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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren
zum Herstellen derselben und insbesondere eine Technik, die zweckmäßig bei einer
Halbleitervorrichtung eingesetzt werden kann, bei der ein Halbleiterchip
auf eine Leiterkarte (eine Zwischenlage) durch ein Elastomer gebondet
werden kann.
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Stand der
Technik
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Bei
herkömmlichen
Halbleitervorrichtungen (Kompaktbaugruppen), wie BGA (ball grid
array) und CSP (chip size package) wird ein Halbleiterchip auf einer
Leiterkarte angebracht, die „Zwischenlage" genannt wird. Die
Zwischenlage arbeitet so, daß sie
den externen Anschluß des
Halbleiterchips mit dem Verbindungsabschnitt der Leiteranordnung
auf einem Montagesubstrat ausrichtet, um die Halbleitervorrichtung
darauf anzubringen, wie eine gedruckte Leiterkarte, oder um eine
Gitterumwandlung des externen Anschlusses des Halbleiterchips durchzuführen. Bei der
Zwischenlage sind eine Leiteranordnung mit einem vorbestimmten Muster
und ein Verbindungsanschluß zu
dem Montagesubstrat auf der Oberfläche eines isolierenden Substrates
vorgesehen.
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Wenn
bei der Halbleitervorrichtung beispielsweise ein Band aus einem
Polyimid, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa
30 ppm/°C
bis 40 ppm/°C
hat, als das isolierende Substrat für die Zwischenlage benutzt
wird, tritt beim Betrieb des Halbleiterchips, um die Temperatur
der Halbleitervorrichtung auf die Betriebstemperatur der Halbleitervorrichtung
anzuheben, eine Differenz in der Ausdehnung zwischen dem isolierenden
Substrat und dem Halbleiterchip auf, da der thermische Ausdehnungskoeffizient
eines herkömmlichen
Halbleiterchips, bei dem ein Silizium (Si)-Substrat verwendet wird,
etwa 2,6 ppm/°C
beträgt.
Dies bewirkt, daß eine
Zugbelastung auf die Verbindungsfläche zwischen dem isolierenden
Substrat (Zwischenlage) und dem Halbleiterchip aufgebracht wird.
Auf Grund des Aufbrin gens der Zugbelastung wird eine Belastung an
einem Verbindungsabschnitt zwischen dem externen Anschluß des Halbleiterchips
und der Leiteranordnung aufgebracht, was zum Reißen eines Drahtes oder dem
Ablösen
des Halbleiterchips führt.
In einem anderen Fall wird das isolierende Substrat verworfen, was
zu dem Aufbringen einer Last auf dem Verbindungsabschnitt zwischen
der Halbleitervorrichtung und dem Montagesubstrat führt und
das Reißen
eines Drahtes ergibt. Um dieses Problem zu überwinden, ist für eine Halbleitervorrichtung
ein Vorschlag gemacht worden, wobei beispielsweise ein Halbleiterchip über ein
flexibles Material, ein Elastomer genannt, auf der Zwischenlage
angebracht wird, als ein Mittel zum Entspannen der thermischen Belastung,
die durch die Differenz in dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten
zwischen dem isolierenden Substrat und dem Halbleiterchip hervorgerufen wird.
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Ein
Beispiel der Halbleitervorrichtung, bei der ein Halbleiterchip durch
das Elastomer aufgebracht worden ist, ist in den 1 und 2 gezeigt. Bei
dieser Halbleitervorrichtung ist ein Halbleiterchip 4 nach
der Flip-Chip-Technik über
ein Elastomer 3 auf einer Zwischenlage angebracht, die
den obigen Typ der Leiteranordnung 2 aufweist, welche auf
der Oberfläche
des obigen Typs eines isolierenden Substrates 1 vorgesehen
ist, und die Leiteranordnung 2 in diesem Abschnitt dringt
in eine Öffnung 1A des
isolierenden Substrates 1, und eine Öffnung 3A des Elastomers 3 wird
deformiert, um die Leiteranordnung 2 mit diesem hervorstehenden
Abschnitt mit einem externen Anschluß 401 in dem Halbleiterchip 4 zu
verbinden. Hier ist 1 eine typische Draufsicht auf
eine Halbleitervorrichtung vom Typ BGA, und 2 ist eine
typische Querschnittsansicht entlang der Linie G-G' der 1.
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Bei
der Halbleitervorrichtung vom Typ BGA, der in den 1 und 2 gezeigt
wird, absorbieren das Elastomer 3 und die Leiteranordnung 2 in
ihrem deformierten Abschnitt die thermische Belastung, die durch
die Differenz im thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem
Halbleiterchip 4 und dem isolierenden Substrat 1 (Zwischenlage)
hervorgerufen wird und können
so die thermische Belastung abschwächen. Weiter, wie in 2 gezeigt,
ist ein Durchgangsloch 1B in dem isolierenden Substrat 1 vorgesehen,
und ein Kugelanschluß 6 für die Verbindung
mit der Leiteranordnung 2 ist in dem Abschnitt des Durchgangsloches 1B vorgesehen.
Der Kugelanschluß 6 wird
zum Beispiel beim Anbringen der Halbleitervorrichtung auf einem
Montagesubstrat, wie einer Hauptplatine, als ein Verbindungsanschluß zwischen
der Leiteranordnung 2 und der Verdrahtung (Anschluß) auf dem
Montagesubstrat benutzt.
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Ein
Herstellungsprozeß für die Halbleitervorrichtung
vom Typ BGA, wie sie in den 1 und 2 gezeigt
ist, wird kurz erläutert.
Zunächst,
wie in 3A gezeigt, wird beispielsweise
eine Zwischenlage (eine Leiterkarte) bereitgestellt, die eine Leiteranordnung 2 aufweist,
mit einem vorbestimmten Muster, das auf der Oberfläche des
isolierenden Substrates 1 angeordnet ist, welches mit einer Öffnung 1A für das Bonden
und einer Durchgangsöffnung 1B an
jeweiligen vorbestimmten Positionen versehen ist. In diesem Fall,
wie in den 1 und 3A gezeigt, wird
die Leiteranordnung 2 so gebildet, daß ein Teil der Leiteranordnung 2 in
die Öffnung 1A zum
Bonden hervorsteht, während
ein weiterer Teil der Leiteranordnung 2 das Durchgangsloch 1B abdeckt.
