DE60033901T2 - Verpackung für Halbleitervorrichtung und deren Herstellungsverfahren - Google Patents

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Yoshio Nagano-shi Furuhata
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrates sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbausteins.
  • Da kleinformatige elektronische Geräte wie Handys oder dergleichen inzwischen weit verbreitet sind, besteht der Bedarf, die Größe von Halbleiterbausteinen, die in diese elektronischen Geräte eingebaut werden müssen, zu minimieren und ihre Produktionskosten zu reduzieren. Bei einem herkömmlichen Halbleiterbaustein, bei dem ein auf einer Leiterplatine montierter Halbleiterchip mit Harz abgeschirmt wird, besteht das Problem, dass ein Bereich, der sich zwischen inneren und äußeren Anschlussdrähten oder einem Montagebereich erstreckt, relativ groß ist. Außerdem besteht bei einem BGA-Halbleiterbaustein darüber hinaus das Problem, dass die Herstellungskosten hoch sind, weil er für die Montage eines Halbleiterchips ein Substrat benötigt.
  • Um die Größe eines Halbleiterbausteins zu minimieren und den für ihn vorgesehenen Montagebereich sowie die Herstellungskosten zu reduzieren, wurde beispielsweise in JP9-162348 ein Halbleiterbaustein vorgeschlagen. Der Halbleiterbaustein, der in JP9-162348 offengelegt wird, umfasst einen Halbleiterchip, der auf einem chipklebenden Harz montiert ist, ein Harz-Package, in der der Halbleiterchip mit Epoxydharz abgeschirmt wird, und eine dünne Metallschicht, die einen harzhaltigen Vorsprung bedeckt, der auf einer Montagefläche des Harz-Packages gebildet wird, wobei die dünne Metallschicht durch Drahtkontaktierung (Drahtbonden) mit einem Elektrodenabschnitt des Halbleiterchips elektrisch verbunden ist. Dieser Halbleiterbaustein ist insofern vorteilhaft, da innere und äußere Anschlussdrähte im Gegensatz zu dem Fall, wo eine Leiterplatine verwendet wird, unnötig sind, kein Substrat für die Montage des Halbleiterchips erforderlich ist, wie bei den BGA-Packages, und die dünne Metallschicht die Wärmeabstrahlung erleichtert und die Montage des Chips auf dem Substrat vereinfacht, weil die dünne Metallschicht dieselbe Funktion wie die Anschlussklemmen besitzt.
  • Bei dem oben genannten Halbleiterbaustein der Art, bei dem ein Hochfrequenz-Halbleiterchip montiert wurde, wird die dünne Metallschicht des Montageteils, auf der der Halbleiterchip montiert ist, vorzugsweise als Masseklemme verwendet, um zu verhindern, dass Geräusche eintreten, so dass die elektrischen Eigenschaften stabilisiert werden. Demzufolge muss die Masseklemme mit der dünnen Metallschicht des Montageteils elektrisch verbunden werden.
  • In einem in 6 gezeigten Halbleiterbaustein 51 verlaufen beispielsweise eine dünne Metallschicht des Montageteils 53, auf der ein Halbleiterchip 52 montiert ist, und eine dünne Metallschicht des Verbindungsteils 54, die mit dem Halbleiterchip 52 elektrisch verbunden ist, teilweise an der Seite der Montagefläche. Ein Masseverbindungsteil 55 erstreckt sich von einer Umfangskante der dünnen Metallschicht des Montageteils 53 nach außen. Eine Masseelektrode des Halbleiterchips 52 und des Masseverbindungsteils 55 sind mit einem Draht 56 elektrisch miteinander verbunden und eine Signalelektrode und die dünne Metallschicht des Verbindungsteils 54 sind mit einem Draht 58 elektrisch miteinander verbunden.
  • Um die dünne Metallschicht des Montageteils 53 so kompakt wie möglich auszuführen und den Draht 56 so kurz wie möglich zu machen, wird das Masseverbindungsteil 55 vorzugsweise so nahe wie möglich an dem Halbleiterchip 52 angeordnet. Daraus ergab sich die Notwendigkeit, die dünne Schicht des Montageteils 53 in einer stufenweisen Konfiguration herzustellen. Um die dünne Schicht des Montageteils 53 in einer stufenweisen Konfiguration herzustellen, wird unter Bezugnahme auf die 7(a) bis 7(h), 8(a) und 8(b) ein Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrates zur Herstellung des Halbleiterbausteins 51 beschrieben. Dabei wird in erster Linie ein Verfahren zur Herstellung der dünnen Metallschicht des Montageteils 53 beschrieben, während eher darauf verzichtet wird, die dünne Metallschicht des Verbindungsteils 54 in den 7(a) bis 7(b) zu veranschaulichen.
