DE60030931T2 - Halbleiteranordnung und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents
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- H01L2224/48477—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding)
- H01L2224/48478—Connecting portions connected to auxiliary connecting means on the bonding areas, e.g. pre-ball, wedge-on-ball, ball-on-ball between the wire connector and the bonding area being a pre-ball (i.e. a ball formed by capillary bonding) the connecting portion being a wedge bond, i.e. wedge on pre-ball
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- H01L2224/4901—Structure
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- H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
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- H01L2224/494—Connecting portions
- H01L2224/4941—Connecting portions the connecting portions being stacked
- H01L2224/49429—Wedge and ball bonds
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- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
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- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/85009—Pre-treatment of the connector or the bonding area
- H01L2224/85051—Forming additional members, e.g. for "wedge-on-ball", "ball-on-wedge", "ball-on-ball" connections
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- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
- H01L2224/8512—Aligning
- H01L2224/85148—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus
- H01L2224/85169—Aligning involving movement of a part of the bonding apparatus being the upper part of the bonding apparatus, i.e. bonding head, e.g. capillary or wedge
- H01L2224/8518—Translational movements
- H01L2224/85181—Translational movements connecting first on the semiconductor or solid-state body, i.e. on-chip, regular stitch
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/85—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a wire connector
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- H01L2224/85201—Compression bonding
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- H01L2225/06582—Housing for the assembly, e.g. chip scale package [CSP]
- H01L2225/06586—Housing with external bump or bump-like connectors
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- 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
- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
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- H01L24/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies
- H01L24/78—Apparatus for connecting with wire connectors
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- 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
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Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Halbleitervorrichtungen und Verfahren zum Herstellen derselben und im besonderen eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung, die so konfiguriert ist, daß eine Vielzahl von Halbleiterelementen in ihr gestapelt ist.
- In den letzten Jahren ist einhergehend mit der zunehmenden Nachfrage nach miniaturisierten tragbaren Geräten, wie beispielsweise einem tragbaren Telefon, auch verlangt worden, daß eine darin enthaltene Halbleitervorrichtung kleiner wird. Um diese Situation zu unterstützen, wird eine Halbleitervorrichtung des Stapeltyps entwickelt, in der eine Vielzahl von Halbleiterelementen in Harz zur Einkapselung (in einer Packung) gestapelt ist.
- 2. Beschreibung der verwandten Technik
-
1 und2 zeigen eine herkömmliche Halbleitervorrichtung des Stapeltyps1A , die eine Vielzahl von Anschlußleitungen5 umfaßt, die als Verbindungsanschlüsse dienen.1 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung1A , und2 ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung1A , wobei das einkapselnde Harz6A teilweise entfernt ist. - Die in
1 und2 gezeigte Halbleitervorrichtung1A ist so konfiguriert, um drei Halbleiterelemente2 ,3 und4 zu haben, die auf einem Stufenabschnitt5a gestapelt sind, der auf den Anschlußleitungen5 vorgesehen ist. Auf den Halbleiterelementen2 ,3 und4 sind jeweilig erste Elektroden7 , zweite Elektroden8 und dritte Elektroden9 vorgesehen, die mit Bondingkissen5c der Anschlußleitungen5 über erste Drähte10 , zweite Drähte11 bzw. dritte Drähte12 verbunden sind. Ferner sind äußere Anschlußleitungen5b der Anschlußleitungen5 , die sich von ihnen nach außen erstrecken, zum Beispiel in Form eines Möwenflügels gebildet. - Da die in
1 und2 gezeigte Halbleitervorrichtung1A so konfiguriert ist, daß sich die äußeren Anschlußleitungen5b von dem einkapselnden Harz6A nach außen erstrecken und die Bondingkissen5c , mit denen die Drähte10 bis12 verbunden sind, außerhalb der Halbleiterelemente2 bis4 gebildet sind, führt dies zu großen Abmessungen der Halbleitervorrichtung1A . Obwohl die Halbleitervorrichtung1A eine Struktur mit vielen Anschlüssen hat, die aus der hohen Dichte und der Stapelung der Halbleiterelemente2 bis4 resultiert, sind ferner einem Verkürzen der Teilungen der benachbarten Anschlußleitungen5 Grenzen gesetzt, und auch dies führt zu den großen Abmessungen der Halbleitervorrichtung1A . - Andererseits zeigen
3 und4 eine herkömmliche Halbleitervorrichtung1B des BGA-(ball grid array)-Typs, die eine Vielzahl von Lötkugeln15 hat, die als Verbindungsanschlüsse dienen.3 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung1B , und4 ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung1B , wobei das einkapselnde Harz6B teilweise entfernt ist. Außerdem sind in3 und4 Teile, die dieselben wie jene von1 und2 sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. - Die Halbleitervorrichtung
1B des BGA-Typs ist so konfiguriert, um erste, zweite und dritte Halbleiterelemente2 ,3 und4 zu haben, die auf einem Substrat13 von ihr, wie zum Beispiel auf einem Substrat für gedruckte Schaltungen, gestapelt sind. Auf den Halbleiterelementen2 ,3 und4 sind jeweilig Elektroden7 ,8 und9 vorgesehen. Diese Elektroden7 bis9 sind unter Verwendung von ersten, zweiten und drit ten Drähten10 ,11 bzw.12 mit einer Vielzahl von Bondingkissen14 verbunden, die auf dem Substrat13 gebildet ist, worauf die Halbleiterelemente2 bis4 gestapelt sind. - Die Vielzahl von Bondingkissen
14 ist mit den jeweiligen Lötkugeln15 über Durchgangslöcher und Drähte (beide nicht gezeigt) verbunden. Somit ist jedes der Halbleiterelemente2 ,3 und4 über die Drähte10 bis12 , die Bondingkissen14 , die nichtgezeigten Durchgangslöcher und Drähte mit den Lötkugeln15 verbunden. - Da die Halbleitervorrichtung
1B des BGA-Typs so konfiguriert ist, wie zuvor beschrieben, daß die Lötkugeln15 , die als Verbindungsanschlüsse dienen, unter den gestapelten Halbleiterelementen2 bis4 vorgesehen sind, kann sie in kleinerer Größe als die Halbleitervorrichtung1A von1 und2 produziert werden. Da ferner die benachbarten Teilungen der Bondingkissen14 enger als jene der Anschlußleitungen5 konstruiert werden können, die in1 und2 gezeigt sind, können die Bondingkissen14 die Struktur mit den vielen Anschlüssen unterstützen. - Da jedoch, wie aus
1 bis4 ersichtlich ist, sowohl in den Halbleitervorrichtungen1A sowie1B die Anschlußleitungen5 oder die Bondingkissen14 mit den Halbleiterelementen2 ,3 und4 unter Verwendung der Drähte10 ,11 und12 verbunden sind, ist es unumgänglich, die Drähte10 ,11 und12 innerhalb des einkapselnden Harzes6A oder6B zu verlegen. - Besonders in der Halbleitervorrichtung
1A oder1B , in der die Halbleiterelemente2 bis4 gestapelt sind, müssen die ersten Drähte10 mit ausreichender Länge verlegt werden, damit das oberste Halbleiterelement2 mit den Anschlußleitungen5 oder den Bondingkissen14 verbunden werden kann. Dadurch werden Schleifenhöhen der ersten Drähte10 (Höhen von den Anschlußleitungen5 oder den Bondingkissen14 bis zu den ersten Drähten10 ) hoch, und dies führt zu großen Abmessungen (besonders in der Höhe) der Halbleitervorrichtung1A oder1B ). - Um die obenerwähnten Probleme zu lösen und die Halbleitervorrichtungen
1A und1B zu miniaturisieren, ist es erforderlich, die Drähte10 bis12 niedriger anzuordnen. Wenn die Drähte10 bis12 jedoch niedriger angeordnet sind, führt das zu dem Problem, daß die Drähte10 bis12 Eckabschnitte der Halbleiterelemente2 bis4 kontaktieren können oder daß benachbarte Drähte von ihnen einander kontaktieren können, um einen Kurzschluß hervorzurufen. Als Resultat wird die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung1A oder1B gemindert. - Ein Verfahren, das die Merkmale (a) und (b) von Anspruch 1 umfaßt, ist aus US-A-5 502 289 bekannt.
