EP1523769A1 - Anordnung mit einem halbleiterchip und dessen träger sowie verfahren zur bond-drahtverbindung - Google Patents

Anordnung mit einem halbleiterchip und dessen träger sowie verfahren zur bond-drahtverbindung

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EP1523769A1
EP1523769A1 EP03787714A EP03787714A EP1523769A1 EP 1523769 A1 EP1523769 A1 EP 1523769A1 EP 03787714 A EP03787714 A EP 03787714A EP 03787714 A EP03787714 A EP 03787714A EP 1523769 A1 EP1523769 A1 EP 1523769A1
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contact
carrier
semiconductor chip
nailhead
wire
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Sieglinde Kraus
Gunther Rauscher
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Aumovio Germany GmbH
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Siemens AG
Siemens Corp
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Definitions

  • Arrangement comprising a semiconductor chip and a carrier provided with a plated through-hole as well as a wire connecting a connection pad of the semiconductor chip to the plated-through hole, and method for producing such an arrangement
  • the invention relates to an arrangement comprising a semiconductor chip and a carrier provided with a contact point and a wire connecting a terminal pad of the semiconductor chip with the contact point, wherein a first nailhead contact is formed on the contact point, the first end of the. Wire is connected to a second nailhead contact with the terminal pad of the semiconductor chip and the second end of the wire by means of a wedge contact with the first nailhead contact.
  • the invention also relates to a method for producing such an arrangement.
  • the object of the invention is to enable as simple and cost-effective as possible a connection of a wire, in particular a gold or aluminum wire with a carrier surface, which has only a low degree of metallization at the point to be bonded.
  • the invention teaches a nailhead contact directly onto a support surface at the site of a via contact. without further surface metallization being present there. Only the through-hole forming hole through the carrier is metallized. By applying the nailhead contact on the surface of the carrier at the location of this hole, a sufficiently good connection is made to the metallization in the hole, so that by means of the Wedge contact applied to the nailhead contact, a connection to the other surface of the carrier or to a metal layer between two insulating carrier layers is made. Thus, a contact pad on the carrier is replaced in accordance with the invention by the first nailhead contact. This advantageously saves expensive substrate area; the circuit can be switched off.
  • a further advantage of the arrangement according to the invention or of the method according to the invention is that, by dispensing with the customary bonding pads on the carrier surface, a process step in the production of printed conductors on the carrier surface can be dispensed with. This leads to a cost reduction due to the saving of gold paste commonly used for this purpose.
  • the carrier is to be formed with a ceramic.
  • the carrier may also be a PC board (printed circuit board).
  • the carrier may be both of an insulating layer, so that the through-connection extends from one carrier surface to the other, but it may also consist of two or more insulating layers, wherein metallizations in the form of lines and / or ground planes are arranged between the layers and the vias at least partially extend only to these intermetallicizations.
  • FIG. 1 An arrangement according to the invention.
  • a carrier 1 is formed with two insulating layers, between which metallized surfaces and / or conductor tracks 2 are arranged.
  • a semiconductor chip 3 is arranged on a surface of the carrier 1.
  • the carrier layer, on which the semiconductor chip 3 is arranged leads a through-connection 9, by means of which the metallized surface o- of the conductor track 2 can be contacted.
  • no contact pad is provided on the carrier surface but a first nailhead contact 4 is applied, from which the wire has been severed.
  • a connection pad (not shown in detail) of the semiconductor chip 3 is a second
  • Nailhead contact 5 generates, starting from which the semiconductor chip 3 with the through-connection 9 connecting wire 6 to the first nailhead contact 4 extends and is connected there by means of a wedge contact 7 with this.
  • the first nail head contact 4 is pressed somewhat into the hole in the carrier layer of the through-connection 9, so that good contact with the metallization of the hole is achieved.
  • the invention is not limited to multi-layer application
  • the capillary 8 of the bonding tool is also shown to indicate the inventive method.

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

Auf einem Träger (1) ist ein Halbleiterchip (3) angeordnet, der mit einer metallisierten Fläche auf er Rückseite des Trägers über eine Durchkontaktierung (9) verbunden ist. Auf der Durchkontaktierung (9) ist ein erster Nailhead-Kontakt (4) erzeugt, von dem der Draht abgetrennt wurde. Auf einem Anschlusspad des Halbleiterchips (3) ist ein zweiter Nailhead-Kontakt (5) erzeugt, von dem ausgehend der den Halbleiterchip (3) mit der Durchkontaktierung (9) verbindende Draht (6) zum ersten Nailhead-Kontakt (4) verläuft und dort mittels eines Wedge-Kontakts (7) mit diesem verbunden ist.

