DE102018203101A1 - Gehäuste halbleitervorrichtungen und verfahren zur herstellung gehäuster halbleitervorrichtungen - Google Patents

Gehäuste halbleitervorrichtungen und verfahren zur herstellung gehäuster halbleitervorrichtungen Download PDF

Info

Publication number
DE102018203101A1
DE102018203101A1 DE102018203101.0A DE102018203101A DE102018203101A1 DE 102018203101 A1 DE102018203101 A1 DE 102018203101A1 DE 102018203101 A DE102018203101 A DE 102018203101A DE 102018203101 A1 DE102018203101 A1 DE 102018203101A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
metal
main surface
semiconductor device
metal carrier
semiconductor
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Withdrawn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
DE102018203101.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Rainer Markus Schaller
Horst Theuss
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 DE102018203101.0A priority Critical patent/DE102018203101A1/de
Priority to US16/287,227 priority patent/US20190270636A1/en
Priority to CN201910156470.XA priority patent/CN110223962A/zh
Publication of DE102018203101A1 publication Critical patent/DE102018203101A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/053—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body
    • H01L23/055—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having an insulating or insulated base as a mounting for the semiconductor body the leads having a passage through the base
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0035—Packages or encapsulation for maintaining a controlled atmosphere inside of the chamber containing the MEMS
    • B81B7/0041—Packages or encapsulation for maintaining a controlled atmosphere inside of the chamber containing the MEMS maintaining a controlled atmosphere with techniques not provided for in B81B7/0038
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0067—Packages or encapsulation for controlling the passage of optical signals through the package
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00222—Integrating an electronic processing unit with a micromechanical structure
    • B81C1/0023—Packaging together an electronic processing unit die and a micromechanical structure die
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00277—Processes for packaging MEMS devices for maintaining a controlled atmosphere inside of the cavity containing the MEMS
    • B81C1/00293—Processes for packaging MEMS devices for maintaining a controlled atmosphere inside of the cavity containing the MEMS maintaining a controlled atmosphere with processes not provided for in B81C1/00285
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00317—Packaging optical devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4814—Conductive parts
    • H01L21/4817—Conductive parts for containers, e.g. caps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/50—Assembly of semiconductor devices using processes or apparatus not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326, e.g. sealing of a cap to a base of a container
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/10—Containers; Seals characterised by the material or arrangement of seals between parts, e.g. between cap and base of the container or between leads and walls of the container
    • 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
    • H01L23/3114—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed the device being a chip scale package, e.g. CSP
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • 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
    • 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
    • H01L24/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L24/10, H01L24/18, H01L24/26, H01L24/34, H01L24/42, H01L24/50, H01L24/63, H01L24/71
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0214—Biosensors; Chemical sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0264—Pressure sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0278—Temperature sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/07—Interconnects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C2203/00—Forming microstructural systems
    • B81C2203/01—Packaging MEMS
    • B81C2203/0145—Hermetically sealing an opening in the lid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/022—Fluid sensors based on microsensors, e.g. quartz crystal-microbalance [QCM], surface acoustic wave [SAW] devices, tuning forks, cantilevers, flexural plate wave [FPW] devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2418—Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics
    • G01N29/2425—Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics optoacoustic fluid cells therefor
    • 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
    • H01L2224/32225—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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • 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
    • H01L2224/48225—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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/4823—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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a pin 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
    • H01L2224/73—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
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/16—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations, e.g. centering rings
    • H01L23/18—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device
    • H01L23/20—Fillings characterised by the material, its physical or chemical properties, or its arrangement within the complete device gaseous at the normal operating temperature of the device
    • 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
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • 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
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
    • H01L23/49816—Spherical bumps on the substrate for external connection, e.g. ball grid arrays [BGA]
    • 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
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827—Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
    • 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
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/146—Mixed devices
    • H01L2924/1461—MEMS

Abstract

Eine gehäuste Halbleitervorrichtung umfasst einen Halbleiterchip und ein Halbleitergehäuse. Das Halbleitergehäuse umfasst: einen Metallträger, wobei der Halbleiterchip auf einer Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnet ist, eine auf der Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete Metallkappe, wobei der Metallträger und die Metallkappe einen Hohlraum ausbilden, wobei der Halbleiterchip innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, einen von der Hauptoberfläche des Metallträgers zu einer Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses durch den Metallträger verlaufenden Anschlussleiter, wobei der Anschlussleiter elektrisch von dem Metallträger isoliert ist und elektrisch mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und ein auf einem ersten Bereich des Anschlussleiters angeordnetes Verbindungsmaterial zum elektrischen und mechanischen Verbinden des Anschlussleiters mit einer externen Leiterplatte, wobei zumindest der von der Hauptoberfläche des Metallträgers bis zu dem ersten Bereich des Anschlussleiters verlaufende Teil des Anschlussleiters einstückig ausgebildet ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft im allgemeinen Halbleitertechnologie. Insbesondere betrifft die Offenbarung gehäuste Halbleitervorrichtungen und Verfahren zur Herstellung gehäuster Halbleitervorrichtungen.
  • HINTERGRUND
  • In vielen Anwendungen müssen die in Halbleitervorrichtungen enthaltenen Halbleiterchips vor äußeren Einflüssen geschützt werden. Zu diesem Zweck können die Halbleiterchips in Halbleitergehäusen angeordnet sein und über Anschlusselemente von außerhalb der Halbleitergehäuse elektrisch kontaktiert werden. Solche gehäusten Halbleitervorrichtungen können auf Leiterplatten montiert werden, wobei eine elektrische Verbindung zwischen den Halbleitervorrichtungen und den Leiterplatten über die Anschlusselemente erfolgen kann. Hersteller von Halbleitervorrichtungen sind bestrebt, verbesserte gehäuste Halbleitervorrichtungen und Verfahren zur Herstellung solcher gehäuster Halbleitervorrichtungen bereitzustellen. Insbesondere kann es wünschenswert sein, Halbleitervorrichtungen bereitzustellen, die für eine schnelle und kostengünstige Montage geeignet sind.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Verschiedene Aspekte betreffen eine gehäuste Halbleitervorrichtung, die einen Halbleiterchip und ein Halbleitergehäuse umfasst. Das Halbleitergehäuse umfasst einen Metallträger, wobei der Halbleiterchip auf einer Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnet ist. Ferner umfasst das Halbleitergehäuse eine auf der Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete Metallkappe, wobei der Metallträger und die Metallkappe einen Hohlraum ausbilden und der Halbleiterchip innerhalb des Hohlraums angeordnet ist. Das Halbleitergehäuse umfasst außerdem einen von der Hauptoberfläche des Metallträgers zu einer Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses durch den Metallträger verlaufenden Anschlussleiter, wobei der Anschlussleiter elektrisch von dem Metallträger isoliert ist und elektrisch mit dem Halbleiterchip verbunden ist. Des Weiteren umfasst das Halbleitergehäuse ein auf einem ersten Bereich des Anschlussleiters angeordnetes Verbindungsmaterial zum elektrischen und mechanischen Verbinden des Anschlussleiters mit einer externen Leiterplatte, wobei zumindest der von der Hauptoberfläche des Metallträgers bis zu dem ersten Bereich des Anschlussleiters verlaufende Teil des Anschlussleiters einstückig ausgebildet ist.
  • Im Allgemeinen kann der Halbleiterchip integrierte Schaltkreise, passive elektronische Komponenten, aktive elektronische Komponenten usw. enthalten. Die integrierten Schaltkreise können als integrierte Logikschaltkreise, analoge integrierte Schaltkreise, integrierte Mischsignalschaltkreise, integrierte Leistungsschaltkreise usw. ausgebildet sein. Der Halbleiterchip kann aus einem elementaren Halbleitermaterial (z.B. Si usw.) oder aus einem Verbundhalbleitermaterial (z.B. GaN, SiC, SiGe, GaAs usw.) hergestellt sein.