EP 0 397 426 lehrt eine IC-Packungsstruktur und ein Verfahren mit einer Goldkugelelektrode, die auf einer Kissenelektrode auf dem oberen Halbleiterelement gebildet ist, wie es in10 und11D gezeigt ist. - ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, bei dem die obigen Nachteile eliminiert sind.
- Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Vorsehen eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das die Schritte umfaßt:
- (a) Stapeln einer Vielzahl von Halbleiterelementen, die wenigstens ein oberstes, ein mittleres und ein unterstes enthalten, auf einem Substrat; und
- (b) Ausführen eines Drahtbondingprozesses, bei dem eine Vielzahl von Drähten jeweils zwischen zweien von Elek troden elektrisch verbunden werden, wobei die Vielzahl von Drähten Drähte umfaßt, die zwischen zweien von Elektroden elektrisch verbunden werden, die jeweilig auf zwei benachbarten von der Vielzahl von Halbleiterelementen vorgesehen sind, und Drähte umfaßt, die zwischen zweien von Elektroden elektrisch verbunden werden, die jeweilig auf dem Substrat und dem untersten Halbleiterelement, das direkt auf dem Substrat gestapelt ist, vorgesehen sind; bei dem der Drahtbondingprozeß umfaßt:
- (c) Ausführen eines Abstandsgliedanordnungsprozesses, bei dem eine Vielzahl von Abstandsgliedern zwischen den Drähten und den Elektroden vorgesehen wird, die auf den Halbleiterelementen, außer auf dem obersten, vorgesehen sind; und
- (d) Ausführen eines Verbindungsprozesses, bei dem die Drähte jeweilig mit den Abstandsgliedern verbunden werden, die durch den Abstandsgliedanordnungsprozeß gebildet wurden.
- Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher hervor.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung; -
2 ist eine Draufsicht auf die herkömmliche Halbleitervorrichtung von1 , wobei das einkapselnde Harz teilweise entfernt ist; -
3 ist eine Querschnittsansicht einer anderen herkömmlichen Halbleitervorrichtung; -
4 ist eine Draufsicht auf die herkömmliche Halbleitervorrichtung, die in3 gezeigt ist, wobei das einkapselnde Harz teilweise entfernt ist; -
5 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung einer ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; -
6 ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung von5 , wobei das einkapselnde Harz teilweise entfernt ist; -
7 ist ein Diagramm, das eine Drahtverbindungsstruktur der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
8 ist ein Diagramm, das einen Bondingprozeß bei einem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
9 ist ein Diagramm, das einen anderen Bondingprozeß bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
10 ist ein Diagramm, das noch einen anderen Bondingprozeß bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
11 ist ein Diagramm, das noch einen anderen Bondingprozeß bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
12 ist ein Diagramm, das noch einen anderen Bondingprozeß bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
13 ist ein Diagramm, das Effekte der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
14 ist ein Diagramm, das ein Problem zeigt, das entsteht, wenn Drähte direkt auf die Elektroden der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gebondet werden; -
15 ist ein Diagramm, das eine Drahtverbindungsstruktur einer Halbleitervorrichtung einer zweiten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
16 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung einer dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; -
17 ist eine Draufsicht auf die Halbleitervorrichtung von16 , wobei das einkapselnde Harz teilweise entfernt ist; -
18 ist eine Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung einer vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung; -
19 ist ein Diagramm, das einen Bondingprozeß bei einem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
20 ist ein Diagramm, das einen anderen Bondingprozeß bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
21 ist ein Diagramm, das noch einen anderen Bondingprozeß bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
22 ist ein Diagramm, das noch einen anderen Bondingprozeß bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
23 ist ein Diagramm, das noch einen anderen Bondingprozeß bei dem Verfahren zum Herstellen der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; -
24 ist ein Diagramm, das Effekte der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und -
25 ist ein Diagramm, das ein Problem zeigt, das entsteht, wenn Drähte direkt auf die Elektroden der Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gebondet werden. - EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen folgt nun eine Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
-
5 bis7 sind Diagramme zum Darstellen einer Halbleitervorrichtung20A gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.5 ist eine Querschnittsansicht, die die Halbleitervorrichtung20A zeigt.6 ist eine Draufsicht, die die Halbleitervorrichtung20A zeigt, wobei das einkapselnde Harz6A teilweise entfernt ist.7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Drahtverbindungsstruktur der Halbleitervorrichtung20A zeigt. - Die Halbleitervorrichtung
20A der vorliegenden Erfindung ist eine Halbleitervorrichtung des BGA-(ball grid array)-Typs, die eine Vielzahl von Halbleiterelementen22 bis24 (drei in dieser Ausführungsform), einkapselndes Harz26 , erste bis dritte Drähte30 bis32 , ein Substrat33 und eine Vielzahl von Lötkugeln35 umfaßt. - Die ersten, zweiten und dritten Halbleiterelemente
22 ,23 und24 sind so konfiguriert, um auf dem Substrat33 gestapelt zu sein. Speziell zwischen dem ersten Halbleiter element22 und dem zweiten Halbleiterelement23 , zwischen dem zweiten Halbleiterelement23 und dem dritten Halbleiterelement24 und zwischen dem dritten Halbleiterelement24 und dem Substrat33 ist ein filmartiger Isolierungsklebstoff38 eingefügt. Die Halbleiterelemente22 bis24 und das Substrat33 sind also konfiguriert, um durch den Isolierungsklebstoff38 aneinanderzuhaften. Da der Isolierungsklebstoff38 in dieser Ausführungsform ein filmartiger Klebstoff ist, ist seine Dicke gleichförmig und sehr dünn. - Ferner sind die ersten, zweiten und dritten Halbleiterelemente
