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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements. Die Erfindung betrifft ferner ein Halbleiterbauelement.
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Stand der Technik
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Verfahren zum Herstellen von elektronischen Bauelementen bzw. Halbleiterbauelementen sind bekannt. Beim sogenannten Filmmold-Verfahren wird dabei ein MEMS-Chip partiell in ein Moldgehäuse eingemoldet. Insbesondere beim doppelseitigen Filmmoden wird dabei der MEMS-Chip nur mit einem Teil seiner Grundfläche auf zum Beispiel einem Anschlussrahmen (engl. lead frame, die paddle) mittels eines Klebstoffs fixiert. Dieser Klebstoff wird im Allgemeinen beim Bestücken auf dem Anschlussrahmen aufgetragen, danach wird der MEMS-Chip in einem Die-Attach-Prozess platziert, wobei der Klebstoff durch einen UV- oder Temperaturschritt fixiert wird.
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Bekannt sind sogenannte Zwei-Stufen-Klebstoffe bzw. B-Stage-Kleber, bei denen ein Stoffsystem mit zwei Reaktionstemperaturen benutzt wird. Dabei wird der Zwei-Stufen-Klebstoff vorab auf ein Substrat oder z.B. auf eine Waferrückseite aufgetragen und bei niedriger Temperatur („Fixiertemperatur“) vorfixiert. Dadurch kann beim Bestücken des Halbleiterchips ein zusätzliches Dispensen eines Klebstoffs entfallen. Der Zwei-Stufen-Klebstoff wird bei der Platzierung des MEMS-Chips bei einer definierten höheren Temperatur („Aushärtetemperatur“) weitervernetzt und fixiert.
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DE 10 2005 054 631 A1 offenbart eine Sensoranordnung mit einem Substrat und mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse das Substrat in einem ersten Substratbereich im Wesentlichen vollständig umgibt, wobei das Gehäuse in einem zweiten Substratbereich zumindest teilweise mittels einer Öffnung geöffnet vorgesehen ist, wobei im Bereich der Öffnung der zweite Substratbereich aus dem Gehäuse ragend vorgesehen ist, wobei das Gehäuse mittels einer Spritzgussmasse hergestellt und derart geformt vorgesehen ist, dass die Spritzgussmasse lediglich eine Fließfront aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements bereit zu stellen.
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Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit den Schritten:
- - Ausbilden von wenigstens einem ersten Halbleiterchip auf einem Wafer, wobei ein Zwei-Stufen-Kleber bei einer Fixiertemperatur des Zwei-Stufen-Klebers auf definierte auf der Oberseite des Wafers befindlichen Bereiche unterhalb des ersten Halbleiterchips aufgebracht wird;
- - Vereinzeln des wenigstens einen ersten Halbleiterchips aus dem Wafer;
- - Anordnen des wenigstens einen ersten Halbleiterchips mit der Unterseite nach unten auf einem Anschlussrahmen; und
- - definiertes Erwärmen des Anschlussrahmens mit dem wenigstens einen ersten Halbleiterchip bei einer Aushärtetemperatur des Zwei-Stufen-Klebers.
