503 ist ein teilweise in einem Oberflächenabschnitt mit Nanoporen versehener Metallgegenstand bekannt, der als Verbindungs-, Trag-, oder Leitungskomponente für ein Halbleiterbauteil eingesetzt werden kann. Dabei verbessern die Nanoporen in Oberflächenbereichen des Metallgegenstandes die Haftung zu einer Kunststoffgehäusemasse eines Halbleiterbauteils. Auch dieser bekannte Gegenstand hat den Nachteil, dass eine Haftungsverbesserung nur auf Oberflächen von Metallen erfolgen kann und nicht für unterschiedliche Materialien von Halbleiterbauteilkomponenten eines Halbleiterbauteils einsetzbar ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Halbleiterbauteil mit Halbleiterbauteilkomponenten anzugehen, wobei die Halbleiterbauteilkomponenten eine zuverlässige Haftung zu einer sie umgebenden Kunststoffgehäusemasse aufweisen. Diese zuverlässige Haftung zwischen der Kunststoffgehäusemasse und den unterschiedlichen Materialien der Halbleiterbauteilkomponenten aus Metall, Keramik oder anderen Kunststoffmaterialien soll vor dem Aufbringen bzw. vor einem Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten in die Kunststoffgehäusemasse erreicht werden.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergebe sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten geschaffen. Die Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten weisen teilweise eine Haftvermittlerschicht mit mikroporöser Morphologie zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten und der Kunststoffgehäusemasse auf. Die mittlere Dicke D dieser Haftvermittlerschicht mit mikroporöser Morphologie liegt zwischen 5 nm ≤ D ≤ 300 nm. Dazu weist die Haftvermittlerschicht Halbleiter- und/oder Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen auf. Unter metallorganischen Molekülen werden in diesem Zusammenhang organische Moleküle verstanden, die Halbleiterelemente und/oder Metallelemente als Radikale und/oder Zentralatom aufweisen. Zu den metallorganischen Molekülen werden in diesem Zusammenhang auch Silane gezählt, die an Stelle des zentralen Kohlenstoffatoms organischer Verbindungen entsprechende vierwertige Halbleiteratome, wie Silicium, aufweisen.
  • Ein Vorteil dieses Halbleiterbauteils ist es, dass die Haftvermittlerschicht auf allen Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten aus unterschiedlichsten Materialien angeordnet sein kann, sodass sie eine feuchtigkeits- und korrosionsfeste Grenzschicht zwischen Metalloberflächen, Keramikoberflächen und/oder anderen Kunststoffoberflächen der Halbleiterbauteile und dem Material der Kunststoffgehäusemasse, die bspw. aus einem Epoxidharz besteht, bildet. Die Haftvermittlerschicht aus einem Halbleiter- und/oder Metalloxid einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen ist somit nicht mehr, wie bekannte Haftvermittlerschichten im Stand der Technik, auf metallische Oberflächen beschränkt, sondern kann auch auf Systemträgern aufgebracht werden, die eine Keramikplatte oder eine Leiterplatte mit entsprechend strukturierter metallischer Beschichtung darstellen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht wird eine Oberflächenveredelung unterschiedlicher Materialien von Halbleiterbauteilkomponenten erreicht, die eine hohe Zuverlässigkeit auch unter extremen Feuchte- und Temperatur-Wechsellastbeanspruchung der Halbleiterbauteile gewährleistet. Es ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht auf den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten ein optimales Verbundsystem aus der Gesamtheit von Trägersubstrat-Oberfläche-Grenzfläche-Kunststoffgehäusemasse. Dieses Verbundsystem wird durch das Spannungsverhalten in der Grenzfläche im Ergebnis von Polymerisationsschrumpfungen, Kunststoffquellungen und im besonderen Maße durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Keramiken, Metallen und Kunststoffen bestimmt.
  • So ergeben sich Unterschiede um mehr als eine Größenordnung im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Metallen und Kunststoffen und bis zu zwei Größenordnungen zwischen Keramiken und Kunststoffen. Zwar konnte durch die Entwicklung von gefüllten, organischen Polymeren der thermische Ausdehnungskoeffizient der Kunststoffgehäusemasse um mehr als den Faktor 2 reduziert werden, jedoch ist das mit einer Reduzierung der Elastizität der Kunststoffgehäusemasse verbunden, was wiederum den Spannungsabbau in der Grenzfläche von Kunststoffgehäusemasse und Halbleiterbauteilkomponenten einschränkt. So kann es im mikroskopischen Bereich der Grenzfläche zu irreversiblen Materialverschiebungen und Spaltbildungen kommen, solange die chemische und mikromechanische Verankerung der Verbundpartner in der Grenzfläche nicht eine Umverteilung der Kräfte möglich macht.
  • Um diese Umverteilung der Kräfte zu ermöglichen, muss eine Grenzfläche somit eine bestimmte Dicke aufweisen, welche die wirkenden Kräfte auf ein größeres Volumen verteilt. Es kommt also nicht allein darauf an, einen hohen Verankerungsgrad zwischen Halbleiterbauteilkomponenten und der einbettenden Kunststoffgehäusemasse zu erreichen, sondern auch eine optimale Elastizität durch Eigenschaftsgradienten in der Polymerschicht der Kunststoffgehäusemasse sicherzustellen. Die Verbundfestigkeit wird somit nicht allein durch Mikroverankerungen bestimmt, sondern summarisch durch eine chemisch adhäsive, eine mikroretentive und eine mikroelastische Komponente erreicht. Die chemische Komponente wird von der chemischen Oberflächenstruktur des Trägersubstrats bestimmt und von den reaktiven oder adhesiven Gruppen der Haftvermittlerschicht beeinflusst.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Haftvermittlerschicht Halbleiter- und/oder Metalloxide der Elemente Al, B, Ge, In, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Te, Tl oder Zn auf. Diese Halbleiter- und/oder Metallelemente haben den Vorteil, dass von diesen Elementen metallorganische Verbindungen bekannt sind, die für die Bildung einer Haftvermittlerschicht mit mikroporöser Morphologie geeignet sind. Dabei kann durch Mischung unterschiedlicher metallorganischer Ausgangsmaterialien dieser Halbleiter- und/oder Metallelemente neben den haftvermittelnden Eigenschaften der entstehenden Schichten auch eine farbliche Unterscheidung der Haftvermittlerschicht von der Oberfläche der Halbleiterbauteilkomponenten in vorteilhafter Weise erreicht werden. Dazu können Mischungen unterschiedlicher metallorganischer Verbindungen dieser oben aufgeführten Elemente durch gemeinsame Verbrennung in einer Flammpyrolyseanlage in vorteilhafter Weise gebildet werden.
  • Vorzugsweise weist die entstehende Haftvermittlerschicht ein Halbleiter- und/oder Metalloxid der Gruppe Al2O3, B2O3, GeO2, In2O3, PbO, Sb2O4, Sb4O6, SiO2, SnO, SnO2, SrO, Te2O5, TeO2, TeO3, Tl2O3 oder ZnO oder Mischungen derselben auf. Diese Oxide haben den Vorteil, dass sie eine intensive Kopplung zu metallischen Oberflächen bereitstellen können. Doch sind auch die Oxide der Halbleiter, wie SiO2 und GeO2 in der Lage mit Leiterplattenoberflächen und Keramikoberflächen eine Verbindung mit hoher Haftfestigkeit einzugehen.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Haftvermittlerschicht Silikatverbindungen auf. Derartige Silikatverbindungen haben den Vorteil, dass sie eine chemische Bindung zum Kunststoff bilden, wobei die Silikate über Si-C-Bindungen in der Lage sind hydrolysestabile, chemische Bindungen auszubilden, während Bindungen zu anderen Metallen, die in Form von Komplexen unterschiedlichster Art ausgebildet werden, instabiler sind. Jedoch ist die Wechselwirkung zwischen Silikaten und Kunststoffgehäusemasse von erheblicher Komplexität, wobei auch Wassermoleküle über die Ausbildung von Oxyhydratschichten einer Art flexiblen Bindungszustand bewirken können. Hinzu kommt, dass sich Kopplungen von Silikaten mit Kunststoffen technisch bereits langjährig bewährt haben.