22 ,23 und24 in dem Zustand der gemeinsamen Stapelung so konfiguriert, daß wenigstens eine periphere Seite von jedem der Halbleiterelemente22 ,23 und24 so gestuft ist, daß sie wie Treppen gestapelt sind. Erste, zweite und dritte Elektroden27 ,28 und29 sind, wie in7 gezeigt, an vorbestimmten Positionen an Peripherien der Halbleiterelemente22 ,23 bzw.24 vorgesehen. Dementsprechend sind die zweiten Elektroden28 , die auf dem zweiten Halbleiterelement23 vorgesehen sind, auf einem gestuften Abschnitt positioniert, der aus dem ersten Halbleiterelement22 und dem zweiten Halbleiterelement23 gebildet ist, und die dritten Elektroden29 , die auf dem dritten Halbleiterelement24 vorgesehen sind, sind auf einem gestuften Abschnitt positioniert, der aus dem zweiten Halbleiterelement23 und dem dritten Halbleiterelement24 gebildet ist. - Das Substrat
33 kann zum Beispiel ein flexibles Verdrahtungssubstrat aus Polyimid oder ein Substrat für gedruckte Schaltungen aus Glasepoxyd sein. Auf einer Oberfläche des Substrats33 , welche Oberfläche (nachfolgend als obere Fläche bezeichnet) die Halbleiterelemente22 bis24 trägt, ist eine Vielzahl von Bondingkissen34 , eine Vielzahl von Kugelverbindungskissen39 und eine Vielzahl von Drähten40 vorgesehen. - Die Vielzahl von Bondingkissen
34 ist, wie in6 gezeigt, an der Peripherie eines Ortes gebildet, wo die Halbleiterelemente22 bis24 enthalten sind, und an sie sind, wie es später beschrieben ist, jeweilig eine Vielzahl der dritten Drähte32 gebondet. Weiterhin sind die Kugelverbindungskissen39 an einem Ort vorgesehen, wo die Lötkugeln35 gebildet sind. In dieser Ausführungsform sind die Lötkugeln35 in einem Zustand eines Flächenarrays angeordnet. Daher sind die Lötkugeln35 unter den gestapelten Halbleiterelementen22 bis24 vorgesehen. - Hin zu der Vielzahl von Kugelverbindungskissen
39 ist eine Vielzahl von Löchern41 gebildet, wie in5 gezeigt. Die Lötkugeln35 , die als Verbindungsanschlüsse dienen, sind über die Löcher41 in dem Substrat33 mit den Kugelverbindungskissen verbunden. Ferner sind die Drähte40 in einem vorbestimmten Muster verlegt, um die Bondingkissen34 mit den jeweiligen Kugelverbindungskissen39 zu verbinden. - Da die Kugelverbindungskissen
39 unter der Oberfläche positioniert sind, wie zuvor beschrieben, auf der die Halbleiterelemente22 bis24 enthalten sind, sind die Drähte40 so verlegt, daß sie sich von den Bondingkissen34 nach innen erstrecken, und solch eine Struktur kann als Fun-in-Struktur bezeichnet werden. Daher sind die Bondingkissen34 über die Drähte40 bzw. die Kugelverbindungskissen39 mit den Lötkugeln35 elektrisch verbunden. - Das einkapselnde Harz
26 kann zum Beispiel Epoxydharz sein und ist so ausgelegt, daß es die Halbleiterelemente22 bis24 und die Drähte30 bis32 in sich einkapseln kann. In dieser Ausführungsform wird die Halbleitervorrichtung20A so hergestellt, daß ein Substrat (im folgenden als Basissubstrat bezeichnet), das breiter als das Substrat33 der Halbleitervorrichtung20A ist, vorbereitet wird, dann eine Vielzahl von Sätzen der Halbleiterelemente22 bis24 auf dem Basissubstrat gestapelt wird und danach ein Drahtbondingprozeß ausgeführt wird, die Vielzahl von Gruppen der Halbleiterelemente22 bis24 und der Drähte30 bis32 gemeinsam geformt wird und dann ein Zerteilungsprozeß zum Einsatz kommt, so daß das Basissubstrat in individuelle Halbleitervorrichtungen20A zerteilt wird. So kann die Produktivität bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung20A verbessert werden. - Als nächstes folgt eine Beschreibung der ersten, der zweiten und der dritten Drähte
30 ,31 und32 . - Jeder der Drähte
30 bis32 kann feine leitfähige Leitungen aus einem Metallmaterial wie etwa Kupfer oder dergleichen haben und unter Verwendung einer Drahtbondingvorrichtung verlegt werden. Die ersten Drähte30 werden zwischen den zweiten Elektroden28 , die auf dem zweiten Halbleiterelement23 vorgesehen sind, und den ersten Elektroden27 verlegt, die auf dem ersten Halbleiterelement22 vorgesehen sind, das direkt auf dem zweiten Halbleiterelement23 gestapelt ist. Ferner wird jeder der Drähte30 bis32 zwischen Elektroden verlegt, die identische elektrische Charakteristiken und Signalcharakteristiken haben und somit äquicharakteristische Elektroden sind. - Speziell werden die zweiten Drähte
31 zwischen den dritten Elektroden29 , die auf dem dritten Halbleiterelement24 vorgesehen sind, und den zweiten Elektroden28 verlegt, die auf dem zweiten Halbleiterelement23 vorgesehen sind, das direkt auf dem dritten Halbleiterelement24 gestapelt ist. Des weiteren werden die dritten Drähte32 zwischen den Bondingkissen34 , die auf dem Substrat33 vorgesehen sind, und den dritten Elektroden29 verlegt, die auf dem dritten Halbleiterelement24 vorgesehen sind, das direkt auf dem Substrat33 gestapelt ist. - Außerdem bedeutet "... direkt gestapelt auf ..." "... unmittelbar gestapelt auf einem oberen Abschnitt von ...". Dies bedeutet aber nicht, daß der Isolierungsklebstoff
38 nicht dazwischenliegt. Daher ist zum Beispiel ein Halbleiterelement, das direkt auf dem dritten Halbleiterelement24 gestapelt ist, das zweite Halbleiterelement23 , das nicht das erste Halbleiterelement22 enthält. - Bei einer Verlegung, wie oben beschrieben, sind die ersten bis dritten Drähte
30 bis32 über Umspannstationen der gestapelten Halbleiterelemente24 und23 mit dem Substrat33 verbunden. Somit sind sie stufenweise von dem obersten ersten Halbleiterelement22 zum Substrat33 verlegt, wie in5 und7 gezeigt. - Da in dieser Ausführungsform die ersten bis dritten Drähte
30 bis32 über Umspannstationen der gestapelten Halbleiterelemente24 und23 mit dem Substrat33 verbunden sind, können die Längen von jedem der Drähte30 bis32 verkürzt sein, und dadurch können auch Höhen von Drahtschleifen derselben (Abstände von zweiten Bondingpositionen der Drähte bis zu dem oberen Ende der Drahtschleifen) verringert werden. Daher kann der Raum für die Drahtschleifen innerhalb der Halbleitervorrichtung20A kleiner konstruiert werden, und dadurch kann die Miniaturisierung (in der Höhe) der Halbleitervorrichtung20A erreicht werden. - Ferner ist in der Ausführungsform nur einer der Drähte