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Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Klebefläche mit einem Zwei-Stufen-Kleber auf der Oberfläche des ersten Halbleiterchip ausgebildet. In einem weiteren Prozessschritt kann der erste Halbleiterchip mittels seiner Zwei-Stufen-Kleber-Klebefläche auf dem Anschlussrahmen fixiert werden, wodurch das Halbleiterbauteil fertiggestellt wird. Im Ergebnis sind dadurch sehr exakte Klebeergebnisse des ersten Halbleiterchips auf dem Anschlussrahmen möglich. Dadurch entfällt im Ergebnis eine Notwendigkeit eines Dispensens von Klebstoff, wobei die Klebeverbindung lediglich durch ein Positionieren des Halbleiterchips auf dem Anschlussrahmen zusammen und ein Aufheizen der gesamten Anordnung hergestellt wird. Dadurch wird die Klebung auf Waferlevel verlagert, wobei der erste Halbleiterchip seinen Klebstoff gewissermaßen „schon mitbringt“.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe gelöst mit einem Halbleiterbauelement, aufweisend:
- - einen Anschlussrahmen mit wenigstens einem darauf angeordneten ersten Halbleiterchip;
- - wobei der wenigstens eine erste Halbleiterchip auf dem Anschlussrahmen durch ein Erwärmen des Anschlussrahmens mit dem wenigstens einen ersten Halbleiterchip bei einer Aushärtetemperatur eines Zwei-Stufen-Klebers fixiert ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass der Zwei-Stufen-Kleber in definierten separierten Bereichen unterhalb des ersten Halbleiterchips aufgebracht wird. Dadurch ist eine große Designfreiheit beim Ausbilden der Klebeflächen mittels des Zwei-Stufen-Klebers unterstützt, wodurch Klebeverbindungen nur an Stellen realisiert werden, an denen sie erforderlich sind.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass der Anschlussrahmen mit dem wenigstens einen ersten Halbleiterchip mittels eines Spritzgussmaterials definiert eingeschlossen wird. Auf diese Weise kann mittels eines Moldprozesses eine weitere Fixierung der Halbleiterchips auf dem Anschlussrahmen durchgeführt werden. Eine Robustheit und Betriebsdauer des Halbleiterbauelements sind auf diese Weise noch weiter optimiert.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass der wenigstens eine erste Halbleiterchip auf dem Anschlussrahmen überkragend angeordnet wird, wobei mittels eines Filmelements ein definierter Bereich um den ersten Halbleiterchip von Spritzgussmaterial freigehalten wird. Auf diese Weise kann zum Beispiel ein als Drucksensor ausgebildetes Halbleiterbauelement realisiert werden, bei dem in einem definierten Bereich („Medienraum“) ein freier Medienzugang zum ersten Halbleiterchip realisiert ist.
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Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass das definierte Erwärmen auf die Aushärtetemperatur des Zwei-Stufen-Klebers mittels UV-Strahlung oder mittels Zufuhr von thermischer Energie durchgeführt wird.
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Dadurch werden vorteilhaft unterschiedliche Varianten zum Fixieren des ersten Halbleiterchips auf dem Anschlussrahmen bereitgestellt.
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Die Erfindung wird im Folgenden mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand von mehreren Figuren detailliert beschrieben. Die Figuren sind dabei nicht notwendigerweise maßstabsgetreu ausgeführt.
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Offenbarte Verfahrensmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden offenbarten Vorrichtungsmerkmalen und umgekehrt. Dies bedeutet insbesondere, dass sich Merkmale, technische Vorteile und Ausführungen betreffend das Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements in analoger Weise aus entsprechenden Ausführungen, Merkmalen und Vorteilen betreffend das Halbleiterbauelement ergeben und umgekehrt.
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In den Figuren zeigt:
- 1 eine Ansicht eines Halbleiterbauelements vor einem Umspritzen mit Spritzgussmaterial;
- 2 das Halbleiterbauelement von 1 in einem mit Spritzgussmaterial umspritzten Zustand;
- 3 eine schematische Draufsicht auf einen Wafer mit vorgeschlagenen strukturierten Klebeflächen unterhalb von ersten Halbleiterchips;
- 4 eine Darstellung eines elektronischen Bauelements mit einer Andeutung einer Klebefläche mit Zwei-Stufen-Kleber unterhalb des ersten Halbleiterchips; und
- 5 eine prinzipielle Darstellung eines Ablaufs eines vorgeschlagenen Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauelements.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Die Erfindung umfasst insbesondere den Gedanken, beim Herstellungsprozess eines Halbleiterbauelements einen Klebevorgang eines ersten Halbleiterchips auf einem Anschlussrahmen auf Waferebene zu verlagern, indem auf die Oberfläche eines Wafers unterhalb der ersten Halbleiterchips Klebeflächen mit einem Zwei-Stufen-Kleber in strukturierten Bereichen ausgebildet werden.
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Dadurch können die aus den Wafern durch Vereinzeln gewonnenen ersten Halbleiterchips durch ein Aktivieren des Zwei-Stufen-Klebers auf die Aushärtetemperatur exakt positioniert auf den Anschlussrahmen aufgeklebt werden. Im Ergebnis wird dadurch ein Dispensen von Klebstoff im späteren Verarbeitungsprozess obsolet.