Description

ANORDNUNG MIT EINEM HALBLEITERCHIP UND DESSEN TRÄGER SOWIE VERFAHREN ZUR BOND-DRAHTVERBINDUNG
Beschreibung
Anordnung mit einem Halbleiterchip und einem mit einer Durchkontaktierung versehenen Träger sowie einem ein Anschlusspad des Halbleiterchips mit der Durchkontaktierung verbindenden Draht und Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Halbleiterchip und einem mit einer Kontaktstelle versehenen Träger so- wie einem ein Anschlusspad des Halbleiterchips mit der Kontaktstelle verbindenden Draht, wobei auf der Kontaktstelle ein erster Nailhead-Kontakt geformt ist, das erste Ende des . Drahtes mit einem zweiten Nailhead-Kontakt mit dem Anschlusspad des Halbleiterchips und das zweite Ende des Drahtes mittels eines Wedge-Kontaktes mit dem ersten Nailhead-Kontakt verbunden ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung.
Eine solche Anordnung und ein solches Verfahren sind aus der JP 2000-323514 A bekannt. Dort soll das Problem gelöst werden, gute Bondkontakte, insbesondere Wedge-Kontakte, auf Leiterbahnen aus sich schlecht mit Gold verbindenden Materialien herzustellen. Weitere Anwendungsgebiete sind dieser Schrift nicht zu entnehmen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine möglichst einfache und kostengünstige und trotzdem gute Verbindung eines Drahtes, insbesondere eines Gold- oder Aluminiumdrahtes mit einer Trägeroberfläche, die an der zu bondenden Stelle nur einen ge- ringen Metallisierungsgrad aufweist, zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch die Anordnung gemäß Anspruch 1 oder das Verfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach lehrt die Erfindung, einen Nailhead-Kontakt direkt auf eine Trägeroberfläche an der Stelle einer Durchkontaktie- rung anzubringen, ohne dass dort eine weitere Oberflächenme- tallisierung vorhanden ist. Lediglich das die Durchkontaktierung bildende Loch durch den Träger ist metallisiert. Durch das Aufbringen des Nailhead-Kontaktes auf der Oberfläche des Trägers an der Stelle dieses Lochs wird eine ausreichend gute Verbindung zu der Metallisierung im Loch hergestellt, so dass mittels des auf den Nailhead-Kontakt aufgebrachten Wedge- Kontakts eine Verbindung zur anderen Oberfläche des Trägers oder zu einer Metalllage zwischen zwei isolierenden Träger- schichten hergestellt ist. Es wird also ein Kontaktpad auf dem Träger in erfindungsgemäßer Weise durch den ersten Nailhead-Kontakt ersetzt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise teuere Substratfläche eingespart; die Schaltung kann gesh- rinkt werden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass durch den Verzicht auf die üblichen Bondanschlussflächen auf der Trägeroberfläche ein Prozessschritt bei der Herstellung von Leiterbahnen auf der Trägeroberfläche eingespart werden kann. Dies führt zu einer Kostenreduzierung aufgrund der Einsparung von hierzu üblicherweise verwendeter Goldpaste.
In Weiterbildung der Erfindung soll der Träger mit einer Ke- ramik gebildet sein. Alternativ kann der Träger auch ein PC- Board (printed circuit board) sein. Der Träger kann sowohl aus einer isolierenden Lage sein, so dass die Durchkontaktierung von einer Trägeroberfläche zur anderen reicht, er kann jedoch auch aus zwei oder mehreren isolierenden Lagen beste- hen, wobei zwischen den Lagen Metallisierungen in Form von Leitungen und/oder Masseflächen angeordnet sind und die Durchkontaktierungen zumindest teilweise nur bis zu diesen Zwischenmetallisierungen reichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels mit Hilfe einer Figur näher erläutert. Dabei zeigt die
Figur eine erfindungsgemäße Anordnung.