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Die
Zwischenlage wird beispielsweise hergestellt, indem die Öffnung 1A zum
Bonden und das Durchgangsloch 1B gebildet werden, wobei
eine Form in dem isolierenden Substrat benutzt wird, so wie einem
Polyimidband, dann eine dünne
leitende Schicht, hergestellt aus einer Kupferfolie oder dergleichen,
auf der Oberfläche
des isolierenden Substrates 1 gebildet wird und die dünne leitende
Schicht durch Ätzen
oder dergleichen mit einem Muster versehen wird, um die Leiteranordnung 2 zu
bilden. Ein weiteres Beispiel des Verfahrens zum Herstellen der Zwischenlage
weist die Schritte des Bildens der dünnen leitenden Schicht auf
der Oberfläche
des isolierenden Substrates 1, dann des Bildens der Öffnung 1A zum
Bonden und des Durchgangsloches 1B in dem isolierenden
Substrat 1 durch Laserätzen,
wobei ein Kohlendioxidlaser, ein Excimerlaser oder dergleichen verwendet
wird, und des Ausbildens eines Musters in der dünnen leitenden Schicht durch Ätzen oder
dergleichen, um die Leiteranordnung 2 zu bilden, auf.
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In
diesem Fall ist das isolierende Substrat 1 im allgemeinen
in Form eines Bandes ausgebildet, das in einer Richtung kontinuierlich
ist, und in vielen Fällen
wird eine große
Anzahl von Halbleitervorrichtungen kontinuierlich in einem einzelnen
isolierenden Substrat 1 des obigen Types durch ein Umspulverfahren
gebildet, gefolgt von einem Abnehmen vorbestimmter Bereiche (Kompaktbaugruppenbereiche) von
dem isolierenden Substrat 1, um vereinzelte Stücke herzustellen.
Der Bereich, wie in 3A gezeigt, wird wiederholt über dem
gesamten isolierenden Substrat 1 gebildet.
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Als
nächstes
wird in dem Schritt des Elastomer-Bondens, wie in 3B gezeigt,
ein Elastomer 3, welches eine Öffnung hat, die an einer Position entsprechend
der Öffnung 1A zum
Bonden in dem isolierenden Substrat 1 vorgesehen ist, auf
die Oberfläche
der Zwischenlage gebondet, mit anderen Worten, der Zwischenlage
mit ihrer Oberfläche,
auf der die Leiteranordnung 2 ausgebildet worden ist. Zum Beispiel
kann eine Struktur aus drei Schichten, mit einem elastischen Material,
welches einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von nicht mehr
als 100 ppm/°C
oder einen Elastizitätsmodul
von nicht mehr als 1000 MPa hat und einer Klebmittelschicht, die
auf beiden Seiten des elastischen Materials vorgesehen ist, als
das Elastomer benutzt werden. Das elastische Material ist bevorzugt
ein poröses
Material, das für
Wasser hochgradig durchlässig
ist. Die Klebmittelschicht wird beispielsweise aus einem wärmehärtbaren
Harz gebildet, das zu einer Stufe B ausgehärtet worden ist.
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Als
nächstes,
in dem Schritt des Bondens eines Halbleiterchips, wie in 3C gezeigt,
wird der Halbleiterchip 4 auf das Elastomer 3 gebondet.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Halbleiterchip 4 ausgerichtet,
so daß sich
der externe Anschluß 401 innerhalb der Öffnung 3A in
dem Elastomer 3 befindet und der externe Anschluß 401 in
einer planaren Anordnung über
der Leiteranordnung 2 liegt, gefolgt von Bonden auf das
Elastomer 3. Danach wird Erwärmen durchgeführt, um
die Klebmittelschicht in dem Elastomer 3 voll auszuhärten.
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Als
nächstes
wird die Leiteranordnung 2 in ihrem Abschnitt, der in die Öffnung 1A zum
Bonden in dem isolierenden Substrat 1 ragt, mit einem Bondewerkzeug
in dem Schritt der Drahtverbindung unter Druck geschnitten, und
wird, wie in 3D gezeigt, der geschnittene
Abschnitt der Leiteranordnung 2 in die Öffnung 3A in dem Elastomer 3 geschoben
und deformiert. Danach wird beispielsweise Ultraschallschwingung
von dem Bondewerkzeug auf die Leiteranordnung 2 aufgegeben,
um die Leiteranordnung 2 mit dem Halbleiterchip an seinem
externen Anschluß 401 zu
verbinden. In diesem Fall wird die Leiteranordnung 2 in
ihrem Abschnitt, der in die Öffnung 1A zum
Bonden ragt, teilweise in ihrer vorbestimmten Position verengt,
so daß nach
dem Schneiden unter Druck mit dem Bondewerkzeug der hervorstehende
Abschnitt mit einem vorbestimmten externen Anschluß verbunden
werden kann, obwohl dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist.
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Als
nächstes,
in dem Schritt des Versiegelns, wird ein Isolator 5, der
beispielsweise aus einem wärmehärtbaren
Epoxyharz gebildet ist, durch die Öffnung 1A zum Bonden
in dem isolierenden Substrat 1 gegossen und wird ausgehärtet, um
den Verbindungsabschnitt zwischen der Leiteranordnung 2 und dem
Halbleiterchip an seinem externen Anschluß 401 zu versiegeln.
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Danach,
in dem Schritt des Anschließens
eines Kugelanschlusses, wird ein Kugelanschluß 6, der beispielsweise
aus einem Lötmittel
auf Pb-Sn-Basis gebildet ist, mit dem Durchgangsloch 1B in
dem isolierenden Substrat 1 verbunden, gefolgt durch Schneiden
des isolierenden Substrates 1 (Zwischenlage), um vorbestimmte
Bereiche (Kompaktbaugruppenbereiche) abzunehmen, um vereinzelte Stücke herzustellen.
Auf diese Weise kann die Halbleitervorrichtung vom Typ BGA, wie
sie in den 1 und 2 gezeigt
ist, hergestellt werden.
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Weiter
wird bei der Halbleitervorrichtung, wie sie in den 1 und 2 gezeigt
ist, beispielsweise ein Halbleiterchip vom Typ mit mittiger Kontaktfläche, wobei
der externe Anschluß 401 um
die Mittellinie der Oberfläche
eines Siliziumsubstrates vorgesehen ist, der mit einer Schaltung,
so wie einem DRAM (ein dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff)
versehen ist, als der Halbleiterchip 4 benutzt. Ein weiteres
Beispiel der Halbleitervorrichtung ist eine Halbleitervorrichtung,
welche einen Halbleiterchip vom Typ mit peripherer Kontaktfläche benutzt,
wobei der externe Anschluß 401 um
das Ende in der Richtung der langen Seite oder in der Richtung der
kurzen Seite der Oberfläche
des Siliziumsubstrates vorgesehen ist, das mit einer Schaltung versehen
ist. Der Verbindungsanschluß,
der auf dem Montagesubstrat angebracht ist, ist nicht auf den Kugelanschluß 6 begrenzt, es
kann beispielsweise ein Verbindungsanschluß benutzt werden, bei dem ein
flacher Verbindungsabschluß (ein
Steg) gebildet wird, wobei eine mit Kupfer doppelt plattierte Laminatkarte
auf der Fläche
der Verbindung zu dem Montagesubstrat benutzt wird.