  • Insbesondere kann der Halbleiterchip ein Sensorchip einschließlich einer Erfassungsstruktur sein. Ein Sensorchip kann insbesondere ein MEMS (mikroelektromechanisches System) beinhalten, welches in dem Halbleiterchip integriert sein kann. Das MEMS kann eine oder mehrere mikromechanische Strukturen beinhalten, wie etwa eine Brücke, eine Membran, einen Ausleger, eine Zungenstruktur usw. Das MEMS kann dazu ausgelegt sein eine physikalische Variable, zum Beispiel Druck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit usw., zu erfassen. Beispiele für Sensoren sind Drucksensoren, Reifendrucksensoren, Gassensoren, Luftfeuchtigkeitssensoren usw. In einem speziellen Beispiel kann ein Sensorchip einen Mikrospiegel aufweisen, beispielsweise ein elektromechanisch arbeitendes Spiegelsystem, welches aus mikroskopisch kleinen Spiegeln aufgebaut ist, die in optischen Schaltern einen Lichtstrahl schalten können. In noch einem speziellen Beispiel kann ein Sensorchip einen fotoakustischen Gassensor aufweisen, welcher in der Umgebung bzw. Atmosphäre eines funktionalen Gases arbeitet.
  • Ein Sensorchip, der eine oder mehrere mikromechanische Strukturen einbettet, kann elektronische Schaltkreise beinhalten, die dazu ausgelegt sein können, elektrische Signale zu verarbeiten, welche durch die mikromechanischen Strukturen erzeugt werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein Logik(-Halbleiter)-Chip mit einem Sensorchip gekoppelt sein, wobei der Logikchip dazu ausgelegt sein kann, elektrische Signale zu verarbeiten, die durch den Sensorchip bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der Logikchip einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC: Application Specific Integrated Circuit) beinhalten.
  • Die Metallkappe und der Metallträger können aus einem Metall oder einer Metalllegierung gefertigt sein, insbesondere aus einer Eisen-Nickel-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung. Das Material kann für beide Komponenten identisch gewählt werden. Der Metallträger kann ein oder mehrere Löcher aufweisen, welche von der Hauptoberfläche des Metallträgers zu einer gegenüberliegenden Hauptoberfläche des Metallträgers verlaufen. Der Anschlussleiter bzw. mehrere Anschlussleiter können innerhalb der Löcher angeordnet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist das Verbindungsmaterial ein lötbares Material oder einen leitfähigen Kleber auf. Bei dem lötbaren Material kann es sich um ein Anschlusselement aus Lotmaterial (z.B. Zinn) handeln, welches nicht auf eine spezielle geometrische Form beschränkt ist. Bei dem Anschlusselement aus Lotmaterial kann es sich zum Beispiel um eine Lotkugel, ein Lotdepot, eine abgeschiedene Lotschicht, eine Lotbeschichtung, eine Lotperle oder einen Lotbump handeln. In einem Beispiel können Anschlusselemente in Form von Lotkugeln durch einen Pick-and-Place Prozess auf Anschlussleitern angeordnet werden. In einem weiteren Beispiel können vorgeformte Lotkugeln aufgeweicht, durch eine Düse gedrückt und an einer gewünschten Stelle platziert werden. Für eine Aufweichung der Lotkugeln können die Lotkugeln zum Beispiel durch einen Laser angeblitzt werden. In noch einem weiteren Beispiel kann eine Lotbeschichtung durch Wellenlöten auf dem Anschlussleiter abgeschieden werden. Bei dem leitfähigen Kleber kann es sich insbesondere um einen isotrop leitfähigen Klebstoff handeln. Im Gegensatz zum lötbaren Material kann die Härtungstemperatur des leifähigen Klebers deutlich unter der Löttemperatur liegen. Außerdem kann der leitfähige Kleber wesentlich flexibler sein als aus dem lötbaren Material ausgebildete Verlötungen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der von der Hauptoberfläche des Metallträgers bis zur Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses verlaufende Teil des Anschlussleiters eine konstante Breite auf. Ein Querschnitt durch den Anschlussleiter in einer Richtung parallel zur Hauptoberfläche des Metallträgers bzw. senkrecht zur longitudinalen Ausdehnung des Anschlussleiters kann somit für diesen Teil des Anschlussleiters konstant sein. Der besagte Teil des Anschlussleiters kann insbesondere zylinderförmig ausgebildet sein, so dass sein Querschnitt kreisförmig ist. In einem weiteren Beispiel kann der besagte Teil des Anschlussleiters quaderförmig ausgebildet sein, so dass sein Querschnitt rechteckig ist. Der Anschlussleiter kann auch als „Lead“ oder „Pin“ bezeichnet werden. Er kann insbesondere aus einem Metall oder einer zugehörigen Metalllegierung gefertigt sein, beispielsweise aus Kupfer, Nickel, Aluminium, Edelstahl, usw.
  • Gemäß einer Ausführungsform steht ein Endstück des Anschlussleiters aus der Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses heraus und das Verbindungsmaterial ist auf dem Endstück des Anschlussleiters angeordnet. Das aus dem Halbleitergehäuse herausstehende Endstück des Anschlussleiters kann in einem Beispiel die gleiche geometrische Form aufweisen wie der oben beschriebene von der Hauptoberfläche des Metallträgers bis zur Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses verlaufende Teil des Anschlussleiters. In einem Beispiel kann der gesamte Anschlussleiter einstückig ausgebildet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform verbreitert sich das aus dem Halbleitergehäuse herausstehende Endstück des Anschlussleiters in einer vom Halbleitergehäuse weg verlaufenden Richtung und das Verbindungsmaterial ist auf dem verbreiterten Teil des Endstücks angeordnet. Beispielsweise kann das aus dem Halbleitergehäuse herausstehende Endstück des Anschlussleiters nagelkopfförmig ausgebildet ist. Die Grundfläche des nagelkopfförmigen Teils kann kreisförmig oder rechteckig sein. Durch das verbreiterte Endstück kann eine verbesserte elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Anschlussleiter und einer externen Leiterplatte gewährleistet sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform steht der Anschlussleiter weniger als 3mm aus der Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses heraus. Genauer kann der Anschlussleiter weniger als 2,5mm, weniger als 2,0mm, weniger als 1,5mm, weniger als 1,0mm, weniger als 0,9mm, weniger als 0,8mm, weniger als 0,7mm, weniger als 0,6mm, weniger als 0,5mm, weniger als 0,4mm, weniger als 0,3mm, weniger als 0,2mm oder weniger als 0,1mm aus der Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses herausstehen. In einem Beispiel kann der Anschlussleiter nicht aus der Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses herausstehen, sondern mit dieser bündig abschließen bzw. eine gemeinsame Ebene mit dieser ausbilden. In einem weiteren Beispiel kann der Anschlussleiter in das Halbleitergehäuse oder den Metallträger eingerückt sein. In diesem Fall kann das leitfähige Verbindungsmaterial in den Metallträger hineinreichen und den Anschlussleiter innerhalb des Metallträgers elektrisch kontaktieren. Eine elektrische Kontaktierung des Anschlussleiters bzw. des Halbleiterchips kann dann über das aus dem Halbleitergehäuse herausstehende Verbindungsmaterial erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die gehäuste Halbleitervorrichtung eine auf einer der ersten Hauptoberfläche des Metallträgers gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete elektrisch isolierende Schicht, welche das Verbindungsmaterial und den Metallträger elektrisch voneinander isoliert. Die elektrisch isolierende Schicht kann eine Dicke von 0,01mm bis 2,00mm aufweisen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die elektrisch isolierende Schicht ein Leiterplattenmaterial, eine Lötmaske, ein Keramikmaterial, ein Glasmaterial, ein epoxidbasiertes Material und/oder ein Polyimid auf. Bei dem Leiterplattenmaterial kann es sich insbesondere um ein Laminat (z.B. FR-4) handeln. Bei dem Polyimid kann es sich insbesondere um Kapton handeln.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die gehäuste Halbleitervorrichtung eine zwischen dem durch den Metallträger verlaufenden Teil des Anschlussleiters und dem Metallträger angeordnete Glasversiegelung, welche den Metallträger und den Anschlussleiter elektrisch voneinander isoliert. Die Verbindungsflächen zwischen dem Anschlussleiter und der Glasversiegelung sowie zwischen dem Metallträger und der Glasversiegelung können hierbei insbesondere luftdicht abschließen, so dass der Metallträger, die Metallkappe und eventuelle weitere Komponenten einen hermetisch versiegelten Hohlraum ausbilden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Halbleitervorrichtung ein Surface-Mount-Bauelement bzw. ein oberflächenmontierbares Bauelement. Im Gegensatz zu Bauelementen der Durchsteckmontage (Through Hole Technology, THT) können Surface-Mount-Bauelemente mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf eine Leiterplatte gelötet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Hohlraum hermetisch versiegelt. Ein hermetisch versiegelter Hohlraum kann insbesondere für Anwendungen notwendig sein, welche in einer bestimmten Gasumgebung bzw. Gasatmosphäre betrieben werden sollten. Bei den im hermetisch versiegelten Hohlraum befindlichen Gasen kann es sich um Schutzgase, Füllgase oder funktionale Gase handeln. In einem Beispiel kann der hermetisch versiegelte Hohlraum durch den Metallträger und die Metallkappe allein ausgebildet werden. In einem weiteren Beispiel kann der Hohlraum durch den Metallträger, die Metallkappe und eventuelle weitere Komponenten (z.B. Glasfenster oder Glasversiegelungen im Metallträger) ausgebildet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält der Hohlraum ein funktionales Gas und das Halbleitergehäuse enthält einen fotoakustischen Sensor.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Metallkappe ein optisches Fenster auf und der Halbleiterchip ist für eine optische Anwendung vorgesehen.
