DE19856833A1 - Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltkreises - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltkreises wird ein Halbleiterwafer mit Substratbereichen (12), auf denen integrierte Schaltungen mit Anschlußkontakten (13) ausgebildet sind, mit Leadframes mit Leiterbahnen (16) bestückt. Dazu wird zunächst Kleber (14) auf dem Halbleiterwafer (12) im Bereich der Anschlußkontakte (13) aufgebracht, und zwar mit einem Druckverfahren wie Schablonendruck oder Offsetdruck. Anschließend werden die Leadframes auf die Substratbereiche (12) aufgebracht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltkreises sowie einen Halbleiterwaver mit Substratbereichen, der in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbar ist.

Im Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung von inte­ grierten Schaltkreisen bekannt, bei denen ein Substratbereich eines Halbleiterwavers bzw. ein Halbleiterchip mit einem Leadframe verbunden werden. Im Bezug auf die Lage des Halb­ leiterchips zum Leadframe ist es möglich, den Halbleiterchip entweder so auf dem Leadframe anzuordnen, daß seine unstruk­ turierte Rückseite zum Leadframe weist (COL = "Chip on Lead") oder so, daß seine strukturierte Vorderseite zum Leadframe weist (LOC = "Lead on Chip"). In allen Fällen wird ange­ strebt, eine dauerhafte, mechanische Verbindung zwischen Halbleiterchip und Leadframe herzustellen, damit Folgepro­ zesse wie Wirebonding und Molding fehlerfrei durchlaufen wer­ den können. Sowohl beim COL-Prozeß als auch beim LOC-Prozeß ist es notwendig, daß die Lage von Leadframe und Halbleiter­ chip zueinander dauerhaft fixiert ist, damit eine zuverläs­ sige Arbeitsweise der integrierten Schaltung über ihre ge­ samte vorgesehene Lebensdauer gewährleistet ist.

Die bekannten Techniken weisen den Nachteil auf, daß sie mit hohem Aufwand durchgeführt werden müssen, wenn zuverlässige Ergebnisse erreicht werden sollen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Her­ stellung eines integrierten Schaltkreises bereitzustellen, mit dem sich zuverlässig arbeitende integrierte Schaltungen herstellen lassen. Weiterhin soll ein Halbleiterwaver bereit­ gestellt werden, der sich in einem solchen verbesserten Ver­ fahren verwenden läßt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun­ gen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht dabei die folgenden Schritte vor:

• - Vorsehen eines Halbleiterwavers mit Substratbereichen, auf denen integrierte Schaltungen mit Anschlußkontakten aus­ gebildet sind,
• - Vorsehen von Leadframes mit Leiterbahnen, die so ausge­ bildet sind, daß bei aufgebrachtem Zustand je eines Leadfra­ mes auf je einen Substratbereich die Anschlußkontakte im Be­ reich der Leiterbahnen gelegen sind,
• - Vorsehen von Kleber auf den Leadframes im Bereich der Leiterbahnen und/oder auf dem Halbleiterwaver im Bereich der Anschlußkontakte, und zwar mit einem Druckverfahren wie Scha­ blonendruck oder Offsetdruck,
• - Aufbringen der Leadframes auf die Substratbereiche.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, daß Kleber mit einem Druckverfahren auf das Leadframe und/oder auf den Halb­ leiterwaver aufgebracht wird. Dabei liegt der Kleber vorzugs­ weise im pastöser Form vor. Es können elektrisch leitende, wärmeleitende oder auch isolierende Kleber beispielsweise auf Epoxidbasis verwendet werden, die ein Duroplast bilden. Auch der Einsatz von thermoplastischen Materialien als Kleber ist vorgesehen.