  • In 7(a) werden die jeweiligen Oberflächen eines metallischen Substrates 60 wie einer Kupferplatte mit einem Ätzresist (lichtempfindliches Resist) 62 überzogen. Wie in 7(b) gezeigt, werden die Belichtung und Entwicklung sodann durchgeführt, während man das Ätzresist mit einer Photomaske überlagert, so dass sich ein Muster 62 mit einem leeren Raum der erforderlichen Größe in der Mitte ergibt (siehe 8(a)). Danach wird, wie in 7(c) gezeigt, eine halbe Ätzung durchgeführt (um ungefähr ein Viertel der Stärke der Metallplatte 60 zu entfernen), so dass eine Vertiefung im Verbinder 63 gebildet wird. Wenn es sich bei der Metallplatte 60 um eine Kupferplatte handelt, wird dabei vorzugsweise Eisenchlorid als Ätzflüssigkeit verwendet. Anschließend wird das Ätzresist 61, wie in 7(d) gezeigt, abgezogen, und führt zu der Vertiefung im Verbinder 63 in dem metallischen Substrat 60.
  • In 7(e) wird das metallische Substrat 60, an dem die Vertiefung im Verbinder 63 gebildet wurde, erneut mit einem Ätzresist (lichtempfindliches Resist) 61 überzogen, und die Belichtung und Entwicklung werden durchgeführt, während man das Ätzresist mit einer fluchtenden Photomaske überlagert, so dass sich ein Muster 64 mit einem leeren Raum der erforderlichen Größe in der Mitte ergibt (siehe 8(b)). Sodann wird die zweite Hälfte der Ätzung durchgeführt (um ungefähr ein Viertel der Stärke des metallischen Substrates 60 in 7(f) zu entfernen), so dass eine Montagevertiefung 65 gebildet wird. Als nächstes wird das Ätzresist 61, wie in 7(g) zu sehen, abgezogen, und bildet die Vertiefung im Verbinder 63, wobei die Vertiefung im Verbinder 63 und die Montagevertiefung 65 in einer stufenweisen Konfiguration unterschiedliche Stärken aufweisen. Somit können ein Bereich und eine Stärke der halben Ätzung ungehindert angepasst werden, indem die Konstruktion des Musters in einem leeren Raum in der Mitte in der Photomaske verändert wird.
  • Als nächstes wird, wie in 7(h) zu sehen ist, ein mehrschichtiger Metallfilm gebildet, während der Rest des metallischen Substrates 60 außer der Vertiefung im Verbinder 63 und der Montagevertiefung 65 mit einem nicht gezeigten Resist überzogen wird, und zwar durch Galvanisieren, Bedampfen oder Sputtern. Somit wird ein Trägersubstrat 66 hergestellt, bei dem die dünne Metallschicht des Montageteils 53 in einer stufenweisen Konfiguration gebildet wird.
  • Die Wiederholung der Schritte des Überziehens des metallischen Substrats 60 mit dem Ätzresist 61 und des halben Ätzens des metallischen Substrates, nachdem es belichtet und entwickelt wurde, verkompliziert das Herstellungsverfahren und erhöht die Herstellungskosten. Um das erste leere Muster 62 in der Mitte und das zweite leere Muster in der Mitte 64 in verschiedenen Größen und in einer zueinander fluchtenden Position zu bilden, ist eine äußerst präzise Ausrichtung erforderlich, was zu viel Ausschussprodukten führt und die Ergiebigkeit reduziert.
  • In JP-A-11191602 wird ein Halbleiter-Package beschrieben, das eine elektrisch leitende Basisfläche mit abgestufter Anordnung besitzt. Ein Chip befindet sich in einem unteren Bereich der Basisfläche und Klemmen des Chips sind durch Drähte mit Leitungsdrähten und Erdungsdrähten, die an oberen Bereichen der Basisfläche angeordnet sind, verbunden. Der Chip und die Drähte sind harzversiegelt.