  • Verschiedene Aspekte betreffen eine gehäuste Halbleitervorrichtung, die einen Halbleiterchip und ein Halbleitergehäuse umfasst. Das Halbleitergehäuse umfasst einen Metallträger mit einer ersten Hauptoberfläche und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, wobei der Halbleiterchip auf der ersten Hauptoberfläche angeordnet ist. Ferner umfasst das Halbleitergehäuse eine auf der ersten Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete Metallkappe, wobei der Metallträger und die Metallkappe einen Hohlraum ausbilden und der Halbleiterchip innerhalb des Hohlraums angeordnet ist. Das Halbleitergehäuse umfasst ferner einen von der ersten Hauptoberfläche des Metallträgers zu der zweiten Hauptoberfläche des Metallträgers durch den Metallträger verlaufenden Anschlussleiter, wobei der Anschlussleiter elektrisch mit dem Halbleiterchip verbunden ist. Des Weiterem umfasst das Halbleitergehäuse eine auf der zweiten Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete Umverdrahtungsschicht, welche den Anschlussleiter mit einem Anschlusselement des Halbleitergehäuses elektrisch verbindet, wobei der Anschlussleiter und das Anschlusselement in einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Metallträgers betrachtet seitlich zueinander versetzt sind.
  • Die Umverdrahtungsschicht kann eine oder mehrere Leiterbahnen in Form von Metallschichten oder Metallbahnen enthalten, die im Wesentlichen parallel zur zweiten Hauptoberfläche des Metallträgers verlaufen können. Die Leiterbahnen können die Funktion einer Umverdrahtung bzw. Umverteilung erfüllen, um den oder die Anschlussleiter mit externen Kontaktelementen der gehäusten Halbleitervorrichtung elektrisch zu koppeln. Mit anderen Worten können die Leiterbahnen dazu ausgelegt sein, die Anschlussleiter an anderen Positionen der Halbleitervorrichtung verfügbar zu machen. Zwischen der Vielzahl von Leiterbahnen kann eine Vielzahl von dielektrischen Schichten angeordnet sein, um die Leiterbahnen elektrisch voneinander zu isolieren. Ferner können auf unterschiedlichen Ebenen angeordnete Metallschichten durch eine Vielzahl von Durchkontaktierungen (oder Vias) elektrisch miteinander verbunden sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist die Umverdrahtungsschicht eine Dicke von 1µm bis 1mm auf. Genauer kann die Umverdrahtungsschicht eine Dicke von 1µm bis 800µm, von 1µm bis 600µm, von 1µm bis 400µm oder von 1µm bis 200µm aufweisen. Die Dicke der Umverdrahtungsschicht hängt von der Anzahl der in ihr enthaltenen dielektrischen Schichten und Leiterbahn-Schichten ab. In einem Beispiel kann die Anzahl der dielektrische Schichten in einem Bereich von 1 bis 3 und die Anzahl der Schichten mit Leiterbahnen in einem Bereich von 1 bis 4 liegen.
  • Gemäß einer Ausführungsform weist der Metallträger eine Dicke von weniger als 1mm auf. Genauer kann der Metallträger eine Dicke von weniger als 800µm oder weniger als 600µm aufweisen.
  • Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer gehäusten Halbleitervorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Metallträgers mit einer ersten Hauptoberfläche und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, wobei ein Loch von der ersten Hauptoberfläche zur zweiten Hauptoberfläche durch den Metallträger verläuft. Ferner umfasst das Verfahren ein Beschichten eines Anschlussleiters zumindest teilweise mit einem Glaslotmaterial. Das Verfahren umfasst ferner ein Anordnen des mit dem Glaslotmaterial beschichteten Teils des Anschlussleiters in dem Loch des Metallträgers. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Erhitzen des Glaslotmaterials, wodurch eine Glasversiegelung ausgebildet wird, welche den Anschlussleiter mit den Seitenwänden des Lochs verbindet. Ferner umfasst das Verfahren ein Anordnen eines Verbindungsmaterials auf dem Anschlussleiter zum elektrischen und mechanischen Verbinden des Anschlussleiters mit einer externen Leiterplatte.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Schweißen einer Metallkappe an den Metallträger, wobei ein Halbleiterchip auf dem Metallträger angeordnet ist und wodurch durch den Metallträger und die Metallkappe ein hermetisch versiegelter Hohlraum ausgebildet wird. Insbesondere kann die Metallkappe durch Widerstandsschweißen an dem Metallträger angebracht werden. Dabei können Strompulse auf das Schweißgebiet zwischen der Metallkappe und dem Metallträger angewendet werden, wobei elektrische Spitzeneffekte auftreten. Das Material der zu verbindenden Komponenten kann aufschmelzen und eine feste Verbindung zwischen den Komponenten ausgebildet werden. Das Widerstandsschweißen kann bei Raumtemperatur durchgeführt werden, wobei die für das Schweißen benötigten hohen Temperaturen auf das Schweißgebiet begrenzt bleiben.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Anordnen des Verbindungsmaterials auf dem Anschlussleiter einen Pick-and-Place-Prozess oder einen Wellenlötprozess.
  • Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer gehäusten Halbleitervorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen eines Halbleitergehäuses. Das Halbleitergehäuse umfasst einen Metallträger und eine auf einer Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete Metallkappe, wobei der Metallträger und die Metallkappe einen Hohlraum ausbilden. Ferner umfasst das Halbleitergehäuse einen auf der Hauptoberfläche des Metallträgers und innerhalb des Hohlraums angeordneten Halbleiterchip. Das Halbleitergehäuse umfasst ferner einen von der Hauptoberfläche des Metallträgers zu einer Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses durch den Metallträger verlaufenden Anschlussleiter, wobei der Anschlussleiter elektrisch mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und wobei ein Endstück des Anschlussleiters aus der Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses heraussteht. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Kürzen des Endstücks des Anschlussleiters. Ferner umfasst das Verfahren ein Aufbringen eines Verbindungsmaterials auf das gekürzte Endstück des Anschlussleiters.
  • Figurenliste
  • Die beiliegenden Zeichnungen dienen dazu, das Verständnis von Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu vertiefen. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien dieser Aspekte. Die Elemente der Zeichnungen müssen relativ zueinander nicht unbedingt maßstabsgetreu sein. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
    • 1 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 100 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst Anschlussleiter, auf denen ein Verbindungsmaterial angeordnet ist.
    • 2 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 200 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 200 weist Anschlussleiter auf, die mit einer Umverdrahtungsschicht elektrisch verbunden sind.
    • 3 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 300 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 300 umfasst einen Anschlussleiter, auf dem ein Verbindungsmaterial in Form einer Lotkugel angeordnet ist.
    • 4 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 400 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 400 umfasst einen Anschlussleiter, auf dem ein Verbindungsmaterial in Form einer Lotschicht angeordnet ist.
    • 5 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 500 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 500 umfasst einen Anschlussleiter, auf dem ein Verbindungsmaterial in Form einer Lotkugel angeordnet ist.