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In
dem Fall der Halbleitervorrichtung, wie sie in den 1 und 2 gezeigt
ist, ist der Verbindungsabschnitt zwischen der Leiteranordnung 2 und dem
Halbleiterchip an seinem externen Anschluß 401 lediglich mit
dem Isolator 5 versiegelt. Daher liegt der Halbleiterchip 4 nach
außen
frei. Zum Beispiel wird in dem Fall eines MCM (Multichip-Moduls)
die Halbleitervorrichtung als eine Komponente einer elektronischen
Vorrichtung benutzt, die in dem Zustand, in dem sie auf einem Montagesubstrat
angebracht wird, so wie eine Hauptplatine, eine Funktion hat. In
diesem Fall, wenn der Halbleiterchip 4 nach außen frei
liegt, beispielsweise zu dem Zeitpunkt des Anbringens der Halbleitervorrichtung
auf dem Montagesubstrat oder zu dem Zeitpunkt des Verwendens des
Halbleitersubstrates, das auf dem Montagesubstrat angebracht ist,
tritt ein Problem dahingehend auf, daß die freiliegende Fläche des
Halbleiterchips 4 beschädigt
wird oder der Eckbereich des Halbleiterchips 4 bricht.
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Weiter,
da der Halbleiterchip 4 und das Elastomer 3 in
dem freiliegenden Zustand sind, ist es wahrscheinlich, das Wasser
durch die Klebmittelzwischenlage des Halbleiterchips 4 und
das Elastomer 3 dringt. Wenn ein poröses Material als das elastische Material
verwendet wird, das in dem Elastomer 3 eingesetzt wird,
ist es wahrscheinlich, daß das
Elastomer 3 Wasser absorbiert. Dies stellt ein Problem
dahingehend, daß das
absorbierte oder eingedrungene Wasser die Ablösung des Halbleiterchips 4 oder
der Leiteranordnung 2 hervorruft, wobei die interne Leiteranordnung
in dem Halbleiterchip 4 oder dergleichen wahrscheinlich
angegriffen wird, was zu verschlechterten elektrischen Eigenschaften
führt.
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Um
dieses Problem zu überwinden,
ist eine Halbleitervorrichtung, bei der nicht nur die Verbindung
zwischen der Leiteranordnung 2 und dem Halbleiterchip an
seinem externen Anschluß 401,
sondern auch, wie in 4 gezeigt, die Umfangsseiten
des Halbleiterchips 4 und das Elastomer 3 mit
dem Isolator 5 versiegelt sind, vorgeschlagen und eingesetzt worden.
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Die
Halbleitervorrichtung, wie sie in 4 gezeigt
ist, wird wie folgt hergestellt. In der Prozedur, wie sie in den 3A, 3B, 3C und 3D gezeigt
ist, wird der Halbleiterchip 4 auf die Zwischenlage durch
das Elastomer 3 gebondet und wird die Leiteranordnung 2 mit
dem Halbleiterchip 4 an seinem externen Anschluß 401 verbunden.
Danach, in dem Schritt des Versiegelns, werden die Umfangsflächen des
Halbleiterchips 4 und das Elastomer 3 und die
Verbindung zwischen der Leiteranordnung 2 und dem Halbleiterchip
an seinem externen Anschluß 401 mit
dem Isolator 5 versiegelt, zum Beispiel durch ein Transferverfahren,
wobei eine Form benutzt wird. Der Kugelanschluß 6 wird dann angeschlossen,
und die Zwischenlage wird an ihren vorbestimmten Bereichen abgenommen,
um vereinzelte Stücke
herzustellen.
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Wenn
in dem Schritt des Versiegelns die Umfangsflächen des Halbleiterchips 4 und
des Elastomers 3 beispielsweise durch ein Transferverfahren versiegelt
wird, wie in 5A gezeigt, wird die Zwischenlage,
auf der der Halbleiterchip 4 durch Flip-Chip-Technik angebracht
worden ist, zwischen einer oberen Matrize 7, welche mit
einem Hohlraum 702 zum Aufnehmen des Halbleiterchips 4 und
des Elastomers 3 versehen ist, und einer unteren Matrize 8 in
Form einer flachen Platte eingeschlossen und befestigt. In diesem
Fall zum Beispiel sind zwischen der oberen Matrize 7 und
der unteren Matrize 8, wie in 5A gezeigt,
zusätzlich
zu dem Hohlraum 702, Freiräume vorgesehen, zum Beispiel
ein Topf 704, in den der Isolator 5 zum Versiegeln
des Halbleiterchips 4 eingeführt wird, ein Gatter 701 zum
Gießen
des Isolators 5, der in dem Topf 704 eingelassen
und aufgeschmolzen worden ist, in den Hohlraum 702 und
eine Belüftung 703,
die, wenn der Isolator 5 durch das Gatter 701 eingegossen
worden ist, so arbeitet, daß sie
die Luft innerhalb des Hohlraumes 702 zur Außenseite
der Anordnung hin freigibt.
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In
dem Fall des Transferverfahrens, nachdem das wärmehärtbare Harz als der Isolator 5 in den
Topf 704 eingegeben und aufgeschmolzen worden ist, wie
in 5B gezeigt, wird der aufgeschmolzene Isolator 5 mittels
eines Kolbens 10 gepreßt. Dies
erlaubt es dem Isolator 5, daß er durch das Gatter 701 gelangt
und in den Hohlraum 702 gegossen wird. Nachdem der Isolator 5 in
den Hohlraum 702 gegossen worden ist, um die Umfangsflächen des Halbleiterchips 4 und
des Elastomers 3 mit dem Isolator 5 zu befüllen, wird
der Isolator 5 ausgehärtet, gefolgt
von Entfernen der oberen Matrize 7 und der unteren Matrize 8.
Somit werden die Umfangsflächen des
Halbleiterchips 4 und des Elastomers 3 und die Verbindung
zwischen der Leiteranordnung 2 und dem Halbleiterchip an
seinem externen Anschluß 401 mit
dem Isolator 5 versiegelt.
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Verfahren
zum Versiegeln der Umfangsflächen
des Halbleiterchips 4 und des Elastomers 3 mit dem
Isolator 5 umfassen zusätzlich
zu dem obigen Transferverfahren, bei dem eine Form verwendet wird,
ein Verfahren, bei dem die gesamte Oberfläche der Zwischenlage, auf der
der Halbleiterchip 4 durch Flip-Chip-Technik angebracht
worden ist, mit einem Isolator 5 beschichtet wird, der
aus einem wärmehärtbaren
Harz oder dergleichen gebildet ist.
