DE69634816T2 - Methode zur herstellung eines halbleiterbauteils für oberflächenmontage, geeignet für vergleichsweise hohe spannungen und ein solches halbleiterbauteil - Google Patents

Methode zur herstellung eines halbleiterbauteils für oberflächenmontage, geeignet für vergleichsweise hohe spannungen und ein solches halbleiterbauteil Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, wobei eine Oberseite eines Wafers aus Halbleitermaterial mit Halbleiterelementen in passivierten Mesastrukturen versehen wird, welche Halbleiterelemente mit Anschlusselektroden versehen werden, die an Oberseiten der Mesastrukturen und an einer Unterseite des Wafers angebracht werden, woraufhin der Wafer in einzelne Halbleiterkörper aufgespalten wird, die Mesastrukturen mit mit Unterseiten der Halbleiterkörper verbundenen ersten Anschlusselektroden und mit mit Oberseiten der Mesastrukturen verbundenen zweiten Anschlusselektroden umfassen.
  • Unter einer Mesastruktur wird ein Plateau verstanden, das von einer Rille oder Aussparung umgeben ist. Die Rille oder Aussparung ist mit einer Passivierungsschicht versehen, sodass eine passivierte Mesastruktur erzeugt wird.
  • Das deutsche Patent Nr. 2930460 offenbart ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, bei dem eine Diode hergestellt wird. Die Anschlusselektroden der Diode werden angebracht, indem Metallschichten angebracht und anschließend strukturiert werden. Die Metallschichten werden auf Hauptflächen des Wafers angebracht, d.h. auf einer Ober- und einer Unterseite des Wafers. Die Metallschicht wird auf der Oberseite mit Hilfe von Photolithographie strukturiert und so geätzt, dass nur die Plateaus der Mesastrukturen von der Metallschicht bedeckt werden. Der Wafer wird anschließend durch Sägen in einzelne Halbleiterkörper aufgespalten, von denen jeder eine Mesastruktur umfasst. Die Anschlusselektroden auf der Unterseite des Wafers werden mit Hilfe des Aufspaltungsprozesses strukturiert. Die Halbleiterkörper werden dann in ein geeignetes Gehäuse eingebaut, wodurch Halbleiteranordnungen erzeugt werden.
  • Die passivierte Mesastruktur ermöglicht es in der Praxis, die mit dem bekannten Verfahren hergestellten Halbleiterkörper direkt als oberflächenmontierte Bauteile (SMD: surface mounted devices) zu verwenden. Die mit dem bekannten Verfahren hergestellten Halbleiterkörper werden in diesem Fall nicht in passende Gehäuse eingebaut, sondern direkt als Halbleiteranordnungen auf einer Printplatte oder etwas Ähnlichem montiert. Obwohl solche Halbleiteranordnungen im Allgemeinen zufriedenstellend funktionieren, hat sich gezeigt, dass auf diese Weise verwendete Halbleiterkörper Probleme ergeben, wenn sie bei verhältnismäßig hohen Spannungen betrieben werden. Außerdem haben die Halbleiteranordnungen keine Standardabmessungen, wie sie für SMDs üblich sind.
  • Ein anderer relevanter Stand der Technik wird im Dokument EP-A-0 603 971 dargestellt, das ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung offenbart, bei dem eine Oberseite eines Wafers aus Halbleitermaterial mit Halbleiterelementen in passivierten Mesastrukturen versehen wird. Die Passivierung umfasst Isoliermaterial in Räumen zwischen den Mesastrukturen. Die Halbleiterelemente werden mit Anschlusselektroden versehen, die an Oberseiten der Mesastrukturen und des Isoliermaterials und an einer Unterseite des Wafers angebracht werden, woraufhin der Wafer in einzelne Halbleiterkörper aufgespalten wird. Dieses Verfahren führt zu einer Halbleiteranordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 7.
  • Der Erfindung liegt unter anderem als Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung zu verschaffen, die Halbleiteranordnungen ergibt, die verhältnismäßig hohe Spannungen aushalten können.