Das Leadframe liegt vorzugsweise bereits in fertig prozes­ sierter Form vor, in der es ausgestanzt und mit entsprechen­ den galvanischen Oberflächen versehen ist. In besonderen, für eine Kontaktierung vorgesehenen Oberflächenbereichen kann eine Silberbeschichtung angeordnet sein. Zum Aufbringen des Klebers auf Leiterbahnen des Leadframes kann eine Schablonen­ drucktechnik oder eine Offsetdrucktechnik verwendet werden, wobei sowohl eine positive Offsetdrucktechnik als auch eine negative Offsetdrucktechnik verwendbar ist. Es ist auch denk­ bar, ein Stempeldruckverfahren zum Aufbringen des Klebers zu verwenden. Es ist auch möglich, ein Dispense-Verfahren zum Aufbringen des Klebers zu verwenden, was jedoch gegenüber Druckverfahren eine längere Fertigungszeit nach sich zieht, da jede einzelne Leiterbahn für sich gesehen und separat mit Kleber beschichtet werden muß.

Gemäß der Erfindung wird der Kleber in einer Dicke aufge­ bracht, die größer als ca. 40 µm vor curing ist. Dadurch wird gewährleistet, daß eine Beschädigung der Oberfläche des Halb­ leiterchips bei der weiteren Verarbeitung vermieden wird. Au­ ßerdem ist dadurch nach der Montage ein Mindestabstand zwi­ schen Leadframe und der Oberfläche des Halbleiterchips einge­ halten, so daß sich keine oder nur geringe ungewollte parasi­ täre Kapazitäten aufbauen. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen den Leiterbahnen des Leadframes und der Oberfläche des Halbleiterchips nach dem Aufbringen der Leadframes auf einen Substratbereich mindestens 15 µm. Die Kleberschicht beim Aufbringen auf das Leadframe muß also mindestens um den Betrag der plastischen Verformung während des Aufbringens des Leadframes auf den Halbleiterchip dicker sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt besonders zuverlässige integrierte Schaltkreise bereit, da die Leiterbahnen des Leadframes in den Bereich des Halbleiterchips vollständig mit Kleber beschichtet sind. Somit braucht die Preßmasse den Zwi­ schenraum zwischen Leadframe und Halbleiterchip nicht mehr ausfüllen. Dadurch wird der Entstehung von Lunkern beim Um­ hüllen des Substratbereichs mit einem Kunststoffgehäuse vor­ gebeugt.

Weiterhin hat sich herausgestellt, daß mit dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestellten integrierten Schaltungen beson­ ders zuverlässig funktionieren. Dies wird darauf zurückge­ führt, daß beim Umhüllen der Substratbereiche mit einem Kunststoffgehäuse keine Preßmasse mehr unter die Leiterbahnen des Leadframes eingeführt wird, die im Stand der Technik zu Beschädigungen von Passivierungsschichten oder Signalleitun­ gen der Substratbereiche geführt haben. Weiterhin wird ange­ nommen, daß die Zuverlässigkeit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten integrierten Schaltkreise darauf be­ ruht, daß zwischen den Leiterbahnen des Leadframes und der Oberfläche des Substratbereichs nur noch zwei Grenzflächen vorhanden sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem das Leadframe und/oder der Substratbereich mit Kleber bedruckt wird, bietet weiterhin den Vorteil, daß die zum Bedrucken verwendeten Werkzeuge fast um den Faktor 100 günstiger und in wesentlich kürzerer Zeit verfügbar sind als Stanzwerkzeuge, die für das Ausstanzen von Klebefolien notwendig wären, mit denen Lead­ frames ebenfalls auf einem Substratbereich befestigbar sind. Darüber hinaus sind Drucktechniken insbesondere hinsichtlich der Positionierbarkeit besonders genau und überaus schnell ausführbar, so daß sich durch eine Erhöhung des Prozeßdurch­ satzes und durch Verminderung des Ausschusses eine erhebliche Kostenreduzierung ergibt.