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Bei
dem oben genannten Verfahren des Standes der Technik wird jedoch
in dem Schritt des Versiegelns, wenn die Umfangsflächen des
Halbleiterchips 4 mit dem Isolator 5 durch das
Transferverfahren, bei dem eine Form benutzt wird, versiegelt werden,
die Umfangsflächen
des Elastomers 3 auch mit dem Isolator versiegelt werden.
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Im
allgemeinen wird ein poröses
Material, das hochgradig flexibel und für Wasser hochgradig durchlässig ist,
in vielen Fällen
als das Elastomer 3 verwendet, und somit ist es wahrscheinlich,
daß Wasser
in dem Porenanteil eingeschlossen wird, der in dem Material vorliegt.
Das in dem Elastomer 3 eingeschlossene Wasser wird verdampft
und dehnt sich aus, zum Beispiel in dem Schritt des Erwärmens zum Anbringen
der Halbleitervorrichtung auf dem Montagesubstrat. Zu diesem Zeitpunkt,
wenn die Umfangsflächen
des Elastomers 3 mit dem Isolator 5 versiegelt
sind, wie in dem Fall der Halbleitervorrichtung, die in 4 gezeigt
ist, kann jedoch das verdampfte Wasser nicht nach außerhalb
der Halbleitervorrichtung freigegeben wer den. Dies stellt ein Problem
dahingehend, daß der
thermische Schock, der durch die Verdampfung und Ausdehnung des
Wassers innerhalb des Elastomers 3 hervorgerufen wird,
wahrscheinlich die Ablösung
des Halbleiterchips 4 oder Zwischenlage hervorruft.
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Weiter,
wenn das Wasser, das in dem Elastomer 3 eingeschlossen
ist, nicht nach außerhalb
der Halbleitervorrichtung freigesetzt werden kann, ist es wahrscheinlich,
daß metallische
Abschnitte, so wie die Leiteranordnung 2, die interne Leiteranordnung des
Halbleiterchips 4 und dergleichen durch das eingeschlossene
Wasser angegriffen werden und somit nachteilhaft die elektrischen
Eigenschaften der Halbleitervorrichtung wahrscheinlich verschlechtert
werden.
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Die
JP 11-087414A (Abstract) und JP 11-087570A (Abstract) offenbaren
eine Halbleitervorrichtung, die eine Haupt-Oberfläche hat,
eine Elektrodenkontaktfläche,
Bump-Elektroden, ein Elastomer, welches auf der Haupt-Oberfläche des
Halbleiterchips angeordnet ist, ein Substrat zum Dünnfilm-Verdrahten
und Versiegelungsteile hat. Das Elastomer umfaßt vorstehende Teile, die über den
Halbleiterchip hervorstehen, und eine vorbestimmte Seitenfläche 3a des
Elastomers liegt frei zur Außenseite.
Die vorspringenden Teile unterstützen
den Halbleiterchip und dienen als ein Damm zum Verhindern eines
Sickerverlustes des Harzes für
das Versiegeln. Die seitlichen Oberflächen liegen frei zur Außenseite,
um Wasserdampf freizugeben, der durch während des Reflow-Vorgangs absorbierte
Feuchtigkeit entstanden ist. Das Elastomer ist aus einem porösen Fluoridharz
geformt.
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Die
US 6,888,230 B1 betrifft
eine Halbleitervorrichtung, die einen Halbleiterchip zeigt, der
auf die Schicht mit dem Schaltkreis mittels eines Mittels zum Bonden
aufgeklebt wurde. Der Chip und seine elektrischen Anschlüsse sind
mittels eines Versiegelungs-Mittels aus der Epoxy-Gruppe versiegelt.
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Die
US 5,776,796 A betrifft
ein Verfahren zum Vergießen
einer Halbleiter-Kompaktbaugruppe. Die
Baugruppe weist dabei eine Abstands-Schicht zwischen einer oberen
Oberfläche
einer dünnen Schicht
eines Substrats und einer kontaktgebenden Oberfläche eines Halbleiterchips auf,
wobei das Substrat leitende Anschlüsse obenauf hat, wobei die
leitenden Anschlüsse
elektrisch verbunden sind mit Anschlüssen eines ersten Endes und
gebondet sind an entsprechende Chipkontakte an einem zweiten Ende.
Typischerweise besteht die Abstands- Schicht aus einem nachgebenden oder
elastomeren Material. Eine Schutzschicht ist an der unteren Oberfläche der
dünnen
Schicht des Substrats angebracht, um so die Anschlüsse auf
dem Substrat abzudecken und jegliche Öffnungen in dem Substrat abzudichten. Nach
dem Anbringen der Schutzschicht wird ein fließendes, aushärtbares
Verkapselungsmaterial um zumindest einen Abschnitt des Umfangs des
Halbleiterchips aufgebracht, um so die Anschlüsse zu verkapseln. Die Schutzschicht
verhindert, daß das
Vergußmaterial
durch irgendwelche Öffnungen
in dem Substrat fließt.
Das Vergußmaterial
wird dann gehärtet.
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Die
US 6,307,269 B1 offenbart
eine Halbleitervorrichtung, bei der ein Halbleiterchip durch ein Elastomer
auf eine Leiterkarte gebondet ist. Die von dem Elastomer abgewandte
Oberfläche
liegt vollsätndig
frei, lediglich die Seitenflächen
des Halbleiterchips sind mit einem Isolator versiegelt. Die Stirnflächen des
Elastomers liegen in Längsrichtung über die
gesamte Länge
frei.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Demgegenüber ist
es eine Aufgabe der Erfindung, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen,
bei der ein Abnehmen der Gerätezuverlässigkeit
verhindert werden kann und welche einen Halbleiterchip aufweist,
der auf eine Leiterkarte (eine Zwischenlage) durch ein Elastomer
gebondet ist, und an seinen Umfangsflächen sowie an seiner oberen Oberfläche mit
einem Isolator versiegelt ist. Die Halbleitervorrichtung soll vor
Zerstörung
sowohl durch von dem Elastomer absorbierter Feuchtigkeit, die bei Anbringen
des flüssigen
Isolators in Wasserdampf übergeht,
als auch durch mechanische Beanspruchung geschützt sein.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, für eine solche Halbleitervorrichtung
eine Technik zur Verfügung
zu stellen, die einen Gerätefehler
verringern kann, welcher durch die Ablösung eines Halbleiterchips
oder einer Leiterkarte von der Halbleitervorrichtung hervorgerufen
wird.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine solche Halbleitervorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, bei der eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften
reduziert ist.