  • Gemäß der Erfindung ist das Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Anschlusselektroden auf den Mesastrukturen aufgebracht werden, indem leitfähige Kontaktkörper auf Oberseiten der Mesastrukturen angebracht werden und in Räumen zwischen den genannten Kontaktkörpern ein Isoliermaterial angebracht wird, wobei Oberseiten der Kontaktkörper nicht mit dem Isoliermaterial bedeckt werden, woraufhin der Wafer mit den Kontaktkörpern und dem Isoliermaterial in einzelne Halbleiterkörper aufgespalten wird, die passivierte Mesastrukturen und durch Isolation umgebene Kontaktkörper umfassen, wobei die Oberseiten der Kontaktkörper als zweite Anschlusselektroden dienen, während die Kontaktkörper solche Abmessungen haben, dass die Halbleiterkörper zur Oberflächenmontage geeignet sind.
  • Auf den Oberseiten, d.h. auf den Plateaus der Mesastrukturen werden somit gemäß der Erfindung durch Isolation umgebene Kontaktkörper angebracht. Eine Anschlussfläche der oberen Anschlusselektrode wird somit gleichsam von einer Oberseite der Mesastruktur zu einer Oberseite eines Kontaktkörpers versetzt. Der Raum zwischen den Kontaktkörpern wird aufgefüllt, sodass die Isolierschicht um die Kontaktkörper herum auf den Seiten der Mesastrukturen in die Passivierungsschicht übergeht. Dadurch wird eine ununterbrochene Isolierschicht erzeugt, die die Mesastruktur passiviert und den Kontaktkörper isoliert.
  • Dadurch wird erreicht, dass mit dem Verfahren Halbleiteranordnungen erzeugt werden, die gegen relativ hohe Spannungen zwischen den Anschlusselektroden beständig sind.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Halbleiteranordnungen zwischen den Anschlusselektroden einen verhältnismäßig großen Abstand aufweisen. Ein großer Abstand zwischen den Elektroden vergrößert den Kriechpfad, den Ladung durchlaufen muss, um zwischen den Elektroden einen elektrischen Durchschlag zu verursachen. Die Halbleiteranordnung ist durch die passivierte Mesastruktur und den isolierten Kontaktkörper gut passiviert, sodass der Halbleiterkörper mit dem Kontaktkörper als SMD verwendet werden kann, ohne abschließende Montage in einer Umhüllung. Das Verfahren hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Halbleiteranordnung in einfacher Weise in bestimmten Standardabmessungen, wie sie für SMDs vorhanden sind, hergestellt werden können. Solche Standardabmessungen, beispielsweise 0805 (0,8 Zoll × 0,5 Zoll × 0,5 Zoll) oder 0603 (0,6 Zoll × 0,3 Zoll × 0,3 Zoll), können hergestellt werden, indem die Abmessungen des Kontaktkörpers angepasst werden.
  • Vorzugsweise werden Kontaktkörper so angebracht, dass ein Abstand zwischen Oberseiten der Mesastrukturen und Oberseiten der Kontaktkörper mehr als 1 mm beträgt. Mit anderen Worten, es werden Kontaktkörper mit einer Länge von mehr als 1 mm angebracht. Der Abstand zwischen den Anschlusselektroden wird dann im Vergleich zu einer Halbleiteranordnung, die mit dem bekannten Verfahren hergestellt worden ist, um mehr als 1 mm vergrößert, sodass die Halbleiteranordnung bei verhältnismäßig hohen Spannungen von mehr als 300 V zwischen den Anschlusselektroden gut funktioniert.
  • Der Raum zwischen den Kontaktkörpern kann beispielsweise dadurch gefüllt werden, dass ein Harz zwischen die Kontaktkörper gegossen wird und man dieses Harz aushärten lässt. Wenn der Wafer in einzelne Halbleiteranordnungen aufgespalten wird, werden dann von dem Harz umgebene Kontaktkörper gebildet. Ein zusätzlicher Vorteil wird erhalten, wenn durch Platzieren des Wafers mit Kontaktkörpern in einem Formhohlraum ein Isoliermaterial angebracht wird, wobei die Oberseiten der Kontaktkörper und die Unterseite des Wafers an Wänden des Formhohlraums anliegen, und der Formhohlraum mit Harz gefüllt wird. Die Oberseiten der Kontaktkörper bleiben frei von Harz, weil sie an einer Wand des Formhohlraums anliegen. Das Harz kann somit in einfacher Weise mit ho her Genauigkeit angebracht werden. Dieses Verfahren ist insbesondere zur Massenfertigung sehr gut geeignet. Eine solche Technik ist eine zum Umhüllen von Halbleiterelementen verwendete Standardtechnik, sodass die Technologie zur Verfügung steht.