  • JP-A-11067838 beschreibt ein Herstellungsverfahren für einen Halbleiterbaustein, bei dem vertiefte Abschnitte an einem Basismaterial durch Ätzen gebildet werden, und sodann Elektroden an den Oberflächen der vertieften Abschnitte durch Plattieren hergestellt werden. Anschließend wird ein Chip an einer der Elektroden montiert und eine Anschlussklemme des Chips und eine Anschlussklemme der Elektrode werden durch einen Draht miteinander verbunden. Danach werden der Chip und der Draht mit Harz versiegelt, bevor das Basismaterial entfernt wird.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrates bereitgestellt, das die nachfolgenden Schritte umfasst:
    Beschichten jeweiliger Oberflächen, einschließlich einer Bezugsoberfläche einer metallischen Basisfläche mit einem Ätzresist;
    teilweises Entfernen des Ätzresist von der Bezugsoberfläche der metallischen Basisfläche, so dass in der Mitte ein leeres Muster, an einem Umfang des leeren Musters in der Mitte ein ringförmiges, leeres Muster, und in einem Abstand zu dem ringförmigen, leeren Muster ein leeres Verbindungsmuster gebildet wird;
    Halbes Ätzen der metallischen Basisfläche durch Verwendung des Ätzresist als Maske und seitliches Ätzen eines Teils der metallischen Basisfläche zwischen dem leeren Muster in der Mitte und dem ringförmigen, leeren Muster, so dass ein montierter, vertiefter Bereich gebildet wird, einschließlich eines vertieften Bereichs in der Mitte und eines abgestuften, vertieften Bereichs an einem Umfang des vertieften Bereichs in der Mitte, wobei der vertiefte Bereich in der Mitte von der Bezugsoberfläche aus tiefer ist als der abgestufte, vertiefte Bereich von der Bezugsoberfläche aus, und auch am Umfang ein vertiefter Bereich gebildet wird, der zu dem abgestuften, vertieften Bereich beabstandet ist und an seinem Umfangsbereich angeordnet ist:
    Bilden einer dünnen Metallschicht des Montageteils und einer dünnen Metallschicht des Verbindungsteils an dem montierten, vertieften Bereich bzw. an dem vertieften Umfangsbereich; und
    Entfernen des Ätzresist von der metallischen Basisfläche.
  • Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbausteins bereitgestellt, das die nachfolgenden Schritte umfasst:
    • (a) Herstellung eines Trägersubstrates nach dem Verfahren des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung, wobei die dünne Metallschicht des Montageteils einen unteren Bereich und einen abgestuften Bereich umfasst, der an einem Umfang des unteren Bereichs angeordnet ist;
    • (b) Montage eines Halbleiterelementes mit mindestens einer Signalelektrode und mindestens einer Masseelektrode an dem unteren Bereich der dünnen Metallschicht des Montageteils;
    • (c) Elektrische Verbindung der Signalelektrode des Halbleiterelementes mit der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils und elektrische Verbindung der Masseelektrode des Halbleiterelementes mit dem abgestuften Bereich der dünnen Metallschicht des Montageteils;
    • (d) Abschirmung mit einem Harz zum Abschirmen des Halbleiterelementes, der elektrischen Verbindungselemente, und mindestens der Montage-/Verbindungsseiten der dünnen Metallschicht des Montageteils und der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils, um einen abgeschirmten Teil zu bilden; und
    • (e) Entfernung des abgeschirmten Teils von dem Trägersubstrat zusammen mit der dünnen Metallschicht des Montageteils und der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils.
  • Das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbausteins kann weiterhin einen Schritt zur Herstellung eines Stiftschraubenhöckers an mindestens der dünnen Metallschicht des Montageteils und der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils des Trägersubstrates umfassen, nachdem das Halbleiterelement an dem unteren Bereich der dünnen Metallschicht des Montageteils montiert worden ist.
  • Der Abschirmungsteil kann durch Ätzen der metallischen Basisfläche von dem Trägersubstrat entfernt werden. Ansonsten kann der Abschirmungsteil durch Ablösen des Abschirmungsteils von dem Trägersubstrat entfernt werden.
  • Eine besondere Ausführungsart gemäß dieser Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Es zeigen:
  • 1(a) bis 1(j) ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbausteins;
  • 2 eine Schnittansicht eines Beispiels einer dünnen Metallschicht;
  • 3 eine Ansicht in Pfeilrichtung C-C von 1(b);
  • 4(a) bis 4(c) einige Abwandlungen des Ätzresistmusters;
  • 5 Ätzbedingungen in einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung;
  • 6 eine Schnittansicht eines Halbleiterbausteins im Stand der Technik;
  • 7(a) bis 7(h) ein herkömmliches Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrates; und
  • 8(a) und 8(b) jeweils ein Ätzresist im Stand der Technik.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Halbleiterbaustein beschrieben, auf dem sich ein analoger Hochfrequenz-IC (integrierten Schaltkreis) befindet, welcher für ein elektronisches Gerät wie ein Handy verwendet wird, sowie ein Verfahren für dessen Herstellung. In den 1(a) bis 1(j) wird ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbausteins veranschaulicht; 2 ist eine Schnittansicht eines Beispiels einer dünnen Metallschicht, und 3 ist eine Ansicht in Pfeilrichtung C-C von 1(b).