  • Von den oben aufgeführten anderen Oxiden sind ebenfalls haftverbessernde Effekte zu erwarten. Diese haftverbessernden Effekte liegen jedoch deutlich unter denen von hydrolysierbaren Gruppen, die über die Bildung und Kondensation von Si-OH-Gruppen ein silikatisches Gerüst bilden. Dabei kondensieren die Si-OH-Gruppen untereinander und mit OH-Gruppen des Trägersubstrats. Silikatverbindungen haben somit den Vorteil, dass sie sowohl zu den Metallen als auch zu der Kunststoffgehäusemasse, sowie zwischen Kunststoffmaterialien der Halbleiterbauteilkomponenten und der umgebenden Kunststoffgehäusemasse eine stabile Bindung mit der Kunststoffgehäusemasse eingehen können. Durch die mikroporöse Oberflächenstruktur der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht wird außerdem die Reaktionsfläche vergrößert, und es werden mikroretentive Haftelemente in die Grenzflächen eingeführt.
  • Eine derartige Silikatschicht hat zudem den Vorteil, dass Silikate mit einer Vielzahl von Elementen und Materialien chemische Bindungen eingehen können, sodass eine Aufbringung des Silikats auch die Ausbildung stabiler Silikatstrukturen in den Grenzflächen zulässt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nimmt die Porosität der Haftvermittlerschicht von einer porenfreien Beschichtung auf den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten zu einer mikroporösen Morphologie im Übergangsbereich zu der Kunststoffgehäusemasse graduell zu. Durch die graduelle Zunahme der Porosität von einer zunächst geschlossenen Haftvermittlerschicht zu einer mikroporösen Morphologie der Oberfläche wird die Oberfläche der Halbleiterbauteilkomponenten vor einer Grenzflächenkorrosion im Metall-Kunststoffverbund geschützt, während durch die graduelle Zunahme der Porosität mit der Dicke der Haftvermittlerschicht die Verzahnung mit der Kunststoffgehäusemasse intensiviert wird. Dabei geht das Material der Haftvermittlerschicht mit der polymeren Kunststoffgehäusemasse komplexe Bindungen ein. Durch diese innere Struktur der Haftvermittlerschicht werden ebenfalls Spannungen in den Grenzflächen abgebaut.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Haftvermittlerschicht eine mittels Flammpyrolyse aufgetragene Schicht. Bei der Flammpyrolyse wird eine metallorganische Verbindung der oben erwähnten Elemente in einer Gas/Luft-Flamme zersetzt. Als Gas für die Gas/Luft-Flamme wird vorzugsweise Methan, Butan oder Propan eingesetzt. In einem optimierten Flammenbereich wird auf die Oberflächen der fertig montierten Halbleiterbauteilkomponenten eine MeOx-Schicht abgeschieden. Dabei werden unter Me die oben angegebenen Halbleiter- und/oder Metallelemente verstanden. Die dabei abgeschiedene mittlere Schichtdicke D liegt zwischen 5 nm ≤ D ≤ 300 nm, vorzugsweise liegt die mittlere Schichtdicke D zwischen 5 nm ≤ D ≤ 40 nm. Dabei lässt sich die Erwärmung der Halbleiterbauteilkomponenten während der Beschichtung insbesondere bei der bevorzugten Variante auf unter 100°C halten. Die effektive Beflammungszeit der Bauteilkomponenten liegt dabei lediglich im Sekundenbereich.
  • Mit der Beschichtung ist gleichzeitig eine Oberflächenreinigung und Oberflächenaktivierung verbunden. Die Reaktionsprodukte können umweltfreundlich in amorpher Form, die dabei in außerordentlich geringen Mengen entstehen, entsorgt werden. Die Schichtbildung selbst erfolgt durch die jeweils gewählten Flammbedingungen auf den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten und entsteht nicht durch Partikelbildung in der Gasphase mit nachfolgender Abscheidung dieser Partikel auf den Halbleiterbauteilkomponenten, sondern es kommt lediglich zur Bildung von oligomeren Strukturen, die auf den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten eine dickenabhängige Morphologie, wie oben erwähnt, aufweisen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente ein Verdrahtungssubstrat mit strukturierter Metallbeschichtung auf. Derartige Verdrahtungssubstrate sind mit den bisher bekannten Technologien lediglich in dem Bereich der strukturierten Metallbeschichtung mit den üblichen Haftvermittlerschichten belegbar, während die isolierenden Oberflächenbereiche mit den konventionellen Verfahren nicht galvanisch beschichtet werden können, es sei denn, man riskiert eine dünne, kurzschließende, metallische Beschichtung des gesamten Verdrahtungssubstrats. Das aber widerspricht dem Zweck und der Aufgabe eines derartigen Verdrahtungssubstrats, dass mithilfe der strukturierten Metallbeschichtung Verbindungsleitungen und Leiterbahnen zwischen verschiedenen Elementen des Halbleiterbauteils herstellen soll. Bei der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht kann sowohl der Bereich des Verdrahtungssubstrats, der nicht leitend ist, als auch der Bereich des Substrats mit strukturierter Metallbeschichtung vollständig und gleichbleibend mit einer Haftvermittlerschicht versehen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente ein Keramiksubstrat mit strukturierten Metalllagen auf. Derartige mehrlagige Keramiksubstrate werden zum Aufbau von Halbleiterbauteilen in der Hochfrequenztechnik eingesetzt. Auch hier ist es möglich, durch die erfindungsgemäße Haftvermittlerschicht nun auch die Keramikoberflächen der Halbleiterbauteilkomponente vollständig mit einer Haftvermittlerschicht zu versehen.
  • Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente eine Leiterplatte mit strukturierter Metallbeschichtung aufweist. Auch in diesem Fall können Bereiche der isolierenden Platte genauso mit der erfin dungsgemäßen Haftvermittlerschicht beschichtet werden, wie die strukturierte Metallbeschichtung auf der Leiterplatte, sodass eine intensive Verbindung zu der die Leiterplatte bedeckenden Kunststoffgehäusemasse möglich wird.
  • Die häufigste Anwendung der Haftvermittlerschicht ist für Halbleiterbauteile vorgesehen, die als Halbleiterbauteilkomponenten innere Flachleiter aufweisen, welche außerhalb der Kunststoffgehäusemasse in Außenflachleiter als Außenkontakte übergehen. Derartige Innenflachleiter weisen einen massiven Metallkörper auf, dessen Oberflächen nun mithilfe der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht eine intensive Verbindung mit der umgebenden Kunststoffgehäusemasse eingehen können. Darüber hinaus ist es möglich, auch Oberflächen von Halbleiterchips innerhalb der Halbleiterbauteile mit der Haftvermittlerschicht zu versehen und auch innere Flipchip-Kontakte und/oder Bondverbindungsdrähte als Verbindungselemente vollständig in eine Haftvermittlungsschicht einzuhüllen.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Systemträger mit mehreren nacheinander und/oder hintereinander in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionen. Derartige Systemträger dienen der Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten auf eine räumliche Verdrahtungsstruktur mit Chipanschlussflächen für Halbleiterchips und Kontaktanschlussflächen für elektrische Verbindungen zu Elektroden des Halbleiterchips. Die Oberflächen des erfindungsgemäßen Systemträgers weisen selektiv ein Halbleiter- und/oder Metalloxid einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen auf einer Haftvermittlerschicht mit mikroporöser Morphologie auf. Die Haftvermittlerschicht ihrerseits weist eine Dicke D zwischen 5 nm ≤ D ≤ 300 nm auf. Dabei bleiben die Chipanschlussflächen und die Kon taktanschlussflächen des Systemträgers frei von der Haftvermittlerschicht.
  • Die Haftvermittlerschicht an sich entspricht in ihrer Zusammensetzung und in ihrer Morphologie der Haftvermittlerschicht, wie sie bereits für das Aufbringen auf Halbleiterbauteilkomponenten im Detail oben beschrieben wurde. Der Systemträger kann demnach ein Keramiksubstrat oder ein Verdrahtungssubstrat mit strukturierter Metallbeschichtung oder eine Leiterplatte mit strukturierter Beschichtung aufweisen. In allen Fällen kann der Systemträger auf den Oberflächen, die bei der Herstellung der Halbleiterbauteile mit Kunststoffgehäusemasse in Berührung kommen, selektiv mit einer erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht beschichtet sein.
  • Insbesondere ist das der Fall, wenn der Systemträger Innenflachleiter mit Kontaktanschlussflächen und Chipanschlussflächen aufweist. Diese Kontaktanschlussflächen und/oder Chipanschlussflächen gehen in Außenflachleiter über und werden von einem Flachleiterrahmen des Systemträgers gehalten. Dabei kann der Flachleiterrahmen ein Flachleiterband mit einer Vielzahl hintereinander angeordneter Halbleiterbauteilpositionen aufweisen.