  • Es sei bemerkt, dass diese Technik des Füllens der Räume zwischen den Kontaktkörpern sich von der Einkapselung von Halbleiterkörpern in geeigneten Gehäusen unterscheidet. Im letztgenannten Fall werden die Anschlusselektroden der Halbleiterkörper über Bonddrähte mit Leiterahmen verbunden. Die Leiterrahmen mit den Halbleiterkörpern werden erst danach vollständig von dem Harz umhüllt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Hochfrequenzeigenschaften von mit dem Verfahren hergestellten Halbleiteranordnungen viel besser sind als die von herkömmlichen Halbleiteranordnungen, weil keine Bonddrähte verwendet werden.
  • Ein zusätzlicher Vorteil wird erhalten, wenn der Formhohlraum Hilfsmittel umfasst, die die Kontaktkörper während des Füllens in ihrer Position fixieren. Hilfsmittel wie Vorsprünge oder Aussparungen werden dann verwendet, um die Kontaktkörper zu fixieren. Der Wafer mit Kontaktkörpern, die mit Harz versehen sind, ist dann in solcher Weise fixiert, dass ein Verwerfen des Wafers und eine Verformung der Kontaktkörper verhindert wird.
  • Bei Kontaktkörpern mit geringfügig ungleicher Länge kann es vorkommen, dass ein Kontaktkörper nicht an der Wand des Formhohlraums anliegt. In einer solchen Situation kann das Harz die Oberseite des Kontaktkörpers bedecken und eine elektrische Verbindung mit dem genannten Kontaktkörper behindern. Bei einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird ein Isoliermaterial durch Einbringen eines verformbaren Isoliermaterials in die Räume zwischen den Mesastrukturen und durch Versehen einer isolierenden Schablone mit Aussparungen für die Kontaktkörper in den Räumen zwischen den Mesastrukturen angebracht, wobei die Kontaktkörper in die Aussparungen gelangen und ein Teil des verformbaren Isoliermaterials in die Aussparungen zwischen den Kontaktkörpern und der Form gedrückt wird, woraufhin das verformbare Isoliermaterial ausgehärtet wird und der Wafer und das Isoliermaterial in einzelne Halbleiterkörper aufgespalten werden. Bei einer solchen Ausführungsform ist es verhältnismäßig einfach, die Oberseiten der Kontaktkörper von dem verformbaren Isoliermaterial frei zu halten, weil die Menge an verformbarem Isoliermaterial, das in die Aussparungen gedrückt wird, über die Form der Schablone gesteuert werden kann. Das Isoliermaterial der Schablone und das ausgehärtete verformbare Isoliermaterial werden im Aufspaltungsprozess aufgespalten.
  • Vorzugsweise ist die Isolierschicht mit Rillen zwischen den Kontaktkörpern versehen und werden der Wafer und das Isoliermaterial durch Drahtsägen aufgespalten, wobei die Rillen in dem Isoliermaterial als Führungen für eine Drahtsäge verwendet werden. Ein derartiges Verfahren hat den Vorteil, dass die Halbleiteranordnungen mit hoher Dimensionsgenauigkeit hergestellt werden können.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, umfassend ein Halbleitersubstrat mit einer passivierten Mesastruktur, versehen mit einem Halbleiterelement mit einer Anschlusselektrode auf einer Oberseite der Mesastruktur und einer Anschlusselektrode auf dem Halbleitersubstrat.
  • Gemäß der Erfindung umfasst die Anschlusselektrode auf der Mesastruktur einen leitfähigen Kontaktkörper, der von einem Isoliermaterial umgeben ist, sodass der Halbleiterkörper zur Verwendung als oberflächenmontiertes Bauteil geeignet ist. Eine Oberseite des Kontaktkörpers dient als Anschlusspunkt für die Anschlusselektrode auf der Mesastruktur.