Dabei werden Lunker beim Umhüllen des Substratbereichs mit einem Kunststoffgehäuse insbesondere dadurch vermieden, da die Kleberschicht in der Mitte der Leiterbahnen des Leadfra­ mes am dicksten ist. Beim Aufbringen des Leadframes auf den Substratbereich breitet sich der Kleber daher von der Mittel­ linie der Leiterbahn nach außen zu auf dem Substratbereich aus. Vorteilhafterweise kann bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren die bisher verwendete Ausrüstung zum Die-bonden ohne Modifikation weiter verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das fertig prozessierte Leadframe nur partiell mit Kleber be­ schichtet. Durch Verwendung eines thermoplastischen Klebers kann dabei ein "trockener" Die-Bond-Prozeß durchgeführt wer­ den. Der Kleber wird in einem pastösen Zustand aufgebracht und durch einen anschließenden Wärmeprozeß wird das Lösungs­ mittel ausgetrieben. So erhält man eine feste, belastbare Oberfläche, die erst unter Einwirkung von Wärme ihre Kle­ bereigenschaften offenbart. Es ist auch ein "feuchter" Pro­ zeß denkbar, bei dem Epoxidharze als Kleber verwendet werden. Bei diesen Prozessen ist es vorteilhaft, auf große Reinheit der Klebeoberfläche als auch der verwendeten Ausrüstung zu achten, insbesondere dann, wenn zwischen dem Applizieren des Klebers und dem Die-Bonding, d. h. das Aufbringen des Lead­ frames auf den Substratbereich eine größere Zeitspanne liegt.

Die Erfindung hat sich als besonders vorteilhaft herausge­ stellt, wenn der Kleber nicht auf das Leadframe, sondern auf den Substratbereich eines Halbleiterwavers aufgebracht wird, da dann Schwierigkeiten bei der Behandlung des Leadframes im Zusammenhang mit Kleber vermieden werden.

Durch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebers kann eine direkte elektrisch leitende Verbindung zwischen Leiterbahnen des Leadframes und Anschlußkontakten des Substratbereichs folgen. Der elektrisch leitfähige Kleber kann als thermoplastischer Kunststoff oder als duroplasti­ scher Kunststoff ausgebildet sein und auch ein Lösungsmittel aufweisen.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, die Substratbereiche mit Kleber zu bedrucken, solange sie noch Bestandteile eines einzigen Halbleiterwavers sind. Der Halbleiterwaver bietet nämlich den Vorteil, daß eine große Maßhaltigkeit gegeben ist. Weiterhin kann der Halbleiterwaver flächig bedruckt wer­ den, so daß ein hoher Durchsatz beim erfindungsgemäßen Ver­ fahren erreichbar ist. Weiterhin kann mit einem sogenannten Down-setting-Leadframe gearbeitet werden, ohne daß der Appli­ kationsschritt des Klebers dadurch beeinflußt wird. Mit einem Down-setting-Leadframe, bei dem das Leadframe in dessen Lei­ terbahnen wenigstens eine Stufe aufweist, lassen sich beson­ ders zuverlässig arbeitende integrierte Schaltungen bereit­ stellen.

Gerade beim Anwenden von Schablonendruckverfahren kann eine gute Positioniergenauigkeit bei einer ausreichenden Dicke der aufgebrachten Kleberschicht erreicht werden. Ein Schablonen­ druckverfahren kann besonders einfach auf einem Halbleiterwa­ ver ausgeführt werden.

Die Erfindung sieht auch den Schritt des Vereinzeln des Halb­ leiterwavers in die Substratbereich vor, und zwar vor dem Schritt des Aufbringen des Leadframes auf die Substratberei­ che oder danach. Sofern das Vereinzeln des Halbleiterwavers in die Substratbereiche vor dem Aufbringen der Leadframes auf die Substratbereiche durchgeführt wird, ergibt sich der be­ sondere Vorteil, daß diejenigen Substratbereiche, die fehler­ hafte elektrische Schaltungen aufweisen, ausgesondert werden können. Dadurch läßt sich der Ausschuß des erfindungsgemäßen Verfahrens vermindern.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch den Schritt des Ver­ bindens der Leiterbahnen des Leadframes mit den Anschlußkon­ takten der Substratbereiche aufweisen, indem Verbindungs­ drähte vorgesehen werden. Alternativ dazu ist es auch mög­ lich, einen leitfähigen Kleber zwischen den Leiterbahnen des Leadframes und den Anschlußkontakten vorzusehen.

In einem abschließenden Schritt ist gemäß der Erfindung der Schritt des Umhüllens der vereinzelten Substratbereiche mit je einem Kunststoffgehäuse vorgesehen.

