DE2022895B2

DE2022895B2 - Stapelfoermige anordnung von halbleiterkoerpern und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE2022895B2
Application number: DE19702022895
Authority: DE
Inventors: Karl-Ulrich Dr. 8000 München Stein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-05-11
Filing date: 1970-05-11
Publication date: 1976-12-02
Also published as: CH519247A; GB1300881A; SE369028B; NL7106459A; FR2088490A1; DE2022895A1; AT322059B; CA922818A

Description

zeichnet, daß jeweils zwei übereinanderliegende 15 geführten Leiterbahnen die gewünschten elektrischen

Stege (2,3) der stapeiförmigen Anordnung über ihre verdickten Enden zur Bildung der Verdrahtungslei tungen elektrisch zusammenhängen und daß jeweils ein metallischer Steg (2,3) aus zwei übereinanderlie genden Teilen besteht, von denen der eine Teil (2) so lang ist, daß er eine Verbindung zu Kontaktflächen des Halbleiterkörpers (1) ist und von denen der andere Teil (3) zur Bildung der verdickten Enden kurzer als der eine Teil (2) und dicker als die Dicke des Halbleiterkörpers (1) ist.

2. Verfahren zur Herstellung dei stapeiförmigen Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß mit den an der inneren Begrenzung eines metallischen Rahmens angeordneten zahnartigen freien Enden von Stegen ein Halbleiterkörper elektrisch und mechanisch verbunden wird, wobei die Dicke des metallischen Rahmens an seiner äußeren Begrenzung mindestens so dick ist. wie die Summe der Dicken der freien Enden der Stege und des Halbleiterkörpers, daK nach der Anordnung von weiteren metallischen Rahmen und nach deren Vergießen mit einer Isoliermassc die der äußeren Begrenzung des Rahmens benachbarten verdickten Siege teilweise abgetrennt werden, derart, daß jeweils zwei übereinanderliegende Stege der stapeiförmigen Anordnung über ihre verbliebenen verdickten Teile elektrisch zusammenhängen.

Die Erfindung betrifft eine stapeiförmige Anordnung von mindestens zwei Halbleiterkörpern zur Organisation von Speicherchips, bei der die mit einer Isoliermasse umgebenen einzelnen Halbleiterkörper Verbindungen durch senkrecht zu den Plattenebenen geführte Drähte vorgenommen. Für den Aufbau von Halbleiterspeichern mit einzelnen Halbleiterkörpern großer Speicherkapazität und kurzen Schaltzeiten sind

derartige Anordnungen wegen der komplizierten Ausführung der elektrischen Verbindungen /wischen den einzelnen Halbleiterkörpern wenig geeignet.

Es ist auch nicht mehr neu (US-PS 34 44 440). (.-inen Halbleiterkörper auf einem verbreiterten Ende eines metallischen Steges vorzusehen, der von einem metallischen Rahmen zusammen n.it weiteren Siegen ohne verbreiterte Enden in das Innere des Rahmens ragt. Die einzelnen Kontaktflächen des Halbleiterkörpers sind dabei über dünne Drähte mit den freien finden

der Stege verbunden. Die Anbringung dieser dünnen Drähte erfordert eine große Genauigkeit und ist daher schwierig durchführbar. Bei dieser bekannten Anordnung wird der Halbleiterkörper mit einem Gehäuse verschmolzen. Anschließend werden sodann die freien Enden der Stege vom Rahmen abgc¹ rennt, so daß die einzelnen elektrischen Leitungen (Stege) frei aus der verschmolzenen Anordnung herausragen.

Weiterhin ist eine Miniaturbaugruppe aus gestapelten Trägerplättchcn bekannt (DT-AS 12 12 176). die elek-

irisch leitende Zäpfchen mit Öffnungen besit/en, durch die senkrecht zu den Trägerplättchen elektrische Steigleitungen geführt sind. Diese Anordnung ist jedoch schwierig herzustellen, da die Justierung der einzelnen Trägerplättchen mit ihren Zäpfchen eine große Genauigkeit erfordert, so daß die Steigleitungen in die Öffnungen der Zäpfchen einführoar sind.

Schließlich ist es auch schon bekannt (DT-AS Π 50 721). verschiedene Mikrobauelemente auf mit Biegungen versehene Verbindungsleitungcn vorzuse-

ohne Trägerplatten übereinander angeordnet sind, bei 50 hen. Die Verbindungsleitungen dienen dabei mit ihren

der senkrecht zur Ebene der Halbleiterkörper angeord nete Verdrahtungsleitungen vorgesehen sind und bei der die einzelnen Halbleiterkörper mit ihrem Rand auf zahnartigen, freien Enden von metallischen, an ihren den freien Enden gegenüberliegenden Enden verdickten Stegen aufliegen.

Es ist bekannt. Halbleiterkörper, wie beispielsweise ungekapselte Halbleiterplättchen mit integrierten Schaltungen, in einer Ebene anzuordnen. Zur Anbringung der Leiterbahnen für die Verdrahtung der Schaltungen stehen dann aber nur die gleiche Ebene oder eine zu dieser Ebene parallele Ebene zur Verfugung, wodurch Überkreuzungen von Leiterbahnen mit entsprechenden Durchkontaktierungen möglich sind. Die Leiterbahnen selbst weisen zum Teil eine beträchtliche Länge auf, da es nicht umgangen werden kann, weiter voneinander entfernte Kontakte verschiedener Halbleiterkörper elektrisch miteinander

nach innen weisenden Biegungen als Lager der einzelnen Mikrobauelemente. Da die Verbindungsleitungen im wesentlichen jedoch aus einem Stück bestehen, können die einzelnen Mikrobauelemente oder Plättchen nicht übereinander gestapelt werden, sondern müssen in die Biegungen der Verbindungsleitungen eingeschoben werden. Dies erfordert sehr genaue Abmessungen sowohl der Verbindungsleitungen mit ihren Biegungen als auch der Dicken der Mikrobauelemente (Plättchen). Die Herstellung eines Stapels ist daher zeitraubend und aufwendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine stapeiförmige Anordnung von Halbleiterkörpern mit einfachen und kurzen elektrischen Verbindungen zwischen den einzelnen Halbleiterkörpern anzugeben. Die bei dieser Anordnung auftretender parasitären Kapazitäten sollen möglichst klein sein, und weiterhin soll diese Anordnung mit einem möglichst einfachen Verfahren

herzustellen sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils zwei übereinanderliegende Stege der stapeiförmigen Anordnung über ihi e verdickten Enden zur Bildung der Verdrahtungsleitungen elektrisch zusammenhängen und daß jeweils ein metallischer Steg aus zwei übereinanderliegenden Teilen besteht, von denen der eine Teil so lang ist, daß er eine Verbindung zu Kontaktflächen des Halbleiterkörpers ist und von denen der andere Teil zur Bildung der verdickten Enden kürzer als der eine Teil und dicker als die Dicke des Halbleiterkörpr.rs ist.

Es ist besonders vorteilhaft, daß die Kapazitäten der Verdrahtungsleitungen wegen deren kurzer Länge gering sind. Dies gilt vor allem dann, wenn viele Halbleiterkörper in einer Anordnung miteinander verbunden werden sollen.

Die Erfindung ermöglicht weitei nin die Realisierung tiner großen räumlichen Dichte von Halbleiterkörpern bei kleinen parasitären Kapazitäten durch die der Speicherorganisation besonders angepaßte Aufbau technik. Die Laufzeiten und damit die Schaltzeilen des gesamten Speichersystems können sehr klein gehalten werden.

Mehrlagenverdrahtungen mit sehr feinen Strukturen in der Größenordnung von 70 μιη. die sehr aulwendig und schwierig herzustellen sind, können vermieden werden. Bei Halbleiterspeichern bringt die Anordnung der einzelnen Halbleiterkörper in einem Stapel mit den elektrischen Verbindungen längs des Stapels grüße Vorteile. Beispielsweise können bei Ib Speicherelementen je Halbleiterkörper acht Adresscnleitungen. zwei Leitungen für die Versorgungsspannungen und Digitleiterpaare, von denen jedes Paar jeweils nur an einem Körper kontaktiert wird, längs des Stapels geführt werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung der stapclförnngen Anordnung.

Es wird nämlich vorgeschlagen, daß mit den an der inneren Begrenzung eines metallischen Rahmens angeordneten zahnartigen freien Ench von Stegen ein Halbleiterkörper elektrisch und mechanisch verbunden wird, wobei die Dicke des metallischen Rahmens an seiner äußeren Begrenzung mindestens so dick ist wie die Summe der Dicken der freien Enden der Stege und des Halbleiterkörpers, daß nach der Anordnung von weiteren metallischen Rahmen und nach deren Vergießen mit einer Isoliermasse die der äußeren Begrenzung des Rahmens benachbarter verdickten Stege teilweise abgetrennt werden, derart, daß jeweils zwei übereinanderliegende Stege der stapeiförmigen Anordnung über ihre verbliebenen, verdickten Teile elektrisch zusammenhängen.

Durch dieses Verfahren wird eine technologisch einfach herzustellende Anordnung von Speicherchips ermöglicht. Die Stege des metallischen Rahmens können direkt als Leiterbahnen oder »beam leads« verwendet werden. Dabei werden die metallischen Rahmen so ausgebildet, daß ein Stapeln der Halbleiterkörper und gewünschte elektrische Verbindungen längs der Halbleiterkörper möglich sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sieh aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Figuren. Es zeigt

F i g. 1 eine schemai.sche Darstellung einer stapeiförmigen Anordnung,

ίο Fig. 2 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung,

Fig.3 eine Draufsicht auf den Gegenstand der F i g. 2.

In den F i g. 1 bis 3 werden sich entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Fig. 1 sind drei Halbleiterkörper 1 in einer Prinzipskizze dargestellt. Jeder Halbleiterkörper 1 wird durch zweimal vier Adressenleitungen 4, 14 und durch zwei Versorgungsleitungen 6 kontaktiert. Diese Leitun-L-cn verbinden die einzelnen Halbleiterkörper 1 untereinander. Weiterhin ist jeder Halbleiterkörper 1 für sich nur mit je einem Digitleiterpaar 7, 17, 27 verbunden. Die anhand der F i g. 2 bis i naher erläuterte Erfindung kann beispielsweise zur Herstellung einer derartigen Anordnung dienen.

Wie in der F i g. 2 dargestell' ist, liegen mehrere Halbleiterkörper 1 auf den freien Enden oder Siegen 2 eines ersten dünnen metallischen Rahmens 12 auf. Die Stege 2 weisen dabei in das Innere des Rahmens 12 und sind über Kontaktflachen 5 mit dem Halbleiterkörper 1 verbunden. Auf dem Rahmen 12 ist ein weiterer metallischer Rahmen 13 vorgesehen, der nach innen weisende Stege 3 besitzt, welche kurzer sind als die Stege 2 und auf diesen aufliegen. Auf dem Rahmen 13 ist ein weiterer Rahmen 12 angeordnet, der einen weiteren Halbleiterkörper 1 trägt.

Gemäß dem erfindungsgemälk'n Verfahren werden nach der Herstellung des Stapels die äußeren Teile der Rahmen 12 und 13 längs der in den F i g. 2 und 3 gestrichelten Linien 10 abgetrennt, nach dem das Innere der Anordnung zuerst mit einer Isoliermasse 8 vergossen und die Stege 2 und 3 jeweils miteinander verlötet wurden. Als Isoliermasse 8 kann Epoxydharz verwendet werden. Dadurch hängen übereinanderliegende Kontaktflächen 5 der einzelnen Halbleiterkörper 1 über die Stege 2 und 3 elektrisch zusammen, ohne daß Kurzschlüsse mit benachbarten, auf demselben Halbleiterkörper 1 vorgesehenen Kontaktflächen 5 möglich sind.

Das Abtrennen der äußeren Teile 12 und 13 kann durch Fräsen erfolgen. Es ist auch möglich, daß die metallischen Rahmen 12 und 13 mit ihren Stegen 2 und 2 aus ein?m Stück bestehen. Die Verwendung von getrennten Rahmen 12 und 13 ermöglicht lediglich einen besonders einfachen Aufbsu der gesamten Anordnung, wobei zur Zentrierung Bohrungen 16 durch die Rahmen 12 und 13 dienen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Stapeiförmige Anordnung von mindestens zwei Halbleiterkörpern zur Organisation von Speicherchips, bei der die mit einer Isoliermasse umgebenen einzelnen Halbleiterkörper ohne Trägerplatten übereinander angeordnet sind, bei der senkrecht zur Ebene der Halbleiterkörper angeordnete Verdrahtungsleitungen vorgesehen sind und bei der die einzelnen Halbleiterkörper mit ihrem Rand auf zahnartigen, freien Enden von metallischen, an ihren den freien Enden gegenüberliegenden Enden ver dickten Stegen aufliegen, dadurch gekenn· verbinden. Auch ist der Anzahl der zu verwendenden Halbleiterkörper eine Grenze in der technologisch vernünftigen Größe der Fläche der Ebene gesetzt. Zu lange Leiterbahnen bewirken die Entstehung parasitä- rer Kapazitäten, wodurch die Schaltzeiten in oft nicht vertretbarem Maße erhöht werden

Es ist weiterhin bekannt (OE-PS 2 45099. US-PS 27 74 014), derartige Platten oder Halbleiterkörper mii Leiterbahnen und Bauelementen übereinander anzuord- nen. Die Leiterbahnen einer jeden Platte sind bis zu deren Rand geführt und weisen dort metallische Kontaktstellen in Einkerbungen der Platten auf. Nach dem Fixieren der gesamten Anordnung werden zwischen den einzelnen Kontaktstellen der zum Rand