    • 6 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 600 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 600 umfasst einen Anschlussleiter, auf dem ein Verbindungsmaterial in Form einer Lotschicht angeordnet ist.
    • 7 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 700 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 700 umfasst einen Anschlussleiter mit einem verbreiterten Endstück, auf dem ein Verbindungsmaterial in Form einer Lotschicht angeordnet ist.
    • 8 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 800 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 800 umfasst einen Anschlussleiter mit einem verbreiterten Endstück, auf dem ein Verbindungsmaterial in Form einer Lotschicht angeordnet ist. Ferner umfasst die Halbleitervorrichtung 800 eine elektrisch isolierende Schicht, welche das Verbindungsmaterial und einen Metallträger der Halbleitervorrichtung 800 elektrisch voneinander isoliert.
    • 9 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 900 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 900 umfasst einen Anschlussleiter, auf dem ein Verbindungsmaterial in Form einer Lotkugel angeordnet ist. Ferner umfasst die Halbleitervorrichtung 900 eine elektrisch isolierende Schicht, welche das Verbindungsmaterial und einen Metallträger der Halbleitervorrichtung 900 elektrisch voneinander isoliert.
    • 10 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 1000 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 1000 weist einen Anschlussleiter auf, der mit einer Umverdrahtungsschicht elektrisch verbunden sind. Auf der Unterseite der Umverdrahtungsschicht sind Kontaktpads angeordnet.
    • 11 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 1100 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 1100 weist einen Anschlussleiter auf, der mit einer Umverdrahtungsschicht elektrisch verbunden sind. Auf der Unterseite der Umverdrahtungsschicht sind Lotdepots angeordnet.
    • 12 enthält die 12A bis 12C und veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zur Herstellung einer gehäusten Halbleitervorrichtung 1200 gemäß der Offenbarung.
    • 13 enthält die 13A bis 13E und veranschaulicht schematisch eine Querschnittsseitenansicht eines Verfahrens zur Herstellung einer gehäusten Halbleitervorrichtung gemäß der Offenbarung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung konkrete Aspekte und Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Offenbarung praktisch umgesetzt werden kann. In diesem Zusammenhang können Richtungsbegriffe wie zum Beispiel „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“ usw. mit Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren verwendet werden. Da die Komponenten der beschriebenen Ausführungsformen in verschiedenen Ausrichtungen positioniert sein können, können die Richtungsbegriffe zum Zweck der Veranschaulichung verwendet werden und sind in keinerlei Weise einschränkend. Es können andere Aspekte verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Konzept der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Das heißt, die folgende detaillierte Beschreibung ist nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen.
  • 1 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 100 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 100 weist einen Metallträger 2 mit einer oberen Hauptoberfläche 4 und einer gegenüberliegenden unteren Hauptoberfläche 6 auf. Im Beispiel der 1 entspricht die untere Hauptoberfläche 6 des Metallträgers 2 gleichzeitig einer unteren Hauptoberfläche der Halbleitervorrichtung 100 bzw. des Halbleitergehäuses. Ein oder mehrere Anschlussleiter 8 verlaufen durch den Metallträger 2 von der oberen Hauptoberfläche 4 zur unteren Hauptoberfläche 6. In der 1 sind beispielhaft vier Anschlussleiter 8 dargestellt. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der Anschlussleiter 8 je nach Anwendung auch größer oder kleiner sein. Die von der oberen Hauptoberfläche 4 bis zur unteren Hauptoberfläche 6 verlaufenden Teile der Anschlussleiter 8 können eine konstante Breite aufweisen. Im Beispiel der 1 stehen die Anschlussleiter 8 jeweils aus der oberen Hauptoberfläche 4 und der unteren Hauptoberfläche 6 heraus. In weiteren Beispielen können die Anschlussleiter 8 bündig mit der jeweiligen Hauptoberfläche abschließen oder auch in den Metallträger 2 bzw. in das Halbleitergehäuse eingerückt sein.
  • Auf den aus der unteren Hauptoberfläche 6 des Metallträgers 2 herausstehenden Endstücken der Anschlussleiter 8 ist jeweils ein Verbindungsmaterial 10 angeordnet. Das Verbindungsmaterial 10 kann dazu ausgelegt sein, die Anschlussleiter 8 mit einer externen Leiterplatte (nicht dargestellt) elektrisch und mechanisch zu verbinden. Bei der Halbleitervorrichtung 100 kann es sich aufgrund der Anordnung der Anschlussleiter 8 und des Verbindungsmaterials 10 um ein Surface-Mount-Bauelement handeln. In der 1 ist das Verbindungsmaterial 10 beispielhaft in Form von Lotkugeln dargestellt. Zwischen dem durch den Metallträger 2 verlaufenden Teil der Anschlussleiter 8 und dem Metallträger 2 sind jeweils Glasversiegelungen 12 angeordnet. Die Glasversiegelungen 12 können den Metallträger 2 von dem Verbindungsmaterial 10 elektrisch isolieren und/oder können den Metallträger 2 von den Anschlussleitern 8 elektrisch isolieren.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 weist einen oder mehrere Halbleiterchips 14 auf, welche auf der oberen Hauptoberfläche 4 des Metallträgers 2 angeordnet sein können. In der 1 sind beispielhaft zwei Halbleiterchips 14 dargestellt. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der Halbleiterchips 14 je nach Anwendung auch größer oder kleiner sein. Bei den beiden Halbleiterchips 14 in der 1 kann es sich zum Beispiel um einen Sensorchip und einen Logikchip handeln. Die Halbleiterchips 14 können für eine Kommunikation untereinander elektrisch miteinander verbunden sein. Die Halbleiterchips 14 sind jeweils mit einem oder mehreren Anschlussleitern 8 elektrisch verbunden. Somit können die Halbleiterchip 14 über das Verbindungsmaterial 10 und die Anschlussleiter 8 elektrisch von außerhalb des Halbleitergehäuses kontaktiert werden. In der 1 sind die Halbleiterchips 14 beispielhaft über Bonddrähte 16 mit den Anschlussleitern 8 elektrisch verbunden.
  • Die Halbleitervorrichtung 100 weist eine Metallkappe 18 auf, welche auf der oberen Hauptoberfläche 4 des Metallträgers 2 angeordnet ist. Der Metallträger 2 und die Metallkappe 18 können einen Hohlraum 20 ausbilden, wobei die Halbleiterchips 16 innerhalb des Hohlraums 20 angeordnet sind. Der Hohlraum 20 kann insbesondere hermetisch versiegelt sein. In dem Hohlraum 20 kann insbesondere eine Gasatmosphäre bzw. Gasumgebung ausgebildet sein, zum Beispiel durch ein Schutzgas, ein Füllgas oder ein funktionales Gas. Die Halbleitervorrichtung 100 kann weitere optionale Komponenten aufweisen, die in der 1 nicht dargestellt sind. Beispielsweise kann ein Material (z.B. ein Glob-Top Material) auf einem oder beiden der Halbleiterchips 14 aufgebracht sein, um diese/n vor äußeren Einflüssen zu schützen.
  • 2 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 200 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 200 weist zum Teil ähnliche Komponenten auf wie die Halbleitervorrichtung 100 der 1. Im Vergleich zur 1 umfasst die Halbleitervorrichtung 200 eine Umverdrahtungsschicht 22, welche eine oder mehrere dielektrische Schichten 24 und eine oder mehrere Metallschichten 26 aufweist. Eine Dicke d der Umverdrahtungsschicht 22 kann in einem Bereich von etwa 1µm bis etwa 1mm liegen. Genauer kann die Umverdrahtungsschicht 22 eine Dicke d von 1µm bis 800µm, von 1µm bis 600µm, von 1µm bis 400µm oder von 1µm bis 200µm aufweisen. Die aus der unteren Hauptoberfläche 6 des Metallträgers 2 herausstehenden Anschlussleiter 8 können in die Umverdrahtungsschicht 22 hineinreichen und mit Kontaktpads oder Metallschichten innerhalb der Umverdrahtungsschicht 22 elektrisch verbunden sein. In einem Beispiel können die Anschlussleiter 8 in Durchgangslöcher der Umverdrahtungsschicht 22 in der Art einer Steckverbindung eingesteckt werden. In einem weiteren Beispiel können die Anschlussleiter 8 an die Kontaktpads oder die Metallschichten innerhalb der Umverdrahtungsschicht 22 geklebt oder gelötet sein.
