DE3214991A1 - Halbleiterbaustein mit diskretem kondensator - Google Patents
Halbleiterbaustein mit diskretem kondensatorInfo
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Abstract
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines regenerierfähigen elektrischen Schichtkondensators werden auf einem isolierenden Trägermaterial abwechselnd Metallschichten und Dielektrikumsschichten übereinander angeordnet. Die Metallschichten der einen Polarität stehen zu einer Seite und die Metallschichten der anderen Polarität zu der anderen Seite über die Dielektrikumsschichten über. Die Dielektrikumsschichten werden mittels Glimmpolymerisation hergestellt. Die Metallschichten werden in der Kontaktierzone an einer oder mehreren flächenmäßig begrenzten Stellen mechanisch oder mit Ultraschall behandelt.
Description
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- Halbleiterbaustein mit diskretem Kondensator
- Die Erfindung betrifft einen Halbleiterbaustein, insbesondere eine integrierte Schaltung, mit mindestens einem zugeschalteten diskreten Kondensator.
- Zur Beschaltung von Einzelhalbleitern oder integrierten Schaltungen werden passive Bauelemente, wie beispielsweise Kondensatoren, benötigt. Es ist zwar grundsätzlich möglich, in den Aufbau einer integrierten Schaltung Kapazitäten mit einzubeziehen, jedoch sind#die damit erreichbaren Kapazitätswerte relativ gering. Wenn größere Kapazitätswerte gewünscht werden, ist es somit unumgänglich, diskrete Kondensatoren zuzuschalten. Diese werden entweder neben den Chip-Sauseeinen angebracht oder auch in das Gehäuse des Halbleiterbausteins miteingebaut. Zur elektrischen Verbindung zwischen diskretem Kondensator und Halbleiterbaustein sind Verbindungen (Verdrahtung, Leiterbahnen) erforderlich, die eine störende Induktivität bedingen und somit die Einsatzmöglichkeit bei höheren Frequenzen begrenzen. Neben einem Mehraufwand an Klebe- und Verdrahtungstechnik ist bei der Hybridierung mit diskreten Kondensatoren durch die Addition von Chipdicke und Kondensatordicke ein vergrößertes Gehäuse erforderlich.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Halbleiterbaustein mit diskret zugeschaltetem Kondensator anzugeben, der in einem Gehäuse mit ungeänderten Abmessungen eingebaut werden kann und der bei hohen Frequenzen einsetzbar ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kondensator direkt auf dem Halbleiterbaustein angeordnet ist, daß der Kondensator aus mindestens zwei gegenpoligen Metallschichten besteht, die durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung hergestellt sind, und daß zwischen den gegenpoligen Metallschichten eine durch Glimmpolymerisation hergestellte Dielektrikumsschicht angeordnet ist.
- Mit der Erfindung wird d'er Vorteil erzielt, daß die elektrischen Verbindungen zwischen Halbleiterbaustein und Kondensator auf ein absolutes Minimum reduziert sind und daß durch den direkten Aufbau der Kondensatoren auf dem Halbleiterbaustein praktisch keine Verdickung des Chips eintritt, so daß die Einbautechnik für die Halbleiterbausteine mit ungeänderten Abmessungen übernommen werden kann.
- Zweckmäßigerweise ist zwischen dem Halbleiterbaustein und dem Kondensatoraufbau eine isolierende Schicht angeordnet, wodurch Kurzschlüsse zwischen Kondensator und Halbleiterbaustein vermieden werden.
- Die elektrische Verbindung zwischen Halbleiterbaustein und Kondensator kann entweder durch eine, vorzugsweise gebondete Drahtverbindung hergestellt sein, oder es können Halbleiterbausteine und Kondensator durch direkte Kontaktierung miteinander verbunden sein.
- Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der dazugehörenden Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Halbleiterbaustein mit Drahtverbindung zu dem Kondensator und Fig. 2 einen Halbleiterbaustein mit direkt kontaktiertem Kondensator.
- In der Fig. 1 ist ein Halbleiterchip 1 dargestellt, auf dem ein diskreter Kondensator 2 angeordnet ist. Der Kondensator besteht aus zwei gegenpoligen Metallschichten 3, 4 zwischen denen eine Dielektrikumsschicht 5 angeordnet ist. Zwischen dem Chip 1 und dem Kondensator 2 befindet sich eine isolierende Schicht 6, die beispielsweise in gleicher Art wie die Dielektrikumsschicht 5 hergestellt ist. Die Schicht 6 verhindert Kurzschlüsse zwischen Kondensator 2 und der integrierten Schaltung.
- Die Metallschichten 3, 4 werden beispielsweise durch Aufdampfen oder Aufsputtern hergestellt und bestehen vorzugsweise aus Aluminium. Die Dielektrikumsschicht 5 sowie gegebenenfalls die isolierende Zwischenschicht 6 werden mittels Glimmpolymerisation hergestellt, wie es beispielsweise in der DE-OS 29 08 467 beschrieben ist. Die Schichten 3, 4, 5 liegen dabei stoffschlüssig aufeinander, d.h. es befinden sich keine Luftspalte zwischen ihnen. Der beschriebene Kondensator ist regenerierfähig.