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Es
ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen
einer solchen Halbleitervorrichtung anzugeben.
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Die
vorangehenden und weiteren Aufgaben und neuen Merkmale der Erfindung
werden den Fachleuten aus der folgenden genauen Beschreibung und
den beigefügten
Ansprüchen
deutlich, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gesehen werden
sollen.
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Die
hierin offenbarte Erfindung wird hiernach zusammengefaßt.
- (1) Eine Halbleitervorrichtung weist auf: Eine
Leiterkarte, welche eine Leiteranordnung mit einem vorbestimmten
Muster aufweist, die auf der Oberfläche eines isolierenden Substrates
vorgesehen ist; ein Elastomer, das auf der Leiterkarte vorgesehen
ist; einen Halbleiterchip, der auf die Leiterkarte durch das Elastomer
gebondet ist; und einen Isolator zum Versiegeln der Umfangsflächen und
einer oberen Oberfläche
des Halbleiterschips, wobei die obere Oberfläche gegenüber der Oberfläche liegt,
welche an dem Elastomer anliegt, und der Umfangsflächen des
Elastomers, wobei der Halbleiterchip mit seinem externen Anschluß elektrisch
mit der Leiteranordnung verbunden ist, wobei
das Elastomer
zumindest einen Belüftungsabschnitt
für Feuchtigkeit
in Form eines Vorsprungs an einem Teilstück eines äußeren Endes des Elastomers
aufweist, wobei der Belüftungsabschnitt
für Feuchtigkeit
an seiner Stirnseite nicht durch den Isolator versiegelt ist und
an einer Außenfläche der
Halbleitervorrichtung freiliegt, und
einen versiegelten Abschnitt
an einem anderen Teilstück
des äußeren Endes
aufweist, wobei der versiegelte Abschnitt an seiner Stirnseite durch den
Isolator versiegelt ist und nicht an der Außenseite der Halbleitervorrichtung
freiliegt.
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Bei
der Halbleitervorrichtung nach dem obigen Punkt (1) kann, da ein
Teil des Elastomers auf der Oberfläche des Isolators frei liegt,
in dem Schritt des Erwärmens,
zum Beispiel zu dem Zeitpunkt des Anbringens der Halbleitervorrichtung
auf dem Montagesubstrat, Wasser, das in dem Elastomer eingeschlossen
ist, durch den freiliegenden Abschnitt nach außerhalb der Halbleitervorrichtung
freigegeben werden. Dadurch kann der Ablösung des Halbleiterchips oder
der Leiterkarte, hervorgerufen durch den thermischen Schock, der
der Verdampfung oder Ausdehnung von Wasser zuzuschreiben ist, welches
in dem Elastomer eingeschlossen ist, vorgebeugt werden.
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Weiter,
da in dem Schritt des Erwärmens Wasser,
das in dem Elastomer eingeschlossen ist, nach außerhalb der Halbleitervorrichtung
freigegeben werden kann, ist es möglich, ein ungünstiges Phänomen zu
verhindern, der Art, daß Wasser,
das innerhalb des Elastomers verbleibt, metallische Abschnitte in
der Halbleitervorrichtung erreicht, solche wie die Leiteranordnung
oder die interne Leiteranordnung in dem Halbleiterchip, und metallische
Abschnitte angreift. Daher kann einer Verschlechterung der elektrischen
Eigenschaften vorgebeugt werden.
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Zum
Beispiel wird ein poröses
Material, das für
Wasser hochgradig durchlässig
ist, in vielen Fällen
als das Elastomer verwendet. In diesem Fall kann ein Freilegen von
nur einem Teil des Elastomers die Menge an Wasser verringern, die
in dem Elastomer absorbiert wird. Daher kann das Ablösen des
Halbleiterchips durch die Absorption von Feuchtigkeit in dem Elastomer
und eine Verschlechterung in den elektrischen Eigenschaften auch
verringert werden.
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Nach
einer Ausführungsform
weist das Elastomer eine Vielzahl von Belüftungsabschnitten für Feuchtigkeit
in Form von Vorsprüngen
auf.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
hat zumindest einer der Vorsprünge
der Belüftungsabschnitte
für Feuchtigkeit
eine annähernd
rechteckige Form.
- (2) Ein Verfahren zum Erzeugen
einer Halbleitervorrichtung weist die Schritte auf: Bereitstellen
einer Leiterkarte mit einem isolierenden Substrat, einer Leiteranordnung
mit einem vorbestimmten Muster, die auf der Oberfläche des
isolierenden Substrates vorgesehen ist, und einem Elastomer, das
auf dem isolierenden Substrat an seiner vorbestimmten Position vorgesehen
ist, und Bonden eines Halbleiterchips auf die Leiterkarte durch
das Elastomer (Schritt des Bondens eines Halbleiterchips); elektrisches
Verbinden des Halbleiterchips an seinem externen Anschluß mit der
Leiteranordnung (Schritt der Leiterverbindung); Versiegeln der Umfangsflächen und
einer oberen Oberfläche,
die gegenüber
der an das Elastomer gebondeten Oberfläche liegt, des Halbleiterchips,
der auf die Leiterkarte gebondet ist, und der Umfangsflächen des
Elastomers mit einem Isolator (Schritt des Versiegelns); und, nach
dem Schritt des Versiegelns, Abnehmen der Leiterkarte an ihren vorbestimmten
Bereichen, um vereinzelte Stücke herzustellen
(Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke), wobei
das Elastomer
einen Belüftungsabschnitt
für Feuchtigkeit
in Form eines Vorsprungs an einem Teilstück eines äußeren Endes des Elastomers aufweist,
wobei der Belüftungsabschnitt
für Feuchtigkeit
nicht durch den Isolator versiegelt ist und an einer Außenfläche der
Halbleitervorrichtung freiliegt, und einen versiegelten Abschnitt
an einem anderen Teilstück
des äußeren Endes
aufweist, wobei der versiegelte Abschnitt durch den Isolator versiegelt
ist und nicht an der Außenfläche der
Halbleitervorrichtung freiliegt, und in dem Schritt des Auftrennens
in vereinzelte Stücke
bei dem Abnehmen der Leiterkarte an ihrem vorbestimmten Bereich
ein Teilstück
des Belüftungsabschnittes
für Feuchtigkeit
des Elastomers geschnitten wird.
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Bei
dem Herstellungsverfahren unter Punkt (2) erlaubt es in dem Schritt
des Auftrennens in vereinzelte Stücke das Aufschneiden eines
Teiles des Umfangsabschnittes des Elastomers, daß ein Teil des Elastomers,
der mit dem Isolator versiegelt war, auf der Oberfläche des
Isolators freiliegt. Damit kann eine Halbleitervorrichtung erzeugt
werden, die Wasser, welches in dem Elastomer eingeschlossen ist, nach
außerhalb
der Halbleitervorrichtung durch den freiliegenden Bereich freisetzen
kann und somit ein Verringern der Zuverlässigkeit verhindern kann, das dem
Wasser zuzuschreiben ist, welches in dem Elastomer eingeschlossen
ist.