Die Erfindung ist auch in einem Halbleiterwaver mit Substrat­ bereichen verwirklicht, auf denen integrierte elektrische Schaltungen ausgebildet sind. Dabei ist im Bereich der An­ schlußkontakte, in dem später ein Leadframe vorgesehen werden soll, ein in einem Druckverfahren verarbeitbarer Kleber auf­ gebracht. Hierzu können die Substratbereiche bedruckbare Be­ reiche aufweisen, die so ausgestaltete sind, daß sie gegen­ über mechanischen Beanspruchungen eine verminderte Empfind­ lichkeit aufweisen. Dabei kann der Halbleiterwaver weiterhin Sägestraßen aufweisen, die die Halbleiter-Substratbereiche voneinander trennen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungs­ beispiels näher veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Bereich eines erfin­ dungsgemäßen Halbleiterwavers in einem Zustand bei seiner Herstellung,

Fig. 2 zeigt einen Bereich eines weiteren erfindungsgemäßen Halbleiterwavers in einem Zustand bei seiner Herstellung,

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch einen Substratbereich des Halbleiterwavers aus Fig. 2 bei einem späteren Herstel­ lungsschritt.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Bereich eines Halb­ leiterwavers 1, auf dem durch Sägestraßen 2 voneinander ge­ trennte Chips 3 ausgebildet sind. Der besseren Übersicht hal­ ber ist nur ein Chip 3 mit einer Bezugsziffer versehen.

Die Chips 3 sind mit in dieser Ansicht nicht gezeigten elek­ trischen Schaltungen strukturiert, die über Anschlußkon­ takte 4 zugreifbar sind. Der besseren Übersicht halber ist nur ein Anschlußkontakt 4 der insgesamt fünf Anschlußkontakte 4 mit einer Bezugsziffer versehen.

Wie man in Fig. 1 besonders gut sieht, ist im Bereich der Anschlußkontakte 4 je ein Kleberstreifen 5 aufgedruckt, und zwar so, daß sich der Kleberstreifen 5 von der Oberfläche des Anschlußkontakts 4 zu einem Randbereich des Chips 3 er­ streckt. Dabei ist die Erstreckung des Kleberstreifens 5 in einer Richtung quer zu seiner Erstreckungsrichtung zwischen Anschlußkontakt 4 und einem Randbereich des Chips 3 kleiner ausgeführt als diejenige des Anschlußkontakts 4.

In einem Schritt nach dem in Fig. 1 dargestellten Zustand wird ein in dieser Ansicht nicht gezeigtes Leadframe auf den Chip 3 aufgebracht, wobei Leiterbahnen des Leadframes in Lei­ terbahnbereichen 6 auf dem Chip 3 plaziert werden. In Fig. 1 sind die Leiterbahnbereiche 6 mit Strichlinien umgrenzt. Die Leiterbahnen stehen dann über den Kleberstreifen 5 mit dem Anschlußkontakt 4 in Verbindung.

In einem nachfolgenden Schritt werden die Chips 3 des Halb­ leiterwavers 1 vereinzelt und in ein in dieser Ansicht nicht gezeigtes Kunststoffgehäuse eingebracht.

Fig. 2 zeigt einen Bereich eines Halbleiterwavers 10 in der Draufsicht. Der Halbleiterwaver 10 weist durch Sägestraßen 11 voneinander getrennte Chips 12 auf, von denen in dieser An­ sicht nur ein einziger mit einer Bezugsziffer versehen ist.

Auf der Oberseite des Chips 12 sind in dieser Ansicht nicht gezeigte elektrische Schaltungen ausgebildet, die über An­ schlußkontakte 13 mit elektrischen Signalen beaufschlagbar sind. Im Bereich eines jeden Anschlußkontakts 13 ist mit ei­ nem Druckverfahren ein Kleberstreifen 14 aufgebracht, und zwar so, daß er sich von einem Bereich neben dem Anschlußkon­ takt 13 zu einem benachbarten Randbereich des Chips 12 er­ streckt.