- Falls ein Vielschichtaufbau gewünscht wird (höhere Kapazität des Kondensators) sind weitere Metallschichten an den Stellen angeordnet, die den gegenpoligen Metallschichten 3, 4 entsprechen. Zwischen jeweils zwei gegenpoligen Schichten ist eine weitere glimmpolymere Dielektrikumsschicht entsprechend der Schicht 5 angeordnet.
- Somit können Spannungsfestigkeit und Kapazität des Kondensators durch die Dicke der Dielektrikumsschichten 5 (o,o5 bis 1 /um), ihre Zahl und die Geometrie der Elektroden bestimmt werden.
- Die Gehäuseanschlüsse 7 sind mit den Anschlüssen 8 der integrierten Schaltung auf dem Chip 1 mit aufgebondeten Drähten 9 verbunden. Der Kondensator 2 ist mit der integrierten Schaltung mittels eines Drahtes 10 verbunden. Dieser Draht 10 ist an der Metallschicht 4 ankontaktiert. Die andere Metallschicht 3 ist durch den Draht 11 mit dem Gehäuseanschluß 12 verbunden.
- Die Herstellung des Kondensators 2 erfolgt mittels Maskentechnik auf das nackte System des Halbleiterchips 1. Die elektrische Verbindung mittels der Anschlußdrähte 10 und 11 erfolgt im gleichen Arbeitsgang beispielsweise durch die üblichen Bond- oder sonstige Kontaktiergeräte, welche die Verbindung zwischen der integrierten Schaltung auf dem Chip 1 mit den Gehäuseanschlüssen 7 herstellt.
- In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei dem der Kondensator 22 auf dem Halbleiterchip 21 durch direkte Kontaktierung mit der integrierten Schaltung verbunden ist. Die Metallschichten 23 und 24, zwischen denen sich die Dielektrikumsschicht 25 befindet, sind dabei an die Geometrie der integrierten Schaltung angepaßt. Die Metallschichten 23 bzw. 24 sind an den Stellen 231 und 241 derart ausgestaltet, daß sie direkt auf darunter befindliche und in der Fig. nicht sichtbare Anschlüsse der integrierten Schaltung aufgedampft sind. Dadurch wird erreicht, daß die elektrische Verbindung zwischen Halbleiter und Kondensator auf ein absolutes Minimum reduziert ist. Das Material der Metallschicht 23, 24 wird entsprechend der Beschaffenheit der Kontaktierungsflächen der integrierten Schaltung gewählt, um eine optimale elektrische und mechanische Verbindung zu erhalten. Die integrierte Schaltung selbst ist wieder, wie in der Fig. 1 dargestellt, an den Kontaktierungsstellen 28 durch angebondete Anschlußdrähte 29 mit den Gehäuseanschlüssen 27 verbunden.
- Neben den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen, in denen jeweils ein Kondensator auf dem Halbleiterchip angeordnet ist, können bei Bedarf auch mehrere diskrete Kondensatoren in gleicher Weise auf dem Halbleitersystem angeordnet werden.
- Neben den bereits geschilderten Vorteilen besteht ein weiterer Vorteil darin, daß die Oberfläche des Halbleitersystems durch den zusätzlichen Kondensatoraufbau mechanisch und chemisch geschützt und außerdem elektrisch abgeschirmt ist.
- Durch die Herstellung der sehr dünnen Dielektrikumsschichten in der Technologie der Glimmpolymerisation erhält man sehr hohe Flächenkapazitäten, so daß der Aufbau der Kondensatoren direkt auf dem IC-Chip zu keiner Verdickung führt und das gesamte System mit ungeänderten Abmessungen in die erforderlichen Gehäuse eingebaut werden kann.
- 4 Patentansprüche 2 Figuren
Claims (4)
- Patentanspru~che Halbleiterbaustein, insbesondere integrierte Schaltung, mit mindestens einem zugeschaltetem diskreten Kondensator, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Kondensator (2, 22) direkt auf dem Halbleiterbaustein (1, 21) angeordnet ist, daß der Eondensator (2, 22) aus mindestens zwei gegenpoligen Metallschichten (3, 4; 23, 24) besteht, die durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung hergestellt sind, und daß zwischen den gegenpoligen Metallschichten (3, 4; 23, 24) eine durch Glirninpolymerisation hergestellte Dielektrikumsschicht (5, 25) angeordnet ist.
- 2. Halbleiterbaustein nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen dem Halbleiterbaustein (1, 21) und dem Kondensator (3, 22) eine isolierende Schicht (6, 26) angeordnet ist.
- 3. Halbleiterbaustein nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Halbleiterbaustein (1) und Kondensator (2) durch eine, vorzugsweise gebondete, Drahtverbindung (10) elektrisch miteinander verbunden sind.
- 4. Halbleiterbaustein nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Halbleiterbaustein (21) und Kondensator (22) durch direkte Kontaktierung (231, 241) elektrisch miteinander verbunden sind.
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