  • Die Innenflachleiter weisen auf ihren Oberflächen die Haftvermittlerschicht auf, deren Zusammensetzung und Struktur bereits oben im Detail beschrieben wurde. Jedoch die Kontaktanschlussflächen, die Chipanschlussflächen, die Außenflachleiter und der Flachleiterrahmen bleiben frei von der Haftvermittlerschicht. Ein derartiger Systemträger ist ein Vorprodukt für die Herstellung von Halbleiterbauteilen und kann von Zulieferfirmen der Halbleiterindustrie als Vorprodukt hergestellt werden. Die Möglichkeit des Freibleibens der Oberflä chen von Kontaktanschlussflächen, Chipanschlussflächen, Außenflachleitern und Flachleiterrahmen kann durch unterschiedliche Verfahren erreicht werden, wie sie bspw. in der oben erwähnten Druckschrift US-5,205,036 beschrieben werden. Auf alternative Verfahren wird nachfolgend eingegangen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Systemträgers mit einer selektiv angeordneter Haftvermittlerschicht weist dieser zu seiner Positionierung in einer Bestückungsmaschine eine Perforation entlang eines Systemträgerrahmens auf. Dieses hat den Vorteil, dass eine Vielzahl von Halbleiterbauteilen auf einem derartigen bandförmigen Systemträger automatisiert hergestellt werden kann.
  • Darüber hinaus kann der Systemträger vorzugsweise auf den Kontaktanschlussflächen und den Chipanschlussflächen eine Metall-Legierungs-Plattierung aus Silber und/oder einer Lot-Legierung aufweisen. In diesem Fall bleiben die Kontaktanschlussflächen und/oder die Chipanschlussflächen nicht nur frei von Haftvermittlerschicht, sondern sind selbst mit einer einen Löt- oder Bondvorgang fördernden Beschichtung bedeckt.
  • Der Systemträger selbst weist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Reinstkupfer und/oder eine Kupferlegierung auf, welche durch ihre hohe elektrische Leitfähigkeit von Vorteil sind.
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers für Halbleiterbauteile weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird eine Substratplatte, die mindestens eine Metalloberfläche aufweist zu einem Systemträger strukturiert. Bei der Strukturierung wird eine Mehrzahl aufeinander folgender Muster zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten in Halbleiterbauteilpositionen erzeugt. Anschließend werden die Oberflächen des Systemträgers, die mit einer Kunststoffgehäusemasse bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen eine Grenzfläche bilden, mit einer Haftvermittlerschicht beschichtet.
  • Bei der Beschichtung entsteht eine mikroporöse Morphologie der Halbleitervermittlerschicht, die Halbleiter- und/oder Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen aufweist. Diese Haftvermittlerschicht wird in einer mittleren Dicke D zwischen 5 nm ≤ D ≤ 300 nm aufgebracht. Bei dieser Beschichtung scheiden sich auf den Oberflächen des Systemträgers Halbleiteroxide bzw. Metalloxide ab. Diese Halbleiteroxide bzw. Metalloxide bilden nur in unmittelbarer Nähe der zu beschichteten Oberflächen eine wenige nanometerdicke geschlossene Schicht, die gleichzeitig die Oberflächen vor Erosion und Korrosion schützt. Mit dicker werdender Beschichtung nimmt die Porendichte zu, sodass eine mikroporöse Morphologie auftritt, die eine hohe Affinität zur Kunststoffgehäusemasse und eine hohe Adhäsion mit der Kunststoffgehäusemasse ausbilden kann. Der Beschichtungsvorgang selbst kann durch Einleiten von Butan oder Propan mit Sauerstoff in einem Reaktionsraum, dem die metallorganischen Moleküle zugeführt werden, beschleunigt werden.
  • Vorzugsweise wird als metallorganisches Molekül ein Tetramethylsilan und Derivaten des Tetramethylsilans vorzugsweise Tetraethylensilan, das eine Summenformel von SiC4H12 aufweist, eingesetzt. Unter Zugabe von Propan mit der Summenformel C3H8 und Sauerstoff O2 werden auf den Oberflächen Silikate SiOx abgeschieden, während sich die flüchtigen Reaktionsprodukte Kohlendioxid und Wasser bilden und entweichen.
  • Vorzugsweise wird beim Beschichten der Oberflächen des Systemträgers eine flammpyrolytische Abscheidung durchgeführt. Eine flammpyrolytische Abscheidung hat den Vorteil, dass die oben erwähnten Reaktionsprodukte in einem Brenngasstrom entstehen, aus dem sich Halbleiteroxide und/oder Metalloxide der metallorganischen Verbindung auf den Oberflächen des Systemträgers niederschlagen. Prinzipiell kann diese pyrolytische Abscheidung unabhängig vom Material der Oberflächen erfolgen. Somit ist die Flammpyrolyse einfach und universell anwendbar. Da nur eine sehr dünne Schicht aufzutragen ist, die vorzugsweise eine Dicke zwischen 5 und 40 nm aufweist, sind auch die Materialkosten äußerst gering. Weiterhin hat die Flammpyrolyse den Vorteil, dass die Temperatur der Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten nicht wesentlich zunimmt und unter geeigneten Prozessbedingungen vorzugsweise unter 100°C gehalten werden kann, zumal die Oberflächen nur für Sekunden mit der Flamme der Beschichtungsanlage in Berührung kommen.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden zur flammpyrolytischen Beschichtung eine organometallische Verbindung eines Halbleiterelementes oder eines Metallelementes und eine sauerstoffhaltige Verbindung mit einem Brenngas einer Beschichtungsanlage zugeführt, wobei sich Halbleiter- oder Metalloxide als Reaktionsprodukte der eingeleiteten Verbindungen auf den frei liegenden Oberflächen des Systemträgers allseitig abscheiden. Zur allseitigen Abscheidung werden vorzugsweise ein Ringbrenner eingesetzt, bei dem ein Flammenring erzeugt wird durch den der Systemträger geführt wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Durchführung des Verfahrens werden vor dem Beschichten des Systemträgers mit Haftvermittler freizuhaltende Oberflächenbereiche mit einer Schutz schicht bedeckt. Nach dem Beschichten kann diese Schutzschicht in vorteilhafter Weise zum Aufquellen gebracht werden, sodass sie mit der sich überlagernden Haftvermittlerschicht an den freizuhaltenden Oberflächenbereichen entfernt werden kann.
  • In einer weiteren bevorzugten Durchführung des Verfahrens werden die freizuhaltenden Oberflächenbereiche erst nach dem Beschichten der Oberflächen des Systemträgers mit Haftvermittler wieder freigelegt. Bei diesem Verfahren können vor dem Freilegen die Oberflächenbereiche geschützt werden, auf denen der Haftvermittler verbleiben soll. Das Freilegen kann mittels Laserabtrag oder mittels Plasmaätzverfahren erfolgen.
  • Ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile unter Verwendung eines Systemträgers mit mehreren Halbleiterbauteilpositionen weist zusätzlich die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein Systemträger mit selektiv aufgebrachter Haftvermittlerschicht auf seinen Oberflächen bereitgestellt. Die Selektivität bezieht sich darauf, dass nur die Oberflächenbereiche des Systemträgers mit einer Haftvermittlerschicht bedeckt werden, die eine Grenzschicht mit einer Kunststoffgehäusemasse bilden sollen. Kontaktanschlussflächen für elektrische Verbindungen und/oder Chipanschlussflächen zum Kontaktieren eines Halbleiterchips sind hingegen von der Haftvermittlerschicht freigehalten.
  • Auf einen derartigen Systemträger werden nun die Halbleiterbauteilkomponenten, wie Halbleiterchips, in den Halbleiterbauteilpositionen unter Verbinden der Halbleiterchips mit Kontaktanschlussflächen des Systemträgers über elektrische Verbindungselemente aufgebracht. Nach dem Aufbringen sämtlicher Halbleiterbauteilkomponenten auf dem Systemträger, wer den die Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet. Abschließend kann dann der Systemträger in einzelne Halbleiterbauteile aufgetrennt werden.