In der Figur ist ein Träger 1 mit zwei isolierenden Schichten gebildet, zwischen denen metallisierte Flächen und/oder Leiterbahnen 2 angeordnet sind. Auf einer Oberfläche des Trägers 1 ist ein Halbleiterchip 3 angeordnet. Durch die Trägerlage, auf der der Halbleiterchip 3 angeordnet ist, führt eine Durchkontaktierung 9, mittels der die metallisierte Fläche o- der Leiterbahn 2 kontaktiert werden kann. In erfindungsgemäßer Weise ist auf der Trägeroberfläche kein Kontaktpad vorgesehen sondern ein erster Nailhead-Kontakt 4 aufgebracht, von dem der Draht abgetrennt wurde. Auf einem Anschlusspad (nicht näher dargestellt) des Halbleiterchips 3 ist ein zweiter
Nailhead-Kontakt 5 erzeugt, von dem ausgehend der den Halbleiterchip 3 mit der Durchkontaktierung 9 verbindende Draht 6 zum ersten Nailhead-Kontakt 4 verläuft und dort mittels eines Wedge-Kontakts 7 mit diesem verbunden ist. Der erste Nail- head-Kontakt 4 ist im dargestellten Beispiel etwas in das Loch in der Trägerlage der Durchkontaktierung 9 hineingedrückt, so dass ein guter Kontakt mit der Metallisierung des Lochs zustande kommt.
Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei mehrlagigen
Trägern mit Zwischenmetallisierungen beschränkt sondern lässt sich auch auf einlagige Träger mit Rückseitenmetallisierung anwenden .
In der Figur ist außerdem die Kapillare 8 des Bondwerkzeugs dargestellt, um das erfindungsgemäße Verfahren anzudeuten.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung mit einem Halbleiterchip (3) und einem mit einer Kontaktstelle versehenen Träger (1) sowie einem ein Anschlusspad des Halbleiterchips (3) mit der Kontaktstelle verbindenden Draht (6) , wobei auf der Kontaktstelle ein erster Nailhead-Kontakt (4) geformt ist, das erste Ende des Drahtes (6) mit einem zweiten Nailhead-Kontakt (5) mit dem Anschlusspad des Halbleiterchips (3) und das zweite Ende des Drahtes (6) mittels eines Wedge-Kontaktes (7) mit dem ersten Nailhead-Kontakt (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstelle eine Durchkontaktierung (9) im Träger (1) ist und der erste Nailhead-Kontakt (4) direkt auf der Trägeroberfläche an der Stelle der Durchkontaktierung (9) angebracht ist, ohne dass dort eine weitere Oberflächenmetallisierung vorhanden ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) mit einer Keramik gebildet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der Träger (1) mit einer mehrlagigen Keramik gebildet ist und die Durchkontaktierung (9) eine Oberfläche des Trä- gers mit einer Metallisierung (2) zwischen zwei Keramiklagen verbindet .
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) ein PC-Board ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (1) mit einem mehrlagigen PC-Board gebildet ist und die Durchkontaktierung (9) eine Oberfläche des Trägers mit einer Metallisierung (2) zwischen zwei PC-Board- Lagen verbindet.
6. Verfahren zum elektrischen Verbinden eines Anschlusspads eines Halbleiterchips (3) mit einer Durchkontaktierung (9) auf einem Träger (1) mit den Schritten:
• Formen eines ersten Nailhead-Kontaktes (4) direkt auf der Trägeroberfläche an der Stelle der Durchkontaktierung (9), ohne dass dort eine weitere Oberflächenmetallisierung vorhanden ist, mittels der Kapillare eines Bondwerkzeugs,
• Abtrennen des Drahtes (6) von dem ersten Nailhead-Kontakt
(4) , • Formen eines zweiten Nailhead-Kontaktes (5) auf dem
Anschlusspad des Halbleiterchips (3) mittels der Kapillare (8) des Bondwerkzeugs,
• Führen des Drahtes (6) zum ersten Nailhead-Kontakt (4),
• Formen eines Wedge-Kontaktes (7) mit dem Ende des Drahtes (6) auf dem ersten Nailhead-Kontakt (4) mittels der Kapillare (8) des Bondwerkzeugs.
EP03787714A 2002-07-24 2003-07-22 Anordnung mit einem halbleiterchip und dessen träger sowie verfahren zur bond-drahtverbindung Withdrawn EP1523769A1 (de)

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