  • Eine derartige Halbleiteranordnung kann verhältnismäßig hohe Spannungen zwischen den Anschlusselektroden aushalten. Darüber hinaus ist die Halbleiteranordnung durch die passivierte Mesastruktur und den isolierten Kontaktkörper gut passiviert, sodass der Halbleiterkörper mit dem Kontaktkörper ohne weitere Montage in einer Umhüllung als SMD verwendet werden kann. Der Halbleiterkörper kann in einfacher Weise in bestimmten Standardabmessungen hergestellt werden, die für SMDs vorhanden sind, indem die Abmessungen des Kontaktkörpers angepasst werden.
  • Vorzugsweise ist ein Kontaktkörper so angebracht, dass ein Abstand zwischen einer Oberseite der Mesastruktur und einer Oberseite des Kontaktkörpers mehr als 1 mm beträgt. Eine solche Halbleiteranordnung ist bis zu einer Spannung von mehr als 300 V zwischen den Anschlusselektroden beständig.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Weiteren näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 einen Querschnitt eines Wafers aus Halbleitermaterial, der mit Halbleiterelementen in passivierten Mesastrukturen versehen ist,
  • 2 eine Draufsicht eines Wafers aus Halbleitermaterial, der mit Halbleiterelementen in passivierten Mesastrukturen versehen ist,
  • 3 bis 6 Querschnitte, die verschiedene Stadien der Herstellung eines Halbleiterkörpers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellen, und
  • 7 bis 10 verschiedene Stadien der Herstellung einer Halbleiteranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Zeichnung ist rein schematisch und nicht maßstabsgetreu. Entsprechende Teile haben im Allgemeinen in der Zeichnung die gleichen Bezugszeichen.
  • 1 bis 6 zeigen in einem ersten Ausführungsbeispiel Stadien eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, wobei eine Oberseite eines Wafers 12 aus Halbleitermaterial mit Halbleiterelementen in passivierten Mesastrukturen 2 versehen wird, wobei die genannten Halbleiterelemente mit Anschlusselektroden versehen werden, indem Elektroden auf den Mesastrukturen 2 und auf eine Unterseite 5 des Wafers angebracht werden, woraufhin der Wafer 12 in einzelne Halbleiterkörper 10 aufgespalten wird, die je eine Mesastruktur 2 umfassen. 1 und 2 zeigen, dass die passivierte Mesastruktur 2 eine Oberseite oder ein Plateau 7 umfasst, das von einer Rille oder Aussparung 8 umgeben ist. Die Rille oder Aussparung 8 ist mit einer Passivierungsschicht 9 versehen. 1 und 2 zeigen, wie ein Wafer 12 aus Halbleitermaterial mit Dioden in Mesastrukturen 2 in einer Weise versehen wird, die analog einem Verfahren ist, das im deutschen Patent Nr. 2930460 beschrieben wird. Hier ist ein pn-Übergang 11 parallel zu einer Hauptfläche des Wafers 12 angebracht. Hierzu ist ein n-Wafer aus Silicium 12 mit einer n+-Schicht 13 und einer p+-Schicht 14 versehen. So wird ein pn-Übergang 11 zwischen der Schicht 14 und dem Siliciumwafer 12 erzeugt. Der Wafer 12 ist dann mittels einer 10 μm dicken Aluminiumschicht 15 mit einer p++-Siliciumstützscheibe 16 verbunden, um ihn für die Verarbeitung stärker zu machen. Anschließend werden in einer Oberseite des Wafers 12 Rillen 8 angebracht, die in die Stützscheibe 16 übergehen. Wände der Rillen 8 erhalten eine Glasschicht 9. Standardkontaktschichten aus Ti-Ni-Ag 3 und 4 werden hintereinander auf einer Oberseite 7 bzw. einer Unterseite 5 des Wafers 1 angebracht. Die Ti-Ni-Ag-Schicht 3 wird auf der Oberseite mit Hilfe einer Standardlithographietechnik strukturiert, sodass die Anschlusselektroden 3 nur auf den Plateaus 7 der Mesastrukturen vorhanden sind.