  • Auf der unteren Hauptoberfläche 28 der Umverdrahtungsschicht 22 sind Anschlusselemente 30 angeordnet, welche dazu ausgelegt sein können, die Halbleitervorrichtung 200 mit einer Leiterplatte (nicht dargestellt) elektrisch und mechanisch zu verbinden. Die Anschlusselemente 30 können somit insbesondere aus einem lötbaren Material gefertigt sein. Im Beispiel der 2 sind die Anschlusselemente 30 in Form von Kontaktpads bzw. „Landing pads“ dargestellt. Durch die Umverdrahtungsschicht 22 werden die Anschlussleiter 8 an gewünschten Positionen auf der unteren Hauptoberfläche 28 der Umverdrahtungsschicht 22 verfügbar gemacht. Zumindest einer der Anschlussleiter 8 und das mit ihm elektrisch verbundene Anschlusselement 30 sind dabei in einer Richtung senkrecht zu einer der Hauptoberflächen 4 und 6 des Metallträgers 2 bzw. senkrecht zur unteren Hauptoberfläche 28 der Umverdrahtungsschicht 22 betrachtet seitlich zueinander versetzt. Bei der Halbleitervorrichtung 200 kann es sich insbesondere um ein Surface-Mount-Bauelement handeln.
  • 3 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 300 gemäß der Offenbarung. Bei der 3 kann es sich beispielsweise um ein Detail der Halbleitervorrichtung 100 der 1 handeln, wobei einige Komponenten der Halbleitervorrichtung 300 der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Die 3 zeigt einen Metallträger 2 mit einem von einer oberen Hauptoberfläche 4 zu einer unteren Hauptoberfläche 6 des Metallträgers 2 verlaufenden Anschlussleiter 8. Zwischen dem Anschlussleiter 8 und dem Metallträger 2 sind zur elektrischen Isolation Glasversiegelungen 12 angeordnet. Auf dem aus der unteren Hauptoberfläche 6 des Metallträgers 2 herausstehenden Anschlussleiter 8 ist ein Verbindungsmaterial 10 angeordnet. Im Beispiel der 3 liegt das Verbindungsmaterial 10 in Form einer Lotkugel vor, welche die Unterseite und die Seitenflächen des Anschlussleiters 8 kontaktieren kann. Die Lotkugel kann zum Beispiel durch einen Pick-and-Place-Prozess auf dem Anschlussleiter 8 angeordnet werden.
  • 4 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 400 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 400 kann der Halbleitervorrichtung 300 der 3 ähnlich sein. Im Gegensatz zu dieser weist die Halbleitervorrichtung 400 ein Verbindungsmaterial 10 in Form einer Lotschicht auf, welche beispielsweise durch einen Wellenlötprozess auf dem Anschlussleiter 8 abgeschieden werden kann.
  • 5 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 500 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 500 kann der Halbleitervorrichtung 300 der 3 ähnlich sein. Im Gegensatz zu dieser weist die Halbleitervorrichtung 500 verkürzte Anschlussleiter 8 auf, wobei die Seitenflächen des unteren Endstücks des Anschlussleiters 8 vollständig mit dem Material der Glasversiegelung 12 bedeckt sein können. Dementsprechend weist die Lotkugel der Halbleitervorrichtung 500 kleinere Abmessungen auf und kann ausschließlich die Unterseite des Anschlussleiters 8 bedecken. Die Seitenflächen des Anschlussleiters 8 können von dem Verbindungsmaterial 10 unbedeckt bleiben.
  • 6 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 600 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 600 kann der Halbleitervorrichtung 400 der 4 ähnlich sein. Im Vergleich zu dieser weist die Halbleitervorrichtung 600 einen verkürzten Anschlussleiter 8 auf, wobei die Seitenflächen des unteren Endstücks des Anschlussleiters 8 vollständig mit dem Material der Glasversiegelung 12 bedeckt sein können. Dementsprechend kann die Lotschicht der Halbleitervorrichtung 600 ausschließlich die Unterseite des Anschlussleiters 8 bedecken. Die Seitenflächen des Anschlussleiters 8 können von dem Verbindungsmaterial 10 unbedeckt bleiben.
  • 7 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 700 gemäß der Offenbarung. Das aus dem Metallträger 2 bzw. aus dem Halbleitergehäuse der Halbleitervorrichtung 700 herausstehende Endstück des Anschlussleiters 8 kann sich in einer von der unteren Hauptoberfläche 6 des Metallträgers 2 weg verlaufenden Richtung verbreitern. Im Beispiel der 7 ist das Endstück des Anschlussleiters 8 nagelkopfförmig ausgebildet. Die Grundfläche des nagelkopfförmigen Teils kann von unten betrachtet zum Beispiel eine kreisförmige oder rechteckige Form aufweisen. Das Verbindungsmaterial 10 kann insbesondere auf dem verbreiterten Teil des Anschlussleiters 8 angeordnet sein. Im Beispiel der 7 bedeckt das Verbindungsmaterial 10 in Form einer Lotschicht die Unterseite, die Seitenflächen und die Oberseite des Endstücks des Anschlussleiters 8. In einem weiteren Beispiel kann das Verbindungsmaterial 10 auch nur die Unterseite des Endstücks oder nur die Unterseite und die Seitenflächen des Endstücks bedecken. Durch das verbreiterte Endstück kann eine vergrößerte Anschlussfläche auf der Unterseite des Anschlussleiters 8 bereitgestellt werden. Hierdurch kann die elektrische und mechanische Verbindung des Anschlussleiters 8 mit einer externen Leiterplatte (nicht dargestellt) verbessert werden.
  • 8 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 800 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 800 kann der Halbleitervorrichtung 700 der 7 ähnlich sein. Im Vergleich zu dieser kann die Halbleitervorrichtung 800 zusätzlich eine auf der unteren Hauptoberfläche 6 des Metallträgers 2 angeordnete elektrisch isolierende Schicht 32 aufweisen. Die Isolationsschicht 32 kann insbesondere dazu ausgelegt sein, den Anschlussleiter 8 und den Metallträger 2 elektrisch voneinander zu isolieren und/oder das Verbindungsmaterial 10 und den Metallträger 2 elektrisch voneinander zu isolieren. Die Isolationsschicht 32 kann beispielsweise ein Leiterplattenmaterial (z.B. FR-4), eine Lötmaske, ein Keramikmaterial, ein Glasmaterial, ein epoxidbasiertes Material oder ein Polyimid (z.B. Kapton) aufweisen.
  • 9 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 900 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 900 kann der Halbleitervorrichtung 500 der 5 ähnlich sein. Im Gegensatz zu dieser weist die Halbleitervorrichtung 900 zusätzlich eine elektrisch isolierende Schicht 32 auf, wie sie bereits im Zusammenhang mit der 8 beschrieben wurde.
  • 10 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 1000 gemäß der Offenbarung. Bei der 10 kann es sich beispielsweise um ein Detail der Halbleitervorrichtung 200 der 2 handeln, wobei einige Komponenten der Halbleitervorrichtung 1000 der Einfachheit halber nicht dargestellt sind. Die in Verbindung mit der Halbleitervorrichtung 200 der 2 gemachten Aussagen lassen sich dementsprechend auf die Halbleitervorrichtung 1000 der 10 übertragen.
  • 11 zeigt schematisch eine seitliche Querschnittsdetailansicht einer gehäusten Halbleitervorrichtung 1100 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 1100 kann der Halbleitervorrichtung 1000 der 10 ähnlich sein. Im Gegensatz zu dieser weist die Halbleitervorrichtung 1100 zusätzlich Anschlusselemente 34 auf, welche auf den Kontaktpads („Landing pads“) 30 angeordnet sein können. Im Beispiel der 11 sind die Anschlusselemente 34 in Form von Lotdepots dargestellt, welche dazu ausgelegt sein können, die Halbleitervorrichtung 1100 mit einer Leiterplatte (nicht dargestellt) elektrisch und mechanisch zu verbinden.