  • Der Systemträger selbst kann bei diesem Verfahren eine Leiterplatte mit Metallstruktur sein oder eine mehrlagige Keramikplatte oder ein metallischer Flachleiterrahmen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das Aufbringen der Haftvermittlerschicht unabhängig von dem Material der Halbleiterbauteilkomponenten ist. So können metallische Flipchip-Kontakte, wie auch metallische Bonddrähte, genauso mit einer Haftvermittlerschicht pyrolytisch versehen werden, wie die Oberflächen des Halbleiterchips und die Oberflächen des Systemträgers. Diese Eigenschaft der Haftvermittlerschicht und des pyrolytischen Verfahrens werden insbesondere dann angewandt, wenn vor dem Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse die noch nicht beschichteten Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten ebenfalls mit dem Haftvermittler beschichtet werden sollen.
  • Bei einem alternativen Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauteilen unter Verwendung eines Systemträgers kann auch ein Systemträger eingesetzt werden, der zunächst keinerlei Haftvermittlerschicht aufweist. Auf diesen werden in einem ersten Schritt Halbleiterbauteilkomponenten, wie Halbleiterchips, in Halbleiterbauteilpositionen unter Verbinden der Halbleiterchips mit Kontaktanschlussflächen des Systemträgers für elektrische Verbindungen aufgebracht. Erst danach wird eine Haftvermittlerschicht auf sämtliche Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten aufgebracht, die in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet werden sollen. Dazu weist die Haftvermittlerschicht die oben erwähnten Eigenschaften in Bezug auf die mittlere Dicke D und Porosität auf. Anschließend werden die nun mit einer Haftvermittlerschicht versehenen Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet.
  • Abschließend kann der Systemträger in einzelne Halbleiterbauteile aufgetrennt werden. Bei diesem Verfahren obliegt es dem Halbleiterhersteller, auf einem konventionellen Trägersubstrat zunächst die gesamten Halbleiterbauteilkomponenten zu montieren und dann selber die Haftvermittlerschicht auf die Oberflächen dieser Halbleiterbauteilkomponenten aufzubringen. Ein Vorteil dieses alternativen Verfahrens ist es, dass keine der mit einer Kunststoffgehäusemasse zu bedeckenden Oberflächen frei von einer Haftvermittlerschicht sind.
  • Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
  • 1 zeigt eine Raster-Elektronenmikroskopaufnahme einer Haftvermittlerschicht auf einem metallischen Systemträger eines Halbleiterbauteils;
  • 2 zeigt ein Reaktionsschema eines flammpyrolytischen Beschichtens von Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten mit einem Haftvermittler, der Silikate aufweist;
  • 3 zeigt ein schematisches Diagramm der Zusammensetzung einer Haftvermittlerschicht auf einem Kupfersystemträger gemäß 1;
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer Analyse der Zusammensetzung der Haftvermittlerschicht gemäß 1;
  • 5 zeigt ein schematisches Diagramm der Scherfestigkeit in der Grenzschicht zwischen Systemträgermaterial und Kunststoffgehäusemasse ohne und mit Haftvermittlerschicht;
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt eines in eine Kunststoffgehäusemasse eingebetteten beidseitig beschichteten Innenflachleiters;
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Verdrahtungssubstrats aus einer isolierenden Leiterplatte mit einer strukturierten Metallbeschichtung und einer Haftvermittlerschicht;
  • 8 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen metallischen Systemträger, dessen Oberfläche teilweise mit einer Haftvermittlerschicht versehen ist;
  • 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil mit Halbleiterbauteilkomponenten, deren Oberflächen eine Haftvermittlerschicht aufweisen.
  • 1 zeigt eine Raster-Elektronenmikroskopaufnahme einer Haftvermittlerschicht 5 auf einem metallischen Systemträger 20 eines Halbleiterbauteils. Die Haftvermittlerschicht 5 weist eine mittlere Dicke D auf, die zwischen 5 und 300 nm liegt und in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung eine bevorzugte Dicke, die zwischen 5 und 40 nm schwankt, aufweist. Die unteren 5 bis 10 nm der Haftvermittlerschicht 5 bedecken die Oberfläche 4 dieser metallischen Halbleiterbauteilkomponente 3 in einer vollständig geschlossenen Morpholo gie, sodass die Oberfläche 4 vor einer Grenzflächenkorrosion und -erosion geschützt ist.
  • Oberhalb dieses Bereichs zwischen 5 und 10 nm nimmt die Porosität der Haftvermittlerschicht 5 zu und weist im obersten Bereich eine mikroporöse Morphologie 6 auf. Diese mikroporöse Morphologie 6 der Haftvermittlerschicht 5 unterstützt die Verzahnung mit einer auf die Oberfläche 4 aufzubringenden Kunststoffgehäusemasse. Außerdem fördert diese mikroporöse Morphologie 6 der Haftvermittlerschicht 5 das Bilden chemischer Brücken zwischen der Kunststoffgehäusemasse und der Haftvermittlerschicht 5. Die Haftvermittlerschicht 5 bildet dabei eine Art Gel-Struktur aus, welche die Kunststoffgehäusemasse oberflächlich penetriert und so eine elastische Übergangsschicht zwischen dem Systemträger 20 und der nicht gezeigten Kunststoffgehäusemasse ausbildet. Diese Übergangsschicht zwischen mikroporöser Morphologie 6 der Haftvermittlerschicht 5 und der Kunststoffgehäusemasse sorgt für einen Ausgleich der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem metallischen Systemträgermaterial und dem polymeren Kunststoff der Kunststoffgehäusemasse. Der in 1 gezeigte Ausschnitt eines Systemträgers 20 stellt einen Oberflächenbereich eines Innenflachleiters 10 dar.
  • 2 zeigt ein Reaktionsschema eines flammpyrolytischen Beschichtens von Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten mit einem Haftvermittler, der Silikate aufweist. Um derartige Silikate als SiOx zu bilden, wird einer Flammbeschichtungsanlage eine metallorganische Verbindung in Form eines Tetramethylsilan und Derivaten des Tetramethylsilans vorzugsweise Tetraethylensilan, das eine Summenformel von SiC4H12 aufweist, zugeführt. Dieses Tetraethylensilan weist als zentrales Me-Atom ein Siliciumatom Si auf, das von vier organischen Ethyl molekülen -CH3 umgeben ist, wie es auf der linken Seite der 2 gezeigt wird.
  • In der Beschichtungsanlage wird das Tetraethylensilan SiC4H12 bspw. mit einem Propangas der Summenformel C3H8 und mit Sauerstoff 13O2 gemischt und verbrannt, wobei als Reaktionsprodukte flüchtiges Kohlendioxid 7CO2 und Wasser 10H2O entsteht und sich SiOx-Silikate, vorzugsweise Siliciumdioxid SiO2, auf der Oberfläche der zu beschichtenden Halbleiterbauteilkomponente abscheiden. Durch eine strichpunktierte Linie getrennt ist in 2 eine weitere Reaktionsmöglichkeit dargestellt, bei der anstelle des Propans mit einer Summenformel C3H8 Butan mit der Summenformel C3H10 zugeführt wird. In diesem Falle können zwei Tetraethylensilanmoleküle mit zwei Butanmolekülen und neunundzwanzig O2-Molekülen zu sich abscheidendem SiOx-Silikat und zu dem flüchtigen Kohlendioxid 16CO2, sowie zu flüchtigem Wasser 22H2O in der Butanflamme reagieren. Anstelle von Butan C4H10 kann auch Methan mit der Summenformel CH4 für die Flammpyrolyse eingesetzt werden.
  • Mit einer derartigen Flammpyrolyse wird auf den eingebrachten Halbleiterbauteilkomponenten eine SiOx-Schicht als Haftvermittlerschicht abgeschieden. Die notwendige mittlere Schichtdicke beträgt nur 5 bis 40 nm und kann bis zu 300 nm falls erforderlich abgeschieden werden. Eine Erhitzung der Halbleiterbauteilkomponenten lässt sich durch einen periodischen Prozess der Beschichtung auf weniger als 100°C reduzieren. Die effektive Beflammungszeit liegt im Sekundenbereich. Mit einer derartigen Flammbeschichtung ist auch gleichzeitig eine Oberflächenreinigung und eine Oberflächenaktivierung verbunden, sodass sich die abgeschiedenen Silikate mit der, in diesem Fall metallischen Oberfläche eng verbinden. Die frei gesetzten Reaktionsprodukte, wie Siliciumdioxid in amorpher Form, sowie das flüchtige Wasser und das flüchtige Kohlendioxid können weitestgehend umweltfreundlich entsorgt werden, indem die flüchtigen Komponenten in Wasser eingeleitet werden und das überschüssige Siliciumdioxid aufgefangen oder ausgefällt wird.