32 mit einem entsprechenden der Bondingkissen34 gekoppelt, die auf dem Substrat33 vorgesehen sind. Aus diesem Grund kann jedes der Bondingkissen34 im Vergleich zu den herkömmlichen Bondingkissen14 (siehe3 und4 ), mit denen jeweils die Vielzahl der Drähte10 bis12 gekoppelt ist, kleiner gebildet sein. Als Resultat kann die Halbleitervorrichtung20A der vorliegenden Erfindung miniaturisiert werden. - Als nächstes folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen der zuvor beschriebenen Halbleitervorrichtung
20A . - Da übrigens das Verfahren dieser Ausführungsform sich durch einen Drahtbondingprozeß auszeichnet, der dazu dient, die ersten, die zweiten und die dritten Drähte
30 bis32 zu verlegen, und hinsichtlich anderer Prozesse dasselbe wie die herkömmlichen Verfahren ist, folgt unten lediglich eine Beschreibung des Drahtbondingprozesses. -
8 bis12 sind Diagramme, die einen Ablauf des Drahtbondingprozesses zum Verlegen der ersten, der zweiten und der dritten Drähte30 bis32 zeigen. -
8 zeigt einen Zustand vor dem Verdrahtungsbondingprozeß der Drähte30 bis32 . Die ersten bis dritten Halbleiterelemente22 bis24 werden, wie in diesem Diagramm gezeigt, im voraus auf dem Substrat33 gestapelt. In dieser Ausführungsform wird ein Bolzenkontakthügelbildungsprozeß, der einem Abstandsgliedanordnungsprozeß in Anspruch 6 äquivalent ist, für die Drähte30 bis32 vor dem Drahtbondingprozeß ausgeführt. - Bei dem Bolzenkontakthügelbildungsprozeß werden erste Bolzenkontakthügel
36 auf den zweiten Elektroden28 gebildet, die auf dem zweiten Halbleiterelement23 vorgesehen sind, und zu derselben Zeit werden zweite Bolzenkontakthügel37 auf den dritten Elektroden29 gebildet, die auf dem dritten Halbleiterelement24 vorgesehen sind. In dieser Ausführungsform sind auf den ersten Elektroden27 keine Bolzenkontakthügel vorgesehen. - Die ersten und zweiten Bolzenkontakthügel
36 und37 dienen, wie es später beschrieben ist, als Abstandsglieder und werden unter Verwendung der Drahtbondingvorrichtung gebildet, die auch für das Drahtbonding der ersten bis dritten Drähte30 bis32 verwendet wird. Zusätzlich können die Bolzenkontakthügel36 und37 aus demselben Material wie jenem der Drähte30 bis32 gebildet werden. - Daher kann eine Drahtbondingvorrichtung sowohl die Bolzenkontakthügel
36 ,37 als auch die Drähte30 bis32 verlegen. Daher ist es nicht erforderlich, zusätzliche Einrichtungen zum Bilden der Bolzenkontakthügel36 und37 zu verwenden, und dadurch können die Kosten dafür eingespart werden. -
9 zeigt einen Zustand, bei dem eine feine Metalleitung25A mit der ersten Elektrode27 verbunden ist, die auf dem ersten Halbleiterelement22 vorgesehen ist (erstes Bonding). Die Drähte30 bis32 werden unter Verwendung einer Kapillare42 verlegt, die in der Drahtbondingvorrichtung vorgesehen ist. - In der Mitte der Kapillare
42 ist ein Loch gebildet, durch das die feine Metalleitung25A hindurchtreten kann. Die feine Metalleitung25A wird unter Verwendung der Kapillare42 mit der Elektrode27 so gekoppelt, daß ein Teil der feinen Metalleitung25A aus der Kapillare42 herausragt, um einen Kugelabschnitt an dem herausragenden Teil durch Funkenentladung oder dergleichen zu bilden, und dann wird der Kugelabschnitt auf die Elektrode27 gepreßt, während die Kapillare42 durch Ultraschall vibriert wird. So wird die feine Metalleitung25A auf der Elektrode27 durch Ultraschall angeschweißt. - Während des ersten Bondings der feinen Metalleitung
25A wird der an dem Ende der feinen Metalleitung25A gebildete Kugelabschnitt, wie zuvor beschrieben, mit der Elektrode27 verbunden, und solch eine Verbindung wird als Nagelkopfbonding (engl.: nail head bonding) bezeichnet. In der folgenden Beschreibung wird ein Verbindungsabschnitt zwischen der feinen Metalleitung25A und der Elektrode27 als erster Nagelkopfbonding-(im folgenden: NHB)-Abschnitt63A bezeichnet. - Wenn die feine Metalleitung
25A mit der ersten Elektrode27 verbunden ist, schiebt die Kapillare42 die feine Metalleitung25A heraus und bewegt sie an eine Stelle, wo die zweite Elektrode28 des zweiten Halbleiterelementes23 gebildet ist. Dann preßt die Kapillare42 die feine Metalleitung25A auf den ersten Bolzenkontakthügel36 , der auf der zweiten Elektrode28 gebildet ist, um ein Ultraschallschweißen durch die Ultraschallvibration auszuführen (zweites Bonding). - Damit ist, wie in
10 gezeigt, einer der ersten Drähte30 zwischen einer der ersten Elektroden27 und einer der zweiten Elektroden28 verlegt. Obwohl zu dieser Zeit der erste Bolzenkontakthügel36 aufgrund des Pressens durch die Kapillare42 etwas deformiert wird, wird eine vorbestimmte Höhe D1 beibehalten, wie es durch Pfeile in13 gezeigt ist. - In dieser Ausführungsform wird, wie zuvor beschrieben, eine zweite Bondingseite des ersten Drahtes
30 mit dem ersten Bolzenkontakthügel36 verbunden. Der erste Bolzenkontakthügel36 ist aus einem Material (leitfähiges Material), das dasselbe wie jenes der Drähte30 bis32 ist. - Aus diesem Grund wird in dem Zustand, wenn die zweite Bondingseite des ersten Drahtes
30 mit dem Bolzenkontakthügel36 verbunden ist, der erste Draht30 mit der zweiten Elektrode28 elektrisch verbunden. Ferner zeigt10 einen Zustand, bei dem ein Kugelabschnitt43A an dem Endabschnitt der feinen Metalleitung25A gebildet ist, um den zweiten Draht31 zu bilden. - Wenn das Verlegen des ersten Drahtes
30 vollendet ist, beginnt das Verlegen des zweiten Drahtes31 , wie zuvor beschrieben. Der zweite Draht31 wird so verlegt, daß die Kapillare42 an eine Stelle bewegt wird, wo der erste Bolzenkontakthügel36 gebildet ist, und dann wird der Kugelabschnitt43A auf den ersten Bolzenkontakthügel36 gepreßt, und gleichzeitig wird die Kapillare42 durch Ultraschall vibriert. - Somit wird, wie in
11 gezeigt, die feine Metalleitung25A durch Ultraschall auf den ersten Bolzenkontakthügel36 geschweißt. Da das Anschweißen der feinen Metalleitung25A das erste Bonding darstellt, wird auf dem ersten Bolzenkontakthügel36 ein zweiter NHB-Abschnitt64A gebildet. - Nachdem die feine Metalleitung
25A mit dem ersten Bolzenkontakthügel36 verbunden ist, schiebt die Kapillare42 die feine Metalleitung25A heraus und bewegt sie an eine Stelle, wo die dritte Elektrode29 des dritten Halbleiterelementes24 gebildet ist. Als nächstes preßt die Kapillare42 die feine Metalleitung25A auf den zweiten Bolzenkontakthügel37 , der auf der dritten Elektrode29 gebildet ist, um die Ultraschallvibration (das zweite Bonding) auszuführen. - Somit wird, wie in