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Weiter,
da die Umfangsflächen
des Halbleiterchips mit dem Isolator versiegelt sind, kann zum Zeitpunkt
des Handhabens die Schädigung
des Halbleiterchips und das Abbrechen des Eckabschnittes des Halbleiterchips
verhindert werden.
- (3) Ein Verfahren zum Herstellen
einer Halbleitervorrichtung weist die Schritte auf: Bereitstellen
einer Leiterkarte, mit einem isolierenden Substrat und einer Leiteranordnung,
welche ein vorbestimmtes Muster hat und auf der Oberfläche des isolierenden
Substrates vorgesehen ist, und Bonden eines Elastomers auf die Leiterkarte
an seiner vorbestimmten Position (Schritt des Bondens eines Elastomers);
Bonden eines Halbleiterchips auf das Elastomer, das auf die Leiterkarte
gebondet ist (Schritt des Bondens eines Halbleiterchips); elektrisches
Verbinden des Halbleiterchips an seinem externen Anschluß mit der
Leiteranordnung (Schritt des Verbindens der Leiter); Versiegeln
der Umfangsflächen
des Halbleiterchips, der auf die Leiterkarte gebondet ist, und der
Umfangsflächen
des Elastomers mit einem Isolator sowie einer oberen Oberfläche des
Halbleiterchips, die gegenüber
der an das Elastomer gebondeten Oberfläche liegt (Schritt des Versiegelns);
und, nach dem Schritt des Versiegelns, Abnehmen der Leiterkarte
an ihren vorbestimmten Bereichen, um vereinzelte Stücke herzustellen
(Schritt der Auftrennung in vereinzelte Stücke), wobei
das Elastomer
einen Belüftungsabschnitt
für Feuchtigkeit
in Form eines Vorsprungs an einem Teilstück eines äußeren Endes des Elastomers aufweist,
wobei der Belüftungsabschnitt
für Feuchtigkeit
nicht durch den Isolator versiegelt ist und an einer Außenfläche der
Halbleitervorrichtung freiliegt, und einen versiegelten Abschnitt
an einem anderen Teilstück
des äuße ren Endes
aufweist, wobei der versiegelte Abschnitt durch den Isolator versiegelt
ist und nicht an der Außenfläche der
Halbleitervorrichtung freiliegt, und
der Schritt des Bondens
des Elastomers so durchgeführt
wird, daß ein
Teilstück
des Belüftungsabschnitts
für Feuchtigkeit
des Elastomers in einen Bereich außerhalb des Bereiches vorsteht,
der in dem Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke abgenommen
wird.
-
Bei
dem Herstellungsverfahren nach Punkt (3) wird das Elastomer mit
einem Vorsprung, der sich zu einem Bereich außerhalb des Bereiches erstreckt, der
bei dem Auftrennen der Leiterkarte in vereinzelte Stücke abgenommen
wird, auf die Leiterkarte gebondet. Mittels dieser obigen Konstruktion
kann, selbst wenn die Umfangsflächen
des Halbleiterchips und des Elastomers mit dem Isolator in dem Schritt
des Versiegelns versiegelt werden, zum Zeitpunkt des Auftrennens
in vereinzelte Stücke
der Vorsprung des Elastomers abgeschnitten und teilweise freigelegt werden.
Damit kann eine Halbleitervorrichtung hergestellt werden, welche
Wasser, das in dem Elastomer eingeschlossen ist, nach außerhalb
der Halbleitervorrichtung durch den freiliegenden Abschnitt freigeben
kann und somit ein Verringern der Zuverlässigkeit verhindern kann, das
dem Wasser zuzuschreiben ist, welches in dem Elastomer eingeschlossen
ist.
-
Weiter,
da die Umfangsflächen
des Halbleiterchips mit dem Isolator versiegelt sind, können zum Zeitpunkt
des Handhabens eine Beschädigung
des Halbleiterchips und das Abbrechen des Eckabschnittes des Halbleiterchips
verhindert werden.
-
Bei
dem Herstellungsverfahren nach den Punkten (2) und (3) kann der
Schritt des Versiegelns beispielsweise nach einem Verfahren durchgeführt werden,
das die Schritte aufweist: Anordnen und Fixieren der Leiterkarte
zwischen einer oberen Matrize, die einen Hohlraum, der groß genug
ist, um das Elastomer und den Halbleiterchip, der auf die Leiterkarte gebondet
ist, aufzunehmen, und ein Gatter, in das ein Harz gegossen wird,
hat, und einer unteren Matrize; Gießen eines flüssigen Harzes
durch das Gatter in den Hohlraum; Aushärten des Harzes; und dann Entfernen
der Anordnung aus der oberen und unteren Matrize.
-
Das
Versiegeln des Halbleiterchips und des Elastomers durch das Transferverfahren,
wobei die obere Matrize und die untere Matrize benutzt werden, erlaubt
es, daß die
Umfangsflächen
des Halbleiterchips und des Isolators mit einem Isolator versiegelt werden,
welcher die geeig nete Dicke und Form hat. Daher kann eine Verschwenden
von Isolator verringert werden, und die Materialkosten können reduziert werden.
-
Wenn
die obere und untere Matrize verwendet werden, ist es einfach, die
Oberfläche
des Isolators eben zu machen und die äußere Form jeder Halbleitervorrichtung
gleichförmig
zu machen. Daher kann eine Halbleitervorrichtung hergestellt werden, die
zum Beispiel zum Zeitpunkt des Anbringens leicht handhabbar ist.
-
Weitere
Verfahren zum Durchführen
des Schrittes des Versiegelns umfassen, zusätzlich zu dem Transferverfahren,
bei dem die obere und untere Matrize verwendet werden, ein Verfahren,
bei dem ein flüssiges
Harz auf die gesamte Oberfläche
der Leiterkarte aufgeschichtet wird, gefolgt von Aushärten der
Beschichtung, und ein Verfahren, bei dem ein flüssiges Harz nur auf und um
den Halbleiterchip vergossen wird. Bei diesen Verfahren jedoch wird
der Teil, der in dem Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke ausgeschnitten
werden solle, auf Grund des Vorsehens des Isolators dick. Dies verursacht
das Aufbringen einer großen
Last zum Zeitpunkt des Schneidens, und es ist wahrscheinlich, daß die Schnittfläche rauh
ist. Weiter ist es schwierig, die äußere Form des Isolators flach
und gleichförmig
zu machen. Aus diesem Grunde ist das Versiegeln durch das Transferverfahren,
wobei die obere und untere Matrize benutzt wird, bevorzugt.
