DE69225845T2 - Koaxialdraht zum Kontaktieren von Halbleitern und dessen Herstellungsverfahren - Google Patents

Koaxialdraht zum Kontaktieren von Halbleitern und dessen Herstellungsverfahren

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Description

  • Die Erfindung betrifft verbesserte Kontaktdrähte und insbesondere Kontaktdrähte zur Verwendung in mikroelektronischen Baugruppen und ähnlichen Anwendungen.
  • Es gibt verschiedene Möglichkeiten, zwischen einem Chipträger oder Baustein und einer Halbleiter(mikroelektronischen)-Einrichtung (Plättchen) Verbindungen herzustellen, unter denen sich das Drahtkontaktieren befindet. Die Kontaktdrähte verlaufen von dem Plättchen zu einem Leiterrahmen oder zu den inneren Enden von Zinken in einem Baustein und übertragen Leistung, Masse und Signale zu und von dem Halbleiterplättchen.
  • Typischerweise verlaufen viele eng voneinander beabstandete Kontaktdrähte von dem Plättchen zu dem Leiterrahmen (oder Baustein). Jeder Kontaktdraht ist im Durchmesser "klein", nämlich in der Größenordnung von 0,025 mm (ein Tausendstel eines Inch) oder geringer. Da Halbleitereinrichtungen immer schneller werden, werden die von den Drähten übertragenen Signale in der Frequenz immer höher.
  • Bei der Verbindung von Bauelementen in mikroelektronischen Baugruppen und anderen ähnlichen Anwendungen ist es erwünscht, die Gegeninduktivität der Kontaktdrähte - mit anderen Worten, die "Kreuzkopplung" zwischen dicht aneinanderliegenden Kontaktdrähten, insbesondere jenen Kontaktdrähten, die Signale, insbesondere Signale mit höherer Frequenz, zu und von der Halbleitereinrichtung übertragen, zu verringern. Bei den hohen Betriebsgeschwindigkeiten von modernen Halbleitereinrichtungen wird dies zu einem nicht geringfügigen Problem. Dasselbe Problem kann sich bei anderen, ähnlichen Anwendungen zeigen.
  • In US-A-4 581 291 ist ein Mikrominiatur-Koaxialkabel offenbart, das einen inneren Bandleiter, der von einem Dielektrikum aus Polystyrol oder Parylen umgeben ist, und einen Umfangsleiter aus Aluminium oder Kupfer aufweist. In EP-A-0 465 113, eingereicht am 26. Juni 1991, veröffentlicht am 8. Januar 1992, ist ein Koaxialkabel offenbart, das einen Innenleiter, der aus einem sehr feinen 9 Metalldraht mit einem Durchmesser von 120 um oder darunter besteht, eine Isolierschicht aus einem isolierenden, synthetischen Harzmaterial oder Teflon, die den Innenleiter einhüllt, und einen Außenleiter aus Cu oder Ag, der die Isolierschicht einhüllt, umfaßt.
  • In US-A-4 956 749 ist eine Trägerstruktur für eine integrierte Halbleitereinrichtung mit einer Übertragungsleitungs-Verbundstruktur in einem Metallblock, auf dem die Einrichtungen montiert sind, offenbart. Eine Vielzahl von übereinander angeordneten Schichten enthält das komplette Drahtleitungs-Verbindungsnetz. Jeder Draht weist einen Innenleiter, der von einem dielektrischen Material umgeben ist, für das Silikon oder Teflon vorgeschlagen wird, und einen Außenleiter auf.
  • Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Kontaktdraht bereitzustellen, der weniger Gegeninduktion zeigt, insbesondere in bezug auf benachbarte Kontaktdrähte. Der verbesserte Kontakt sollte durch ein verbessertes Verfahren herzustellen sein.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein leitender Draht mit kleinem Durchmesser wie in Anspruch 1 mit einer ersten Beschichtung aus einem elektrisch isolierenden Material versehen, und ist des weiteren mit einer zweiten Beschichtung aus elektrisch leitendem Material versehen, das über dem ersten isolierenden Material liegt. Auf diese Weise wird ein "kleiner" Koaxialdraht mit einem leitenden "Kern", einer Zwischenisolierschicht und einer äußeren leitenden Schicht ausgebildet. Die erste Beschichtung ist aus Siliziumdioxid gebildet, und die zweite Beschichtung ist aus dotiertem Silizium gebildet, um das Verfahren zu erleichtern.
  • Die Erfindung beschreibt darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Koaxialdrahts - nämlich die Techniken zum Behandeln des Ausgangsdrahts, der als Kern des Koaxialdrahts dient.
  • Die Erfindung eignet sich besonders gut für Halbleiteranwendungen, wie einen Kontaktdraht, der zwischen einem Halbleiterplättchen und einem Leiterrahmen oder Bausteinleitungen verläuft. Durch Verringern der Gegeninduktivität der Kontaktdrähte können Signale, insbesondere Signale mit höherer Frequenz, durch die Drähte bei geringerer Störung durch Signale an benachbarten Drähten übertragen werden.
  • Das Auftragen der zweiten elektrisch leitenden Schicht aus dotiertem Silizium auf die aus Siliziumdioxid gebildete Zwischenisolierschicht macht effektiv aus jedem Kontaktdraht einen Miniaturkoaxialleiter.
    • ZEICHNUNGEN
  • Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktdrahts gemäß des Standes der Technik.
  • Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Kontaktdrahts wie jenem, der in Fig. 1 dargelegt ist, welcher gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer ersten darüberliegenden Schicht (Beschichtung) aus SiO&sub2; versehen ist.
  • Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht des Kontaktdrahts von Fig. 2, der gemäß der vorliegenden Erfindung des weiteren mit einer zweiten darüberliegenden Schicht (Beschichtung) aus dotiertem Silizium versehen ist.
  • Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Kontaktdrahts, der gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet wird.
  • Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des fertiggestellten Kontaktdrahts von Fig. 4 gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • BESCHREIBUNG
  • Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines leitenden Kontaktdrahts 10, der aus einem Material wie z. B. Gold, Kupfer oder dergleichen gebildet ist. Der Kontaktdraht besitzt einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,025 mm (ein Tausendstel eines Inch) oder geringer und eignet sich zum Kontaktieren der Kontaktstellen (nicht dargestellt) einer Halbleitereinrichtung (Plättchen) mit einem Leiterrahmen oder dergleichen. Die Verwendung vieler solcher "kleiner" Kontaktdrähte ist zum Verbinden von Halbleiterchips (Plättchen) gut bekannt, und es ist bekannt, eine gewisse Art Isolierung, wie z. B. ein Gel, auf den Kontaktdrähten vorzusehen, um ihren gegenseitigen Kurzschluß zu verhindern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Kontaktdrähte zu Miniaturkoaxialleitern ausgebildet. Dies kann vor dem Kontaktieren mit dem Plättchen oder danach geschehen, wobei das letztere (danach) ein wenig bevorzugt ist. (Wenn sie vor dem Kontaktieren mit dem Plättchen beschichtet werden, müssen die Zwischenisolierschicht und die äußerste, leitende Schicht an der Kontaktierungsstelle "abgelöst" werden.)
  • Fig. 2 zeigt einen kleinen leitenden Draht, wie z. B. den Kontaktdraht 10 von Fig. 1, der behandelt wird. In diesem Fall liegt ein "Kern"-Leiter 10 vor. Die Pfeile (↓↓↓) weisen einen Verarbeitungsschritt aus, bei dem die Kontaktdrähte mit einer Schicht aus Siliziumdioxid als elektrisch isolierendem Material bedeckt werden. Das Isoliermaterial kann unter Verwendung eines beliebigen von verschiedenen Verfahren, beispielsweise einem Elektron- Zyklotron-Resonanz-Plasma-Verfahren oder einem gepulsten Plasmaverfahren, aufgetragen werden. Wenn dieser Schritt durchgeführt wird, nachdem der Kern 10 mit dem Plättchen kontaktiert wurde, können außerdem in genau diesem Schritt die Umgebungsbereiche des Plättchens mit dem Isoliermaterial bedeckt werden. Wie man sehen wird, wird die Isolierschicht 12 gemäß der vorliegenden Erfindung als "Zwischen"-Schicht verwendet.
  • Wenn man sich Fig. 3 zuwendet, wird, nachdem die Isolierschicht 12 aufgetragen wurde, über der Isolierschicht eine elektrisch leitende äußere Schicht (oder Beschichtung) 14 ausgebildet. Diese elektrisch leitende Beschichtung (Schicht) 14 besteht aus dotiertem Silizium. Diese Schicht 14 kann unter Verwendung eines ähnlichen Verfahrens wie jenem, das beim Ausbilden der Zwischenschicht 12 verwendet wurde - nämlich einem Elektron-Zyklotron-Resonanz-Plasma-Verfahren oder einem gepulsten Plasmaverfahren, abgeschieden werden.
  • Folglich ist der vollständig ausgebildete Draht, der in Fig. 3 als 16 dargestellt ist, effektiv ein Miniaturkoaxialleiter, der sich zum Herstellen von Verbindungen mit Halbleiterplättchen eignet.
  • Die Fig. 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 4 wird ein Bereich 18, wie z. B. ein Ende eines Leiters 20 (ähnlich dem Leiter 10), vor dem Auftragen einer Isolierschicht 22 "maskiert", mit anderen Worten, mit einem Maskierungsmaterial 21 bedeckt. Die Isolierschicht 22, die ähnlich der Isolierschicht 12 ist, wird auf den Draht 20 und auf die Maske 21 in einer Weise ähnlich jener, die anhand von Fig. 2 beschrieben wurde, aufgetragen. Der teilweise ausgebildete Koaxialleiter (Kern 20 und Isolierschicht 22) wird dann ähnlich Fig. 3 weiterverarbeitet, um eine äußere leitende Schicht 24 bereitzustellen, die über der Zwischenisolierschicht 22 liegt. Die Maske 21 kann dann entfernt werden, was den Kern 20 im maskierten Bereich 18 freilegt, wie in Fig. 5 dargestellt.
  • Dieses Maskierungsverfahren eignet sich besonders zum Ausbilden eines zum Kontaktieren vorgesehenen Koaxialdrahts vor dem Kontaktieren und ohne das Erfordernis, die äußere Isolier- und die leitende Schicht abzulösen.
  • Vorzugsweise kann die äußere leitende Schicht 14 (oder 24) mit einer Masseebene verbunden werden, die beispielsweise zu einem Gehäuse gehört, das das Halbleiterplättchen enthält. Dies kann durch Drahtkontaktieren (z. B. unter Verwendung eines weiteren Drahts) der Masseebene mit der äußeren Schicht (14 oder 24) erreicht werden.
  • Der Miniaturkoaxialleiter der vorliegenden Erfindung stellt die Fähigkeit bereit, Signale mit höherer Frequenz zu und von einer Halbleitereinrichtung ohne Kreuzkopplung von angrenzenden (benachbarten) signalübertragenden Drähten zu übertragen. Vorzugsweise sind alle signalübertragenden Drähte, die zu einem Halbleiterplättchen gehören, als Miniaturkoaxialleiter (-kabel) ausgebildet. Außerdem werden Kurzschlüsse zwischen benachbarten Kontaktdrähten aufgrund der isolierenden Eigenschaft der Isolierschicht vermindert.
  • Wie vorstehend angemerkt, liegt der Durchmesser des Kerns (10, 20) in der Größenordnung von 0,025 mm (ein Tausendstel eines Inch, 25 Mikrometer) oder weniger. Die Dicke der Zwischenisolierschicht (12, 22) liegt in der Größenordnung von einigen um (Mikrometer) oder weniger. Die Dicke der äußeren leitenden Schicht (14, 24) liegt ebenfalls in der Größenordnung von einigen um (Mikrometer) oder weniger. Somit ist der Gesamtdurchmesser des Koaxialleiters (16) gegenüber jenem eines blanken Kontaktdrahts nicht bedeutend erhöht.

Claims (9)

1. Miniaturkoaxialkabel, aufweisend:
einen inneren leitenden Kern (10, 20);
eine Isolierschicht (12, 22), die auf dem Kern (10, 20) aufgebracht ist; und
eine äußere leitende Schicht (14, 24), die über der Isolierschicht (12, 22) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet
daß die Isolierschicht (12, 22) aus Siliziumdioxid gebildet ist und
daß die äußere Schicht (14, 24) aus dotiertem Silizium gebildet ist.
2. Miniaturkoaxialkabel nach Anspruch 1, wobei der innere leitende Kern (10, 20) im Durchmesser in der Größenordnung von 0,025 mm (ein Tausendstel eines Inchs) oder geringer ist.
3. Miniaturkoaxialkabel nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kern (10, 20) aus Gold gebildet ist.
4. Miniaturkoaxialkabel nach Anspruch 1 bis 3, ferner aufweisend:
einen Bereich (18) entlang des Kerns (20), wo der Kern freigelegt ist; und wobei
der verbleibende Kern mit der Isolierschicht und der äußeren leitenden Schicht bedeckt ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktdrahts zum Kontaktieren von Halbleiterplättchen, wobei der Kontaktdraht aus einem Miniaturkoaxialkabel besteht, wie in Ansprüchen 1 bis 4 dargelegt ist, die Schritte aufweisend:
(a) Vorsehen des Kernleiters (10, 20);
(b) Ausbilden der Zwischenisolierschicht (12, 22) über dem Kernleiter (10, 20); und
(c) Ausbilden der äußeren leitenden Schicht (14, 24) über der Zwischenisolierschicht (12, 22), wobei die Kontaktdrähte vor dem Schritt des Ausbildens der Zwischenisolierschicht (12, 22) in Position sind und zwischen den Plättchenkontaktstellen und dem Leiterrahmen verbunden sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Zwischenschicht (12, 22) unter Verwendung eines Elektron-Zyklotron-Resonanz-Plasma-Verfahrens ausgebildet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Zwischenschicht (12, 22) unter Verwendung einer gepulsten Plasmaabscheidung ausgebildet ist.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die äußere Schicht (14, 24) unter Verwendung eines Elektron-Zyklotron-Resonanz-Plasma-Verfahrens ausgebildet ist.
9. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die äußere Schicht (14, 24) unter Verwendung einer gepulsten Plasmaabscheidung ausgebildet ist.
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