In dieser Ansicht nicht gezeigte Leiterbahnen eines Leadfra­ mes werden in einem nachfolgenden Fertigungsschritt auf die Kleberstreifen 14 aufgebracht, so daß sie jeweils in einem Leiterbahnbereich 15 zu liegen kommen, der mit Strichlinien angedeutet ist.

Dieser Fertigungsschritt ist in dem in Fig. 3 gezeigten Zu­ stand der Herstellung des Chips 12 vollzogen. Wie man in Fig. 3 besonders gut sieht, sind Leiterbahnen 16 auf die Kle­ berstreifen 14 aufgebracht und mit einem Wirebonding-Verfah­ ren Verbindungsdrähte 17 zwischen den Anschlußkontakten 13 und den Leiterbahnen 16 hergestellt.

Bezugszeichenliste

1

Halbleiterwaver

2

Sägestraße

3

Chip

4

Anschlußkontakt

5

Kleberstreifen

6

Leiterbahnbereich

10

Halbleiterwaver

11

Sägestraße

12

Chip

13

Anschlußkontakt

14

Kleberstreifen

15

Leiterbahnbereich

16

Leiterbahn

17

Verbindungsdraht

Claims (13)

1. Halbleiterwafer (1; 10) mit Substratbereichen (3; 12), auf denen integrierte Schaltungen ausgebildet sind, die An­ schlußkontakte (4; 13) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Anschlußkontakte (4; 13) ein in einem Druck­ verfahren verarbeitbarer Kleber (5; 14) aufgebracht ist.

2. Halbleiterwafer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (5) leitfähigen Kunststoff aufweist.

3. Halbleiterwafer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (5) mit dem An­ schlußkontakten (4) in Verbindung steht.

4. Halbleiterwafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber ein Lösungsmittel aufweist.

5. Halbleiterwafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratbereiche bedruckbare Bereiche aufweisen.

6. Halbleiterwafer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleitersubstratbereiche (3; 12) durch Sägestraßen (2; 11) voneinander getrennt sind.

7. Verfahren zur Herstellung eines integrierten Schaltkrei­ ses, das die folgenden Schritte aufweist:

• - Vorsehen eines Halbleiterwafers (1; 10) mit Substratbe­ reichen (3; 12), auf denen integrierte Schaltungen mit An­ schlußkontakten (4; 13) ausgebildet sind,
• - Vorsehen von Leadframes mit Leiterbahnen (16), die so ausgebildet sind, daß bei aufgebrachtem Zustand je eines Leadframes auf je einen Substratbereich die Anschlußkontakte (4; 13) im Bereich der Leiterbahnen (16) gelegen sind,
• - Vorsehen von Kleber (5; 14) auf den Leadframes im Bereich der Leiterbahnen und/oder auf dem Halbleiterwafer (3; 12) im Bereich der Anschlußkontakte (4; 13), und zwar mit einem Druckverfahren wie Schablonendruck oder Offsetdruck,
• - Aufbringen der Leadframes auf die Substratbereiche (3; 12).

8. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (5) so auf den Leadframes im Bereich der Lei­ terbahnen und/oder auf dem Halbleiterwafer (1) im Bereich der Anschlußkontakte (4) vorgesehen wird, daß er in aufgebrachtem Zustand der Leadframes auf die Substratbereiche (3) mit den Anschlußkontakten (4) in Verbindung steht.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber (15) so auf den Leadframes im Bereich der Leiterbahnen und/oder auf dem Halbleiterwafer (10) im Bereich der Anschlußkontakte (13) vorgesehen wird, daß er in aufge­ brachtem Zustand der Leadframes auf die Substratbereiche (12) nicht mit den Anschlußkontakten (13) in Verbindung steht.

10. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Verbindens der Leiterbahnen (16) mit den Anschlußkontakten (13) durch Verbindungsdrähte (17) vorgese­ hen ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Vereinzelns des Halbleiterwafers in die Substratbereiche vorgesehen ist, und zwar entweder vor dem Schritt des Aufbringens der Leadframes auf die Substratberei­ che oder danach.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitfähiger Kleber (5) verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Umhüllens der Substratbereiche (3; 12) mit einem Kunststoffgehäuse vorgesehen ist.