DE102006032796A1 - Chip-Rückseite mit hoher elektrischer Isolationsfestigkeit - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Halbleiter-Bauelement-Chips, insbesondere einen Chip mit einer elektrisch isolierenden Rückseite, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Chips, wobei der Halbleiter-Bauelement-Chip an seiner Rückseite eine Isolationsschicht aufweist, welche dafür ausgebildet ist, um den Halbleiter-Bauelement-Chip von einem Grundkörper, auf welchem der Halbleiter-Bauelement-Chip anzuordnen ist, elektrisch zu isolieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft Halbleiter-Bauelement-Chips, insbesondere einen Chip mit einer elektrisch isolierenden Rückseite, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen. Chips.
  • Zur Herstellung von Halbleiter-Bauelementen (z.B. entsprechenden, integrierten (analogen bzw. digitalen) Rechenschaltkreisen, Halbleiter-Speicherbauelementen wie z.B. Funktionsspeicher-Bauelementen (PLAs, PALs, etc.) und Tabellenspeicher-Bauelementen (z.B. ROMs oder RAMs, insbesondere SRAMs und DRAMs)) werden sog. Wafer (d.h. dünne, aus einkristallinem Silizium bestehende Scheiben) verwendet.
  • Die Wafer werden entsprechend bearbeitet (z.B. einer Vielzahl von Beschichtungs-, Belichtungs-, Ätz-, Diffusions-, und Implantations-Prozess-Schritten, etc. unterzogen), und daraufhin z.B. zersägt (oder z.B. geritzt, und gebrochen), so dass dann die einzelnen Bauelemente zur Verfügung stehen.
  • Nach dem Zersägen des Wafers werden die – dann einzeln zur Verfügung stehenden – Bauelemente zur Kontaktierung auf einem Grundkörper angeordnet. Der Grundkörper kann z.B. ein sogenannter Leadframe eines Chipgehäuses sein, sowie z.B. ein beliebiges Substrat, z.B. zur Durchführung von Testreihen an dem Halbleiter-Bauelement-Chip.
  • Bei der Verwendung eines Leadframes oder eines elektrisch leitfähigen Substrats ist es in bestimmten Applikationen, bspw. wenn ein Logikchip neben einem Leistungshalbleiterchip mit vertikalem Stromfluss auf derselben Chipinsel befestigt ist, zwingend erforderlich, den Halbleiter-Bauelement-Chip von dem elektrisch leitfähigen Grundkörper elektrisch zu isolieren. Üblicherweise wird diese notwendige elektrische Isolationsschicht bereitgestellt, indem ein elektrisch isolierender Klebstoff zum Befestigen des Halbleiter-Bauelement-Chips verwendet wird.
  • Diese Vorgehensweise weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf:
    Bei der Wahl des Klebstoffes ist man stark eingeschränkt, da dieser als notwendige Bedingung elektrisch isolierende Eigenschaften haben muss. Somit müssen bei der Wahl eines geeigneten Klebstoffes Kompromisse zwischen den Hafteigenschaften und der Isolationsfestigkeit des Klebstoffes eingegangen werden. Dies führt einerseits zu einer eingeschränkten Zuverlässigkeit des verwendeten Klebstoffes als Befestigungsmittel und andererseits zu eingeschränkter Isolationsfestigkeit des Klebstoffes – Isolationsfestigkeiten von einigen hundert Volt können hiermit praktisch nicht erreicht werden. Des Weiteren muss mit einem Absinken der Isolationsfestigkeit des Klebstoffes unter Einfluss von Feuchtigkeit und Temperaturveränderungen gerechnet werden.
  • Weiterhin kann es, insbesondere bei Leistungshalbleiterchips, wünschenswert sein, Verlustwärme des Chips effektiv abzuführen, was durch eine Verwendung eines thermisch gut leitfähigen Klebstoffes unterstützt werden kann. Da jedoch gerade thermisch gut leitfähige Klebstoffe in der Regel auch elektrisch gut leitfähig sind, kann dieser Weg zur Erleichterung der Wärmeabfuhr i.A. nicht gewählt werden, da, wie oben schon erwähnt, Klebstoffes mit elektrisch isolierenden Eigenschaften zu verwenden sind.
  • Ein weiterer Nachteil dieser Vorgehensweise ist eine hohe erforderliche Präzision beim Aufbringen des Halbleiter-Chips auf den Grundkörper. Um Kurzschlüsse zu vermeiden, muss eine Mindestschichtdicke für den Klebstoff eingehalten werden und zudem ein Verkippen des Chips beim Aufbringen auf den Grundkörper verhindert werden. Daher wird eine aufwändige Prozessführung und -kontrolle beim Aufbringen des Chips erforderlich.
  • Die Erfindung hat daher zur Aufgabe, einen Halbleiter-Bauelement-Chip mit hoher elektrischer Durchschlagfestigkeit, sowie ein Verfahren zur Herstellung von einem derartigen Halbleiter-Bauelement-Chip zur Verfügung zu stellen.
  • Sie erreicht dieses und weitere Ziele durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 13.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Halbleiter-Bauelement-Chip zur Verfügung gestellt, welcher an seiner Rückseite eine Isolationsschicht aufweist, welche dafür ausgebildet ist, um den Halbleiter-Bauelement-Chip von einem Grundkörper, auf welchem der Halbleiter-Bauelement-Chip anzuordnen ist, elektrisch zu isolieren.
  • Zweckmäßigerweise ist der Grundkörper, auf welchem der Halbleiter-Bauelement-Chip anzuordnen ist, ein Substrat oder Leadframe.
  • Vorteilhafterweise enthält die Isolationsschicht Kohlenstoff und/oder Sauerstoff bzw. ist die Isolationsschicht eine amorphe Kohlenstoff-Wasserstoff-Silizium-Sauerstoff-Schicht.
  • Vorteilhaft weist die Isolationsschicht eine Dicke im Bereich von 100 nm bis 50 μm auf, besonders bevorzugt ist eine Dicke im Bereich von 500 nm bis 5 μm.
  • Zweckmäßigerweise wird die Isolationsschicht durch ein chemisches Gasabscheidungsverfahren, bspw. ein PECVD-Verfahren, auf die Rückseite des Halbleiter-Bauelement-Chips aufgebracht.
  • Vorteilhaft wird für das CVD- oder PECVD-Verfahren Hexamethyldisilazan oder Hexamethyldisilazanoxid als ein erstes Gas und Sauerstoff als ein zweites Gas verwendet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Rückseite des Halbleiter-Bauelement-Chips und der Isolationsschicht mindestens eine weitere Schicht angeordnet, wobei die mindestens eine weitere Schicht ein Metall oder eine Metalllegierung umfasst.
  • Vorteilhafterweise enthält eine der mindestens einen weiteren Schicht Nickel bzw. weist die mindestens eine weitere Schicht eine Aluminium- und/oder Titan- und/oder Nickel-Schicht und/oder mindestens eine zusätzliche Schicht auf.
  • Zweckmäßigerweise wird der Halbleiter-Bauelement-Chip mittels einer Klebstoffschicht auf dem Grundkörper befestigt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleiter-Wafers zur Verfügung gestellt, mittels welchem der aus einem Halbleiter-Wafer zu fertigende Halbleiter-Bauelement-Chip von einem Grundkörper, auf welchem der Halbleiter-Bauelement-Chip anzuordnen ist, elektrisch isoliert wird, indem auf die Rückseite des Halbleiter-Wafers eine Isolationsschicht aufgetragen wird.
  • Zweckmäßigerweise ist der Grundkörper, auf welchem der Halbleiter-Bauelement-Chip anzuordnen ist, ein Substrat oder Leadframe.
  • Vorteilhafterweise enthält die Isolationsschicht Kohlenstoff und/oder Sauerstoff bzw. ist die Isolationsschicht eine amorphe Kohlenstoff-Wasserstoff-Silizium-Sauerstoff-Schicht.
  • Vorteilhaft weist die Isolationsschicht eine Dicke im Bereich von 100 nm bis 50 μm auf, besonders bevorzugt ist eine Dicke im Bereich von 500 nm bis 5 μm.
  • Zweckmäßigerweise wird die Isolationsschicht durch ein chemisches Gasabscheidungsverfahren, bspw. ein PECVD-Verfahren, auf die Rückseite des Halbleiter-Bauelement-Chips aufgebracht.
  • Vorteilhaft wird für das CVD- oder PECVD-Verfahren Hexamethyldisilazan oder Hexamethyldisilazanoxid als ein erstes Gas und Sauerstoff als ein zweites Gas verwendet.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vor dem Auftragen der Isolationsschicht auf die Rückseite des Halbleiter-Bauelement-Chips mindestens eine zusätzliche Schicht auf die Rückseite des Halbleiter-Bauelement-Chips aufgetragen, wobei die mindestens eine zusätzliche Schicht ein Metall oder eine Metalllegierung umfasst.
  • Vorteilhafterweise enthält eine der mindestens einen zusätzlichen Schicht Nickel bzw. weist die mindestens eine zusätzliche Schicht eine Aluminium- und/oder Titan- und/oder Nickel-Schicht und/oder mindestens eine weitere Schicht auf.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleiter-Chips zur Verfügung gestellt, mittels welchem der Halbleiter-Chip von einem Grundkörper, auf welchem der Halbleiter-Chip anzuordnen ist, elektrisch isoliert wird, indem auf die Rückseite des Halbleiter-Chips eine Isolationsschicht, vorzugsweise eine Koh lenstoff-Wasserstoff-Silizium-Sauerstoff-Schicht, aufgetragen wird.
  • Zweckmäßigerweise wird der Halbleiter-Chip mittels einer Klebstoffschicht auf dem Grundkörper befestigt.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrer Ausführungsbeispiele und den beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines auf einem Leadframe angeordneten Halbleiter-Bauelement-Chips;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Silizium-Wafers, aus welchem durch Zerteilen eine Vielzahl von Chips herstellbar ist, welche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Silizium-Wafers, aus welchem durch Zerteilen eine Vielzahl von Chips herstellbar ist, welche gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind;
  • 4 eine schematische Darstellung einer Vielzahl von Silizium-Chips, welche gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind, und einer Sägefolie.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines auf einem Pin-Basis-Körper bzw. einem Leadframe 2 angeordneten Halbleiter-Bauelement-Chips 1. Die Kontakte bzw. Pads 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, 3g, 3h des Halbleiter-Bauelement-Chips 1 sind mittels entsprechender Bonddrähte 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h mit entsprechenden Anschluss-Stiften bzw. Pins 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h des Leadframes 2 verbunden. Nicht gezeigt ist das eigentliche Chipgehäuse, in welchem der Halbleiter-Bauelement-Chip 1 eingekapselt wird. Das Anordnen des Halbleiter-Bauelement-Chips 1 in einem Chipgehäuse ist erforderlich, einerseits, um den Halbleiter-Bauelement-Chip 1 vor Einwirkungen von außen, wie bspw. Feuchtigkeit oder Verschmutzung, zu schützen, und andererseits, um ein einfaches Kontaktieren des Halbleiter-Bauelement-Chips 1 zu ermöglichen. Für das Anordnen des Halbleiter-Bauelement-Chips 1 in dem Chipgehäuse ist ein zuverlässiges Fixieren des Halbleiter-Bauelement-Chips 1 auf dem Leadframe 2 notwendig. Hierbei ist darauf zu achten, dass der Halbleiter-Bauelement-Chip 1 elektrisch isoliert von dem Leadframe 2 angeordnet ist. Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird bisher ein elektrisch isolierender Klebstoff zum Fixieren des Halbleiter-Bauelement-Chips 1 auf dem Leadframe 2 verwendet. Der verwendete Klebstoff erfüllt bei dieser Verfahrensweise gleichzeitig zwei Funktionen:
    • – Erstens ein Herstellen einer festen Verbindung zwischen dem Halbleiter-Bauelement-Chip 1 und dem Leadframe 2 und
    • – zweitens ein Bereitstellen einer elektrisch isolierenden Schicht zwischen dem Halbleiter-Bauelement-Chip 1 und dem Leadframe 2.
  • Dies hat in diesem Fall zur Folge, dass beide Funktionen nicht optimal erfüllt werden. Da man bei der Wahl des Klebstoffes auf elektrisch isolierende Klebstoffe eingeschränkt ist, muss unter Umständen ein Klebstoff mit schlechteren Hafteigenschaften als bei nicht oder weniger stark elektrisch isolierenden Klebstoffen verwendet werden.
  • Insbesondere ist jedoch die Isolationsfestigkeit des Klebstoffes eingeschränkt und hängt zudem von Umgebungsparametern, wie z.B. Feuchtigkeit und Temperatur, ab.
  • Des Weiteren erfordert diese Vorgehensweise eine genaue Prozessführung und -kontrolle beim Aufbringen des Halbleiter-Bauelement-Chips 1 auf den Leadframe 2, da für den Klebstoff eine Mindestschichtdicke eingehalten werden muss und der Halbleiter-Bauelement-Chip 1 beim Aufbringen auf den Leadframe 2 nicht verkippt werden darf, um Kurzschlüsse zwischen dem Leadframe 2 und dem Halbleiter-Bauelement-Chip 1 zu vermeiden.
  • Die vorliegende Erfindung umgeht die oben beschriebene Problematik, indem sie die beiden obengenannten Anforderungen getrennt erfüllt, d.h. der Klebstoff stellt eine feste Verbindung zwischen dem Halbleiter-Bauelement-Chip 1 und dem Leadframe 2 her, während die erforderliche elektrische Isolierung zwischen der Rückseite des Halbleiter-Bauelement-Chips 1 und dem Leadframe 2 durch eine zusätzliche, auf die Rückseite des Halbleiter-Bauelement-Chips 1 aufgetragene Isolationsschicht bereitgestellt wird. Durch die erfindungsgemäße Isolationsschicht wird bspw. auch eine Verwendung von mit Metallpartikeln gefüllten Klebstoffen ermöglicht, welche aufgrund ihrer guten thermischen Leitfähigkeit für Halbleiter-Bauelement-Chips mit hoher Verlustleistung vorteilhaft sind, da ein Abführen der von dem Chip erzeugten Wärme erleichtert wird.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Silizium-Wafers 6, aus welchem durch Zerteilen eine Vielzahl von Chips herstellbar ist, welche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel wird direkt auf die Rückseite des Silizium-Wafers 6 eine amorphe Kohlenstoff-Wasserstoff-Silizium-Sauerstoff-Schicht (a-C:H:Si:O) 7 aufgebracht. Diese a-C:H:Si:O-Schicht 7 wird durch ein chemisches Gasabscheidungsverfahren, vorzugsweise durch ein PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition = Plasma unterstützte chemische Gasabscheidung), auf das Silizium der Wafer-Rückseite in einer Schichtdicke von 100 nm bis 5 μm, bspw. ca. 3 μm, aufgebracht.
  • Vorteilhafterweise wird die a-C:H:Si:O-Schicht 7 in einer CVD- oder PECVD-Anlage durch Zufuhr von Hexamethyldisilazan (HMDS) bzw. Hexamethyldisilazanoxid (HMDSO)(Gas 1) und Sauerstoff (Gas 2) auf die Wafer-Rückseite 6 abgeschieden. Die Leistung des Hochfrequenzgenerators der CVD- oder PECVD-Anlage beträgt dabei bspw. zwischen 200 W und 400 W (bzw. zwischen 200 V und 400 V bei Spannungsregelung).
  • Das abgeschiedene a-C:H:Si:O, auch Sicon genannt, gehört zu der Gruppe von Modifikationen diamantähnlichen Kohlenstoffs (DLC = diamond-like carbon).
  • Vorteilhaft weist die a-C:H:Si:O-Schicht 7 45-60at% Kohlenstoff, 15-20at% Wasserstoff, 15-20at% Silizium und 10-15at% Sauerstoff auf.
  • Für die erfindungsgemäße Verwendung als Isolationschicht ist a-C:H:Si:O aufgrund seines hohen elektrischen Widerstands von 106 bis 1012 Ωcm sehr gut geeignet, seine sehr hohe elektrische Isolationsfestigkeit bedingt Durchschlagsspannungen von bis 200 V/μm.
  • Ferner erweist sich der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient von 2-3 ppm/K als besonders vorteilhaft, da dieser sehr nahe an dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Silizium, ca. 2,5 ppm/K, liegt und somit bei Temperaturänderungen keinen thermomechanischen Stress zwischen dem Silizium des Halbleiter-Bauelement-Chips und der Isolationsschicht entstehen lässt.
  • Amorphes C:H:Si:O weist, wie diamantähnliche Kohlenstoffmodifikationen im Allgemeinen, eine große Härte und Kratzfes tigkeit auf. Daher kann die a-C:H:Si:O-Beschichtung auch eingesetzt werden, um die Chiprückseite bei mechanischer Beanspruchung zu schützen. Bei einer Beschichtung mit a-C:H:Si:O vor dem Zerteilen, bspw. Sägen, des Wafers 6, wie in den Ausführungsbeispielen gemäß 2 und 3, kann beim Sägeprozess das Abbrechen von Silizium an den Kanten (sog. Chipping) vermindert werden.
  • A-C:H:Si:O ist ferner chemisch inert und zeichnet sich durch eine hohe Temperaturstabilität von bis zu 500°C aus. Beide Eigenschaften sind für eine evtl. weitere Bearbeitung des beschichteten Chips oder Wafers sehr vorteilhaft.
  • Des Weiteren kann die a-C:H:Si:O-Beschichtung auch als ESD-Schutzschicht (electrostatic discharge = elektrostatische Entladung) dienen, um elektrische Aufladungen während der Prozessierung zu verhindern.
  • Diamantähnliche Kohlenstoffmodifikationen werden aufgrund der obengenannten Eigenschaften in vielen Bereichen bereits industriell zur Beschichtung von Werkstoffen eingesetzt, a-C:H:Si:O bspw. als Kratzschutz oder transparenter UV-Schutz. Somit liegen für den CVD-Prozess allgemein ausreichend Erfahrungswerte vor, um eine verlässliche Prozessführung zu gewährleisten.
  • Zweckmäßigerweise erfolgt die Beschichtung der Chiprückseite mit a-C:H:Si:O als letzter Schritt bei der Prozessierung des Silizium-Wafers 6, wobei die fertige Chipoberfläche an der Chipvorderseite zum Schutz vorübergehend abgedeckt wird. Hierdurch entfällt die Gefahr ungewollter Auswirkungen der Beschichtung der Chiprückseite auf nachfolgende Prozessierungsschritte der Chipoberfläche an der Chipvorderseite. In jedem Fall ist eine geeignete Reihenfolge der Prozessierungsschritte für den Wafer grundsätzlich von der Oberseite des jeweiligen Wafers abhängig. Ist diese mit einem Polymer, z.B. Polymid beschichtet, welches bei Temperaturen von typischerweise bis zu über 400°C ausgehärtet wird, ist es wiederum vorteilhaft die Beschichtung mit a-C:H:Si:O als letzten Schritt vorzunehmen, da einerseits die a-C:H:Si:O-Schicht bei den Aushärtungstemperaturen des Polymids beschädigt werden könnte und andererseits die Prozesstemperaturen bei der CVD- oder PECVD-Beschichtung im Allgemeinen nur bis zu 200°C betragen, eine Beeinträchtigung der fertig ausgehärteten Polymid-Beschichtung der Chipoberseite somit nicht zu erwarten ist. Bei anderen Oberflächen kann jedoch auch eine andere Reihenfolge der Prozessierungsschritte vorteilhaft sein.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Silizium-Wafers 6, aus welchem durch Zerteilen eine Vielzahl von Chips herstellbar ist, welche gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind. Wie zu sehen ist, sind auf dem Silizium-Wafer 6 eine oder mehrere Metallschichten 8, bspw. Nickel auf Titan auf Aluminium, angeordnet, auf welchen wiederum die Isolationsschicht 7 angeordnet ist. Es werden somit eine oder mehrere Metallschichten auf die Rückseite des Werfers 6 aufgebracht, bevor die Isolationsschicht 7 (a-C:H:Si:O) aufgetragen wird.
  • Diese Vorgehensweise ist bspw. bei bereits metallisierten Waferrückseiten zweckmäßig. In diesem Fall ist durch die weiteren Metallschichten zusätzlich zu der bereits vorhandenen Metallisierung eine evtl. Verbesserung der Haftung der aufgetragenen Isolationsschicht 7 auf der Oberfläche der Waferrückseite zu erzielen. So konnte zum Beispiel eine gute Haftung der beschriebenen a-C:H:Si:O-Schicht auf einer Nickelschicht nachgewiesen werden. Bei einer mit Aluminium metallisierten Waferückseite erwiesen sich eine Titan- und Nickelschicht (in dieser Reihenfolge) als zusätzlich Metallschichten zu der Aluminiummetallisierung als besonders vorteilhaft.
  • Zweckmäßigerweise werden diese (zusätzlichen) Metallschichten bspw. durch Sputtern oder physikalische Gasabscheidung (PVD = Physical Vapour Deposition) auf die Waferrückseite aufgetragen.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines bereits zersägten Silizium-Wafers 9 bestehend aus einer Vielzahl von Silizium-Chips, welche gemäß einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet sind. In diesem Ausführungsbeispiel wird auf den sich noch auf der Sägefolie 11 befindenden, bereits zersägten Silizium-Wafer 9 die Isolationsschicht 10 – somit erst nach dem Sägeprozess – aufgetragen. Durch diese Vorgehensweise werden auch die seitlichen Chipkanten beschichtet und der Chip wird somit noch besser gegenüber einem Durchschlagen einer elektrischen Spannung geschützt.
  • Sowohl bei dem in 2, als auch bei den in 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen wird, wie bereits oben angedeutet, in einem separaten Schritt – nach dem Zersägen/Zerbrechen des Wafers 6, 9 – auf die Isolationsschicht 7, 10 ein entsprechender Klebstoff bzw. eine separate Klebstoff-Schicht aufgetragen und mit dessen bzw. deren Hilfe der Halbleiter-Bauelement-Chip 1 auf dem Leadframe 2 befestigt.
  • Da a-C:H:Si:O Schichten im Allgemeinen gering adhäsiv sind, kann es, um eine gute Haftung des verwendeten Klebstoffs sicherzustellen, erforderlich werden, die Oberfläche dieser Schichten nachzubearbeiten, z.B. mittels einer Behandlung mit organischen Molekülen, wie Organosilanen, oder durch Laserstrukturierung.
  • Die weiter unten angefügten Tabellen 1 und 2 beziehen sich auf eine Testreihe, welche an mehreren Chargen (Batches 1-5) von a-C:H:Si:O-Beschichtungen durchgeführt worden ist, die auf verschiedene Metalle (Kupfer, Nickel, Zinn und Silber) aufgetragen wurden.
  • Hierbei führt Tabelle 1 die für die jeweiligen Chargen gewählten Beschichtungsparameter auf, insbesondere:
    • – Massendurchfluss oder Gaslast der für das CVD- oder PECVD-Verfahren verwendeten Gase HMDSO (2. Spalte) und Sau- erstoff (3. Spalte) in sccm, wobei sccm für „Standardkubikzentimeter pro Minute" steht und ein „Standardkubikzentimeter" ein Volumen von 1 cm3 bei Standardbedingungen, d.h. 1013,25 mbar und 273,15 K (Normzustand), bezeichnet;
    • – Art der Regelung des Hochfrequenzgenerators der CVD- oder PECVD-Anlage (5. Spalte), d.h. Regeln der Leistung des Hochfrequenzgenerators oder der an den Hochfrequenzgenerator angelegten Bias-Spannung und den zugehörigen gewählten Wert in Watt [W] bzw. Volt [V] (4. Spalte).
  • Tabelle 2 gibt für die jeweiligen, unter Verwendung der in Tabelle 1 aufgeführten Parameter erzeugten Chargen von a-C:H:Si:O-Schichten die Schichtdicke in μm (2. Spalte), die ermittelte durchschnittliche, maximale und minimale Durchschlagsfestigkeit in kV (3. Spalte), die Haftfestigkeit bezüglich der als Substrat verwendeten Metalle (Kupfer, Nickel, Zinn und Silber) (4. Spalte), die Universalhärte in Newton pro mm2 [N/mm2] (5. Spalte) und das Elastizitätsmodul in Gigapascal [GPa] (6. Spalte) an.
  • Wie zu sehen ist, können die Gaslasten bzw. das Verhältnis der Gaslasten von HMDSO und Sauerstoff und damit die Zusammensetzung der abgeschiedenen Schicht über einen breiten Bereich variiert werden, ohne dass die gewünschten Schichteigenschaften signifikant beeinflusst werden. Dies gilt ebenso für die Art der Regelung des CVD- oder PECVD-Prozesses (Leistung bzw. Bias-Spannung).
  • Die durchschnittliche Durchschlagfestigkeit beträgt – gemittelt über alle Chargen – ca. 0,7 kV bei einer mittleren Schichtdicke von ca. 3 μm.
  • Das Elastizitätsmodul liegt bei allen Chargen in einem Bereich zwischen 70 GPa und 110 GPa.
  • Die Haftfestigkeit der a-C:H:Si:O-Beschichtungen auf Nickel und Zinn ist gut, auf Kupfer und Silber jedoch vergleichsweise schlecht.
  • Die bei den jeweiligen Chargen auftretenden minimalen Durchschlagsfestigkeiten von im Mittel 0,4 kV sind ggf. auf mögliche Einschlüsse in der Schicht zurückzuführen. Diese Einschlüsse könnten weiter reduziert werden, indem statt einer waagrechten Anordnung des Substrates in der CVD- oder PECVD-Anlage, wie bei der vorliegenden Versuchsreihe vorgenommen, das Substrat vertikal angeordnet wird. Tabelle 1
    Batch HMDSO [sccm] Sauerstoff [sccm] Leistung/Spannung Regelung
    1 10 10 200W Leistung
    2 5 40 200W Leistung
    3 10 20 200W Leistung
    4 10 20 400V BIAS-Spannung
    5 5 10 400V BIAS-Spannung
    Tabelle 2
    Batch Schicht -dicke [μm] Durchschlagsfestigkeit [kV] Haftfestigkeit Universalhärte N/mm2 Elastizitätsmodul GPa
    ∅ Max. Min. Cu Ni Sn Ag
    1 2,99 0,82 1,00 0,45 – + – 4670 ± 650 95,3 ± 13,9
    2 2,61 0,82 1,00 0,53 + + + – 3790 ± 133 75,9 ± 2,9
    3 2,95 0,66 0,99 0,37 – + + – 3910 ± 321 78,5 ± 7,6
    4 2,96 0,71 0,98 0,37 – + + – 4040 ± 241 81,2 ± 5,2
    5 2,76 0,69 0,90 0,45 – + + – 4030 ± 178 80,8 ± 3,3
    • 1
    Halbleiter-Bauelement-Chip
    2
    Leadframe
    3a
    Pad
    3b
    Pad
    3c
    Pad
    3d
    Pad
    3e
    Pad
    3f
    Pad
    3g
    Pad
    3h
    Pad
    4a
    Pin
    4b
    Pin
    4c
    Pin
    4d
    Pin
    4e
    Pin
    4f
    Pin
    4g
    Pin
    4h
    Pin
    5a
    Bonddraht
    5b
    Bonddraht
    5c
    Bonddraht
    5d
    Bonddraht
    5e
    Bonddraht
    5f
    Bonddraht
    5g
    Bonddraht
    5h
    Bonddraht
    6
    Silizium-Wafer
    7
    Isolationsschicht
    8
    eine oder mehrere Metallschichten
    9
    Silizium-Wafer (bereits zersägt)
    10
    Isolationsschicht (auf Chiprückseite und Chipkanten)
    11
    Sägefolie

Claims (30)

  1. Halbleiter-Bauelement-Chip (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiter-Bauelement-Chip (1) an seiner Rückseite eine Isolationsschicht (7) aufweist, welche dafür ausgebildet ist, um den Halbleiter-Bauelement-Chip (1) von einem Grundkörper (2), auf welchem der Halbleiter-Bauelement-Chip (1) anzuordnen ist, elektrisch zu isolieren.
  2. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß Anspruch 1, wobei der Grundkörper (2), auf welchem der Halbleiter-Bauelement-Chip (1) anzuordnen ist, ein Substrat oder Leadframe (2) ist.
  3. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Isolationsschicht (7) Kohlenstoff enthält.
  4. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsschicht (7) Sauerstoff enthält.
  5. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsschicht (7) eine amorphe Kohlenstoff-Wasserstoff-Silizium-Sauerstoff-Schicht ist.
  6. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß Anspruch 5, wobei die Isolationsschicht (7) eine Dicke im Bereich von 100 nm bis 50 μm aufweist.
  7. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß Anspruch 6, wobei die Isolationsschicht (7) eine Dicke im Bereich von 500 nm bis 5 μm aufweist.
  8. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isolationsschicht (7) durch ein chemisches Gasabscheidungsverfahren auf die Rückseite des Halbleiter-Bauelement-Chips (1) aufgebracht wird.
  9. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß Anspruch 8, wobei das chemische Gasabscheidungsverfahren ein PECVD-Verfahren ist.
  10. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei für das CVD- oder PECVD-Verfahren Hexamethyldisilazan oder Hexamethyldisilazanoxid als ein erstes Gas und Sauerstoff als ein zweites Gas verwendet wird.
  11. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Rückseite des Halbleiter-Bauelement-Chips (1) und der Isolationsschicht (7) mindestens eine weitere Schicht (8) angeordnet ist, wobei die mindestens eine weitere Schicht (8) ein Metall oder eine Metalllegierung umfasst.
  12. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß Anspruch 11, wobei die mindestens eine weitere Schicht (8) Nickel enthält.
  13. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß Anspruch 12, wobei die mindestens eine weitere Schicht (8) eine Aluminium- und/oder Titan- und/oder Nickel-Schicht und/oder mindestens eine zusätzliche Schicht aufweist.
  14. Halbleiter-Bauelement-Chip (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Halbleiter-Bauelement-Chip (1) mittels einer Klebstoffschicht auf dem Grundkörper (2) befestigt wird.
  15. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleiter-Wafers (6), um einen aus dem Halbleiter-Wafer (6) zu fertigenden Halbleiter-Chip (1) von einem Grundkörper (2), auf welchem der Halbleiter-Chip (1) anzuordnen ist, elektrisch zu isolieren, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Rückseite des Halbleiter-Wafers (6) eine Isolationsschicht (7) aufgetragen wird.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei der Grundkörper (2), auf welchem der Halbleiter-Chip (1) anzuordnen ist, ein Substrat oder Leadframe ist.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei die Isolationsschicht (7) Kohlenstoff enthält.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die Isolationsschicht (7) Sauerstoff enthält.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Isolationsschicht (7) eine amorphe Kohlenstoff-Wasserstoff-Silizium-Sauerstoff-Schicht ist.
  20. Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei die Isolationsschicht (7) eine Dicke im Bereich von 100 nm bis 50 μm aufweist.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Isolationsschicht (7) eine Dicke im Bereich von 500 nm bis 5 μm aufweist.
  22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei die Isolationsschicht (7) durch ein chemisches Gasabscheidungsverfahren auf die Rückseite des Halbleiter-Wafers (6) aufgebracht wird.
  23. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei das chemische Gasabscheidungsverfahren ein PECVD-Verfahren ist.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 22 oder 23, wobei für das CVD- oder PECVD-Verfahren Hexamethyldisilazan oder Hexamethyldisilazanoxid als ein erstes Gas und Sauerstoff als ein zweites Gas verwendet wird.
  25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 24, wobei vor dem Auftragen der Isolationsschicht (7) auf die Rückseite des Halbleiter-Wafers (6) mindestens eine zusätzliche Schicht (8) auf die Rückseite des Halbleiter-Wafers (6) aufgetragen wird, wobei die mindestens eine zusätzliche Schicht (8) ein Metall oder eine Metalllegierung umfasst.
  26. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei die mindestens eine zusätzliche Schicht (8) Nickel enthält.
  27. Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei die mindestens eine zusätzliche Schicht (8) eine Aluminium- und/oder Titan- und/oder Nickel-Schicht und/oder mindestens eine weitere Schicht aufweist.
  28. Verfahren zum Bearbeiten eines Halbleiter-Chips, um den Halbleiter-Chip von einem Grundkörper, auf welchem der Halbleiter-Chip anzuordnen ist, elektrisch zu isolieren, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Rückseite des Halbleiter-Chips eine Isolationsschicht aufgetragen wird.
  29. Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei die Isolationsschicht eine amorphe Kohlenstoff-Wasserstoff-Silizium-Sauerstoff-Schicht ist.
  30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei der Halbleiter-Chip (1) mittels einer Klebstoffschicht auf dem Grundkörper (2) befestigt wird.
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