  • 12 enthält die 12A bis 12C und veranschaulicht schematisch seitliche Querschnittsansichten eines Verfahrens zur Herstellung einer gehäusten Halbleitervorrichtung 1200 gemäß der Offenbarung. Die hergestellte Halbleitervorrichtung 1200 kann zum Beispiel der Halbleitervorrichtung 100 der 1 ähnlich sein.
  • In der 12A wird ein Halbleitergehäuse 36 bereitgestellt. Das Halbleitergehäuse 36 umfasst einen Metallträger 2 und eine auf der oberen Hauptoberfläche 4 des Metallträgers 2 angeordnete Metallkappe 18, wobei der Metallträger 2 und die Metallkappe 18 einen Hohlraum 20 ausbilden. Auf der oberen Hauptoberfläche 4 des Metallträgers 2 und innerhalb des Hohlraums 20 sind Halbleiterchips 14 angeordnet. Das Halbleitergehäuse 36 umfasst ferner von der oberen Hauptoberfläche 4 des Metallträgers 2 zu der unteren Hauptoberfläche 6 des Metallträgers 2 bzw. des Halbleitergehäuses 36 durch den Metallträger 2 verlaufende Anschlussleiter 8, wobei die Halbleiterchips 14 jeweils mit den Anschlussleitern 8 elektrisch verbunden sind. Endstücke der Anschlussleiter 8 stehen aus der unteren Hauptoberfläche 6 des Halbleitergehäuses 36 heraus. In der 12 sind beispielhaft zwei Halbleiterchips 14 und vier Anschlussleiter 8 dargestellt. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der Halbleiterchips und Anschlussleiter je nach Anwendung vom Beispiel der 12 abweichen.
  • In der 12B werden die Endstücke der Anschlussleiter 8 gekürzt. Die gekürzten Endstücke der Anschlussleiter 8 können dabei weniger als 3mm aus der unteren Hauptoberfläche 6 des Halbleitergehäuses 36 herausstehen. Genauer können die Anschlussleiter 8 weniger als 2,5mm, weniger als 2,0mm, weniger als 1,5mm, weniger als 1,0mm, weniger als 0,9mm, weniger als 0,8mm, weniger als 0,7mm, weniger als 0,6mm, weniger als 0,5mm, weniger als 0,4mm, weniger als 0,3mm, weniger als 0,2mm oder weniger als 0,1mm aus der unteren Hauptoberfläche 6 des Halbleitergehäuses 36 herausstehen.
  • In der 12C wird ein Verbindungsmaterial 10 auf jedem der aus dem Halbleitergehäuse 36 herausstehenden Endstücke der Anschlussleiter 8 angeordnet. Im Beispiel der 12C ist das Verbindungsmaterial 10 in Form von Lotkugeln dargestellt. Das Verbindungsmaterial 10 kann dazu ausgelegt sein, die Anschlussleiter 8 bzw. die hergestellte Halbleitervorrichtung 1200 elektrisch und mechanisch mit einer externen Leiterplatte (nicht dargestellt) zu verbinden.
  • 13 enthält die 13A bis 13E und veranschaulicht schematisch seitliche Querschnittsansichten eines Verfahrens zur Herstellung einer gehäusten Halbleitervorrichtung gemäß der Offenbarung.
  • In der 13A wird ein Metallträger 2 mit einer ersten Hauptoberfläche 4 und einer der ersten Hauptoberfläche 4 gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche 6 bereitgestellt. Ein oder mehrere Löcher 38 verlaufen von der ersten Hauptoberfläche 4 zur zweiten Hauptoberfläche 6 durch den Metallträger 2. Die Schnittebene der 13A verläuft hierbei durch die Löcher 38. In der 13A sind beispielhaft vier Löcher 38 des Metallträgers 2 dargestellt. In weiteren Beispielen kann die Anzahl der Löcher je nach Anwendung vom Beispiel der 13A abweichen.
  • In der 13B werden ein oder mehrere Anschlussleiter 8 zumindest teilweise mit einem Glaslotmaterial 40 beschichtet. Da die Anschlussleiter 8 zu einem späteren Zeitpunkt in den Löchern 38 des Metallträgers 2 positioniert werden, kann die Anzahl der Anschlussleiter 8 insbesondere der Anzahl der Löcher 38 im Metallträger 2 entsprechen. In einem Beispiel kann das Glaslotmaterial 40 in Form einer Schicht auf den Anschlussleitern 8 abgeschieden werden. In einem weiteren Beispiel kann das Glaslotmaterial 40 in Form von kleinen Hülsen oder kleinen Röhrchen über die Anschlussleiter 8 gestülpt werden.
  • In der 13C werden die mit dem Glaslotmaterial 40 beschichteten Teile der Anschlussleiter 8 in den Löchern 38 des Metallträgers 2 platziert. Im Beispiel der 13C ragen die Anschlussleiter 8 jeweils über die Hauptoberflächen 4 und 6 des Metallträgers 2 hinaus. In einem weiteren Beispiel müssen die Anschlussleiter 8 nicht über die Hauptoberflächen 4 und 6 hinausragen, sondern können mit einer oder beiden der Hauptoberflächen 4 und 6 bündig abschließen bzw. eine gemeinsame Ebene ausbilden. In einem weiteren Beispiel können die Anschlussleiter 8 bei einer oder beiden der Hauptoberflächen 4 und 6 in den Metallträger 2 eingerückt sein.
  • In der 13D wird das Glaslotmaterial 40 erhitzt, wodurch Glasversiegelungen 12 ausgebildet werden. Die Glasversiegelungen 12 verbinden den jeweiligen Anschlussleiter 8 mit den Seitenwänden des jeweiligen Lochs 38.
  • In der 13E wird ein Verbindungsmaterial 10 auf den Anschlussleitern 8 angeordnet, welches zum elektrischen und mechanischen Verbinden der Anschlussleiter 8 mit einer externen Leiterplatte (nicht dargestellt) ausgelegt ist. Das Verbindungsmaterial 10 kann beispielsweise durch einen Pick-and-Place-Prozess oder einen Wellenlötprozess auf den Anschlussleitern 8 angeordnet werden.
  • Das in der 13 gezeigte Verfahren kann weitere optionale Schritte aufweisen, welche der Einfachheit halber nicht explizit dargestellt sind. Beispielsweise können in einem weiteren Schritt ein oder mehrere Halbleiterchips (nicht dargestellt) auf dem Metallträger 2 angeordnet werden. In einem weiteren Schritt können der oder die Halbleiterchips mit den Anschlussleitern 8 elektrisch verbunden werden. In noch einem weiteren Schritt kann eine Metallkappe (nicht dargestellt) an den Metallträger geschweißt werden, wodurch durch den Metallträger und die Metallkappe ein hermetisch versiegelter Hohlraum ausgebildet werden kann.
  • Im Sinne der vorliegenden Beschreibung brauchen die Begriffe „verbunden“, „gekoppelt“, „elektrisch verbunden“ und/oder „elektrisch gekoppelt“ nicht unbedingt zu bedeuten, dass Komponenten direkt miteinander verbunden oder gekoppelt sein müssen. Es können dazwischenliegende Komponenten zwischen den „verbundenen“, „gekoppelten“, „elektrisch verbundenen“ oder „elektrisch gekoppelten“ Komponenten vorliegen.
  • Ferner kann das Wort „über“, das zum Beispiel mit Bezug auf eine Materialschicht verwendet wird, die „über“ einer Fläche eines Objekts ausgebildet ist oder sich „über“ ihr befindet, in der vorliegenden Beschreibung in dem Sinne verwendet werden, dass die Materialschicht „direkt auf“, zum Beispiel in direktem Kontakt mit, der gemeinten Fläche angeordnet (zum Beispiel ausgebildet, abgeschieden usw.) ist. Das Wort „über“, das zum Beispiel mit Bezug auf eine Materialschicht verwendet wird, die „über“ einer Fläche ausgebildet oder angeordnet ist, kann im vorliegenden Text auch in dem Sinne verwendet werden, dass die Materialschicht „indirekt auf“ der gemeinten Fläche angeordnet (z. B. ausgebildet, abgeschieden usw.) ist, wobei sich zum Beispiel eine oder mehrere zusätzliche Schichten zwischen der gemeinten Fläche und der Materialschicht befinden.
  • Insofern die Begriffe „haben“, „enthalten“, „aufweisen“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der detaillierten Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, sollen diese Begriffe in einer ähnlichen Weise einschließend sein wie der Begriff „umfassen“. Das bedeutet, im Sinne der vorliegenden Beschreibung sind die Begriffe „haben“, „enthalten“, „aufweisen“, „mit“, „umfassen“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein von genannten Elementen oder Merkmalen anzeigen, aber nicht weitere Elemente oder Merkmale ausschließen. Die Artikel „ein/eine/einer“ oder „der/die/das“ sind so zu verstehen, dass sie die Mehrzahlbedeutung wie auch die Einzahlbedeutung enthalten, sofern der Kontext nicht eindeutig ein anderes Verständnis nahelegt.
  • Darüber hinaus wird das Wort „beispielhaft“ im vorliegenden Text in dem Sinne verwendet, dass es als ein Beispiel, ein Fall oder eine Veranschaulichung dient. Ein Aspekt oder ein Design, der bzw. das im vorliegenden Text als „beispielhaft“ beschrieben wird, ist nicht unbedingt in dem Sinne zu verstehen, als habe er bzw. es Vorteile gegenüber anderen Aspekten oder Designs. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes „beispielhaft“ Konzepte in einer konkreten Weise darstellen. Im Sinne dieser Anmeldung meint der Begriff „oder“ kein exklusives „oder“, sondern ein inklusives „oder“. Das heißt, sofern nicht etwas anderes angegeben ist oder der Kontext keine andere Deutung zulässt, meint „X verwendet A oder B“ jede der natürlichen inklusiven Permutationen. Das heißt, wenn X A verwendet, X B verwendet oder X sowohl A als auch B verwendet, so ist „X verwendet A oder B“ in jedem der oben genannten Fälle erfüllt. Außerdem können die Artikel „ein/eine/einer“ im Sinne dieser Anmeldung und der beiliegenden Ansprüche allgemein als „ein oder mehr“ ausgelegt werden, sofern nicht ausdrücklich ausgesagt ist oder eindeutig aus dem Kontext zu erkennen ist, dass lediglich eine Einzahl gemeint ist. Des Weiteren bedeutet mindestens eines von A und B oder dergleichen allgemein A oder B oder sowohl A als auch B.
  • Im vorliegenden Text werden Vorrichtungen und Verfahren für die Herstellung von Vorrichtungen beschrieben. Anmerkungen, die in Verbindung mit einer beschriebenen Vorrichtung gemacht werden, können auch für ein entsprechendes Verfahren gelten und umgekehrt. Wenn zum Beispiel eine bestimmte Komponente einer Vorrichtung beschrieben wird, so kann ein entsprechendes Verfahren für die Herstellung der Vorrichtung einen Vorgang zum Bereitstellen der Komponente in einer geeigneten Weise enthalten, selbst wenn ein solcher Vorgang in den Figuren nicht explizit beschrieben oder veranschaulicht ist. Außerdem können die im vorliegenden Text beschriebenen Merkmale der verschiedenen beispielhaften Aspekte miteinander kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angemerkt ist.
  • Obgleich die Offenbarung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen gezeigt und beschrieben wurde, fallen dem Fachmann äquivalente Abänderungen und Modifizierungen ein, die mindestens zum Teil auf dem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen beruhen. Die Offenbarung enthält alle derartigen Modifizierungen und Abänderungen und wird allein durch das Konzept der folgenden Ansprüche beschränkt. Speziell in Bezug auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten (zum Beispiel Elemente, Ressourcen usw.) ausgeführt werden, ist es beabsichtigt, dass, sofern nicht etwas anderes angegeben ist, die Begriffe, die dafür verwendet werden, solche Komponenten zu beschreiben, jeglichen Komponenten entsprechen, welche die spezifizierte Funktion der beschriebenen Komponente (die beispielsweise funktional äquivalent ist) ausführen, selbst wenn sie der offenbarten Struktur, welche die Funktion der hierin dargestellten beispielhaften Implementierungen der Offenbarung ausführt, nicht strukturell äquivalent ist. Ferner kann, auch wenn ein bestimmtes Merkmal der Offenbarung mit Bezug auf nur eine von verschiedenen Implementierungen offenbart wurde, ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, so wie es für eine gegebene oder bestimmte Anwendung gewünscht wird und vorteilhaft ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 2
    Metallträger
    4
    Hauptoberfläche
    6
    Hauptoberfläche
    8
    Anschlussleiter
    10
    Verbindungsmaterial
    12
    Glasversiegelung
    14
    Halbleiterchip
    16
    Bonddraht
    18
    Metallkappe
    20
    Hohlraum
    22
    Umverdrahtungsschicht
    24
    Dielektrische Schicht
    26
    Metallschicht
    28
    Hauptoberfläche
    30
    Anschlusselement
    32
    Isolationsschicht
    34
    Anschlusselement
    36
    Halbleitergehäuse
    38
    Loch
    40
    Glaslotmaterial

Claims (20)

  1. Gehäuste Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip; und ein Halbleitergehäuse, umfassend: einen Metallträger, wobei der Halbleiterchip auf einer Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnet ist, eine auf der Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete Metallkappe, wobei der Metallträger und die Metallkappe einen Hohlraum ausbilden, wobei der Halbleiterchip innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, einen von der Hauptoberfläche des Metallträgers zu einer Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses durch den Metallträger verlaufenden Anschlussleiter, wobei der Anschlussleiter elektrisch von dem Metallträger isoliert ist und elektrisch mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und ein auf einem ersten Bereich des Anschlussleiters angeordnetes Verbindungsmaterial zum elektrischen und mechanischen Verbinden des Anschlussleiters mit einer externen Leiterplatte, wobei zumindest der von der Hauptoberfläche des Metallträgers bis zu dem ersten Bereich des Anschlussleiters verlaufende Teil des Anschlussleiters einstückig ausgebildet ist.
  2. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Verbindungsmaterial ein lötbares Material oder einen leitfähigen Kleber aufweist.
  3. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der von der Hauptoberfläche des Metallträgers bis zur Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses verlaufende Teil des Anschlussleiters eine konstante Breite aufweist.
  4. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Endstück des Anschlussleiters aus der Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses heraussteht und das Verbindungsmaterial auf dem Endstück des Anschlussleiters angeordnet ist.
  5. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich das aus dem Halbleitergehäuse herausstehende Endstück des Anschlussleiters in einer vom Halbleitergehäuse weg verlaufenden Richtung verbreitert und das Verbindungsmaterial auf dem verbreiterten Teil des Endstücks angeordnet ist.
  6. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anschlussleiter weniger als 3mm aus der Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses heraussteht.
  7. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine auf einer der ersten Hauptoberfläche des Metallträgers gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete elektrisch isolierende Schicht, welche das Verbindungsmaterial und den Metallträger elektrisch voneinander isoliert.
  8. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die elektrisch isolierende Schicht ein Leiterplattenmaterial, eine Lötmaske, ein Keramikmaterial, ein Glasmaterial, ein epoxidbasiertes Material oder ein Polyimid aufweist.
  9. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend eine zwischen dem durch den Metallträger verlaufenden Teil des Anschlussleiters und dem Metallträger angeordnete Glasversiegelung, welche den Metallträger und den Anschlussleiter elektrisch voneinander isoliert.
  10. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleitervorrichtung ein Surface-Mount-Bauelement ist.
  11. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hohlraum hermetisch versiegelt ist.
  12. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hohlraum ein funktionales Gas enthält und das Halbleitergehäuse einen fotoakustischen Sensor enthält.
  13. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallkappe ein optisches Fenster aufweist und der Halbleiterchip für eine optische Anwendung vorgesehen ist.