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1 zeigt eine Draufsicht auf ein herkömmliches Halbleiterbauelement 100 vor einem Moldprozess. Erkennbar ist ein Anschlussrahmen 10 mit Anschlusspins 11, auf dem ein erster Halbleiterchip 20 in Form eines MEMS-Elements teilweise überkragend angeordnet ist. Ferner erkennbar ist ein auf dem Anschlussrahmen 10 angeordneter zweiter Halbleiterchip 30 in Form eines ASIC-Elements 30. Beide Halbleiterchips 20, 30 sind mit Bonddrähten (nicht dargestellt) elektrisch funktional miteinander verbunden.
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2 zeigt das Halbleiterbauelement 100 von 1 in einem mit Spritzgussmaterial ummoldeten Zustand. Man erkennt einen offenen Bereich des Moldgehäuses, der als Medienraum 40 fungiert, in dem ein Medienzugang zum ersten Halbleiterchip 20 geschaffen ist, wodurch z.B das Halbleiterbauelement 100 als ein Drucksensor realisiert ist.
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3 zeigt eine Draufsicht auf einen Wafer 50, in welchem unterhalb der Bereiche der ersten Halbleiterchips 20 strukturierte Bereiche mit dem Zwei-Stufen-Kleber 60 ausgebildet sind. Die ersten Halbleiterchips 20 werden aus dem Wafer 50 mittels eines Vereinzelungsprozesses (z.B. durch Sägen) vereinzelt und weisen dadurch an ihrer Unterseite jeweils vorgefertigte Klebeflächen mit dem Zwei-Stufen-Kleber 60 auf. Das Aufbringen des Zwei-Stufen-Klebers 60 auf die Waferrückseite kann durch einen an sich bekannten Screen-Print-Prozess erfolgen.
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In 3 ist erkennbar, dass die unterhalb der ersten Halbleiterchips 20 ausgebildeten Bereiche mit dem Zwei-Stufen-Kleber 60 über ca. die halbe Fläche des ersten Halbleiterchips 20 ausgebildet sind. Es ist aber auch denkbar, dass jegliche andere Strukturierung der Klebeflächen unterhalb des ersten Halbleiterchips 20 ausgebildet ist, wobei auch möglich ist, dass die Klebeflächen nur in ausgewählten, voneinander separierten Bereichen unterhalb des ersten Halbleiterchips 20 auf dem Wafer 50 ausgebildet sind (nicht dargestellt).
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4 zeigt eine Ausführungsform des vorgeschlagenen Halbleiterbauelements,, bei der unterhalb des ersten Halbleiterchips 20 eine schraffiert angedeutete Klebefläche mit einem Zwei-Stufen-Kleber 60 ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein einfaches Kleben des ersten Halbleiterchips 20 auf dem Anschlussrahmen 10 durchgeführt werden. Auch der in 4 dargestellte weitere Halbleiterchip 30 in Form eines ASIC-Elements, kann auf die genannte Weise mit dem Zwei-Stufen-Kleber 60 auf dem Anschlussrahmen 10 fixiert werden. Im Anschluss an die Anordnung der Halbleiterchips 20, 30 auf dem Anschlussrahmen 10 kann die Anordnung noch mittels einer Moldmasse umspritzt werden (nicht dargestellt).
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Für einen Filmmold-Prozess ist ein verkippungsfreies Anordnen des ersten Halbleiterchips 20 am Anschlussrahmen 10 wichtig. Mittels eines Filmelements (nicht dargestellt) wird dabei ein Bereich um den ersten Halbleiterchip 20 von Moldmasse freigehalten, um auf diese Weise einen Medienraum 40 zu schaffen, in welchem ein freier Medienzugang zum ersten Halbleiterchip 20 bereitgestellt ist. Dazu ist eine exakte Positionierung bzw. Ausrichtung mit einer partiellen Auskragung des ersten Halbleiterchips 20 auf dem Anschlussrahmen 10 erforderlich, wobei herkömmlicherweise durch die einseitige Anbindung im Standard-Die-Attach mit dispenstem Klebstoff eine Verkippungsgefahr für den ersten Halbleiterchip 20 besteht.
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Durch den vorgeschlagenen Druckprozess des Zwei-Stufen-Klebers 60 auf der Rückseite des Wafers 50 kann diese Verkippungsgefahr weitestgehend vermieden werden, weil kein Klebstoff dispenst werden muss, sondern unterhalb der ersten Halbleiterchips 20 eine definierte Klebefläche mit Zwei-Stufen-Kleber 60 bereitgestellt wird.
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Durch einen Siebdruck-Prozess kann die Aufbringung des Zwei-Stufen-Kleber 60 exakt an gewünschten Stellen erfolgen. Insbesondere muss der Bereich des ersten Halbleiterchips 20, der in einem direkten Medienkontakt steht, nicht bedruckt werden. Eventuelle Wechselwirkungen des Klebstoffs 60 mit den Medien sind damit vorteilhaft reduziert.
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Eine Sägestraße auf dem Wafer 50 zum Vereinzeln der ersten Halbleiterchips 20 kann bedruckt, oder ebenfalls ausgespart werden.
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Der herkömmlicherweise beim Dispensen des Klebstoffs erforderliche Vorhalt für ein Klebestoff-Fillet kann mit dem vorgeschlagenen Verfahren vorteilhaft entfallen, wodurch im Gehäuse vorteilhaft Platz gespart wird. Durch den Druck des Zwei-Stufen-Kleber 60 ist eine genaue Schichtdicke unterstützt, was eine Verkippung des ersten Halbleiterchips 20 auf dem Anschlussrahmen 10 weitestgehend verhindert.
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Für das MEMS-Element kann im beidseitigen Filmmolden die Klebefläche ebenfalls auf Waferebene bedruckt werden. Eine Fixierung des ersten Halbleiterchips 20 beim Bestücken des Anschlussrahmens 10 kann über Temperatur oder mittels einer UV-Strahlung durchgeführt werden, wobei in beiden Fällen eine Aushärtetemperatur des Zwei-Stufen-Klebers 60 erreicht wird.
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5 zeigt einen prinzipiellen Ablauf einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterbauelements 100.
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In einem Schritt 200 wird ein Ausbilden von wenigstens einem ersten Halbleiterchip 20 auf einem Wafer 50 durchgeführt, wobei ein Zwei-Stufen-Kleber 60 bei einer Fixiertemperatur des Zwei-Stufen-Klebers 60 auf definierte Bereiche des Wafers 50 unterhalb des ersten Halbleiterchips 20 aufgebracht wird.
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In einem Schritt 210 wird ein Vereinzeln des wenigstens einen ersten Halbleiterchips 20 aus dem Wafer 50 durchgeführt.
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In einem Schritt 220 wird ein Anordnen des wenigstens einen ersten Halbleiterchips 20 mit der Unterseite nach unten auf einem Anschlussrahmen 10 durchgeführt.
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In einem Schritt 200 wird ein definiertes Erwärmen des Anschlussrahmens 10 mit dem wenigstens einen ersten Halbleiterchip 20 bei einer Aushärtetemperatur des Zwei-Stufen-Klebers 60 durchgeführt.
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Obwohl die Erfindung vorgehend anhand eines ersten Halbleiterchips 20 in Form eines MEMS-Elements, das auf dem Anschlussrahmen 10 überkragend fixiert wird, offenbart ist, versteht es sich von selbst, dass das vorgeschlagene Verfahren auch für andere Arten von Halbleiterchips geeignet ist. Vorteilhaft kann die Ausbildung der Klebeflächen in Form des Zwei-Stufen-Klebers sehr individuell an Erfordernisse angepasst werden und eine geeignete Anzahl von ersten Halbleiterchips auf dem Anschlussrahmen kann beliebig sein.
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Dadurch ist eine hohe Designvielfalt der mittels des vorgeschlagenen Verfahrens hergestellten Halbleiterbauelemente möglich.
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Durch die Ausbildung der spezifischen Klebeflächen und das Bereitstellen von Klebeelementen auf Waferebene kann z.B. ein Dispensen und ungenaues Positionieren des ersten Halbleiterchips am Anschlussrahmen vorteilhaft vermieden werden. Eine effiziente Fertigung des elektronischen Halbleiterbauelements ist auf diese Weise vorteilhaft unterstützt.
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Im Falle eines Filmmoldens wird auf diese Weise eine sehr exakte Positionierung des ersten Halbleiterchips 20 auf dem Anschlussrahmen 10 ermöglicht.
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Der Fachmann wird die Merkmale der Erfindung in geeigneter Weise abändern und/oder miteinander kombinieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005054631 A1 [0004]