  • 3 zeigt ein schematisches Diagramm der Zusammensetzung einer Haftvermittlerschicht auf einem Kupfersystemträger gemäß 1. Die Untersuchung von wenigen nanometerdicken Haftvermittlerschichten erfolgt, wie das Diagramm der 3 zeigt, durch Zerstäuben der Haftvermittlerschicht und der Oberflächen des darunter angeordneten Kupfers. Die Zerstäubungs- oder Sputterzeit kann auf der Abszisse des Diagramms als Messwert der Schichtdicke aufgetragen werden, während gleichzeitig die Atomkonzentration in Prozent auf der Ordinate aufgetragen wird. Die Atomkonzentration in Prozent kann mittels Analyse der zerstäubten Materialien bestimmt werden. Wie das Diagramm der 3 zeigt, wird in der ersten Minute nahezu reines Siliciumdioxid zerstäubt, was an der Atomkonzentration in Prozent ersichtlich ist. In den anschließenden zwei Minuten geht die Zusammensetzung des zerstäubten Materials von einem reinen Siliciumdioxid in eine überwiegende Zusammensetzung aus Kupfer über, sodass nach bereits fünf Minuten nur noch Kupfer zerstäubt wird.
  • 4 zeigt ein schematisches Diagramm einer Analyse der Zusammensetzung der Haftvermittlerschicht gemäß 1. Während der Zerstäubung kann durch Messung der genetischen Energie in Elektronenvolt eV, wie es 4 zeigt, die Art der zerstäubten Atome festgestellt werden. Dabei werden analytische Signalspitzen auf der Ordinate aufgetragen und die ermittelte kinetische Energie in eV auf der Abszisse. Auch hier wird deutlich, dass das am Anfang des Sputter- oder Zerstäu bungsvorgangs zerstäubte Material der Haftvermittlerschicht aus Silicium und Sauerstoff zusammensetzt.
  • 5 zeigt ein schematisches Diagramm der Scherfestigkeit in der Grenzschicht zwischen Systemträgermaterial und Kunststoffgehäusemasse ohne und mit Haftvermittlerschicht. Dazu sind auf der Abszisse die unterschiedlichsten Materialien und Oberflächen aufgetragen und auf der Ordinate die Scherkraft in Kilogramm. Die Scherkraft wird hier zwischen einer Kunststoffgehäusemasse und den auf der Abszisse angegebenen Materialien untersucht. Für jedes der Materialien in diesem Falle Kupfer Cu und einer Nickel/Nickelphosphorbeschichtung Ni/NiP, wie sie häufig bei Halbleiterbauteilkomponenten als diffusionshemmende Beschichtung eingesetzt wird, zeigt jeweils zwei Messbalken, wobei ein Messbalken den normalen Anfangszustand darstellt und der zweite Messbalken die Scherfestigkeit der Verbindung nach einer Vorkonditionierung bei 260°C und nach einer zyklischen, thermischen Belastung zwischen –55°C und 150°C darstellt. Die erste Balkengruppe zeigt, dass die Scherkraft bei Abscherversuchen zwischen Kunststoffpressmasse und einer Kupferoberfläche ohne Haftvermittlerbeschichtung anfangs relativ hoch ist, jedoch nach thermischer Belastung auf fast ein Drittel absinkt.
  • Dem gegenüber wird mit der zweiten Balkengruppe gezeigt, dass die Scherfestigkeit eines Halbleiterbauteilelementes aus Kupfer mit einem Haftvermittler aus Siliciumdioxid bzw. Silikaten bereits in der Anfangsphase ohne thermische Belastung höher liegt als bei einem Kupferelement ohne diese Haftvermittlerschicht. Dieser hohe Wert wird fast beibehalten, selbst wenn thermisch die Grenzschicht stark belastet wurde. Noch deutlicher wird die positive Wirkung der Haftvermittlerschicht bei diffusionshemmenden Beschichtungen aus Ni/NiP, bei denen die Scherkraft ohne jede Haftvermittlerschicht äußerst gering ist und unter 10 kg liegt, während mit Haftvermittlerschicht Werte über 100 kg im Anfangsstadium und nach thermischer Belastung sogar Werte über 200 kg erreicht werden.
  • 6 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Kunststoffgehäusemasse 2 eingebetteten beidseitig beschichteten Innenflachleiters 10. Dieser schematische Querschnitt zeigt nicht die wahren Dickenverhältnisse zwischen der mittleren Dicke D der Haftvermittlerschicht 5 und der Dickenerstreckung des Innenflachleiters 10. Derartige Innenflachleiter 10 können eine Dicke in der Größenordnung von Millimetern aufweisen, während die mittlere Dicke D der haftvermittelnden Schicht 5 im Bereich von einigen 5 Nanometern liegen. Wird anstelle des Innenflachleiters 10 ein Bonddraht 14 mit einer Haftvermittlerschicht 5 umgeben, so sind auch in diesem Fall die Dickenunterschiede beträchtlich, da Bonddrähte 14 als Verbindungselemente 13 einen Durchmesser von mehr als 10 μm aufweisen.
  • Auch die Oberfläche 4, die hier als gerade Linie und Grenzfläche gezeigt wird, ist wie die Untersuchungen und Ergebnisse der Diagramme der 3 und 4 zeigen, nicht glatt und gerade, sondern es bildet sich auch hier ein Übergang von einigen Nanometern in dem die Zusammensetzung der Haftvermittlerschicht 5 in die Zusammensetzung des Innenflachleiters 10 übergeht. Die Ursache für einen graduellen Übergang zwischen Haftvermittlerschicht und Metallmaterial liegt in der Aktivierungswirkung des flammpyrolytischen Beschichtungsprozesses, mit dem die Haftvermittlerschicht 5 auf das Material der Halbleiterbauteilkomponente 3 aufgebracht wird.
  • 7 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Verdrahtungssubstrats 7 aus einer Leiterplatte 9 mit einer strukturierten Metallbeschichtung 8 und einer Haftvermittlerschicht 5. Anstelle der Leiterplatte 9 aus einem Epoxidharz kann auch eine Keramikplatte den Systemträger 20 bilden. Die Grenzfläche zwischen Haftvermittlerschicht 5 und Systemträger 20 weist somit unterschiedliche Grenzflächenmaterialien auf und zeigt, dass die erfindungsgemäße pyrolytische Abscheidung prinzipiell auf allen Materialien zu einer Haftvermittlerschicht 5 mit mikroporiger Morphologie führt. Somit ist die Haftvermittlerschicht 5 nicht nur für metallische Systemträger 20, wie Flachleiterrahmen, einsetzbar, sondern kann auch zur Haftverbesserung der Oberflächen eines Nutzens und der darüber angeordneten Kunststoffgehäusemasse eingesetzt werden. Die mikroporiger Morphologie weist neben Kugelgeometrien auch dendritische oder schwammartige Strukturen auf.
  • 8 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen metallischen Systemträger 20, dessen Oberflächen 19 teilweise mit einer Haftvermittlerschicht 5 versehen sind. Dieser Systemträger 20 basiert auf einem Flachleiterrahmen 21, der mehrere Halbleiterbauteilpositionen 23 auf einem Flachleiterband 22 aufweist. Um sicherzustellen, dass beim Bestücken des Flachleiterbandes 22 die Halbleiterchips auf der dafür vorgesehenen Chipanschlussfläche 16 positioniert werden können, weist der Flachleiterrahmen 21 eine Perforation 25 auf. Die Oberflächen 24 der Innenflachleiter 10 sind bis auf Kontaktanschlussflächen 17 mit der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht 5 bedeckt, was durch die Schraffur der entsprechenden Flächen verdeutlicht wird.
  • Die Kontaktanschlussflächen 17, die von der Haftvermittlerschicht 5 frei gehalten werden, sind für das Anbringen von Verbindungselementen in Form von Bonddrähten vorgesehen. Die mit einer Haftvermittlerschicht 5 versehenen Innenflachleiter 10 gehen in Außenflachleiter 11 über, die keine Haftvermittlerschicht aufweisen. Somit ergibt sich innerhalb des Flachleiterrahmens 21 eine räumliche Verdrahtungsstruktur 15 aus Flachleitern 10, 11, die teilweise mit einer Kunststoffgehäusemasse in Berührung kommen werden und teilweise von der Kunststoffgehäusemasse frei bleiben. Die freibleibenden Kontaktanschlussflächen 17 können zur Verbesserung der Bondeigenschaften mit einer entsprechenden Metallplattierung 26, aus bspw. einem Silberlot, versehen sein.