  • Zunächst wird eine Struktur des Halbleiterbausteins erläutert. Unter Bezugnahme auf 1(j) bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Halbleiterbaustein, der wie folgt aufgebaut ist. Ein Halbleiterchip 2 wird an der Unterseite einer dünnen Metallschicht eines Montageteils, die in stufenförmiger Konfiguration angeordnet ist, mit einer Haftschicht 3 angebracht. Ein Material mit ausgezeichneten Wärmeabstrahlungseigenschaften und elektrischer Leitfähigkeit, wie ein elektrisch leitfähiges Epoxydharz, das Silberpartikel enthält, wird für die Bildung dieser Haftschicht 3 vorzugsweise verwendet. Eine Masseelektrode in einem Elektrodenabschnitt 2a des Halbleiterchips 2 ist mit einem Bund 4a, der um die Unterseite der dünnen Metallschicht des Montageteils 4 herum höher angeordnet ist als die Unterseite, mit einem Golddraht 6 oder dergleichen elektrisch verbunden. Auch eine Signalelektrode in dem Elektrodenabschnitt 2a des Halbleiterchips 2 ist mit einer dünnen Metallschicht eines Verbindungsteils 5, die um die dünne Metallschicht des Montageteils 4 herum an einer Stelle zwischen beiden angeordnet ist, mit einem Golddraht 6 oder dergleichen verbunden. Der Halbleiterchip 2, die dünne Metallschicht des Montageteils 4, an der sich der Halbleiterchip 2 befindet, und die dünne Metallschicht des Verbindungsteils 5, sind in ein Abschirmteil 7 aus Epoxydharz eingebettet. Die dünne Metallschicht des Montageteils 4 und die dünne Metallschicht des Verbindungsteils 5 werden auf einer Montagefläche des Abschirmteils aus Harz 7 belichtet. Gemäß dieser Ausführungsart wird die dünne Metallschicht des Montageteils 4 auch als Plättchenunterbau, Kühlkörper oder Masseelektrode verwendet, während die dünne Metallschicht des Verbindungsteils 5 als Anschlussklemme fungiert, die als Signalleitung verwendet wird.
  • Die dünne Metallschicht des Montageteils 4 und die dünne Metallschicht des Verbindungsteils 5 werden auf einem mehrschichtigen Metallfilm gebildet. In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der mehrschichtige Metallfilm aus vier Schichten, nämlich einer Goldschicht 9, einer Palladiumschicht 10, einer Nickelschicht 11 und einer Palladiumschicht 12, die sich nacheinander überlagern, wobei die äußere Schicht die Montagefläche bildet. Es können verschiedene Kombinationen von Metallschichten verwendet werden, wobei die Haftfähigkeit des Lötmetalles der Außenschicht an der Substratklemme und die der Innenschicht an dem Draht 6 zu berücksichtigen ist.
  • Unter Bezugnahme auf die 1(a) bis 1(j) und 3 wird als nächstes ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterbausteins 1 wie folgt beschrieben:
    In 1(a) werden jeweils die Oberseite und Unterseite eines metallischen Substrates 13 wie eine Kupferplatte mit einem Ätzresist 14 überzogen. Die Stärke (t) des metallischen Substrats beträgt vorzugsweise ungefähr 0,125 mm. Ein lichtempfindliches Harz wird zum Beispiel vorzugsweise als Ätzresist 14 verwendet. Nachdem das Ätzresist 14 mit einer nicht gezeigten Photomaske überlagert wurde, wird ein Teil des Ätzresist 14, der einem Bereich entspricht, in dem durch die Belichtung und Entwicklung des Ätzresist eine dünne Metallschicht gebildet werden soll, entfernt, was zu einem in 1(b) gezeigten Resistmuster 15 führt. Genauer gesagt, wie in 3 gezeigt, werden entsprechend einem Bereich, in dem eine Montagevertiefung 16 des metallischen Substrates 13 gebildet werden soll, ein quadratisches, leeres Muster in der Mitte 20 bzw. ein quadratisches, ringförmiges leeres Muster 21, das das leere Muster in der Mitte 20 umgibt, gebildet. Auch ein in 3 nicht gezeigtes, leeres Verbindungsmuster 22 wird entsprechend einem Bereich gebildet (wie in 1(b) gezeigt), in dem eine Verbindungsvertiefung 17 des metallischen Substrates 13 gebildet werden soll. Wie in 3 gezeigt, ist das ringförmige, leere Muster 21 vorzugsweise 0,03 mm bis 0,06 mm breit und die Breite des Ätzresist 14 zwischen dem leeren Muster in der Mitte und dem ringförmigen Muster 20, 21 beträgt vorzugsweise 0,04 mm bis 0,06 mm.
  • Wie in 1(c) gezeigt, wird das metallische Substrat 13 zur Hälfte geätzt, während das Ätzresist als Maske verwendet wird und die Montagevertiefung 16 und die Verbindungsvertiefung 17 bildet. Genauer gesagt, ein Teil des metallischen Substrates 13 wird zwischen dem ringförmigen, leeren Muster 21 und dem leeren Muster in der Mitte 20 durch das seitliche Ätzen entfernt, so dass die Montagevertiefung 16 gebildet wird, deren Absatz oder abgestufter Bereich höher liegt als das Mittelteil, und gleichzeitig damit wird die Verbindungsvertiefung 17 um die Montagevertiefung 16 herum und in einem Abstand zu ihr gebildet.
  • Auf diese Art und Weise werden die Montagevertiefung 16 und die Verbindungsvertiefung 17, welche die Montagevertiefung in einem Abstand zur Verbindungsvertiefung umgibt, durch ein einzelnes Belichtungs-Ätzverfahren mit halber Ätzung und seitlicher Ätzung gebildet. Somit kann ein Bereich bzw. die Tiefe der halben Ätzung ungehindert angepasst werden, indem man die Konstruktion der Maske für das ringförmige, leere Muster 21 und das leere Muster in der Mitte 20, wie beispielsweise die Größe und/oder die Form, anpasst. Wenn eine Kupferplatte als metallisches Substrat 13 verwendet wird, wird Eisenchlorid oder dergleichen vorzugsweise als Ätzflüssigkeit verwendet. Die Tiefe der Montagevertiefung 16 (ihres Mittelteils) und die Tiefe der Verbindungsvertiefung sind im wesentlichen die gleiche und betragen vorzugsweise ungefähr ½t ≈ 0,06 mm bis 0,08 mm.
  • Wie in 1(d) zu sehen ist, wird anschließend in der Montagevertiefung 16 und in der Verbindungsvertiefung 17 durch Galvanisieren ein mehrschichtiger Metallfilm gebildet, während das Ätzresist 14 als Maske verwendet wird, die zu der dünnen Metallschicht des Montageteils 4 bzw. zu der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils 5 führt. Bei dem mehrschichtigen Metallfilm handelt es sich um einen Metallfilm aus vier Schichten, wie er oben beschrieben wurde, der aus einer Goldschicht 9, einer Palladiumschicht 10, einer Nickelschicht 11 und einer Palladiumschicht 12 besteht, die sich nacheinander an der Außenschicht überlagern, und die Montagefläche bilden. So können die Montagevertiefung 16 und die Verbindungsvertiefung 17 galvanisiert werden, nachdem das Ätzresist 14 entfernt wurde, und stattdessen ein separates Resistmuster für das Galvanisieren gebildet wurde, wobei das Galvanisieren in der Montagevertiefung 16 und in der Verbindungsvertiefung 17 durchgeführt werden kann.
  • Die dünne Metallschicht kann nicht nur durch Galvanisieren, sondern auch durch Bedampfen oder Sputtern hergestellt werden. Um die Trennung der dünnen Metallschicht von dem metallischen Substrat 13 zu verbessern, können die Montagevertiefung 16 und die Verbindungsvertiefung 17 mit Material zur Verbesserung der Trennung, wie mit einer elektrisch leitenden Paste, überzogen werden.
  • Als nächstes erhält man, wie in 1(e) gezeigt, ein Trägersubstrat 18, indem der Ätzresistüberzug von den entsprechenden Oberflächen des metallischen Substrates 13 entfernt wird. Die dünne Metallschicht der Montagevertiefung 4 wird in einer stufenweisen Konfiguration (als zweistufiger Absatz in diesem Ausführungsbeispiel) im Mittelteil des Trägersubstrates 18 hergestellt und die dünne Metallschicht des Verbindungsteils 5 wird an einer Vielzahl von Positionen um das erstere herum gebildet.
  • Wie in 1(f) zu sehen ist, wird der Halbleiterchip 2 mit der Haftschicht 3 auf der dünnen Metallschicht des Montageteils 4 montiert, die in dem Trägersubstrat 18 gebildet wird.
  • Wie in 1(g) gezeigt wird, werden anschließend Stiftschraubenhöcker 19 wie Goldhöcker an dem Absatz 4a der dünnen Metallschicht des Montageteils 4 und an der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils 5 gebildet. Wie beispielsweise in JP10-79448 beschrieben, kann der Stiftschraubenhöcker 19 hergestellt werden, indem eine Goldkugel durch Ultraschallbonden mit Golddraht mit der Palladiumschicht 12 verbunden wird. Dabei wird eine Kapillare verwendet, wobei die Goldkugel durch die Abwärtsbewegung der Kapillare zusammengedrückt wird und ein Golddraht durch die Aufwärtsbewegung der Kapillare abgeschnitten wird. Dadurch, dass die Goldkugel auf diese Art und Weise zusammengedrückt wird, kann sie fest mit der Palladiumschicht 12 verbunden werden. Da der Stiftschraubenhöcker 19 und der Draht 6 aus demselben Material bestehen, wird die Haftfähigkeit zwischen beiden auch erleichtert. Der Stiftschraubenhöcker 19 kann weggelassen werden, wenn der Draht 6 direkt an die dünne Metallschicht des Verbindungsteils 5 und den Absatz 4a angeheftet werden kann.
  • Wie in 1(h) zu sehen ist, wird der Elektrodenabschnitt des Halbleiterchips 2 sodann durch den Draht 6 elektrisch mit dem Stiftschraubenhöcker 19 verbunden, der in der dünnen Metallschicht des Montageteils und in der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils 5 gebildet wird. Dabei wird die Drahtkontaktierung (Drahtbonden) derart durchgeführt, dass ein Ende des Drahtes 6 mit dem Elektrodenabschnitt 2a verbunden wird und anschließend das andere Ende mit dem Stiftschraubenhöcker 19 verbunden wird, oder ein Endes des Drahtes 6 kann zunächst mit dem Stiftschraubenhöcker 19 verbunden werden und sodann wird das andere Ende mit dem Elektrodenabschnitt 2a verbunden. Im letzteren Fall kann man die Höhe der Drahtschleife reduzieren. Auf diese Art und Weise kann es sich bei dem Golddraht 6 um einen mit einem Isoliermaterial überzogenen Draht handeln.
  • Wie in 1(i) zu sehen ist, wird das Trägersubstrat 18 als nächstes in eine nicht gezeigte, mit einem Harz abgeschirmte Vorrichtung eingeführt, die mit Epoxydharz abgeschirmt wird. Der Halbleiterchip 2 und die Oberfläche der dünnen Metallschicht des Montageteils 4 und der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils 5, auf der der Halbleiterchip montiert werden soll, sind mit dem Abschirmteil aus Harz 7 bedeckt.
  • Wie in 1(j) zu sehen ist, wird das Abschirmteil aus Harz 7 sodann zusammen mit der dünnen Metallschicht des Montageteils 4 und der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils 5 von dem Trägersubstrat 18 getrennt. Das Trennverfahren kann entweder durch Entfernen des metallischen Substrates 13 durch Ätzen – außer in Bereichen, die der dünnen Metallschicht des Montageteils 4 und der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils 5 entsprechen – oder durch mechanisches Abziehen des Abschirmteils aus Harz 7 von dem Trägersubstrat 18 durchgeführt werden.
  • Da die dünne Metallschicht des Montageteils 4 des Halbleiterbausteins 1 durch das halbe Ätzen in einer stufenweisen Konfiguration hergestellt wird, kann der Absatz 4a, der in unmittelbarer Nähe des Halbleiterchips 2 gebildet wird, mit der Masseelektrode des Halbleiterchips 2 verbunden werden, und zwar mittels des kürzesten Drahtes 6. Dadurch kann die dünne Metallschicht des Montageteils 4 in dem Abschnitt der Masseklemme hergestellt werden, so dass keine Geräusche in den Halbleiterchip 2 eintreten können, was wiederum den Abschirmeffekt erhöht.
  • Da die dünne Metallschicht des Montageteils 4 in einer schrittweisen Konfiguration durch ein einzelnes Belichtungsätzverfahren hergestellt werden kann, ist es auch möglich, das Herstellungsverfahren für den Halbleiterbaustein 1 in hohem Maße zu vereinfachen, so dass der Halbleiterbaustein in Massenproduktion zu niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
  • Gemäß dem Trägersubstrat 18, das in dem Halbleiterbaustein 1 verwendet wird, und dem Herstellungsverfahren für den Halbleiterbaustein – und da die dünne Metallschicht des Montageteils 4 in einer schrittweisen Konfiguration durch ein einzelnes Belichtungsätzverfahren hergestellt werden kann – muss kein zweites oder weiteres Belichtungsätzverfahren durchgeführt werden, was eine hochpräzise Ausrichtung einer Photomaske erfordert, wobei durch ein erstes Belichtungsätzverfahren, wie im Stand der Technik, ein Ätzmuster gebildet wird, was zu einer Reduzierung von Ausschuss und verbesserter Ergiebigkeit führt.