12 gezeigt, der zweite Draht31 zwischen der zweiten Elektrode28 und der dritten Elektrode29 verlegt. Obwohl dabei der zweite Bolzenkontakthügel37 aufgrund des Pressens durch die Kapillare42 etwas deformiert wird, wird die vorbestimmte Höhe D1 beibehalten, wie es durch einen Pfeil in13 gezeigt ist. Da ferner auch der zweite Bolzenkontakthügel37 aus demselben leitfähigen Material ist, wird in dem Zustand, wenn die zweite Bondingseite des zweiten Drahtes31 mit dem Bolzenkontakthügel37 verbunden ist, der zweite Draht31 mit der dritten Elektrode29 elektrisch verbunden. - Durch Ausführen desselben Prozesses, wie zuvor beschrieben, wird ähnlich der dritte Draht
32 zwischen der dritten Elektrode29 und dem Bondingkissen34 des Substrates33 verlegt. Auf dem Bondingkissen34 ist jedoch kein Bolzenkontakthügel gebildet. - Durch Ausführen des zuvor beschriebenen Drahtbondingprozesses können die Drähte
30 bis32 über die Umspannstationen der Halbleiterelemente24 und23 mit dem Substrat33 verbunden werden, und dadurch werden sie stufenweise von dem ersten Halbleiterelement22 bis zum Substrat33 verlegt. Gemäß solch einer Konfiguration können die Drähte30 bis32 verkürzt werden und können ihre Schleifenhöhen verringert werden. - Wenn die Drähte
30 bis32 verkürzt werden, wird deren Induktivität verringert, und dadurch können die elektrischen Charakteristiken (besonders Hochfrequenzcharakteristiken) der Halbleitervorrichtung20A verbessert werden. Zusätzlich werden herkömmlicherweise, wie in3 gezeigt, die Elektroden7 bis9 der Halbleiterelemente2 bis4 mit den Bondingkissen14 direkt verbunden, und dies führt zu dem Problem, daß die Bondingkissen14 mit den Drähten10 bis12 belegt sind. Als Resultat können die benachbarten Drähte einander kontaktieren und werden die Bondingkissen14 groß. - Im Gegensatz dazu werden die Elektroden der ersten und zweiten Halbleiterelemente
22 und23 gemäß dieser Ausführungsform nicht direkt mit den Bondingkissen34 verbunden, und dadurch nimmt die Anzahl der Drähte selbst an einer Verbindungsstelle nahe dem Substrat33 nicht zu. Daher kann vermieden werden, daß die benachbarten Drähte einander kontaktieren, und die Miniaturisierung der Bondingkissen34 kann erreicht werden, wodurch ein Beitrag zur Miniaturisierung der Halbleitervorrichtung20A geleistet wird. - Ferner kann durch das Verringern der Schleifenhöhen der Drähte
30 bis32 die Miniaturisierung (in der Höhe) der Halbleitervorrichtung20A realisiert werden. Im Falle der Verringerung der Schleifenhöhen der Drähte30 bis32 können die Drähte30 bis32 jedoch die Eckabschnitte der Halbleiterelemente22 bis24 kontaktieren, wie es durch einen Pfeil A1 in14 gezeigt ist, und dies kann zu einem Kurzschluß führen. - In dieser Ausführungsform ist jedoch der erste Bolzenkontakthügel
36 zwischen dem zweiten NHB-Abschnitt64A und der zweiten Elektrode28 montiert und ist der zweite Bolzenkontakthügel37 zwischen dem dritten NHB-Abschnitt65A und der dritten Elektrode29 montiert. Dadurch kann vermieden werden, daß die Drähte30 bis32 die Eckabschnitte der Halbleiterelemente22 bis24 kontaktieren. - Als nächstes folgt unter Bezugnahme auf
13 eine Beschreibung hinsichtlich der Effekte der ersten und zweiten Bolzenkontakthügel36 und37 . Da die Effekte des ersten Bolzenkontakthügels36 dieselben wie jene des zweiten Bolzenkontakthügels37 sind, erfolgt die Beschreibung nur für den ersten Bolzenkontakthügel36 . - Der erste Bolzenkontakthügel
36 wird sandwichartig zwischen der zweiten Elektrode28 und dem zweiten NHB-Abschnitt64A angeordnet, wenn das zweite Bonding des ersten Drahtes30 ausgeführt wird. Da der erste Bolzenkontakthügel36 die Höhe D1 hat, wie zuvor beschrieben, ist der zweite NHB-Abschnitt64A von der zweiten Elektrode28 durch das vorbestimmte Maß D1 getrennt. Das heißt, der erste Bolzenkontakthügel36 dient als Abstandsglied zum Trennen des zweiten NHB-Abschnittes64A von der zweiten Elektrode28 . - Um andererseits zu vermeiden, daß die Drähte
30 bis32 die Halbleiterelemente22 bis24 kontaktieren, ist es erforderlich, zwischen ihnen einen Abstand zu bilden. Indem der erste Bolzenkontakthügel36 dazwischen vorgesehen wird, wie in dieser Ausführungsform beschrieben, ist die zweite Bondingposition des ersten Drahtes30 von der zweiten Elektrode28 getrennt, und dadurch ist der erste Draht30 von der Ecke des ersten Halbleiterelementes22 getrennt. - Indem der erste Bolzenkontakthügel
36 vorgesehen wird, wird auch der zweite NHB-Abschnitt64A von der zweiten Elektrode28 getrennt und wird der zweite Draht31 von der Ecke des zweiten Halbleiterelementes23 getrennt. Ferner ist an der zweiten Bondingposition des zweiten Drahtes31 der zweite Bolzenkontakthügel37 vorgesehen, und dadurch wird der zweite Draht31 von der Ecke des zweiten Halbleiterelementes23 getrennt. - Durch das Vorsehen der ersten und zweiten Bolzenkontakthügel
36 und37 kann daher der Kontakt der Drähte30 bis32 mit den Halbleiterelementen22 bis24 verhindert werden. Als Resultat tritt zwischen den Drähten30 bis32 und den in den Halbleiterelementen22 bis24 gebildeten Schaltungen kein Kurzschluß auf, und dadurch kann die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung20A verbessert werden. - Ferner können Abstände zwischen den Drähten
30 bis32 und den Halbleiterelementen22 bis24 durch das Einstellen der Höhen der ersten und zweiten Bolzenkontakthügel36 und37 eingestellt werden. Es ist wünschenswert, diese Höhen wenigstens so hoch festzulegen, wie es zum Vorsehen eines Abstandes zwischen den Drähten30 bis32 und den Halbleiterelementen22 bis24 erforderlich ist. - Das heißt, die Bolzenkontakthügel
36 und37 sollten vorzugsweise höher sein, wenn verhindert werden soll, daß die Drähte30 bis32 die Halbleiterelemente22 bis24 kontaktieren. Falls die Bolzenkontakthügel36 und37 jedoch zu hoch werden, werden die Schleifenhöhen der Drähte30 bis32 höher, und dies führt zu einer größeren Abmessung der Halbleitervorrichtung20A . - Indem die Höhen der Bolzenkontakthügel