  • 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil 1 mit Halbleiterbauteilkomponenten 3, deren Oberflächen 4 eine Halbleitervermittlerschicht 5 aufweisen. Bei diesem Halbleiterbauteil ist zur Verbesserung der Oberflächenhaftung zwischen den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten 3 der Kunststoffgehäusemasse 2 sämtliche Halbleiterbauteilkomponenten 3 nach ihrem Zusammenbau auf einem Systemträger 20 mit einer flammpyrolytischen Haftvermittlerschicht 5 versehen worden. Diese flammpyrolytische Beschichtung ist nicht nur auf metallischen Oberflächen 24 der inneren Flachleiter 10 oder der Verbindungselemente 13 in Form von Bonddrähten 14 möglich, sondern auch auf den Oberflächen des Halbleiterchips 12 und dessen Elektroden 18. Somit unterscheidet sich das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil 1 von Halbleiterbauteilen im Stand der Technik dadurch, dass auch nichtmetallische Oberflächen 4 vollständig von der Haftvermittlerschicht 5 bedeckt sind.
  • Diese gleichmäßige Beschichtung kann in einem Flammrohr oder mittels Hindurchziehen der fertig montierten Halbleiterbauteilkomponenten 3 durch einen Flammring erfolgen, wobei die Verweildauer im Bereich des Flammrohrs bzw. des Flammrings nur wenige Sekunden beträgt. In dem Fall eines Halbleiterbauteils 1, wie es 9 zeigt, werden die Außenflachleiter 11, die nicht mit einer Haftvermittlerschicht versehen werden sollen, durch Aufbringen einer Schutzschicht vor einem Beschichten in dem Flammrohr bzw. dem Ringbrenner geschützt.
  • Auf allen Oberflächen 4, 19, 24 die ungeschützt diesem Prozess ausgesetzt werden, kann eine deutliche Verbesserung der Pressmassenhaftung der Kunststoffgehäusemasse 2 erreicht werden. Dazu wird eine metallorganische Verbindung oder eine siliciumorganische Verbindung in eine Flamme eingespeist und das entstandene Silikat bzw. Metalloxid aus der Gasphase auf den Oberflächen der Halbleiterkomponenten 3 abgeschieden. Der Substratträger kann auch vor dem Zusammenbau der Halbleiterbauteilkomponenten 3 einer Flammpyrolyse unterzogen werden, jedoch muss dann dafür gesorgt werden, dass sowohl die Kontaktanschlussflächen 17 als auch die Chipanschlussflächen 16 des Systemträgers frei von der Beschichtung bleiben. Der Vorteil dieses Prozesses ist es, dass es sich um einen leicht zu handhabenden Beschichtungsprozess handelt, der allseitig auf die zu verankernden Oberflächen 4 der Halbleiterbauteile angewendet werden kann.
    • 1
    Halbleiterbauteil
    2
    Kunststoffgehäusemasse
    3
    Halbleiterbauteilkomponenten
    4
    Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten
    5
    Haftvermittlerschicht bzw. Haftvermittler
    6
    mikroporöse Morphologie
    7
    Verdrahtungssubstrat
    8
    Metallbeschichtung
    9
    Leiterplatte
    10
    innere Flachleiter bzw. Innenflachleiter
    11
    äußere Flachleiter bzw. Außenflachleiter
    12
    Halbleiterchip
    13
    Verbindungselement
    14
    Bondverbindungsdraht
    15
    räumliche Verdrahtungsstruktur
    16
    Chipanschlussfläche
    17
    Kontaktanschlussfläche
    18
    Elektroden des Halbleiterchips
    19
    Oberflächen des Systemträgers
    20
    Systemträger
    21
    Flachleiterrahmen bzw. Systemträgerrahmen
    22
    Flachleiterband
    23
    Halbleiterbauteilposition
    24
    Oberflächen der Innenflachleiter
    25
    Perforation des Systemträgerrahmens
    26
    Metallplattierung
    D
    mittlere Dicke der Haftvermittlerschicht

Claims (35)

  1. Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse (2) eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten (3), wobei die Oberflächen (4) der Halbleiterbauteilkomponenten (3) eine Haftvermittlerschicht (5) mit mikroporöser Morphologie zumindest teilweise (6) zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten (3) und der Kunststoffgehäusemasse (2) in einer mittleren Dicke D zwischen 5 nm ≤ D ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 5 nm ≤ D ≤ 40 nm, aufweisen, und wobei die Haftvermittlerschicht (5) Halbleiter- und/oder Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen aufweist.
  2. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (5) Halbleiter- und/oder Metalloxide der Elemente Al, B, Ge, In, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Te, Tl oder Zn aufweist.
  3. Halbleiterbauteil nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (5) ein Halbleiter- und/oder Metalloxid der Gruppe Al2O3, B2O3, GeO2, In2O3, PbO, Sb2O4, Sb4O6, SiO2, SnO, SnO2, SrO, Te2O5, TeO2, TeO3, Tl2O3 oder ZnO oder Mischungen davon aufweist.
  4. Halbleiterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (5) Silikatverbindungen aufweist.
  5. Halbleiterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der Haftvermittlerschicht (5) von einer porenfreien Beschichtung auf den Oberflächen (4) der Halbleiterbauteilkomponenten (3) zu einer mikroporösen Morphologie (6) im Übergangsbereich zu der Kunststoffgehäusemasse (2) graduell zunimmt.
  6. Halbleiterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (5) eine mittels Flammpyrolyse aufgetragene Schicht ist.
  7. Halbleiterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (3) ein Verdrahtungssubstrat (7) mit strukturierter Metallbeschichtung (8) aufweist.
  8. Halbleiterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (3) ein Keramiksubstrat mit strukturierten Metalllagen aufweist.
  9. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponen te (3) eine Leiterplatte (9) mit strukturierter Metallbeschichtung (8) aufweist.
  10. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (3) innere Flachleiter (10) aufweist, die außerhalb der Kunststoffgehäusemasse (3) in Außenflachleiter (11) als Außenkontakte übergehen.
  11. Halbleiterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (3) einen Halbleiterchip (12) aufweist.
  12. Halbleiterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (3) innere Flipchip-Kontakte und/oder Bondverbindungsdrähte (14) als Verbindungselemente (13) aufweist.
  13. Systemträger mit mehreren nacheinander und/oder hintereinander in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionen (23), die zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten (3) eine räumliche Verdrahtungsstruktur (15) mit Chipanschlussflächen (16) für Halbleiterchips (12) und Kontaktanschlussflächen (17) für elektrische Verbindungen zu Elektroden (18) des Halbleiterchips (12) aufweisen, wobei die Oberflächen (19) des Systemträgers (20) selektiv ein Halbleiter- und/oder Metalloxid einer reaktiven Verbindung aus Sau erstoff und metallorganischen Molekülen aufweisende Haftvermittlerschicht (5) mit mikroporöser Morphologie (6) in einer mittleren Dicke D zwischen 5 nm ≤ D ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 5 nm ≤ D ≤ 40 nm, aufweisen und wobei die Chipanschlussflächen (16) und die Kontaktanschlussflächen (17) frei von der Haftvermittlerschicht (5) sind.
  14. Systemträger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (5) Halbleiter- und/oder Metalloxide der Elemente Al, B, Ge, In, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, Te, Tl oder Zn aufweist.
  15. Systemträger nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (5) ein Halbleiter- und/oder Metalloxid der Gruppe Al2O3, B2O3, GeO2, In2O3, PbO, Sb2O4, Sb4O6, SiO2, SnO, SnO2, SrO, Te2O5, TeO2, TeO3, Tl2O3 oder ZnO oder Mischungen davon aufweist.
  16. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (5) Silikatverbindungen aufweist.
  17. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität der Haftvermittlerschicht (5) von einer porenfreien Beschichtung auf den Oberflächen (4) der Halbleiterbauteilkomponenten (3) zu einer mikroporösen Morphologie (6) im Übergangsbereich zu der Kunststoffgehäusemasse (2) graduell zunimmt.
  18. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (5) eine mittels Flammpyrolyse aufgetragene Schicht ist.