  • 3 zeigt, wie gemäß der Erfindung Elektroden auf den Mesastrukturen aufgebracht werden, indem leitfähige Kontaktkörper 3' auf den Oberseiten 7 der Mesastrukturen 2 aufgebracht werden. In diesem Beispiel umfassen die Kontaktkörper 3' zylindrische Kupferstifte, die je mit einer Oberfläche verlötet sind, die senkrecht zum Zylinder auf der Ti-Ni-Ag-Schicht steht. Vorzugsweise werden Kontaktkörper 3' so angebracht, dass ein Abstand zwischen den Oberseiten 7 der Mesastrukturen und Oberseiten 7' der Kontaktkörper 3' mehr als 1 mm beträgt. Mit anderen Worten, in diesem Beispiel werden Kontaktkörper 3' mit einer Länge von mehr als 1 mm angebracht. Die Kontaktstifte 3' werden während des Lötens der Kontaktkörper an die Ti-Ni-Ag-Schicht 3 mit Hilfe einer Graphitschablone angebracht und fixiert. Das Anbringen der Stifte mit Hilfe einer Schablone eignet sich sehr gut zur Automatisierung. 4 und 5 zeigen, wie ein Isoliermaterial 18 in Räume 17 zwischen den Kontaktkörpern 3' eingebracht wird. In diesem Beispiel wird ein Isoliermaterial 18 dadurch verschafft, dass der Wafer 1 mit Kontaktkörpern 3' in einem Formhohlraum platziert wird, wobei die Oberseiten 7' der Kontaktkörper 3' und die Unterseite des Wafers 1 an Wände des genannten Formhohlraums anliegen, woraufhin der Formhohlraum mit Harz 18 gefüllt wird. Die Oberseiten 7' der Kontaktkörper 3 bleiben frei von Harz 18, weil sie an einer Wand des Formhohlraums anliegen. Das Harz 18 kann mit Hilfe eines solchen Verfahrens somit in einfacher Weise mit hoher Genauigkeit angebracht werden. Als Harz 18 wird ein Standard-Epoxidmaterial verwendet. Solche Materialien sind für das Umhüllen von elektronischen Komponenten bekannt. Dieses Verfahren ist besonders sehr gut für Massenfertigung geeignet. Eine solche Technik wird als Standardtechnik beim Umhüllen von Halbleiterelementen verwendet, sodass die Technologie zur Verfügung steht. 4 zeigt, dass der Formhohlraum Hilfsmittel 20 umfasst, die die Kontaktkörper 3' während des Füllens an ihrer Stelle halten. In diesem Beispiel sind die Hilfsmittel 20 Vorsprünge auf der Formwand. Der Wafer 1 mit Kontaktkörpern 3' wird dann so fixiert, das ein Verwerfen des Wafers 1 und eine Verformung der Kontaktkörper 3' während des Formens verhindert werden. Nachdem das Isoliermaterial 18 angebracht worden ist, wird eine leitfähige Schicht 25 auf der Oberseite 7' der Kontaktkörper 3' und des Isoliermaterials angebracht, um so ein besseres Kontaktieren der Kontaktkörper zu ermöglichen (siehe 5). Die leitfähige Schicht 25 umfasst eine Standardlötschicht aus beispielsweise Ag, Ni-Ag, Ti-Ni-Ag oder Pb-Sn.
  • 4 zeigt, wie die Form auch Vorsprünge 21 umfasst, sodass das Isoliermaterial 18 zwischen den Kontaktkörpern 3' mit Rillen 22 versehen wird (siehe auch 5). Der Wafer 1 und das Isoliermaterial 18 werden anschließend durch Drahtsägen aufgespalten, wobei die Rillen 22 in dem Isoliermaterial 18 als Führungen für die Drahtsäge dienen. Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass die Halbleiteranordnungen 10 mit hoher Dimensionsgenauigkeit hergestellt werden können.
  • 6 zeigt, wie die Kontaktkörper 3' nach dem Aufspalten des Wafers 1 um eine Isolierschicht 18 herum angebracht werden. Die Halbleiterkörper sind dann fertig für den Gebrauch als Halbleiteranordnungen vom Oberflächenmontagetyp (SMD). Eine Oberseite 7' jedes Kontaktkörpers 3' ist nicht isoliert und wirkt als Anschlusselektrode, um den Anschluss der Elektrode an beispielsweise Leitern auf einer Printplatte zu ermöglichen, wenn die Halbleiteranordnung auf einer solchen Platte montiert wird.