36 und37 zweckmäßig konstruiert werden, um der Mindesthöhe gleich zu sein, die erforderlich ist, um den Abstand zwischen den Drähten30 bis32 und den Halbleiterelementen22 bis24 zu bilden, kann daher sowohl die Miniaturisierung als auch die hohe Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung20A erreicht werden. - Als nächstes folgt eine Beschreibung hinsichtlich einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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15 ist ein Diagramm, das eine Drahtverbindungsstruktur einer Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform zeigt. Außerdem sind in15 und anderen, später zu verwendenden Diagrammen Teile, die dieselben wie jene in5 bis13 sind, die für die erste Ausführungsform verwendet wurden, mit denselben Bezugszeichen versehen, und eine Beschreibung derselben wird weggelassen. - Die Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform hat das Merkmal, daß Blindkissen
46A , die auf den Halbleiterelementen22 bis24 vorgesehen sind, als Umspannabschnitt für die Drähte30 bis32 dienen. Die Blindkissen46A sind mit Schaltungen, die innerhalb der Halbleiterelemente22 bis24 gebildet sind, nicht elektrisch verbunden. - Ferner haben die Blindkissen
46A , die an Stellen vorgesehen sind, wo die Elektroden27 bis29 angeordnet sind, Größen, die denen der Elektroden27 bis29 gleich sind oder breiter als diese sind. Die Blindkissen46A bieten genügend Raum, um die Drähte mit ihnen zu verbinden. - In dieser Ausführungsform ist, wie in
15 gezeigt, nur ein Blindkissen46A auf dem zweiten Halbleiterelement23 vorgesehen. Gewöhnlich wird jedes der Halbleiterelemente22 bis24 mit einer Vielzahl der Blindkissen46A versehen. - Da das Blindkissen
46A , wie zuvor beschrieben, elektrisch nicht mit Schaltungen verbunden ist, die innerhalb des Halbleiterelementes23 gebildet sind, kann das Blindkissen46A mit den Drähten30 und31 verbunden werden, ohne elektrische Eigenschaften zu berücksichtigen. Das heißt, im Falle des Verbindens eines Paares von Halbleiterelementen (zum Beispiel der ersten und zweiten Halbleiterelemente22 und23 ) unter Verwendung des ersten Drahtes30 , müssen die Elektroden27 und28 , die zusammen verbunden werden, identische elektrische Eigenschaften haben. Das Blindkissen46A ist jedoch nicht mit den Schaltungen des Halbleiterelementes23 verbunden, und deshalb brauchen die Eigenschaften des Blindkissens46A nicht berücksichtigt zu werden. - In dieser Konfiguration können die Blindkissen
46A , die auf den Halbleiterelementen22 bis24 vorgesehen sind, als Umspannabschnitte zum Umspannen der Drähte30 bis32 dienen. Das heißt, die Blindkissen46 bieten einen Spielraum beim Verlegen der Drähte30 bis32 , so daß die Drähte30 bis32 kürzer als sonst sein können und ohne einen unerwünschten Drahtverlauf zur Zeit des Formens des einkapselnden Harzes26 verlegt werden können. - Als nächstes folgt eine Beschreibung hinsichtlich einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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16 und17 zeigen eine Halbleitervorrichtung20B der dritten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung.16 ist eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung20B , und17 ist eine Draufsicht auf dieselbe, wobei das einkapselnde Harz26 teilweise entfernt ist. - Die Halbleitervorrichtung
20B hat in dieser Ausführungsform das Merkmal, daß Neuverdrahtungsschichten47 und48 auf den zweiten bzw. dritten Halbleiterelementen23 und24 vorgesehen sind. Wie aus17 ersichtlich ist, ist die Neuverdrahtungsschicht47 ungefähr parallel zu einer Reihe der zweiten Elektroden28 auf einem gestuften Abschnitt vorgesehen, der durch die ersten und zweiten Halbleiterelemente22 und23 gebildet wird, und die Neuverdrahtungsschicht48 ist ungefähr parallel zu einer Reihe der dritten Elektroden29 auf einem gestuften Abschnitt vorgesehen, der durch die zweiten und dritten Halbleiterelemente23 und24 gebildet wird. - In der dritten Ausführungsform sind die Neuverdrahtungsschichten
47 und48 als Substrate für gedruckte Schaltungen gebildet, auf denen Neuverdrahtungsmuster47A und48A mit vorbestimmten Mustern gebildet sind. Ferner sind die Neuverdrahtungsschichten47 und48 mit Klebstoff auf den zweiten und dritten Halbleiterelementen23 und24 fixiert. - Abgesehen von der Bildung als Substrate für gedruckte Schaltungen können die Neuverdrahtungsschichten
47 und48 als flexible gedruckte Substrate oder dergleichen gebildet sein und auf den zweiten und dritten Halbleiterelementen23 und24 integral gebildet sein. - Indem die Neuverdrahtungsschichten
47 und48 auf den zweiten und dritten Halbleiterelementen23 und24 vorgesehen werden, kann somit verhindert werden, daß sich erste bis fünfte Drähte50 bis54 kreuzen und einen Kurzschluß erzeugen, auch wenn die Elektroden27 bis29 , die auf den Halbleiterelementen22 bis24 vorgesehen sind, auf eine verschiedene Weise verlegt sind. Diesbezüglich folgt unten eine Beschreibung. - Im Falle des Verbindens der gestapelten Halbleiterelemente
22 bis24 müssen die Drähte50 bis54 zwischen den Elektroden verlegt werden, die die gleichen elektrischen Eigenschaften und Signaleigenschaften haben, nämlich zwischen äquivalenten Elektroden. In dem Fall, wenn ein Elektroden-Layout des direkt gestapelten ersten Halbleiterelementes22 dem des zweiten Halbleiterelementes23 gleich ist und das Elektroden-Layout des zweiten Halbleiterelementes23 dem des dritten Halbleiterelementes24 gleich ist, können die Drähte50 bis54 zwischen den Elektroden27 bis29 gerade verlegt werden, ohne daß sie sich kreuzen (siehe6 und7 ). - In dem Fall, wenn die Elektroden-Layouts der Halbleiterelemente jedoch untereinander verschieden sind, sind die äquivalenten Elektroden
27 bis29 nicht an entsprechenden Positionen auf den Halbleiterelementen angeordnet und müssen die Drähte zwischen jenen äquivalenten Elektroden verlegt werden. Aus diesem Grund wird das Verlegen dieser Drähte schwierig. Im besonderen können die Drähte einander kontaktieren, falls sie mit hoher Dichte verlegt werden; um aber den Kontakt derselben zu vermeiden, kann eine Erweiterung der Größe der Halbleitervorrichtung erforderlich sein. - Im Gegensatz dazu werden in der dritten Ausführungsform dadurch, daß die Neuverdrahtungsschichten