-
Das
Vorsehen eines vorbestimmten Leerraumes zwischen der oberen Matrize
und dem Elastomer an seinem hervorstehenden Abschnitt, um den direkten
Kontakt des Elastomers mit der oberen Matrize zu vermeiden, kann
die Übertragung
oder das Anhaften der Klebmittelschicht, die sich auf der Oberfläche des
Elastomers befindet, an die obere Matrize verhindern, oder die Verunreinigung
der oberen Matrize nach dem Aufheizen der oberen Matrize. Dies kann
zur verbesserten Ausbeute der Halbleiterausbeute beitragen.
-
Weiter
ist in diesem Fall, da der Vorsprung des Elastomers ein Abschnitt
ist, der in dem späteren Schritt
des Auftrennens in vereinzelte Stücke geschnitten wird, um die
Belastung zu verringern, die zur Zeit des Schneidens anliegt, bevorzugt
die Dicke des Isolators an seinem Abschnitt auf dem Vorsprung des
Elastomers so klein wie möglich,
und der Abstand von der oberen Matrize zu dem Elastomer in diesem
hervorstehenden Abschnitt beträgt
nicht mehr als 100 μm.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindunsgemäßen Verfahrens
ist eine Stufe in dem Hohlraum in der oberen Matrize vorgesehen,
in deren Abschnitt, der einem Ab schnitt um den Umfang des Bereiches
entspricht, der in dem Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke abgenommen
werden soll, und ist ein Abstand von der unteren Oberfläche der
Stufe zu der oberen Oberfläche des
Belüftungsabschnittes
kleiner als der Abstand von einer Oberfläche der Wandung des Hohlraumes zu
der oberen Oberfläche
des Elastomers. Wenn die Genauigkeit der Dicke und die Ebenheit
des Elastomers berücksichtigt
werden, wird der Abstand von der oberen Matrize zu dem Elastomer
an seinem vorstehenden Abschnitt notwendigerweise als nicht geringer
als 5 μm
betrachtet.
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Bevorzugt
hat in dem Herstellungsverfahren nach den Punkten (2) und (3)
die
Leiterkarte eine erste Öffnung
und eine zweite Öffnung
an jeweils vorbestimmten Positionen des isolierenden Substrates;
ist
die Leiteranordnung auf der Oberfläche des isolierenden Substrates
so vorgesehen, daß die
Leiteranordnung die erste Öffnung überdeckt
und in die zweite Öffnung
ragt;
hat in dem Schritt des Bondens des Elastomers das Elastomer
eine Öffnung
an seinem Abschnitt entsprechend der zweiten Öffnung des isolierenden Substrates;
kann
in dem Schritt des Bondens des Halbleiterchips die Leiteranordnung
an ihrem Abschnitt, der in die zweite Öffnung des isolierenden Substrates
ragt, deformiert werden und wird sie an den Halbleiterchip an seinem
externen Anschluß gebondet;
und
wird in dem Schritt des Verbindens der Leitungen die Leiteranordnung
an ihren Abschnitt, der in die zweite Öffnung des isolierenden Substrates
ragt, deformiert und wird mit dem Halbleiterchip an seinem externen Anschluß verbunden.
-
Wenn
die Leiteranordnung deformiert und angeschlossen wird, kann die
thermische Belastung, die der Differenz im thermischen Ausdehnungskoeffizienten
zwischen dem Halbleiterchip und der Leiterkarte (dem isolierenden
Substrat) zuzuschreiben ist, durch das Elastomer und die Leiteranordnung
entspannt werden. Dadurch kann das Ablösen der Leiteranordnung von
dem Halbleiterchip an seinem externen Anschluß an der Verbindung zwischen
der Leiteranordnung und dem externen Anschluß des Halbleiterchips verhindert
werden. Dies kann das Bereitstellen einer Halbleitervorrichtung
mit hoher Zuverlässigkeit
bei der Verbindung realisieren.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Erfindung wird in weiteren Einzelheiten in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen
erläutert,
wobei:
-
1 eine
typische schematische Draufsicht ist, die den Aufbau einer herkömmlichen
Halbleitervorrichtung zeigt;
-
2 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie G-G' der 1 ist;
-
3A bis 3D typische
Querschnittsansichten sind, die jeweilige Schritte zeigen, welche
ein Herstellungsverfahren einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung
bilden;
-
4 eine
typische schematische Querschnittsansicht ist, die den Aufbau einer
herkömmlichen
Halbleitervorrichtung zeigt;
-
5A und 5B typische
Querschnittsansichten sind, die den Schritt des Versiegelns eines Halbleiterchips
bei einem Herstellungsverfahren einer herkömmlichen Halbleitervorrichtung
zeigen;
-
6 eine
typische schematische Draufsicht ist, die den Aufau einer Halbleitervorrichtung
nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
7A und 7B typische
schematische Ansichten sind, die den Aufbau der Halbleitervorrichtung
in der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigen, wobei 7A eine
Querschnittsansicht entlang der Linie A-A' der 6 ist und 7B eine Ansicht
der Halbleitervorrichtung, die in 6 gezeigt
ist, von der rechten Seite her ist;
-
8 eine
typische schematische Draufsicht ist, die den Aufbau einer Leiterkarte
(einer Zwischenlage) zeigt, welche bei der Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausfüh rungsform
der Erfindung benutzt wird, zum Veranschaulichen eines Herstellungsverfahrens
der Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
-
9 eine
typische schematische Draufsicht ist, die den Aufbau einer Leiterkarte
nach dem Bonden eines Elastomers zeigt, zum Veranschaulichen eines
Herstellungsprozesses der Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
-
10 eine
typische schematische Draufsicht ist, die den Aufbau einer Leiterkarte
nach dem Bonden eines Halbleiterchips zeigt, zum Veranschaulichen
eines Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung nach der
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
-
11 eine
typische Draufsicht ist, die den Schritt des Versiegelns zeigt,
zum Veranschaulichen eines Herstellungsprozesses der Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
-
12A und 12B typische
Ansichten sind, die ein Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigen, wobei 12A eine
Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' der 11 und 12B eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C' der 11 ist;
-
13 eine
typische Querschnittsansicht entlang der Linie D-D' der 11 ist,
zum Veranschaulichen eines Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
-
14 eine
typische schematische Draufsicht ist, die den Aufbau einer Leiterkarte
nach dem Schritt des Versiegelns zeigt, zum Veranschaulichen eines
Herstellungsverfahrens der Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung;
-
15A und 15B typische
Ansichten sind, welche ein Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung veranschaulichen, wobei 15A eine
Querschnittsansicht einer Anordnung nach dem Bonden eines Kugelanschlusses
ist und 15B eine Querschnittsansicht
entlang der Linie D-D' der 11 in
dem Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke;
-
16A und 16B typische
Ansichten sind, welche einen Herstellungsprozeß der Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung veranschaulichen, wobei 16A eine
Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' der 11 in
dem Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke und 16B eine
Querschnittsansicht entlang der Linie C-C' der 11 in
dem Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke ist;
-
17A und 17B typische
Ansichten sind, die die Funktion und Wirkung der Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
der Öffnung
veranschaulichen, wobei 17A eine
Vorderansicht der angebrachten Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung und 17B eine Querschnittsansicht
entlang der Linie E-E' der 17A ist;
-
18 eine
typische schematische Draufsicht ist, welche den Aufbau einer Halbleitervorrichtung
nach dem Stand der Technik zeigt;
-
19 eine
typische schematische Draufsicht ist, die den Aufbau einer Halbleitervorrichtung nach
einer zweiten Variante der Halbleitervorrichtung gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
20 eine
typische schematische Draufsicht ist, die den Aufbau einer Halbleitervorrichtung nach
einer dritten Variante der Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt; und
-
21A und 21B typische
Ansichten sind, die die dritte Variante der Halbleitervorrichtung nach
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigen, wobei 21 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie F-F' der 20 und 21B eine Ansicht der 20 von
der rechten Seite her ist.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
erläutert.