  • In den 4(a) bis 4(c) werden einige Abwandlungen des Ätzresistmusters 14 veranschaulicht, wie es auch in 3 zu sehen ist. In 4(a) ist ein quadratisches, leeres Muster in der Mitte 20 ähnlich dem von 3 zu sehen und es sind drei quadratische, ringförmige leere Muster 21, d.h. ein inneres, ein mittleres und ein äußeres leeres Muster 21 zu sehen. Folglich gibt es drei quadratische, ringförmige Ätzresistmuster 14, d.h. ein inneres, ein mittleres und ein äußeres Ätzresistmuster 14. Die Breite A dieser quadratischen, ringförmigen, leeren Muster 21 beträgt vorzugsweise 0,044 mm. Die Breite B des äußeren und mittleren Ätzresistmusters 14 zwischen dem ringförmigen, leeren Muster 21 beträgt vorzugsweise 0,036 mm. Die Breite C des inneren Resistmusters 14 zwischen dem inneren, ringförmigen, leeren Muster 21 und dem quadratischen leeren Muster in der Mitte 20 beträgt vorzugsweise 0,040 mm.
  • Das Ätzresistmuster 14, das in 4(b) gezeigt wird, ist ähnlich dem von 4(a), außer dass das äußere und das mittlere Resistmuster regelmäßig unterbrochen sind. Die Breite F des leeren Musters 21 beträgt vorzugsweise 0,030 mm. Die Breite G des unterbrochenen Ätzresistmusters 21 beträgt vorzugsweise 0,050 mm. Die Breite H des inneren, kontinuierlichen Ätzresistmusters 21 beträgt vorzugsweise 0,040 mm.
  • Das in 4(c) gezeigte Ätzresistmuster ist auch ähnlich dem in 4(a) gezeigten Ätzresistmuster, außer dass das innere, das mittlere und das äußere, quadratische, ringförmige leere Muster 21 regelmäßig unterbrochen ist. Die Breite G des unterbrochenen leeren Musters 21 beträgt vorzugsweise 0,030 mm. Die Breite F des äußeren und mittleren Ätzresistmusters 14 beträgt vorzugsweise 0,050 mm. Die Breite H des inneren Ätzresistmusters 14 beträgt vorzugsweise 0,040 mm.
  • 5 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang X-X' von 4(a), die auch die Ätzbedingungen zeigt, wenn das in 4(a) gezeigte Ätzresistmuster verwendet wird. D gibt eine Abmessung von der Oberseite des metallischen Substrates 13 bis zum oberen Ende des Absatzbereiches der Montagevertiefung 16 und E gibt eine Abmessung von der Unterseite des Absatzbereichs bis zum Mittelteil der Montagevertiefung 16 an. Wenn die Ätzzeit zu kurz ist, ist die Abmessung D (D ≥ 0,010 mm) inakzeptabel, so dass das Ätzen in dem leeren Muster 21 nicht vollständig ist. Wenn die Ätzzeit andererseits zu lang ist, ist die Abmessung E (E ≥ 0,015 mm) inakzeptabel, so dass der Bereich der Montagevertiefung 16, der dem leeren Muster in der Mitte 20 entspricht, übermäßig geätzt wird. Dies ist auf die unterschiedliche Ätzgeschwindigkeit zurückzuführen. Deshalb muss die Ätzzeit so reguliert werden, dass die beiden Abmessungen D und E erfüllt werden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es möglich, den Absatz, der in unmittelbarer Nähe des Halbleiterchips gebildet wird, mit der Masseelektrode des Halbleiterchips zu verbinden, und zwar mittels eines Drahtes, der so kurz wie möglich ist, weil die dünne Metallschicht des Montageteils durch halbes Ätzen in einer stufenweisen Konfiguration hergestellt wird. Dadurch kann die dünne Metallschicht des Montageteils in dem Abschnitt der Masseklemme hergestellt werden, so dass kein Geräusch in den Halbleiterchip eindringt, und der Abschirmeffekt erhöht wird.
  • Da die dünne Metallschicht des Montageteils in einer stufenweisen Konfiguration durch ein einzelnes Belichtungsätzverfahren hergestellt werden kann, ist es auch möglich, das Herstellungsverfahren für den Halbleiterbaustein in hohem Maße zu vereinfachen, so dass der Halbleiterbaustein in Massenproduktion zu niedrigen Kosten hergestellt werden kann.