47 und48 , die die vorbestimmten Neuverdrahtungsmuster47A und48A haben, auf den Halbleiterelementen23 und24 vorgesehen sind, die Drähte50 bis54 über die Neuverdrahtungsschichten47 und48 zwischen den ersten bis dritten Halbleiterelementen22 und24 und zwischen dem dritten Halbleiterelement24 und dem Substrat33 elektrisch verbunden. - Speziell sind, wie in
17 gezeigt, eine erste Elektrode27A , die die oberste auf dem Halbleiterelement22 ist, und eine zweite Elektrode28A , die die unterste auf dem Halbleiterelement23 ist, äquivalente Elektroden und müssen deshalb durch Draht verbunden werden. Im Falle des direkten Verbindens der Elektroden27A und28A mit einem Draht muß der Draht diagonal verlegt werden und kann er andere Drähte kontaktieren, die darauf vorgesehen sind. Da ferner die Länge des diagonal verlegten Drahtes zunimmt, können die elektrischen Eigenschaften desselben gemindert werden. - Daher wird in der dritten Ausführungsform, ohne die erste Elektrode
27A und die zweite Elektrode28A direkt zu verbinden, zuerst die erste Elektrode27A über den ersten Draht50 mit der Neuverdrahtungsschicht47 verbunden. - Die Neuverdrahtungsschicht
47 hat das Neuverdrahtungsmuster47A , das zu den Reihen der Elektroden27 und28 ungefähr parallel ist. Der erste Draht50 wird zwischen einem oberen Ende des Neuverdrahtungsmusters47A und der ersten Elektrode27A verlegt, und der zweite Draht51 wird zwischen einem unteren Ende des Neuverdrahtungsmusters47A und der zweiten Elektrode28A verlegt. - Daher kollidieren die ersten und zweiten Drähte
50 und51 nicht mit anderen Drähten, und sie werden mit verkürzten Längen verlegt. Zusätzlich können andere Drähte Drahtschleifen über der Neuverdrahtungsschicht47 bilden. - Durch das Vorsehen der Neuverdrahtungsschichten
47 und48 wird verhindert, daß die Drähte50 bis54 sich kreuzen und dadurch einen Kurzschluß erzeugen. Es ist auch möglich, daß Kombinationen der Halbleiterelemente22 bis24 durch die Elektroden-Layouts nicht eingeschränkt werden. Außerdem werden die Drähte verkürzt, und dadurch können die elektrischen Eigenschaften der Halbleitervorrichtung20B verbessert werden. - Als nächstes folgt eine Beschreibung hinsichtlich einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung20C der vierten Ausführungsform zeigt. Die Halbleitervorrichtung20C hat das Merkmal, daß erste bis dritte Drähte55 bis57 im Durchmesser dicker als die Drähte30 bis32 sind. - Speziell beträgt der Durchmesser von jedem der Drähte
30 bis32 , die in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, ungefähr 25 μm, aber in dieser Ausführungsform beträgt der Durchmesser der Drähte55 bis57 zwischen 50 μm und 150 μm. Daher kann die Induktivität der Drähte55 bis57 reduziert werden, und dadurch können Hochfrequenzeigenschaften derselben verbessert werden. -
19 und20 zeigen einen Drahtbondingprozeß zum Verlegen der ersten bis dritten Drähte55 bis57 als Teil eines Verfahrens zum Produzieren der Halbleitervorrichtung20C . Als nächstes folgt eine Beschreibung hinsichtlich des Drahtbondingprozesses. Außerdem sind Teile, die dieselben wie jene in8 bis14 sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. -
19 zeigt einen Zustand vor dem Bonding der ersten bis dritten Drähte55 bis57 . In dieser Ausführungsform wird auch der Bolzenkontakthügelbildungsprozeß vor dem Drahtbondingprozeß ausgeführt. - Der in dieser Ausführungsform ausgeführte Bolzenkontakthügelbildungsprozeß hat das Merkmal, daß erste bis dritte Bolzenkontakthügel
66 bis68 entsprechend allen Elektroden27 bis29 gebildet werden, die auf den ersten bis dritten Halbleiterelementen22 bis24 vorgesehen sind. Das heißt, in dieser Ausführungsform wird der Bolzenkontakthügel66 entsprechend der Elektrode27 des ersten Halbleiterelementes22 gebildet. - Die ersten bis dritten Bolzenkontakthügel
66 bis68 , die genauso wie die zuvor beschriebenen ersten und zweiten Bolzenkontakthügel36 und37 als Abstandsglieder dienen, werden durch die Drahtbondingvorrichtung gebildet, die beim Drahtbonding der ersten bis dritten Drähte55 bis57 verwendet wird. Die feine Metalleitung25A , die einen Durchmesser von 25 μm hat, der kleiner als jener der Drähte55 bis57 ist, wird auch in dieser Ausführungsform zum Bilden der Bolzenkontakthügel66 bis68 verwendet. - Die Drahtbondingvorrichtung kann entweder die feine Metalleitung
25A mit dem Durchmesser von 25 μm zum Bilden der Bolzenkontakthügel66 bis68 oder die feine Metalleitung25B mit einem Durchmesser zwischen 50 μm und 150 μm zum Bilden der Drähte55 bis57 verwenden. Daher werden sowohl die ersten bis dritten Bolzenkontakthügel66 bis68 als auch die ersten bis dritten Drähte55 bis57 unter Verwendung von nur einer Vorrichtung gebildet. Als Resultat wird keine zusätzliche Einrichtung benötigt, um die Bolzenkontakthügel66 bis68 in dieser Ausführungsform zu bilden, und dadurch werden die Produktionskosten der Halbleitervorrichtung20C nicht erhöht. -
20 zeigt einen ersten Bondingzustand der feinen Metalleitung25B , die mit der ersten Elektrode27 des ersten Halbleiterelementes22 verbunden wird. Da die feine Metalleitung25B mit dem Durchmesser von 50 μm bis 150 μm in dieser Ausführungsform relativ dick ist, wird ein Kugelabschnitt43B , der an einem Ende von ihr gebildet ist, relativ groß. - Die Kapillare
42 preßt den Kugelabschnitt43B auf den ersten Bolzenkontakthügel66 , der zuvor auf der Elektrode27 gebildet wurde, und gleichzeitig wird sie durch Ultraschall vibriert, so daß der Kugelabschnitt43B durch Ultraschall auf den ersten Bolzenkontakthügel66 geschweißt wird. Da die Verbindung der feinen Metalleitung25B das erste Bonding darstellt, wird ein erster NHB-Abschnitt63B auf dem ersten Bolzenkontakthügel66 gebildet. Obwohl dabei der erste Bolzenkontakthügel66 durch das Pressen der Kapillare42 etwas deformiert wird, wird eine vorbestimmte Höhe D3 eingehalten, die durch einen Pfeil in24 gekennzeichnet ist. - Nachdem die feine Metalleitung
25B über den ersten Bolzenkontakthügel66 mit der ersten Elektrode27 verbunden ist, zieht die Kapillare die feine Metalleitung25B und bewegt sie an eine Stelle, wo die zweite Elektrode28 des zweiten Halbleiterelementes23 gebildet ist. Dann preßt die Kapillare42 die feine Metalleitung25B auf den zweiten Bolzenkontakthügel67 , der auf der zweiten Elektrode28 gebildet ist, und führt gleichzeitig ein Ultraschallschweißen mit der Ultraschallvibration aus (zweites Bonding). - Obwohl der zweite Bolzenkontakthügel
67 durch das Pressen der Kapillare42 etwas deformiert wird, wird eine vorbestimmte Höhe D2 eingehalten, die durch einen Pfeil in24 gekennzeichnet ist. Damit ist, wie in21 gezeigt, der erste Draht55 zwischen der ersten Elektrode27 und der zweiten Elektrode28 verlegt. - Nachdem der erste Draht
55 somit verlegt ist, wird der zweite Draht56 so verlegt, wie zuvor beschrieben, daß die Kapillare42 an eine Stelle bewegt wird, wo der zweite Bolzenkontakthügel67 gebildet ist, so daß die Kapillare42 den Kugelabschnitt43B auf den zweiten Bolzenkontakthügel67 pressen kann und gleichzeitig durch Ultraschall vibriert wird. - Die feine Metalleitung
25B wird durch Ultraschall, wie in22 gezeigt, auf den zweiten Bolzenkontakthügel67 geschweißt. Da die Verbindung der feinen Metalleitung25B mit ihm das erste Bonding darstellt, wird ein zweiter NHB-Abschnitt64B auf dem zweiten Bolzenkontakthügel67 gebildet. - Nachdem die zweite Metalleitung
25B mit dem zweiten Bolzenkontakthügel67 verbunden ist, drückt die Kapillare42 die feine Metalleitung25B heraus und bewegt sie an eine Stelle, wo die dritte Elektrode29 des dritten Halbleiterelementes24 gebildet ist. Dann preßt die Kapillare42 die feine Metalleitung25B auf den dritten Bolzenkontakthügel68 , der auf der dritten Elektrode29 gebildet ist, um das Ultraschallschweißen auszuführen (zweites Bonding). - Obwohl der zweite Bolzenkontakthügel
67 durch das Pressen der Kapillare42 etwas deformiert wird, wird eine vorbestimmte Höhe D2 eingehalten. Damit ist, wie in23 gezeigt, der zweite Draht56 zwischen der zweiten Elektrode28 und der dritten Elektrode29 verlegt. Ähnlich wird durch das Ausführen des zuvor beschriebenen Prozesses der dritte Draht57 zwischen der dritten Elektrode29 und dem Bondingkissen34 des Substrates33 verlegt. - Durch das Vorsehen der ersten bis dritten Bolzenkontakthügel
66 bis68 in der vierten Ausführungsform können daher die ersten bis dritten Drähte55 bis57 von den Halbleiterelementen22 bis24 getrennt sein. Als Resultat entsteht kein Kurzschluß in den durch die Drähte55 bis57 gebildeten Schaltungen innerhalb der Halbleiterelemente22 bis24 , und die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung20C kann verbessert werden. - Da ferner die feine Metalleitung
25B dick ist, wie zuvor beschrieben, werden die NHB-Abschnitte63B ,64B und65B , die während des ersten Bondings der feinen Metalleitung25B gebildet werden, groß. Daher können in dem Fall, wenn die Bolzenkontakthügel66 bis68 nicht vorgesehen werden, wie es durch einen Pfeil A2 in25 gekennzeichnet ist, die NHB-Abschnitte63B ,64B und65B über die Elektroden27 bis29 hinausquellen und Elektroden kontaktieren, die mit ihnen benachbart sind, oder in die Schaltungen quellen, die in den Halbleiterelementen22 bis24 gebildet sind.25 zeigt ein Beispiel für die Expansion von genau dem zweiten NHB-Abschnitt64B . - Da in dieser Ausführungsform die Bolzenkontakthügel mit den vorbestimmten Höhen jedoch zwischen den NHB-Abschnitten
63B bis65B und den Elektroden27 bis29 vorgesehen werden, kann verhindert werden, daß die NHB-Abschnitte63B bis65B über die Elektroden27 bis29 hinausquellen. In dieser Ausführungsform werden feine Metalleitungen, die dünn genug sind, zum Bilden der Bolzenkontakthügel66 bis68 verwendet, wodurch gewährleistet ist, daß das Metall nicht über die Elektroden27 bis29 hinausquillt. - Ferner ist es auch während eines Prozesses des Verbindens des ersten Drahtes
55 mit der ersten Elektrode27 möglich, daß der erste NHB-Abschnitt63B außerhalb der ersten Elektrode27 haftet. Aus diesem Grund wird in dieser Ausführungsform der Bolzenkontakthügel66 auch auf der ersten Elektrode27 gebildet. - Die obige Beschreibung ist dafür bestimmt, daß ein Fachmann die Erfindung nutzen kann, und sie erläutert den Modus, den die Erfinder zum Ausführen ihrer Erfindung als den besten erachten.
- Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt sein. Fachleute werden innerhalb des Grundgedankens der Erfindung auf Abwandlungen kommen. Zum Beispiel ist die Anzahl der Halbleiterelemente nicht auf drei begrenzt. Die Halbleitervorrichtungen sind nicht auf den BGA-Typ begrenzt, und es können andere Halbleitervorrichtungen sein, die der Stapeltyp sind und Drähte zum Verbinden von darin vorgesehenen Halbleiterelementen verwenden.
- Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Prioritätsanmeldung Nr. 11-297410, eingereicht am 19. Oktober 1999, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme inkorporiert ist.
Claims (2)
- Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung, das die Schritte umfaßt: (a) Stapeln einer Vielzahl von Halbleiterelementen (
22 ,23 ,24 ), die wenigstens ein oberstes (22 ), ein mittleres (23 ) und ein unterstes (24 ) enthalten, auf einem Substrat; und (b) Ausführen eines Drahtbondingprozesses, bei dem eine Vielzahl von Drähten jeweils zwischen zweien von Elektroden (27 ,28 ;28 ,29 ) elektrisch verbunden werden, wobei die Vielzahl von Drähten Drähte umfaßt, die zwischen zweien von Elektroden elektrisch verbunden werden, die jeweilig auf zweien von der Vielzahl von Halbleiterelementen (22 ,23 ;23 ,24 ) vorgesehen sind, und Drähte umfaßt, die zwischen zweien von Elektroden (34 ) elektrisch verbunden werden, die jeweilig auf dem Substrat (33 ) und dem untersten Halbleiterelement (24 ), das direkt auf dem Substrat gestapelt ist, vorgesehen sind; bei dem der Drahtbondingprozeß umfaßt: (c) Ausführen eines Abstandsglied-(36 ,37 )-Anordnungsprozesses, bei dem eine Vielzahl von Abstandsgliedern zwischen den Drähten und den Elektroden (28 ,29 ) vorgesehen wird, die auf den Halbleiterelementen (23 ,24 ), außer auf dem obersten (22 ), vorgesehen sind; und (d) Ausführen eines Verbindungsprozesses, bei dem die Drähte (30 ,31 ,32 ) jeweilig mit den Abstandsgliedern verbunden werden, die durch den Abstandsgliedanordnungsprozeß gebildet wurden. - Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Abstandsgliedanordnungsprozeß einen ersten Draht nutzt, um Bolzen kontakthügel zu bilden, die als die Abstandsglieder dienen, und der Verbindungsprozeß zweite Drähte nutzt, die jeweils einen Durchmesser haben, der größer als jener des ersten Drahtes ist.
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