  • Im vorliegenden Beispiel werden eine Stützscheibe 16 und ein Halbleiterwafer 12 von 300 μm Dicke verwendet. Die Länge des Kontaktstiftes beträgt 1,4 mm. Die Halbleiteranordnung hat dann die Abmessungen 2 × 1,25 × 1,25 mm. Diese Abmessungen sind die für eine so genannte 0805-SMD-Umhüllung vorgeschriebenen Abmessungen. Andere Standardabmessungen können leicht hergestellt werden, indem die Abmessungen des Kontaktkörpers 3' angepasst werden.
  • Die mit dieser Ausführungsform des Verfahrens hergestellte Halbleiteranordnung funktioniert bei verhältnismäßig hohen Spannungen von mehr als 500 V an den Anschlusselektroden 7', 4 zufriedenstellend.
  • 7 bis 10 zeigen ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren. Bei dieser Ausführungsform wird erst eine Struktur hergestellt, die analog der in 1 und 2 dargestellten Struktur ist und für die vorherige Ausführungsform beschrieben worden ist, wobei eine Oberseite eines Wafers 12 aus Halbleitermaterial mit Halbleiterelementen in passivierten Mesastrukturen versehen wird. Bei dieser zweiten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Isoliermaterial 18 verschafft, siehe 7, in dem ein verformbares Isoliermaterial 18', in diesem Beispiel ein aushärtbares Epoxidkunstharz, das an sich bekannt ist, in den Räumen 17 zwischen den Kontaktkörpern 3' eingebracht wird. 8 zeigt weiter, wie eine isolierende Schablone 18'' aus Aluminiumoxid mit Aussparungen 26 für die Kontaktkörper 3' angebracht wird. Die Kontaktkörper 3' treten in die Aussparungen 26 ein. 8 und 9 zeigen, wie beim Herstellen der Schablone 18'' ein Abschnitt 18''' des verformbaren Isoliermaterials 18' in die Aussparungen 26 zwischen den Kontaktkörpern 3' und die Schablone 18'' gedrückt wird. Das verformbare Isoliermaterial 18', 18''' wird anschließend durch eine Wärmebehandlung von einigen Minuten bei ungefähr 150°C ausgehärtet. Die genaue Aushärtdauer hängt von dem verwendeten Epoxidharz ab. Bei einer solchen Ausführungsform ist es verhältnismäßig einfach, Oberseiten 7' der Kontaktkörper 3' von dem verformbaren Isoliermaterial 18', 18''' frei zu halten, weil die Menge an verformbarem Isolierma terial 18''', das in die Aussparungen 26 gedrückt wird, mit Hilfe der Menge an eingebrachtem Material 18' und der Form der Schablone 18'' geregelt werden kann.
  • Die Oberseite 7' der Kontaktkörper und die Oberseite der Schablone 18'' werden mit einer leitfähigen Schicht 25 versehen (siehe 9), um einen guten elektrischen Kontakt mit der Halbleiteranordnung zu ermöglichen. Diese Schicht umfasst eine Standard-Ti-Ni-Ag-Kontaktschicht.
  • 8 zeigt, wie das Isoliermaterial der Schablone 18'' Rillen 22 zwischen den Kontaktkörpern 3' umfasst. Der Wafer 1 und die Schablone 18'' werden anschließend durch Drahtsägen aufgespalten, wobei die Rillen 22 in der Schablone als Führungen für die Drahtsäge dienen. Ein solches Verfahren hat den Vorteil, dass Halbleiteranordnungen 10 mit höher Dimensionsgenauigkeit hergestellt werden können.
  • 6 und 10 zeigen, wie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Halbleiteranordnung 10 mit einem Halbleiterkörper hergestellt wird, umfassend ein Halbleitersubstrat 2 mit einer passivierten Mesastruktur 2, versehen mit einem Halbleiterelement mit einer Anschlusselektrode 7' auf der Mesastruktur 2 und einer Anschlusselektrode 4 auf dem Halbleitersubstrat 1.
  • Gemäß der Erfindung umfasst die Anschlusselektrode 7' auf der Mesastruktur 2 einen leitfähigen Kontaktkörper 3', der von einem Isoliermaterial 18, 18', 18'', 18''' umgeben ist, sodass der Halbleiterkörper zur Verwendung als Halbleiteranordnung 10 zur Oberflächenmontage geeignet ist. Eine Oberseite 7' des Kontaktkörpers 3' dient als Anschlusspunkt für die Anschlusselektrode auf der Mesastruktur 2.
  • Eine derartige Halbleiteranordnung ist gegen verhältnismäßig hohe Spannungen zwischen den Anschlusselektroden beständig. Darüber hinaus ist die Halbleiteranordnung 10 durch die passivierte Mesastruktur 2 und den isolierten Kontaktkörper 3' gut passiviert, sodass der Halbleiterkörper mit dem Kontaktkörper 3' ohne abschließende Montage in einer Umhüllung als SMD verwendet werden kann. Die Halbleiteranordnung 10 kann in einfacher Weise in bestimmten Standardabmessungen hergestellt werden, wie sie für SMDs vorhanden sind, indem die Abmessungen des Kontaktkörpers 3' angepasst werden.
  • Vorzugsweise wird ein Kontaktkörper 3' so angebracht, dass ein Abstand zwischen einer Oberseite 7 der Mesastruktur 2 und einer Oberseite 7' des Kontaktkörpers 3' mehr als 1 nun beträgt. Eine solche Halbleiteranordnung 10 ist gegen eine Spannung von mehr als 300 V zwischen den Anschlusselektroden 7', 4 beständig.
  • Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, da für den Fachkundigen im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen und Varianten möglich sind. So kann der Halbleiterwafer aus einem anderen Material hergestellt sein als Silicium, beispielsweise aus Germanium oder GaAs. In den Beispielen wird eine Stützscheibe 16 verwendet. Eine solche Stützscheibe 16 ist für die Erfindung nicht wesentlich, beispielsweise wenn der Wafer 12 aus Halbleitermaterial genügend dick ist. Die Stützscheibe 16 kann auch aus einem gut leitenden Metall hergestellt werden, während andere Materialien als Ti-Ni-Ag oder Lot zum Befestigen der Kontaktkörper 3' und für die leitfähige Schicht verwendet werden können.
  • In den Mesastrukturen 2 können mehrere pn-Übergänge oder passive Elemente vorhanden sein, die beispielsweise Transistoren oder Widerstände bilden. In diesem Fall können auf den Oberseiten der Mesastruktur mehrere Kontaktkörper aufgebracht werden, je nach der Anzahl von Anschlusselektroden. In den Beispielen wurde ein Kunstharz als Isoliermaterial verwendet. Es ist auch möglich, ein anderes Isoliermaterial zu verwenden, beispielsweise ein Keramikmaterial oder ein Glas oder ein Oxidmaterial. Aufspalten des Wafers und der Kontaktkörper, die von dem Isoliermaterial umgeben sind, erfolgt in den Beispielen durch Drahtsägen. Es ist auch möglich, sie durch alternative Techniken wie Brechen, Fräsen oder Ätzen aufzuspalten.
  • Die Kontaktkörper dienen dazu, elektrischen Strom zu leiten. Das bedeutet jedoch nicht, dass die Kontaktkörper notwendigerweise metallisch leitfähig sein müssen. Es kann unter bestimmten Umständen wünschenswert sein, wenn die Kontaktkörper 3' einen gewissen elektrischen Widerstand haben, beispielsweise um einen Strom durch die Halbleiteranordnung zu begrenzen. In den Beispielen wurden zylindrische Kupferkontaktkörper verwendet. Die Erfindung ist nicht auf Kontaktkörper begrenzt, die aus einem solchen Material hergestellt sind und eine solche Form haben. So können die Kontaktkörper auch aus einem anderen leitfähigen Metall oder einem anderen leitfähigen Material hergestellt werden, wie einem leitfähigen Keramikmaterial oder Kunstharz. Die Form der Kontaktkörper ist nicht kritisch. So können auch eckige Kontaktkörper verwendet werden. Die Oberseite 7' der Kontaktkörper 3' hat in den Beispielen eine leitfähige Schicht 25 erhalten. Eine leitfähige Schicht 25 ist nicht notwendig, wenn die Kontaktkörper selbst genügend leitfähig sind.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, das Folgendes umfasst – Versehen einer Oberseite eines Wafers aus Halbleitermaterial mit Halbleiterelementen in passivierten Mesastrukturen; – Versehen der Halbleiterelemente mit Anschlusselektroden, die auf Oberseiten der Mesastrukturen und auf einer Unterseite des Wafers angebracht werden; – Aufspalten des Wafers in einzelne Halbleiterkörper, die eine Mesastruktur mit einer mit einer Unterseite des Körpers verbundenen ersten Anschlusselektrode und mit einer auf der Mesastruktur angebrachten zweiten Anschlusselektrode umfassen, wobei die zweiten Anschlusselektroden, vor dem Aufspalten des Wafers, durch Anbringen von leitfähigen Kontaktkörpern auf Oberseiten der Mesastrukturen und durch Anbringen eines Isoliermaterials in Räumen zwischen den genannten Kontaktkörpern angebracht werden, sodass die Kontaktkörper von Isolation umgeben sind, wobei Oberseiten der Kontaktkörper nicht mit dem Isoliermaterial bedeckt werden, während die Kontaktkörper solche Abmessungen haben, dass die Halbleiterkörper zur Oberflächenmontage geeignet sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktkörper so angebracht werden, dass ein Abstand zwischen Oberseiten der Mesastrukturen und Oberseiten der Kontaktkörper mehr als 1 mm beträgt.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Platzieren des Wafers mit Kontaktkörpern in einem Formhohlraum ein Isoliermaterial angebracht wird, wobei die Oberseiten der Kontaktkörper und die Unterseite des Wafers an Wänden des Formhohlraums anliegen, woraufhin der Formhohlraum mit Harz gefüllt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Formhohlraum Hilfsmittel umfasst, die die Kontaktkörper während des Füllens in ihrer Position fixieren.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isoliermaterial durch Einbringen eines verformbaren Isoliermaterials in die Räume zwischen den Mesastrukturen und durch Versehen einer isolierenden Schablone mit Aussparungen für die Kontaktkörper in den Räumen zwischen den Mesastrukturen angebracht wird, wobei die Kontaktkörper in die Aussparungen gelangen und ein Teil des verformbaren Isoliermaterials in die Aussparungen zwischen den Kontaktkörpern und der Form gedrückt wird, woraufhin das verformbare Isoliermaterial ausgehärtet wird und der Wafer und das Isoliermaterial in einzelne Halbleiterkörper aufgespalten werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht mit Rillen zwischen den Kontaktkörpern versehen ist und der Wafer und das Isoliermaterial durch Drahtsägen aufgespalten werden, wobei die Rillen in dem Isoliermaterial als Führungen für eine Drahtsäge verwendet werden.
  7. Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, umfassend ein Halbleitersubstrat mit einer passivierten Mesastruktur, versehen mit einem Halbleiterelement mit einer Anschlusselektrode auf einer Oberseite der Mesastruktur und einer Anschlusselektrode auf dem Halbleitersubstrat, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusselektrode auf der Mesastruktur einen leitfähigen Kontaktkörper umfasst, der von einem Isoliermaterial umgeben ist, sodass der Halbleiterkörper zur Verwendung als oberflächenmontiertes Bauteil geeignet ist.
  8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktkörper so angebracht ist, dass ein Abstand zwischen einer Oberseite der Mesastruktur und einer Oberseite des Kontaktkörpers mehr als 1 mm beträgt.
DE69634816T 1995-12-14 1996-11-27 Methode zur herstellung eines halbleiterbauteils für oberflächenmontage, geeignet für vergleichsweise hohe spannungen und ein solches halbleiterbauteil Expired - Fee Related DE69634816T2 (de)

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EP95203488 1995-12-14
EP95203488 1995-12-14
PCT/IB1996/001311 WO1997022145A1 (en) 1995-12-14 1996-11-27 Method of manufacturing a semiconductor device for surface mounting suitable for comparatively high voltages, and such a semiconductor device

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