  • Da die dünne Metallschicht des Montageteils in einer schrittweisen Konfiguration durch ein einzelnes Belichtungsätzverfahren hergestellt werden kann, muss kein zweites oder weiteres Belichtungsätzverfahren durchgeführt werden, was eine hochpräzise Ausrichtung einer Photomaske erfordert, wobei durch ein erstes Belichtungsätzverfahren wie im Stand der Technik ein Ätzmuster gebildet wird, was zu einer Reduzierung von Ausschuss und verbesserter Ergiebigkeit führt.
  • Die Beschreibung wurde zwar anhand der obigen, bevorzugten Ausführungsarten durchgeführt, doch die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt werden. Sie umfasst selbstverständlich auch die verschiedenen Änderungen und Modifikationen, ohne dass man sich dadurch aus dem Geltungsbereich der Erfindung entfernt. Die Konstruktionen und/oder Materialien des mehrschichtigen Metallfilms können beispielsweise verändert werden und auch die Anzahl der Absätze 4a der dünnen Metallschicht des Montageteils 4 ist frei wählbar.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Trägersubstrates (18), das die nachfolgenden Schritte umfasst: Beschichten jeweiliger Oberflächen, einschließlich einer Bezugsoberfläche einer metallischen Basisfläche (13) mit einem Ätzresist (14); teilweises Entfernen des Ätzresist von der Bezugsoberfläche der metallischen Basisfläche, so dass in der Mitte ein leeres Muster (20), an einem Umfang des leeren Musters in der Mitte ein ringförmiges, leeres Muster (21), und in einem Abstand zu dem ringförmigen, leeren Muster ein leeres Verbindungsmuster (22) gebildet wird; Halbes Ätznen der metallischen Basisfläche durch Verwendung des Ätzresist als Maske und seitliches Ätzen eines Teils der metallischen Basisfläche zwischen dem leeren Muster in der Mitte und dem ringförmigen, leeren Muster, so dass ein montierter, vertiefter Bereich (16) gebildet wird, einschließlich eines vertieften Bereichs in der Mitte und eines abgestuften, vertieften Bereichs an einem Umfang des vertieften Bereichs in der Mitte, wobei der vertiefte Bereich in der Mitte von der Bezugsoberfläche aus tiefer ist als der abgestufte, vertiefte Bereich von der Bezugsoberfläche aus, und auch am Umfang ein vertiefter Bereich (17) gebildet wird, der zu dem abgestuften, vertieften Bereich beabstandet ist und an seinem Umfangsbereich angeordnet ist: Bilden einer dünnen Metallschicht des Montageteils (4) und einer dünnen Metallschicht des Verbindungsteils (5) an dem montierten, vertieften Bereich (16) bzw. an dem vertieften Umfangsbereich (17); und Entfernen des Ätzresist von der metallischen Basisfläche.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das leere Muster in der Mitte und das ringförmige, leere Muster eine quadratische oder rechteckige Form haben.
  3. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbausteins (1), das die folgenden Schritte umfasst: (a) Herstellung eines Trägersubstrates (18) nach dem Verfahren von Anspruch 1, wobei die dünne Metallschicht des Montageteils (4) einen unteren Bereich und einen abgestuften Bereich (4a) umfasst, der an einem Umfang des unteren Bereichs angeordnet ist; (b) Montage eines Halbleiterelementes (2) mit mindestens einer Signalelektrode (2a) und mindestens einer Masseelektrode (2a) an dem unteren Bereich der dünnen Metallschicht des Montageteils (4); (c) Elektrische Verbindung der Signalelektrode des Halbleiterelementes mit der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils (5) und elektrische Verbindung der Masseelektrode des Halbleiterelementes mit dem abgestuften Bereich (4a) der dünnen Metallschicht des Montageteils (4); (d) Abschirmung mit einem Harz zum Abschirmen des Halbleiterelementes, der elektrischen Verbindungselemente, und mindestens der Montage-/Verbindungsseiten der dünnen Metallschicht des Montageteils und der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils, um einen abgeschirmten Teil (7) zu bilden; und (e) Entfernung des abgeschirmten Teils von dem Trägersubstrat zusammen mit der dünnen Metallschicht des Montageteils und der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin umfassend einen Schritt zur Herstellung eines Stiftschraubenhöckers (19) an mindestens der dünnen Metallschicht des Montageteils und der dünnen Metallschicht des Verbindungsteils des Trägersubstrates, nachdem das Halbleiterelement an dem unteren Bereich der dünnen Metallschicht des Montageteils montiert worden ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Abschirmungsteil durch Ätzen der metallischen Basisfläche von dem Trägersubstrat entfernt worden ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Abschirmungsteil durch Ablösen des Abschirmungsteils von dem Trägersubstrat entfernt wird.
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