  14. Gehäuste Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Halbleiterchip; und ein Halbleitergehäuse; umfassend: einen Metallträger mit einer ersten Hauptoberfläche und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, wobei der Halbleiterchip auf der ersten Hauptoberfläche angeordnet ist, eine auf der ersten Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete Metallkappe, wobei der Metallträger und die Metallkappe einen Hohlraum ausbilden, wobei der Halbleiterchip innerhalb des Hohlraums angeordnet ist, einen von der ersten Hauptoberfläche des Metallträgers zu der zweiten Hauptoberfläche des Metallträgers durch den Metallträger verlaufenden Anschlussleiter, wobei der Anschlussleiter elektrisch mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und eine auf der zweiten Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete Umverdrahtungsschicht, welche den Anschlussleiter mit einem Anschlusselement des Halbleitergehäuses elektrisch verbindet, wobei der Anschlussleiter und das Anschlusselement in einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Metallträgers betrachtet seitlich zueinander versetzt sind.
  15. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Umverdrahtungsschicht eine Dicke von 1um bis 1mm aufweist.
  16. Gehäuste Halbleitervorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei der Metallträger eine Dicke von weniger als 1mm aufweist.
  17. Verfahren zur Herstellung einer gehäusten Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Metallträgers mit einer ersten Hauptoberfläche und einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche, wobei ein Loch von der ersten Hauptoberfläche zur zweiten Hauptoberfläche durch den Metallträger verläuft; Beschichten eines Anschlussleiters zumindest teilweise mit einem Glaslotmaterial; Anordnen des mit dem Glaslotmaterial beschichteten Teils des Anschlussleiters in dem Loch des Metallträgers; Erhitzen des Glaslotmaterials, wodurch eine Glasversiegelung ausgebildet wird, welche den Anschlussleiter mit den Seitenwänden des Lochs verbindet; und Anordnen eines Verbindungsmaterials auf dem Anschlussleiter zum elektrischen und mechanischen Verbinden des Anschlussleiters mit einer externen Leiterplatte.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, umfassend ein Schweißen einer Metallkappe an den Metallträger, wobei ein Halbleiterchip auf dem Metallträger angeordnet ist und wodurch durch den Metallträger und die Metallkappe ein hermetisch versiegelter Hohlraum ausgebildet wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei das Anordnen des Verbindungsmaterials auf dem Anschlussleiter einen Pick-and-Place-Prozess oder einen Wellenlötprozess umfasst.
  20. Verfahren zur Herstellung einer gehäusten Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen eines Halbleitergehäuses, wobei das Halbleitergehäuse umfasst: einen Metallträger; eine auf einer Hauptoberfläche des Metallträgers angeordnete Metallkappe, wobei der Metallträger und die Metallkappe einen Hohlraum ausbilden; einen auf der Hauptoberfläche des Metallträgers und innerhalb des Hohlraums angeordneten Halbleiterchip; einen von der Hauptoberfläche des Metallträgers zu einer Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses durch den Metallträger verlaufenden Anschlussleiter, wobei der Anschlussleiter elektrisch mit dem Halbleiterchip verbunden ist, und wobei ein Endstück des Anschlussleiters aus der Hauptoberfläche des Halbleitergehäuses heraussteht; Kürzen des Endstücks des Anschlussleiters; und Aufbringen eines Verbindungsmaterials auf das gekürzte Endstück des Anschlussleiters.
DE102018203101.0A 2018-03-01 2018-03-01 Gehäuste halbleitervorrichtungen und verfahren zur herstellung gehäuster halbleitervorrichtungen Withdrawn DE102018203101A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018203101.0A DE102018203101A1 (de) 2018-03-01 2018-03-01 Gehäuste halbleitervorrichtungen und verfahren zur herstellung gehäuster halbleitervorrichtungen
US16/287,227 US20190270636A1 (en) 2018-03-01 2019-02-27 Packaged semiconductor devices and methods for producing packaged semiconductor devices
CN201910156470.XA CN110223962A (zh) 2018-03-01 2019-03-01 封装的半导体器件以及用于制造封装的半导体器件的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018203101.0A DE102018203101A1 (de) 2018-03-01 2018-03-01 Gehäuste halbleitervorrichtungen und verfahren zur herstellung gehäuster halbleitervorrichtungen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018203101A1 true DE102018203101A1 (de) 2019-09-05

Family

ID=67622864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018203101.0A Withdrawn DE102018203101A1 (de) 2018-03-01 2018-03-01 Gehäuste halbleitervorrichtungen und verfahren zur herstellung gehäuster halbleitervorrichtungen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20190270636A1 (de)
CN (1) CN110223962A (de)
DE (1) DE102018203101A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11524890B2 (en) * 2019-10-31 2022-12-13 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor device packages and methods of manufacturing the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08236653A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Nec Corp 電子デバイス用パッケージ
DE10247315A1 (de) * 2002-10-10 2004-04-22 Schott Glas TO-Gehäuse für Hochfrequenzanwendungen - Verdrahtungsträger aus Keramik
US6803520B1 (en) * 2002-05-03 2004-10-12 Bookham Technology Plc High speed to-package external interface
US20050194601A1 (en) * 2001-04-17 2005-09-08 Ryoma Suenaga Light emitting device
US20090003003A1 (en) * 2004-08-25 2009-01-01 Byoung Jae Park Light Emitting Device, Light Emitting Device Package Structure, and Method of Manufacturing the Light Emitting Device Package Structure
JP2014003062A (ja) * 2012-06-15 2014-01-09 Mitsubishi Electric Corp 光半導体装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08236653A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Nec Corp 電子デバイス用パッケージ
US20050194601A1 (en) * 2001-04-17 2005-09-08 Ryoma Suenaga Light emitting device
US6803520B1 (en) * 2002-05-03 2004-10-12 Bookham Technology Plc High speed to-package external interface
DE10247315A1 (de) * 2002-10-10 2004-04-22 Schott Glas TO-Gehäuse für Hochfrequenzanwendungen - Verdrahtungsträger aus Keramik
US20090003003A1 (en) * 2004-08-25 2009-01-01 Byoung Jae Park Light Emitting Device, Light Emitting Device Package Structure, and Method of Manufacturing the Light Emitting Device Package Structure
JP2014003062A (ja) * 2012-06-15 2014-01-09 Mitsubishi Electric Corp 光半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20190270636A1 (en) 2019-09-05
CN110223962A (zh) 2019-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19930308B4 (de) Multichipmodul mit Silicium-Trägersubstrat
DE102004005668B4 (de) Elektrisches Bauelement und Herstellungsverfahren
WO1996009646A1 (de) Polymer stud grid array
DE19940633A1 (de) IC-Gehäuse
EP0351581A1 (de) Hochintegrierte Schaltung sowie Verfahren zu deren Herstellung
DE102006016345A1 (de) Halbleitermodul mit diskreten Bauelementen und Verfahren zur Herstellung desselben
DE102009041463A1 (de) Halbleitervorrichtung mit mehreren Halbleitersubstraten und Verfahren zu deren Fertigung
DE102008027999A1 (de) Halbleitersensor
DE112006001036T5 (de) Elektronisches Bauelement und elektronische Anordnung
DE102013201931B4 (de) Laserbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102007032775B4 (de) Leistungsverstärker
DE10144467B4 (de) Elektronisches Sensorbauteil und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102014107729B4 (de) Dreidimensionaler Stapel einer mit Anschlüssen versehenen Packung und eines elektronischen Elements sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Stapels
DE112006001844B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Elektronikkomponente und Elektronikkomponente
EP1595287B1 (de) Elektronisches bauteil mit halbleiterchip und verfahren zur herstellung desselben
DE102014224559A1 (de) Mikromechanische Sensorvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren
EP2452547A1 (de) Elektronisches bauteil
DE102018203101A1 (de) Gehäuste halbleitervorrichtungen und verfahren zur herstellung gehäuster halbleitervorrichtungen
DE19830158C2 (de) Zwischenträgersubstrat mit hoher Verdrahtungsdichte für elektronische Bauelemente
DE10343300A1 (de) Halbleitergehäusestruktur
DE10029269B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Bauteiles aus gehäusebildenden Substraten
DE10042839B4 (de) Elektronisches Bauteil mit Wärmesenke und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2443245A1 (de) Verfahren zum herstellen einer multichip-verdrahtung
DE19846662A1 (de) Elektronisches Modul, insbesondere Multichipmodul mit einer Mehrlagenverdrahtung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102015120647B4 (de) Elektrisches Bauelement mit dünner Lot-Stopp-Schicht und Verfahren zur Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee