DE102007035060A1 - Connection for semiconductor component with carrier element, has holes arranged one above other in semiconductor component and carrier element, where hole of semiconductor component is conically formed - Google Patents

Connection for semiconductor component with carrier element, has holes arranged one above other in semiconductor component and carrier element, where hole of semiconductor component is conically formed Download PDF

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Robert Bosch GmbH
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Abstract

The connection (130) has holes (180) arranged one above the other in the semiconductor component (110) and the carrier element (100). The hole of the semiconductor component is conically formed on the base of the back semiconductor component and turned away to top side of the carrier element. The diameter of the connecting pin is slightly larger. An independent claim is also included for a method for production of a carrier plate.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine elektrische und/oder mechanische Verbindung eines Halbleiterbauelements mit einem Trägerelement sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung.The The invention relates to an electrical and / or mechanical connection a semiconductor device with a carrier element and a process for producing this compound.

Eine derartige Verbindung ist beispielsweise aus der EP 526 992 A2 bekannt, bei der ein flexibles Lamellenpaket mit integrierten Schaltungen über eine Pressverbindung mittels eines Stifts auf eine Leiterplatte befestigt wird.Such a compound is for example from the EP 526 992 A2 is known, in which a flexible disc pack with integrated circuits is attached via a press connection by means of a pin on a circuit board.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Verbindung eines Halbleiterelements bzw. ein mikromechanischer Chip mit einem Trägerelement bzw. eine Leiterplatte sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass sowohl das Halbleiterbauelement als auch das Trägerelement jeweils Löcher aufweisen, die bei der Verbindung übereinander angeordnet sind, so dass ein Verbindungsstift durch beide Löcher geführt werden kann. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, dass das Loch des insbesondere mikromechanisches Halbleiterbauelements eine konische Form aufweist, wobei das Loch an seinem kleinsten Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser des Verbindungsstifts ist.With The present invention relates to a compound of a semiconductor element or a micromechanical chip with a carrier element or a printed circuit board and a method for producing these Connection described. It is provided that both the semiconductor device as well as the carrier element each have holes, which are arranged one above the other in the connection, so that a connecting pin passed through both holes can be. The essence of the invention is that the Hole of the particular micromechanical semiconductor device a has conical shape, with the hole at its smallest diameter slightly larger than the diameter of the connecting pin.

Mit einer derartigen Verbindung kann in einfacher Weise eine Durchkontaktierung durch das Halbleiterbauelement erreicht werden. Weiterhin ermöglicht eine derartige Kontaktierung auch die aufrechte Montage des Halbleiterbauelements. Zusätzlich ermöglicht die erfindungsgemäße Kontaktierung eine Stressentkopplung, d. h. mechanische Spannungen, die im Substrat vorliegen, können über die Verbindungsstifte abgebaut werden. Weiterhin ist eine einfache Steckverbindung möglich, bei der das Sensorelement oder ein mikromechanisches Schaltungselement wie beispielsweise ein Asic, miteinander in einfacher und schneller Weise verbunden werden können.With such a connection can easily be a via can be achieved by the semiconductor device. Furthermore possible Such contacting also the upright mounting of the semiconductor device. In addition, the inventive allows Contacting a stress decoupling, d. H. mechanical stresses, which are present in the substrate, can via the connecting pins be reduced. Furthermore, a simple plug connection is possible, in which the sensor element or a micromechanical circuit element such as an Asic, with each other in easier and faster Way can be connected.

Durch die vollständige hinterschnittfreie Ausformung der Geometrie ist eine Passivierung in der Gasphase möglich (z. B. HDMS), so dass eine vollständige Resistenz gegen alle Umwelteinflüsse erzielt werden kann.By the complete undercut-free shaping of the geometry if passivation in the gas phase is possible (eg HDMS), allowing complete resistance to all environmental influences can be achieved.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, die Wände des Lochs im Halbleiterbauelement und/oder die Wände des Verbindungsstifts mit einer elektrisch isolierenden Schicht zu versehen. Eine derartige Isolierung verhindert einen ungewollten Kurzschluss. Durch ein Entfernen der isolierenden Schicht an bestimmten Stellen des Verbindungsstifts (z. B. Kopfenden oder mittig bei durch das Trägerelement durchgehenden Stiften) lassen sich gezielt elektrische Kontaktierungen erreichen.advantageously, is provided, the walls of the hole in the semiconductor device and / or the walls of the connecting pin with an electrical to provide insulating layer. Such insulation prevents an unwanted short circuit. By removing the insulating Layer at certain points of the connecting pin (eg head ends or in the middle of through the support element continuous pins) can achieve targeted electrical contacts.

Um eine elektrischen Verbindung zu erreichen, ist vorgesehen, von der Oberseite des Halbleiterbauelements aus, den Kopf des Verbindungsstiftes elektrisch mit dem Halbleiterbauelement zu verbinden, insbesondere mit dem Rand des Loches. Dies kann durch bekannte Bumptechnologien oder ein Ulltraschallverfahren wie das wedge bonden geschehen. Es ist jedoch auch möglich, die Verbindung der beiden Elemente lediglich mechanisch herzustellen. Dies kann sowohl am Kopf des Verbindungsstiftes am oberen Ende des Loches im Halbleiterbauelement aber auch zwischen Verbindungsstift und Trägerelement erfolgen. Denkbar sind hier Klebeverfahren, ein Einglasen oder auch ein Bondverfahren, bei dem die Verbindung keine elektrische Funktion ausübt.Around To achieve an electrical connection is provided by the Top of the semiconductor device, the head of the connecting pin electrically connect to the semiconductor device, in particular with the edge of the hole. This can be done by known bump technologies or a Ulltraschallverfahren such as wedge bonding done. It However, it is also possible to connect the two elements only mechanically produce. This can be both at the head of the Connecting pin at the upper end of the hole in the semiconductor device but also done between connecting pin and carrier element. Adhesive methods, a blow-in process or even a bonding process are conceivable here, where the connection does not perform any electrical function.

In einer Ausgestaltung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Kontaktierung des Verbindungsstifts direkt über in das Trägerelement eingebrachte Kontaktierungsflächen erfolgt, wobei eine Kontaktierung wie oben beschrieben erfolgen kann. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, den Verbindungsstift gegenüber dem Trägerelement zu isolieren. Dies kann vor allem dann sinnvoll sein, wenn das Trägerelement elektrisch leitfähig ist. Wie bereits beschrieben, kann eine derartige Isolierung mittels eines Klebe- oder Einglasverfahrens ermöglicht werden.In An embodiment of the invention can also be provided that the contacting of the connecting pin directly over in the carrier element introduced contacting surfaces takes place, wherein a contact can be made as described above. In addition, it can also be provided, the connecting pin to isolate from the carrier element. This can be useful especially if the carrier element is electrically conductive. As already described, can Such insulation by means of an adhesive or Einglasverfahrens be enabled.

Um eine Verdrehung des Halbleiterbauelements gegenüber dem Trägerelement zu verhindern, können in den Elementen mehrere Löcher mit Verbindungsstiften vorgesehen sein. Dabei können die verschiedenen Stifte neben einem Verdrehschutz auch dazu dienen, verschiedene elektrische Potentiale auf dem Halbleiterbauelement bereitzustellen oder Signale von einem auf dem Halbleiterbauelement befindlichen Sensorelement oder eine Schaltung abzurufen.Around a rotation of the semiconductor device relative to the Carrier element can be prevented in the elements several holes may be provided with connecting pins. The different pins can be next to a twist protection also serve to different electrical potentials on the semiconductor device to provide or signals from one on the semiconductor device located to retrieve sensor element or a circuit.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Erfindung, in der die Stifte äußerst schmal sind. Dabei ist vorgesehen, im Rahmen der mikromechanischen Herstellung von Sensoren, Stifte mit Durchmessern von 100 bis 300 μm zu verwenden.Especially advantageous is an embodiment of the invention in which the pins extremely narrow. It is envisaged within the micromechanical Production of sensors, pins with diameters from 100 to 300 μm to use.

Bei derartigen mikromechanischen Sensoren werden regelmäßig Auswerteschaltungen in das das Sensorelement enthaltene Halbleiterbauelement integriert. Zur Kontaktierung des Sensorelements und/oder der Auswerteschaltung mit dem Verbindungsstift ist vorteilhafterweise vorgesehen, eine elektrisch leitfähige Kontaktfläche, beispielsweise mittels einer Metallisierung in der Nähe des Lochs in das Halbleiterbauelement zu integrieren. In einer besonderen Ausgestaltung kann diese Kontaktfläche beispielsweise weitestgehend ringförmig um das Loch herum gestaltet sein. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht es, den Stift mittels eines Bumpverfahrens zu kontaktieren, ohne dass der Stift über die Oberfläche des Halbleiterbauelements hinaus ragt. Aber auch selbst wenn der Stift etwas heraus ragt, ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren eine hinterschnittfreie Kontaktierung.In such micromechanical sensors, evaluation circuits are regularly integrated into the semiconductor component contained in the sensor element. For contacting the sensor element and / or the evaluation circuit with the connecting pin is advantageously provided, an electrically conductive contact surface, for example by means of a metallization in the vicinity of the hole in to integrate the semiconductor device. In a particular embodiment, this contact surface may, for example, be designed largely annularly around the hole. Such a configuration makes it possible to contact the pin by means of a bumping process without the pin projecting beyond the surface of the semiconductor component. But even if the pin protrudes slightly out, the proposed method allows an undercut-free contact.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Verbindungsstifte schon fest mit der Trägerplatte verbunden erzeugt werden. Dies hat den Vorteil, dass ein Aufbringen des Halbleiterbauelements einfacher möglich ist, da durch die konische Form der Löcher im Halbleiterbauelement eine geringere Anforderung an das Aufeinanderbringen der beiden Elemente angelegt werden muss. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt somit ein selbstzentrierendes Aufbringen des Halbleiterbauelements.In a development of the invention can also be provided that the connecting pins already firmly connected to the carrier plate be generated. This has the advantage that an application of the semiconductor device easier is possible because of the conical shape of the holes in the semiconductor device a lower requirement for the bringing together the two elements must be created. Such a design thus allows a self-centering application of the semiconductor device.

Als Trägerplatte kann eine Leiterplatte, eine Keramikplatte oder eine Metallplatte verwendet werden.When Support plate can be a circuit board, a ceramic plate or a metal plate can be used.

Wird das Halbleiterbauelement bzw. das Sensorelement mit einer Abdeckung versehen, z. B. einer Sealglaskappe, ergibt sich weiterhin eine äußerst kompakte Bauweise, da durch die erfindungsgemäße Kontaktierung ein denkbar klein integrierter Sensor erzeugt werden kann. Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung erübrigt sich auch die ansonsten übrige Verpackung eines Sensorelements, z. B. durch ein Moldverfahren.Becomes the semiconductor device or the sensor element with a cover provided, z. B. a seal glass cap, continues to result in an extremely compact design, since by the inventive Contacting a conceivable small integrated sensor can be generated can. Such an embodiment of the invention is unnecessary also the otherwise remaining packaging of a sensor element, z. B. by a molding process.

Neben der Anwendung bei Sensoren ist allgemein auch die Nutzung dieser Kontaktierung bei mikromechanischen Schaltungen, z. B. in Form von Asics möglich.Next The use of sensors is generally the use of these Contacting with micromechanical circuits, z. In the form of Asics possible.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.Further Benefits emerge from the following description of exemplary embodiments or from the dependent claims.

Zeichnungendrawings

In der 1 ist ein Vergleich der erfindungsgemäßen Verbindung mit einer Bondverbindung nach dem Stand der Technik dargestellt. 2 zeigt eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Verbindung. Die 3a bis d zeigen ein mögliches Verfahren zur Herstellung eines Trägerelements mit integrierten Verbindungsstiften. Eine mögliche Verkappung des mit der erfindungsgemäßen Verbindung ausgestatteten Halbleiterbauelements ist in 4 abgebildet. 5 zeigt eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Kontaktstifte innerhalb der Löcher mit einem elastischen Material fixiert werden.In the 1 a comparison of the inventive compound with a bonding connection according to the prior art is shown. 2 shows a further embodiment of the compound according to the invention. The 3a to d show a possible method for producing a carrier element with integrated connecting pins. A possible capping of the semiconductor device equipped with the compound according to the invention is in 4 displayed. 5 shows a further possible embodiment of the invention, in which the contact pins are fixed within the holes with an elastic material.

Ausführungsbeispielembodiment

Bei der Kontaktierung von mikromechanischen Sensorelementen werden üblicherweise Bondverbindungen mit Bonddrähten verwendet, um eine elektrische Verbindung zwischen dem Sensorelement bzw. einer (Auswerte-)Schaltung und einem externen Anschluss zu ermöglichen. Eine derartige Kontaktierung ist in 1 auf der rechten Seite dargestellt. Dabei wird ein Halbleiterbauelement 110 in Form eines Drucksensorelements mittels einer Verbindungsschicht 160 (z. B. ein Kleber oder ein Lack) auf ein Trägerelement bzw. eine Leiterplatte aufgebracht, bevor eine elektrische Kontaktierung über einen Bonddraht auf das Halbleiterelement gebondet wird. Diese Verbindungsschicht 160 kann auch dazu dienen, bei einem Sensor das Sensorelement im Halbleiterbauelement 110 thermisch/mechanisch von der Trägerplatte 100 zu isolieren, so dass keine stressbedingten Störungen auf das Sensorelement wirken. Um das Halbleiterelement bzw. die darin befindlichen Sensorelemente zu schützen, ist oftmals vorgesehen, das Halbleiterelement mit einer schützenden Schicht 150 abzudecken. Dabei kann es bei der Verwendung einer Bonddrahtverbindung dazu kommen, dass das Halbleiterelement aufgrund der Abdeckung durch den Bonddraht 140 nicht vollständig mit der Schutzschicht bedeckt wird (siehe Bereich 170).When contacting micromechanical sensor elements, bond connections with bonding wires are usually used in order to enable an electrical connection between the sensor element or an (evaluation) circuit and an external connection. Such a contact is in 1 shown on the right. This is a semiconductor device 110 in the form of a pressure sensor element by means of a connection layer 160 (For example, an adhesive or a paint) applied to a carrier element or a printed circuit board before an electrical contact is bonded via a bonding wire to the semiconductor element. This connection layer 160 can also be used in a sensor, the sensor element in the semiconductor device 110 thermally / mechanically from the carrier plate 100 isolate so that no stress-related disturbances act on the sensor element. In order to protect the semiconductor element or the sensor elements therein, the semiconductor element with a protective layer is often provided 150 cover. When using a bonding wire connection, it may happen that the semiconductor element due to the cover by the bonding wire 140 is not completely covered with the protective layer (see area 170 ).

Demgegenüber zeigt die linke Seite der 1 die erfindungsgemäße Verbindung, bei der eine hinterschnittsfreie Kontaktierung möglich ist. Dazu wird ein Verbindungsstift 120 durch die Leiterplatte 100 und das Halbleiterelement 110 gesteckt, so dass der Verbindungsstift 120 nicht oder nur wenig über die Oberseite des Halbleiterelements 110 heraus ragt. Anschließend wird mittels einer standardmäßigen Bumptechnologie oder einem Ultraschallverfahren wie das wedge Bonding eine mechanische und/oder elektrische Verbindung z. B. über eine zusätzliche Verbindung 130 zwischen dem Verbindungsstift 120 und dem Halbleiterbauelement 110 hergestellt.In contrast, the left side of the shows 1 the compound of the invention, in which an undercut-free contact is possible. This will be a connecting pin 120 through the circuit board 100 and the semiconductor element 110 plugged in, leaving the connector pin 120 not or only slightly over the top of the semiconductor element 110 sticking out. Subsequently, by means of a standard bumping technology or an ultrasonic method such as wedge bonding, a mechanical and / or electrical connection z. B. via an additional connection 130 between the connecting pin 120 and the semiconductor device 110 produced.

Die elektrische Kontaktierung ist beispielhaft in 2a sowie in einer Aufsicht in 2b dargestellt. Dabei ist in der Aufsicht deutlich zu erkennen, dass der Verbindungsstift 120 einen geringfügig kleineren Durchmesser als die obere Öffnung des Lochs 180 im Halbleiterbauelement 110 hat. Dieser Unterschied 185 ist jedoch so gering, dass eine Bewegung des Halbleiterbauelements 110 um den Stift 120 nur sehr beschränkt möglich ist. Weiterhin ist in der Aufsicht der 2b (Schnitt IIb gemäß 2a) zu erkennen, dass der Rand der oberen Öffnung des Lochs 180 mit einer elektrisch kontaktierbaren Fläche 190 ausgestattet ist. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der kontaktierbaren Fläche 190 um einen Ring, beispielsweise in Form einer Aluminiummetallisierung. Dabei besteht jedoch nicht die Notwendigkeit, dass diese Fläche die Öffnung des Lochs 180 vollständig umfassen muss.The electrical contact is exemplary in 2a as well as in a supervision in 2 B shown. It can be clearly seen in the supervision that the connecting pin 120 a slightly smaller diameter than the upper opening of the hole 180 in the semiconductor device 110 Has. This difference 185 however, is so small that movement of the semiconductor device 110 around the pen 120 only very limited is possible. Furthermore, in the supervision of the 2 B (Section IIb according to 2a ) to recognize that the edge of the upper opening of the hole 180 with an electrically contactable surface 190 Is provided. In the present case acts it is the contactable surface 190 around a ring, for example in the form of an aluminum metallization. However, there is no need for this surface to open the hole 180 must completely encompass.

Wie in den 1 und 2a auf der jeweiligen linken Seite zu sehen ist, kann vorgesehen sein, den Verbindungsstift 120 bzw. 125 nicht mit dem Trägerelement 100 zu verbinden. In einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung wird die Positionierung des Halbleiterelements 110 auf dem Trägerelement 100 über eine Verbindungsschicht 160 festgelegt, die einen Kleber, ein Lot oder ein sonstiges Verbindungsmaterial aufweist. Demgegenüber kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Verbindungsstift 120 fest mit dem Trägerelement 100 verbunden ist (siehe Befestigung 195). Optional kann in einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung auch die Verbindungsschicht 160 entfallen.As in the 1 and 2a can be seen on the respective left side, can be provided, the connecting pin 120 respectively. 125 not with the carrier element 100 connect to. In such an embodiment of the invention, the positioning of the semiconductor element 110 on the carrier element 100 over a connection layer 160 set having an adhesive, a solder or other bonding material. In contrast, however, it can also be provided that the connecting pin 120 firmly with the carrier element 100 is connected (see attachment 195 ). Optionally, in such an embodiment of the invention, the connection layer 160 omitted.

Eine weitere Ausführung der Erfindung ist ebenfalls auf der linken Seite der 2a abgebildet. Dabei endet der Verbindungsstift 125 auf der Höhe des Trägerelements 100. Durch eine derartige Versenkung des Stiftes 125 im Trägerelement 110 wird ein störendes Herausragen verhindert, so dass das Trägerelement flach montiert werden kann. Eine elektrische Kontaktierung des Stiftes 125 kann dabei ebenso wie an der oberen Öffnung des Loches 180 im Halbleiterbauelement 110 erfolgen. Alternativ ist jedoch auch möglich, dass der Spalt zwischen Stift 125 und Trägerelement 110 mit einem leitfähigen Material ausgefüllt wird, so dass eine Kontaktierung zu in dem Trägerelement integrierten Leiterbahnen möglich ist.Another embodiment of the invention is also on the left side of FIG 2a displayed. This ends the connecting pin 125 at the height of the support element 100 , By such a sinking of the pin 125 in the carrier element 110 a disturbing protrusion is prevented, so that the support element can be mounted flat. An electrical contact of the pin 125 can do this as well as at the top opening of the hole 180 in the semiconductor device 110 respectively. Alternatively, however, it is also possible that the gap between pin 125 and carrier element 110 is filled with a conductive material, so that a contact to be integrated into the carrier element conductor tracks is possible.

Aus der 2a ist auch ersichtlich, dass das Loch im Halbleiterbauelement 110 selbstjustierend, d. h. konisch bzw. trichterförmig nach oben ausgebildet ist. Eine derartige Ausgestaltung erleichtert das Durchstecken der Verbindungsstifte durch die Kombination aus Trägerelement 100 und Halbleiterbauelement 110, indem der Weg des Stiftes durch die konische Form des Loches 180 geführt wird. Durch diese Ausführung des Loches 180 ist auch das Aufbringen des Halbleiterbauelements 110 auf ein mit fest verbundenen Verbindungsstiften 120 versehenes Trägerelement 110 mit einem geringeren Positionierungsaufwand möglich.From the 2a is also apparent that the hole in the semiconductor device 110 Self-aligning, that is conical or funnel-shaped upwards. Such a configuration facilitates the insertion of the connecting pins through the combination of carrier element 100 and semiconductor device 110 By changing the way of the pin through the conical shape of the hole 180 to be led. Through this design of the hole 180 is also the application of the semiconductor device 110 on a firmly connected connecting pins 120 provided carrier element 110 possible with a lower positioning effort.

Beim Durchstecken der Verbindungsstifte 120 und 125 durch das Trägerelement 100 und/oder das Halbleiterbauelement 110 kann auch eine Schablone zum Einsatz kommen, auf der die Stifte fixiert werden. So kann im weiteren Prozessverlauf die Schablone nach der Kontaktierung mit dem Halbleiterbauelement 110 entfernt werden, so dass die Stifte direkt aus der Rückseite des Halbleiterbauelements herausragen. Eine ähnliche Vorgehensweise kann auch mit dem Trägerelement 100 verfolgt werden.When inserting the connecting pins 120 and 125 through the carrier element 100 and / or the semiconductor device 110 A template can also be used on which the pins are fixed. Thus, in the further course of the process, the stencil after contacting with the semiconductor component 110 are removed so that the pins protrude directly from the back of the semiconductor device. A similar procedure can also be used with the carrier element 100 be followed.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, die Verbindungsstifte 120 bzw. 340 direkt auf der Trägerplatte 100 bzw. 300 zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird gemäß 3a auf eine mit Löchern versehene Leiterplatte 300 eine Maskenschicht 310 aufgebracht, die derart strukturiert wird, dass Ausnehmungen 320 für die nachfolgend zu bildenden Stifte 340 erzeugt werden. Wie in 3b dargestellt, werden die Ausnehmungen mit einem leitfähigen Material 330 verfüllt. Anschließend wird das überschüssige leitfähige Material 330 abgetragen, so dass nur noch die Maskenschicht 310 mit den verfüllten Ausnehmungen zurück bleibt. Nach Entfernung der Maskenschicht 310 bleiben die fest mit der Trägerplatte 100 verbundenen Stifte 340 zurück.In a further embodiment may also be provided, the connecting pins 120 respectively. 340 directly on the carrier plate 100 respectively. 300 to create. For this purpose, according to 3a on a perforated circuit board 300 a mask layer 310 applied, which is structured such that recesses 320 for the pens to be formed subsequently 340 be generated. As in 3b shown, the recesses are made with a conductive material 330 filled. Subsequently, the excess conductive material 330 worn away, leaving only the mask layer 310 with the filled recesses remains. After removal of the mask layer 310 stay firm with the carrier plate 100 connected pins 340 back.

Um einen elektrischen Kurzschluss zwischen Stift 120 und Innenseite des Lochs 180 bzw. elektrisch leitfähiger Trägerplatte 100 zu verhindern, kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, die Stifte 120 mit einer elektrisch isolierenden Schicht zu versehen. Diese Schicht kann an bestimmten Stellen zur Durchführung einer Kontaktierung nachträglich wieder entfernt werden, beispielweise durch eine Kappung des Stifts 120 am oberen Ende oder ein Aufschmelzen der Schutzschicht während des Bondens.To make an electrical short between pin 120 and inside of the hole 180 or electrically conductive carrier plate 100 To prevent, may be provided in a further embodiment, the pins 120 to be provided with an electrically insulating layer. This layer can be removed at certain points to perform a contact subsequently again, for example, by a capping of the pen 120 at the upper end or a melting of the protective layer during bonding.

Alternativ ist auch denkbar, die Innenseite des Lochs 180 mit einer Schutzschicht zu versehen. Dabei kann beispielsweise gleichzeitig die Rückseite und die Wand des Loches 180 mittels eines TEOS Prozesses passiviert werden. Vorteilhafterweise wird dabei eine gleichmäßige Dicke der Schutzschicht aufgetragen.Alternatively, it is also conceivable, the inside of the hole 180 to be provided with a protective layer. It can, for example, at the same time the back and the wall of the hole 180 passivated by a TEOS process. Advantageously, a uniform thickness of the protective layer is applied.

In 4 ist eine weitere Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung dargestellt. So kann die beschriebene Rückseitenkontaktierung und die Vermeidung von Bonddrähten dazu genutzt werden, auf den Halbleiterchip eine Sealglaskappe 400 aufzubringen. Durch eine derartige Sealglaskappe 400 kann das im Halbleiterbauelement 100 befindliche Sensorelement 420, welches beispielsweise eine Membran 200 für einen Membransensor oder ein schwingungsfähiges Gebilde für einen Drehraten- oder Beschleunigungssensor sein kann, vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt werden, beispielsweise indem ein hermetische Einschluss erzeugt wird. Neben der Kappe 400 hängt der Schutz des Sensorelements auch von der Anbindung 410 ab, die entsprechend gewählt werden muss. So kann die Anbindung beispielsweise mittels eines ringsum laufenden Klebewalls oder eines mit dem Halbleiterbauelement 110 verbundenen starren Rings erfolgen, auf den jeweils die Kappe 400 aufgebracht wird.In 4 is shown a further use of the compound of the invention. Thus, the back contact described and the avoidance of bonding wires can be used to the semiconductor chip a seal glass cap 400 applied. Through such a seal glass cap 400 this can be done in the semiconductor device 100 located sensor element 420 which is for example a membrane 200 can be for a membrane sensor or a vibratory structure for a rotation rate or acceleration sensor, be protected from harmful environmental influences, for example by a hermetic enclosure is generated. Next to the cap 400 The protection of the sensor element also depends on the connection 410 which must be selected accordingly. Thus, the connection can be made, for example, by means of an adhesive web running around or one with the semiconductor component 110 connected rigid rings are made on each of the cap 400 is applied.

Eine weitere mögliche Ausführungsform ist in 5 dargestellt. Dabei werden die Verbindungsstifte 520 wie oben bereits ausgeführt, mit einem Trägerelement 500, beispielsweise einem Substrat oder einer Leiterplatte verbunden. Anschließend wird das Halbleiterbauelement 510 mit seinen konischen Löchern 530 derart auf das Trägerelement 500 aufgebracht, dass die Stifte 520 durch die Löcher 530 geführt werden. Dabei können die Löcher 530 vor oder nach dem Aufbringen mit einem Kleber, einem Lack, einem Gel, Silicon oder allgemein mit einem elastischen Material gefüllt werden, welches die Funktion einer Zugentlastung übernimmt. Mit einer derartigen Verfüllung kann das Halbleiterbauelement 510 relativ zu den Verbindungsstiften 520 fixiert werden. Durch eine derartige Fixierung können mechanische Spannungen, die im Trägerelement/Substrat vorliegen und durch die Kontaktierung der Rückseite der Verbindungsstifte 520 mit dem Trägerelement/Substrat 500 auf die Stifte selbst wirken können, direkt über die Stifte abgebaut werden.Another possible embodiment is in 5 shown. This will be the connecting pins 520 as already stated above, with a carrier element 500 , For example, a substrate or a printed circuit board connected. Subsequently, the semiconductor device 510 with its conical holes 530 such on the support element 500 that applied the pins 520 through the holes 530 be guided. This can be the holes 530 be filled before or after application with an adhesive, a paint, a gel, silicone or generally with an elastic material, which performs the function of a strain relief. With such a filling, the semiconductor device 510 relative to the connecting pins 520 be fixed. By such a fixation can mechanical stresses that exist in the carrier element / substrate and by contacting the back of the connecting pins 520 with the carrier element / substrate 500 on the pins themselves can be reduced directly over the pins.

Ein derartiges Verfüllen der Löcher kann alternativ zu der Passivierung mittels HMDS-Beschichtung erfolgen. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass nur der obere Teil des Loches 530 mit dem aufgeführten Material verfüllt wird.Such filling of the holes can be carried out alternatively to the passivation by means of HMDS coating. It can also be provided that only the upper part of the hole 530 filled with the listed material.

Eine Kontaktierung der Stifte an der Oberseite des Halbleiterbauelements erfolgt wie bereits bei den vorherigen Ausführungsbeispielen geschildert. Dabei können die Verbindungsstifte 520 wie in 5 dargestellt, sowohl etwas über das Halbleiterbauelement 510 herausschauen als auch nahezu bündig mit ihm abschließen.A contacting of the pins on the upper side of the semiconductor device is carried out as already described in the previous embodiments. This can be the connecting pins 520 as in 5 shown, both about the semiconductor device 510 look out as well as almost flush with it.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 526992 A2 [0002] - EP 526992 A2 [0002]

Claims (17)

Verbindung eines Halbleiterbauelements mit einem Trägerelement, wobei das Halbleiterbauelement (110, 510) und das Trägerelement (100, 500) – jeweils wenigstens ein Loch (180, 530) aufweisen und – übereinander angeordnet sind, wobei die Verbindung mittels wenigstens eines Verbindungsstifts (120, 125, 520) erfolgt, der durch beide Löcher geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Loch des Halbleiterbauelements ausgehend von der Rückseite des Halbleiterbauelement zu der dem Trägerelement abgewandten Oberseite hin konisch geformt ist und an seinem kleinsten Durchmesser geringfügig größer als der Durchmesser des Verbindungsstifts ist.Connecting a semiconductor component to a carrier element, wherein the semiconductor component ( 110 . 510 ) and the carrier element ( 100 . 500 ) - at least one hole ( 180 . 530 ) and - are arranged one above the other, wherein the connection by means of at least one connecting pin ( 120 . 125 . 520 ), which is guided through both holes, characterized in that the at least one hole of the semiconductor device, starting from the back of the semiconductor device to the carrier element facing away from the upper side is conically shaped and at its smallest diameter is slightly larger than the diameter of the connecting pin. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Lochs des Halbleiterbauelements und/oder der Verbindungsstift eine elektrisch isolierende Schicht aufweisen.Compound according to Claim 1, characterized that the walls of the hole of the semiconductor device and / or the connecting pin have an electrically insulating layer. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstift an der Oberseite des Halbleiterbauelements elektrisch und/oder mechanisch mit dem Halbleiterbauelement verbunden ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Verbindungsstift maximal nur unwesentlich über die Oberseite des Halbleiterbauelements hinaus ragt.A compound according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting pin at the top of the semiconductor device electrically and / or mechanically with the Semiconductor device is connected, in particular provided is that the connecting pin at most only slightly above the top of the semiconductor device protrudes. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstift elektrisch von dem Trägerelement isoliert ist.A compound according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting pin is electrically from the support element is isolated. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstift mechanisch fest mit dem Trägerelement verbunden ist, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Verbindungsstift in das Trägerelement geklebt ist.A compound according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting pin mechanically fixed is connected to the carrier element, in particular is provided that the connecting pin glued into the carrier element is. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Löcher mit Verbindungsstiften im Halbleiterbauelement und dem Trägerelement vorgesehen sind, die ein Verdrehen des Halbleiterbauelements gegenüber dem Trägerelement verhindern.A compound according to any one of the preceding claims, characterized in that at least two holes with Connecting pins in the semiconductor device and the carrier element are provided, which are opposite to a twisting of the semiconductor device prevent the support element. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Halbleiterbauelement ein Sensorelement (200, 420) aufweist, und/oder – das Trägerelement Kunststoff, Keramik, Glas, Silizium oder Metall aufweist, und/oder – der wenigstens eine Verbindungsstift – einen Durchmesser von 100 μm bis 300 μm aufweist, und/oder – mittels eines Klebers oder einer elektrischen Verbindung (130) mit dem Halbleiterbauelement verbunden ist.Connection according to one of the preceding claims, characterized in that - the semiconductor component is a sensor element ( 200 . 420 ), and / or - the carrier element comprises plastic, ceramic, glass, silicon or metal, and / or - the at least one connecting pin - has a diameter of 100 microns to 300 microns, and / or - by means of an adhesive or an electrical connection ( 130 ) is connected to the semiconductor device. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass – das Sensorelement oder – eine auf dem Halbleitbauelement befindliche Schaltung, insbesondere eine dem Sensorelement zugeordnete Auswerteschaltung, mittels des Verbindungsstiftes mit einer elektrischen Kontaktfläche kontaktiert wird, die sich – in dem Trägerelement oder – auf der dem Halbleiterbauelement abgewandten Seite des Trägerelements, insbesondere rings um das Loch, befindet.Connection according to claim 7, characterized in that that The sensor element or - one on the semiconductor device located circuit, in particular a the evaluation element associated with the sensor element, by means of Connecting pin with an electrical contact surface who is contacted - In the support element or - On the side facing away from the semiconductor device the support element, in particular around the hole, located. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Halbleiterbauelement (110) ein Kappenelement (400) aufgebracht ist, wobei das Kappenelement (400) das in dem Halbleiterbauelement befindliche Sensorelement (420) einschließt, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass dieser Einschluss hermetisch gegenüber der Umgebung erfolgt.A compound according to claim 7, characterized in that on the semiconductor device ( 110 ) a cap element ( 400 ) is applied, wherein the cap member ( 400 ) the sensor element located in the semiconductor component ( 420 ), wherein it is provided in particular that this inclusion is hermetic to the environment. Verfahren zur Herstellung einer Trägerplatte zur Verwendung in einer Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, mit den Schritten – Aufbringen einer Maskierungsschicht (310) auf wenigstens einer Seite des Trägerelements (300) und – Erzeugung wenigstens einer durchgehenden Öffnungen (320) in der Maskierungsschicht und des Trägerelements und – Verfüllen der wenigstens einen Öffnung mit einem elektrisch leitfähigen Material (330, 340) zur Bildung eines fest mit dem Trägerelement verbundenen Verbindungsstifts (340) und – Entfernen der Maskierungsschicht.Method for producing a carrier plate for use in a compound according to one of Claims 1 to 9, comprising the steps of - applying a masking layer ( 310 ) on at least one side of the carrier element ( 300 ) and - generating at least one through-opening ( 320 ) in the masking layer and the carrier element, and - filling the at least one opening with an electrically conductive material ( 330 . 340 ) for forming a connecting pin fixedly connected to the carrier element (US Pat. 340 ) and - removing the masking layer. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements zur Verwendung in einer Verbindung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das wenigstens eine konische Loch (180, 530) im Halbleiterbauelement (110, 510) mittels eines Trenchverfahrens erzeugt wird.A process for producing a semiconductor device for use in a compound according to any one of claims 1 to 9, wherein the at least one conical hole ( 180 . 530 ) in the semiconductor device ( 110 . 510 ) is produced by means of a trench method. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände im Loch des Halbleiterbauelements passiviert werden, wobei insbesondere vorgesehen ist, die Wände des Lochs mit einem TEOS Prozess zu passivieren.Method according to claim 11, characterized in that that passivates the walls in the hole of the semiconductor device be provided, in particular, the walls of the To passivate passports using a TEOS process. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Verbindung – in einem ersten Schritt das Halbleiterbauelement auf die Vorderseite des Trägerelements (100, 500) derart aufgebracht wird, dass die jeweiligen Löcher deckungsgleich übereinander liegen, und – in einem zweiten Schritt der Verbindungsstift (120, 125, 520) von der Rückseite des Trägerelements in das von beiden Elementen gebildete gemeinsame Loch eingeführt wird.Method according to one of claims 11 or 12, characterized in that for generating the compound - in a first step, the semiconductor device on the front of the support element ( 100 . 500 ) is applied such that the respective holes are congruent to each other, and - in a second step, the connecting pin ( 120 . 125 . 520 ) is introduced from the back of the support member into the common hole formed by both members. Verfahren nach Anspruch 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Verbindung der wenigstens eine Verbindungsstift des Trägerelements in das konisch geformte Loch des Halbleiterbauelement eingeführt wird.Method according to claims 10 and 13, characterized that for generating the connection, the at least one connecting pin of the carrier element in the conical shaped hole of the semiconductor device is introduced. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Verbindungsstift derart in das Loch des Halbleiterbauelements eingeführt wird, dass sich der Verbindungsstift maximal nur unwesentlich über der dem Trägerelement abgewandten Seite der Oberfläche des Halbleiterbauelements erhebt.Method according to claim 13 or 14, characterized that the at least one connecting pin in the hole of the Semiconductor device is introduced, that the connecting pin at most only slightly above the support element opposite side of the surface of the semiconductor device rises. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass – der Rand des Loches auf der Oberseite des Halbleiterbauelements eine Kontaktierungsfläche (190) aufweist, insbesondere eine den gesamten Rand des Loches umfassende Kontaktierungsfläche, und – der Verbindungsstift mit dieser Kontaktierungsfläche elektrisch verbunden wird.Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that - the edge of the hole on the upper side of the semiconductor device a contacting surface ( 190 ), in particular a contact surface encompassing the entire edge of the hole, and - the connecting pin is electrically connected to this contacting surface. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsstift elektrisch von der Trägerplatte isoliert wird.Method according to one of claims 13 to 16, characterized in that the connecting pin is electrically from the carrier plate is isolated.
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