  19. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (20) ein Verdrahtungssubstrat (7) mit strukturierter Metallbeschichtung (8) aufweist.
  20. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (20) ein Keramiksubstrat mit strukturierten Metalllagen aufweist.
  21. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (20) eine Leiterplatte (9) mit strukturierter Metallbeschichtung (8) aufweist.
  22. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (20) Innenflachleiter (10) mit Kontaktanschlussflächen (17) und Chipanschlussflächen (16) aufweist, die in Außenflachleiter (11) übergehen und von einem Flachleiterrahmen (21) gehalten werden, wobei der Flachleiterrahmen (21) ein Flachleiterband (22) mit einer Vielzahl hintereinander angeordneter Halbleiterbauteilpositionen (23) aufweist, wobei die Innenflachleiter (10) auf ihren Oberflächen (24) die Haftvermittlerschicht (5) aufweisen, und wobei die Kontaktanschlussflächen (17), die Chipanschlussflächen (16), die Außen flachleiter (11) und der Flachleiterrahmen (21), frei von der Haftvermittlerschicht (5) sind.
  23. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (20) ein Vorprodukt für die Herstellung von Halbleiterbauteilen (1) ist.
  24. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (20) mit selektiv angeordneter Haftvermittlerschicht (5) zu seiner Positionierung in einer Bestückungsmaschine eine Perforation (25) entlang eines Systemträgerrahmens (21) aufweist.
  25. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (20) auf den Kontaktanschlussflächen (17) und den Chipanschlussflächen (16) eine Metall-Legierungs-Plattierung (26) vorzugsweise aus Silber und/oder eine Lot-Legierung aufweist.
  26. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (20) Reinstkupfer und/oder eine Kupferlegierung aufweist.
  27. Systemträger nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (20) eine kupferkaschierte Leiterplatte (9) aufweist.
  28. Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers (20) für Halbleiterbauteile (1), das folgende Verfahrensschritte aufweist, – Strukturieren einer Substratplatte, die mindestens eine Metalloberfläche aufweist, zu einem Systemträger (20) mit einer Mehrzahl aufeinander folgender Muster zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten (3) in Halbleiterbauteilpositionen (23) des Systemträgers (20); – Beschichten von Oberflächen (19) des Systemträgers (20), die mit einer Kunststoffgehäusemasse (2) bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen (1) eine Grenzfläche bilden, mit einer Haftvermittlerschicht (5), die eine mikroporöse Morphologie (6) und Halbleiter- und/oder Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen aufweist, wobei die Haftvermittlerschicht (5) in einer Dicke D zwischen 5 nm ≤ D ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 5 nm ≤ D ≤ 40 nm, aufgebracht wird.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Oberflächen (19) des Systemträgers (20) mittels pyrolytischer Abscheidung erfolgt.
  30. Verfahren nach Anspruch 28 oder Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass zur pyrolytischen Beschichtung eine organometallische Verbindung eines Halbleiterelementes oder eines Metallelementes und eine sauerstoffhaltige Verbindung einer Beschichtungsanlage zugeführt werden und sich Halbleiter- oder Metalloxide als Reaktionsprodukte der einge leiteten Verbindungen auf freiliegenden Oberflächen (19) des Systemträgers (20) allseitig abscheiden.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Beschichten des Systemträgers (20) mit Haftvermittler (5), freizuhaltende Oberflächenbereiche mit einer Schutzschicht bedeckt werden.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beschichten des Systemträgers (20) mit Haftvermittler (5) freizuhaltende Oberflächenbereiche freigelegt werden.
  33. Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile (1) unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 28 bis 32, das folgende zusätzliche Verfahrensschritte aufweist, – Bereitstellen eines Systemträgers (20) mit selektiv aufgebrachter Haftvermittlerschicht (5) auf den Oberflächen (19), die mit einer Kunststoffgehäusemasse (2) eine Grenzschicht aufweisen, unter Freilassen von Kontaktanschlussflächen (17) und/oder Chipanschlussflächen (16); – Aufbringen von Halbleiterbauteilkomponenten (3) wie Halbleiterchips (12) auf den Systemträger (20) in den Halbleiterbauteilpositionen (23) unter Verbinden der Halbleiterchips (12) mit Kontaktanschlussflächen (17) des Systemträgers (20) über elektrische Verbindungselemente (13); – Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten (3) in eine Kunststoffgehäusemasse (2); – Auftrennen des Systemträgers (20) in einzelne Halbleiterbauteile (1).
  34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten (3) in eine Kunststoffgehäusemasse (2) die noch nicht beschichteten Oberflächen (4) von Halbleiterbauteilkomponenten (3) ebenfalls mit dem Haftvermittler (5) beschichtet werden.
  35. Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile (1) unter Verwendung eines zunächst nicht mit Haftvermittler (5) beschichteten Systemträgers (20), – Aufbringen von Halbleiterbauteilkomponenten (3) wie Halbleiterchips (12) auf einen Systemträger (20) in Halbleiterbauteilpositionen (23) unter Verbinden der Halbleiterchips (12) mit Kontaktanschlussflächen (17) des Systemträgers (20) über elektrische Verbindungselemente (13); – Aufbringen einer Haftvermittlerschicht (5) auf die Oberflächen (4) der Bauteilkomponenten (3), die in eine Kunststoffgehäusemasse (2) eingebettet werden sollen, wobei die Haftvermittlerschicht (5) eine mikroporöse Morphologie (6) und Halbleiter- und/oder Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen aufweist und in einer Dicke D zwischen 5 nm ≤ D ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 5 nm ≤ D ≤ 40 nm, aufgebracht wird; – Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten (3) in eine Kunststoffgehäusemasse (2); – Auftrennen des Systemträgers (20) in einzelne Halbleiterbauteile (1).
DE102004047510A 2004-09-28 2004-09-28 Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten Withdrawn DE102004047510A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004047510A DE102004047510A1 (de) 2004-09-28 2004-09-28 Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten
PCT/DE2005/001674 WO2006034682A1 (de) 2004-09-28 2005-09-22 Halbleiterbauteil mit in kunststoffgehäusemasse eingebetteten halbleiterbauteilkomponenten

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004047510A DE102004047510A1 (de) 2004-09-28 2004-09-28 Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102004047510A1 true DE102004047510A1 (de) 2006-04-13

Family

ID=35643101

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004047510A Withdrawn DE102004047510A1 (de) 2004-09-28 2004-09-28 Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102004047510A1 (de)
WO (1) WO2006034682A1 (de)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006022254A1 (de) * 2006-05-11 2007-11-15 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten
DE102006025961A1 (de) * 2006-06-02 2008-01-17 Infineon Technologies Ag Halbleiterschaltungsanordnung, Systemträger und Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers und einer Halbleiterschaltungsanordnung
DE102006059526A1 (de) * 2006-12-14 2008-06-26 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102008011282A1 (de) * 2007-12-20 2009-06-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Gehäuseanordnung und Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses
WO2010085319A1 (en) * 2009-01-22 2010-07-29 Aculon, Inc. Lead frames with improved adhesion to plastic encapsulant
US8450148B2 (en) 2006-12-14 2013-05-28 Infineon Technologies, Ag Molding compound adhesion for map-molded flip-chip
US8674462B2 (en) 2007-07-25 2014-03-18 Infineon Technologies Ag Sensor package
DE102020111071A1 (de) 2020-04-23 2021-10-28 Infineon Technologies Ag Zwischenschicht einer Teilstruktur, welche Erhebungen hat, und einer weiteren Teilstruktur mit Füllpartikeln in Aussparungen zwischen den Erhebungen
DE102019117534B4 (de) 2019-06-28 2022-03-03 Infineon Technologies Ag Anorganisches Verkapselungsmittel für eine elektronische Komponente mit Haftvermittler
DE102011088442B4 (de) 2011-01-17 2022-06-23 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung
DE102021104671A1 (de) 2021-02-26 2022-09-01 Infineon Technologies Ag Füllstoffpartikel mit morphologischer Haftvermittlerhülle auf einem Kern

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005025083B4 (de) 2005-05-30 2007-05-24 Infineon Technologies Ag Thermoplast-Duroplast-Verbund und Verfahren zum Verbinden eines thermoplastischen Materials mit einem duroplastischen Material
DE102005061248B4 (de) 2005-12-20 2007-09-20 Infineon Technologies Ag Systemträger mit in Kunststoffmasse einzubettenden Oberflächen, Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers und Verwendung einer Schicht als Haftvermittlerschicht
DE112006003861B4 (de) * 2006-05-10 2015-09-17 Infineon Technologies Ag Halbleiterbaugruppe und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterbaugruppe

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US205036A (en) * 1878-06-18 Improvement in water-closets
US5122858A (en) * 1990-09-10 1992-06-16 Olin Corporation Lead frame having polymer coated surface portions
US5554569A (en) * 1994-06-06 1996-09-10 Motorola, Inc. Method and apparatus for improving interfacial adhesion between a polymer and a metal
US6368899B1 (en) * 2000-03-08 2002-04-09 Maxwell Electronic Components Group, Inc. Electronic device packaging
DE10124047A1 (de) * 2001-05-16 2002-11-21 Infineon Technologies Ag Elektronische Bauteile mit Halbleiterchips und Systemträger und Verfahren zur Herstellung derselben
US20030092557A1 (en) * 2000-11-07 2003-05-15 Wilfried Aichele Ceramic composite
DE10221503A1 (de) * 2002-05-14 2003-11-27 Infineon Technologies Ag Zur wenigstens teilweisen Beschichtung mit einer Substanz bestimmter Metallgegenstand

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04364060A (ja) * 1991-06-11 1992-12-16 Furukawa Alum Co Ltd 高耐食性樹脂封止ｉｃ素子
JP3743519B2 (ja) * 1994-10-18 2006-02-08 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ シリコン−酸化物薄層の製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US205036A (en) * 1878-06-18 Improvement in water-closets
US5122858A (en) * 1990-09-10 1992-06-16 Olin Corporation Lead frame having polymer coated surface portions
US5554569A (en) * 1994-06-06 1996-09-10 Motorola, Inc. Method and apparatus for improving interfacial adhesion between a polymer and a metal
US6368899B1 (en) * 2000-03-08 2002-04-09 Maxwell Electronic Components Group, Inc. Electronic device packaging
US20030092557A1 (en) * 2000-11-07 2003-05-15 Wilfried Aichele Ceramic composite
DE10124047A1 (de) * 2001-05-16 2002-11-21 Infineon Technologies Ag Elektronische Bauteile mit Halbleiterchips und Systemträger und Verfahren zur Herstellung derselben
DE10221503A1 (de) * 2002-05-14 2003-11-27 Infineon Technologies Ag Zur wenigstens teilweisen Beschichtung mit einer Substanz bestimmter Metallgegenstand

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006022254B4 (de) * 2006-05-11 2008-12-11 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten, Anordnung für eine Mehrzahl von Halbleiterbauteilen und Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauteilen
US8450861B2 (en) 2006-05-11 2013-05-28 Infineon Technologies Ag Integrated circuit device with semiconductor device components embedded in plastic housing composition
DE102006022254A1 (de) * 2006-05-11 2007-11-15 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten
DE102006025961A1 (de) * 2006-06-02 2008-01-17 Infineon Technologies Ag Halbleiterschaltungsanordnung, Systemträger und Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers und einer Halbleiterschaltungsanordnung
US8450148B2 (en) 2006-12-14 2013-05-28 Infineon Technologies, Ag Molding compound adhesion for map-molded flip-chip
DE102006059526B4 (de) * 2006-12-14 2008-09-25 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil, Nutzen mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterbauteilen und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils
DE102006059526A1 (de) * 2006-12-14 2008-06-26 Infineon Technologies Ag Halbleiterbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
US9379033B2 (en) 2007-07-25 2016-06-28 Infineon Technologies Ag Sensor package
US8674462B2 (en) 2007-07-25 2014-03-18 Infineon Technologies Ag Sensor package
DE102008011282A1 (de) * 2007-12-20 2009-06-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Gehäuseanordnung und Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses
US8432036B2 (en) 2009-01-22 2013-04-30 Aculon, Inc. Lead frames with improved adhesion to plastic encapsulant
WO2010085319A1 (en) * 2009-01-22 2010-07-29 Aculon, Inc. Lead frames with improved adhesion to plastic encapsulant
DE102011088442B4 (de) 2011-01-17 2022-06-23 Mitsubishi Electric Corporation Halbleitervorrichtung
DE102019117534B4 (de) 2019-06-28 2022-03-03 Infineon Technologies Ag Anorganisches Verkapselungsmittel für eine elektronische Komponente mit Haftvermittler
US11652012B2 (en) 2019-06-28 2023-05-16 Infineon Technologies Ag Inorganic encapsulant for electronic component with adhesion promoter
DE102020111071A1 (de) 2020-04-23 2021-10-28 Infineon Technologies Ag Zwischenschicht einer Teilstruktur, welche Erhebungen hat, und einer weiteren Teilstruktur mit Füllpartikeln in Aussparungen zwischen den Erhebungen
DE102020111071B4 (de) 2020-04-23 2022-08-11 Infineon Technologies Ag Zwischenschicht einer Teilstruktur, welche Erhebungen hat, und einer weiteren Teilstruktur mit Füllpartikeln in Aussparungen zwischen den Erhebungen sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE102021104671A1 (de) 2021-02-26 2022-09-01 Infineon Technologies Ag Füllstoffpartikel mit morphologischer Haftvermittlerhülle auf einem Kern
DE102021104671B4 (de) 2021-02-26 2024-01-04 Infineon Technologies Ag Verbundwerkstoff mit Füllstoffpartikeln mit morphologischer Haftvermittlerhülle auf einem Kern

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006034682A1 (de) 2006-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005061248B4 (de) Systemträger mit in Kunststoffmasse einzubettenden Oberflächen, Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers und Verwendung einer Schicht als Haftvermittlerschicht
WO2006034682A1 (de) Halbleiterbauteil mit in kunststoffgehäusemasse eingebetteten halbleiterbauteilkomponenten
DE102005047856B4 (de) Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten, Systemträger zur Aufnahme der Halbleiterbauteilkomponenten und Verfahren zur Herstellung des Systemträgers und von Halbleiterbauteilen
DE102005028704B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten
DE102006017042B4 (de) Zuleitungsrahmen für ein Halbleiterbauteil
DE102005025083B4 (de) Thermoplast-Duroplast-Verbund und Verfahren zum Verbinden eines thermoplastischen Materials mit einem duroplastischen Material
DE102005025465B4 (de) Halbleiterbauteil mit Korrosionsschutzschicht und Verfahren zur Herstellung desselben
EP2050131B1 (de) Verfahren zur erzeugung einer elektrischen funktionsschicht auf einer oberfläche eines substrats
DE4132726A1 (de) Anisotrop elektrisch leitende klebstoffzusammensetzung und damit verklebte schaltkarten
WO2005071741A2 (de) Haftvermittelnde organische beschichtungen in halbleitergehäusen
EP1920462A2 (de) Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements mit einer planaren kontaktierung und halbleiterbauelement
EP1042534B1 (de) Beschichtung von metalloberflächen insbesondere für die mikroelektronik
DE10144704B4 (de) Verfahren zum Verbinden eines Bauelements mit einem Träger
DE102004048201B4 (de) Halbleiterbauteil mit Haftvermittlerschicht, sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE102011083899A1 (de) Schichtverbund zum Verbinden von elektronischen Bauteilen umfassend eine Ausgleichsschicht, Anbindungsschichten und Verbindungsschichten
EP1707037B1 (de) Verfahren zum herstellen eines leiterplattenelements sowie leiterplattenelement
DE102006017115A1 (de) Halbleiterbauteil mit einem Kunststoffgehäuse und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2024110246A1 (de) Verfahren zum herstellen eines elektronischen bauelements
DE102017220258A1 (de) Halbleitersensorbauelement und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102010005465B4 (de) Elektrisches oder elektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines Anschlusses
EP2508048A1 (de) Metallisch kontaktiertes substrat sowie verfahren zu dessen herstellung
EP0931331A1 (de) Verfahren zum dauerhaften verbinden von anorganischen substraten
DE102014114395A1 (de) Oberflächenbehandelte kupferfolie und dieselbe umfassende kupferkaschierte laminatplatte, dieselbe verwendende leiterplatte und verfahren zur herstellen derselben
DE102010042602A1 (de) Leitfähiges Verbindungsmittel und Verfahren zur Herstellung eines leitfähigen Verbindungsmittels
DE102015205695B4 (de) Halbleiterbauelement, Kontaktanordnung und Verfahren zur Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee