DE2411259B2 - Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltkreise - Google Patents

Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltkreise

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layer
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Shunzi Yokohama Yokogawa (Japan)
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltkreise, bei denen ein oder mehrere Halbleiterscheibchen in ein Metallsubstrat eingebettet werden und an der freiliegenden Oberfläche der Halbleiterscheibchen mindestens eine Kontaktelektrode befestigt wird, auf das Metallsubstrat eine erste Isolierschicht mit darin vorgesehenen Fenstern aufgebracht wird, in denen die Halbleiterscheibchen angeordnet sind, dann auf der ersten Isolierschicht in einem vorbestimmten Muster eine erste leitfähige Schicht angeordnet wird, ebenso eine die Hälbleiterscheibchen und die erste leitfähige Schicht bedeckende zweite Isolierschicht aufgebracht wird, die an den Kontaktelektroden der Halbleiterscheibchen und vorbestimmten Abschnitten der ersten leitfähigen Schicht entsprechenden Stellen mit einer Anzahl von Fenstern versehen wird und eine in einem vorbestimmten Muster auf der zweiten Isolierschicht angeordnete zweite leitfähige Schicht zur elektrischen Verbindung der Kontaktelektroden mit den vorbestimmten Abschnitten der ersten leitfähigen Schicht durch die Fenster in der zweiten Isolierschicht hindurch vorgesehen wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 3351702 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird in das Metallsubstrat eine Vertiefung eingebracht, deren Tiefe im wesentlichen der Höhe des einzubettenden Halbleiterscheibchens entspricht und das
ίο Halbleiterscheibchen unter Anwendung einer Haftschicht aus Kunstharz in die Vertiefung eingesetzt. Aus der US-PS 3615946 ist ferner ein Verfahren zum Einbetten eines Halbleiterscheibens in eine dielektrische Schicht zum erreichen einer ebenen, obeion Abschlußfläche bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird das Halbleiterscheibchen in die dielektrische Schicht eingepreßt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß das Einbetten der Halbleiterscheibchcn in das Mctaüsubstrat einfach durchführbar ist und gleichzeitig eine gut wärmeleitende Verbindung zur Abführung der in den Halbleiterscheibchen erzeugten Wärme in das Metallsubstrat erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Halbleiterscheibchen in das Metallsubstrat eingepreßt we.-den.
Dieses Verfahren läßt sich bei sämtlichen üblicherweise verwendeten Materialien für das Metallsubstrat und auch für das Halbleiterscheibchen durchführen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. IA eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines integrierten Mehrscheibchen-Schaltkreises bei entfernter thermoplastischer Schicht,
Fig. IB einen Schnitt längs der Linie 2B-2B in Fig.2A,
Fig. IC eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts des integrierten Schaltkreises gemäß Fig. 2A,
Fig. 2 bis 6 Schnittansichten zur Veranschaulichung aufeinanderfolgender Fertigungsschritte bei der Herstellung des Schaltkreises gemäß den F i g. 2 A, 2B und 2C.
In den Fig. IA, IB und IC ist ein aus mehreren Scheibchen bestehender integrierter Schaltkreis dargestellt. Im folgenden werden zunächst anhand der Fig. 2 bis 6 die aufeinanderfolgenden Arbeitsschritte bei der Herstellung des integrierten Schaltkreises erläutert.
Zunächst wird ein Metall-Substrat 22 aus Aluminium mit einer Dicke von z. B. 2 mm hergestellt. Dieses kann auch aus Gold, Kupfer, Indium od. dgl. bestehen. Aluminium wird jedoch im Hinblick auf sein niedriges Gewicht, auf seine chemische Beständigkeit
und seine leichte Verarbeitbarkeit bevorzugt. Auf vorbestimmten Abschnitten der Oberseite des Substrats 22 wird dann eine dielektrische Schicht 23 ausgebildet, und bestimmte Abschnitte dieser Schicht werden beispielsweise mittels selektiver Ätztechnik unter Bildung von Fenstern 25 abgetragen, so daß die Oberfläche des Substrats 22 teilweise freigelegt wird. Bei einem speziellen Beispiel besteht die dielektrische Schicht aus einer Schicht aus Polyimidharz mit einer
Dicke von 50 μ, die einer Temperatur von etwa 350° C zu widerstehen vermag. Neben Polyimidharz können aber auch andere wärmebeständige Kunstharze als dielektrische Schicht verwendet werden. Außerdem kann die Oberflächenschicht des Aluminium-Substrats oxidiert werden, um eine Aluminiumoxidschicht auszubilden, die als dielektrische Schicht benutzt werden kann.
Auf der dielektrischen Schicht 23 wird ein elektrisch leitfähiger, nicht dargestellter Film, beispielsweise ein Kupferfilm mit einer Dicke von 10 μ ausgebildet, worauf eine erste leitfähige Schicht 24 in einem vorbestimmten Muster z. B. nach dem bekannten Photolithographieverfahren auf dem Kupferfilm ausgebildet wird. Diese leitfähige Schicht kann dadurch hergestellt werden, daß ein als Kern oder Keim wirkender dünnerer Film durch Vakuum-Aufdampfen ausgebildet und sodann ein vergleichsweise dicker Film auf galvanisiert wird. Neben Kupfer k?«nn der leitende Film auch aus Legierungen oder Laminaten von Cr-Cu, Ti-Cu, Cr-Au, Ti-Au, Cr-Cu-Au und Ti-Cu-Au sowie aus Gold oder Aluminium bestehe.;. Danach werden gemäß Fig. 3 Halbleiterscheibchen 26 und 27 auf den freiliegenden Oberflächenabschnitten des Metall-Substrats 22 montiert. Die spezielle Konstruktion dieser Scheibchen wird später noch näher erläutert werden, und ihre Dicke liegt im Bereich von etwa 100 bis 200 μ. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ist das eine Scheibchen 26 dünner als daf andere Scheibchen 27. Bei der Befestigung der Scheibchen 26, 27 auf den freiliegenden Flächenabschnitten des Substrats 22 kann erforderlichenfalls ein organisches Bindemittel in einer Dicke von einigen zehn A zwischengefügt werden. Auf den Oberseiten der Halbleiterscheibchen 26, 27 sind Kontaktelektroden 28 vorgesehen.
Nach der Montage der Halbleiterscheibchen 26,27 auf dem Substrat 22 werden die Scheibchen mittels einer nicht dargestellten Presse aus rostfreiem Stahl gegen das Substrat gepreßt. Zur Erleichterung des Eindringens der Scheibchen in die Metallplatte ist die Presse mit einer zweckmäßigen Heizeinrichtung versehen, mit deren Hilfe die Grenzfläche zwischen den Scheibchen und dem Substrat auf eine Temperatur von 200 bis 350° C, vorzugsweise von 300 bis 350° C erwärmbai ist. Zur Verhinderung eines Bruchs der Halble'terscheibchen beim Verpressen in der Presse wird vorzugsweise ein elastischer bzw. nachgiebiger Film aus z. B. Polyimid zwischen den Scheibchen und der Presse vorgesehen, wobei die optimale Dicke die ses Films etwa 12,5 μ beträgt.
Nachdem auf diese Weise erfolgenden Verpressen
sind die Halbleiterscheibchen teilweise in das Metall-Substrat eingebettet, und dieses Einbetten wird fortgeführt, bis die Oberseiten der Halbleiterscheibchen in der gleichen Höhe liegen wie die Oberseiten der ersten Leiterschicht 24. Es hat sich herausgestellt, daß
ι« ein Druck von etwa 370 kg/cm2 erforderlich ist, um zehn Halbleiterscheibchen mit einer Größe von jeweils 2 mm X 2 mm und einer durchschnittlichen Dicke von 2U0 μ in ein Aluminium-Substrat einzubetten. Nach dem auf diese Weise erfolgenden Einbetten der Scheibchen in das Aluminium-Substrat wird die zwischen der Presse und den Scheibchen vorgesehene elastische Schicht entfernt, wonach eine in Fig. 4 dargestellte Anordnung erhalten wird, bei welcher die Oberseiter der auf den eingebetteten Scheibchen angeordneten Kontaktelektroden 28 ν .>d der ersten leitfähigen Schicht 24 auf gleicher Hone liegen.
Sodann wird ein Isolierfilm 29 auf die eine Seite der Anordnung aufgetragen. Es wird eine in Fig. 5 veranschaulichte Anordnung erhalten, bei welcher die erste lebende Schicht 24, die Halbleiterscheibchen 26 und 27 sowie die Kontaktelektroden 28 durch eine vergleichsweise dünne Schicht 29 aus einem thermoplastischen Kunstharz mit praktisch gleichmäßiger Dicke überzogen sind.
ίο Danach werden nach einem herkömmlichen Photolithcgraphieverfahren unter Verwendung eines lichtempfindlichen Materials durch die Schicht 29 an den den Kontaktelektroden 28 der HaIbIe terscheibchen 26, 27 und Teilen der ersten leitenden Schich-
)5 ten 24 entsprechenden Stellen Fenster ausgebildet, wodurch die Konstruktion gemäß Fig. 6 gebildet wird.
Schließlich wird auf den Isolierfilm 29 ein Elektrodenmaterial aufgetragen, das in die Fenster 30 eindringt. Sodann wird das Elektrodenmaterial einem Phc'oätzen unterworfen, um eine zweite leitfähige Schicht 31 eines vorbestimmten Musters zu bilden. durch welche die erste leitfähige Schicht und die Elektroden der Halbleiterscheibchen elektrisch miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ist der integrierte Schaltkreis gemäß den Fig. 1 A bis 1C fertiggestellt. bei dem eine elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen Bauteilen hergestellt ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprücher
1. Verfahren zur Herstellung integrierter Schaltkreise, bei denen ein oder mehrere Halbleiterscheibchen in ein Metallsubstrat eingebettet werden und an der freiliegenden Oberfläche der Halbleiterscheibchen mindestens eine Kontaktelektrode befestigt wird, auf das Metallsubstrat eine erste Isolierschicht mit darin vorgesehenen Fenstern aufgebracht wird, in denen die Halbleiterscheibchen angeordnet sind, dann auf der ersten Isolierschicht in einem vorbestimmten Muster eine erste leitfähige Schicht angeordnet wird, ebenso eine die Halbleiterscheibchen und die erste leitfähige Schicht bedeckende zweite Isolierschicht aufgebracht wird, die an den Kontaktelektroden der Halbleiterscheibchen und vorbestimmten Abschnitten der ersten leitfähigen Schicht entsprechenden Stellen mit einer Anzahl von Fenstern versehen wird und eine in einem vorbestimmten Muster auf der zweiten Isolierschicht angeordnete zweite leitfähige Schicht zur elektrischen Verbindung der Kontaktelektroden mit den vorbestimmten Abschnitten der ersten leitfähigen Schicht durch die Fenster in der zweiten Isolierschicht hindurch vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibchen in das Metallsubstrat eingepreßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne' daß das Einpressen der Halbleiterscheibchen in das Metallsubstrat unter Erwärmung derselben auf eine Temperatur von 200 bis 3OÜ° C erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibchen teilweise in das Metallsubstrat derart eingepreßt werden, daß ihre Oberseiten praktisch auf gleicher Höhe mit der ersten leitfähigen Schicht liegen.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibchen in ein aus Aluminium, Gold, Kupfer oder Indium bestehendes Metallsubstrat eingepreßt werden.
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