-
Bei
allen Zeichnungen, die zum Erläutern
der bevorzugten Ausführungsformen
benutzt werden, sind gleiche Teile durch dieselben Bezugsziffern identifiziert,
und überlappende
Erläuterungen
der gleichen Teile sind weggelassen.
-
6 und 7A und 7B sind
typische schematische Ansichten, die den Aufbau einer Halbleitervorrichtung
nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigen. Genau gesagt ist 6 eine Draufsicht
auf eine Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, 7A eine Querschnittsansicht
entlang der Linie A-A' der 6 und 7B eine
Ansicht der 6 von der rechten Seite her.
In 6 ist ein Isolator zum Versiegeln eines Halbleiterchips
und eines Elastomers nicht gezeigt.
-
In 6 bezeichnet
Ziffer 1 ein isolierendes Substrat, Ziffer 2 eine
Leiteranordnung, Ziffer 3 ein Elastomer, Ziffer 301 einen
Vorsprung (einen Belüftungsabschnitt
für Feuchtigkeit)
des Elastomers, Ziffer 3A eine Öffnung des Elastomers, Ziffer 4 einen Halbleiterchip
und Ziffer 401 einen externen Anschluß des Halbleiterchips. In den 7A und 7B bezeichnet
Ziffer 1A eine Öffnung
zum Bonden, Ziffer 1B ein Durchgangsloch, Ziffer 5 einen
Isolator (ein Dichtmaterial) und Ziffer 6 einen Kugelanschluß.
-
Wie
in den 6 und 7A gezeigt, weist die Halbleitervorrichtung
nach dieser bevorzugten Ausführungsform
auf: Eine Leiterkarte, welche eine Leiteranordnung 2 aufweist,
die ein vorbestimmtes Muster hat, das auf der Oberfläche eines
isolierenden Substrates 1 vorgesehen ist, ein Elastomer 3, das
auf der Leiterkarte vorgesehen ist; einen Halbleiterchip 4,
der durch das Elastomer 3 auf die Leiterkarte gebondet
ist; und einen Isolator 5 zum Versiegeln der Umfangsflächen des
Halbleiterchips 2 und des Elastomers 3. Öffnungen 1A, 3A zum
Bonden sind in dem isolierenden Substrat 1 und dem Elastomer 3 an
ihren Positionen vorgesehen, die einem externen Anschluß 401 des
Halbleiterchips 4 entsprechen. Die Leiteranordnung 2 ist
in ihrem Abschnitt, der in die Öffnungen 1A, 3A zum
Bonden ragt, deformiert, um die Leiteranordnung 2 mit dem
Halbleiterchip an seinem externen Anschluß 401 zu verbinden. Das
Innere der Öffnungen 1A, 3A zum
Bonden ist mit dem Isolator 5 zum Versiegeln der Verbindung
zwischen der Leiteranordnung 2 und dem Halbleiterchip an
seinem externen Anschluß 401 gefüllt.
-
Die
Halbleitervorrichtung nach dieser bevorzugten Ausführungsform
ist eine Halbleitervorrichtung vom Typ BGA, bei dem, wie in 7A gezeigt, ein
Durchgangsloch 1B in dem isolierenden Substrat 1 vorgesehen
und ein Kugelanschluß 6 für die Verbindung
zur Leiteranordnung 2 ist in dem Durchgangsloch 1B vorgesehen.
-
Weiter
ist bei der Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform,
wie in den 6 und 7B gezeigt,
ein Vorsprung 301, der sich zu dem Umfangsabschnitt des
isolierenden Substrates 1 erstreckt, in dem Elastomer vorgesehen,
und der Vorsprung (hiernach als „Belüftungsabschnitt für Feuchtigkeit" bezeichnet) 301 des
Elastomers liegt auf der Oberfläche
des Isolators 5 frei. Das Elastomer 3 kann zum
Beispiel eine Struktur aus drei Schichten haben, wobei eine Klebmittelschicht
auf beiden Seiten eines elastischen Materials vorgesehen ist, das
einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von nicht mehr als 100
ppm/°C hat,
obwohl die Struktur mit drei Schichten in der Zeichnung nicht gezeigt
ist. Das elastische Material ist ein poröses Material, das für Wasser
hochgradig durchlässig
ist.
-
8 bis 16 sind typische Ansichten, welche einen
Herstellungsprozeß für die Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung veranschaulichen, wobei 8 eine Draufsicht
ist, welche ein Verfahren zum Bilden einer Leiterkarte veranschaulicht, 9 eine
Draufsicht ist, die den Schritt des Bondens eines Elastomers auf der
Leiterkarte zeigt, 10 eine Draufsicht ist, die den
Schritt des Anbringens eines Halbleiterchips zeigt, 11 eine
Draufsicht ist, die den Schritt des Versiegelns des Halbleiterchips
und des Elastomers zeigt, 12A eine
Querschnittsansicht entlang der Linie B-B' der 11 ist, 12B eine Querschnittsansicht entlang der Linie
C-C' der 11 ist, 13 eine
Querschnittsansicht entlang der Linie D-D' der 11 ist, 14 eine
Draufsicht ist, die den Aufbau einer Leiterkarte nach dem Schritt
des Versiegelns zeigt, 15A eine
Querschnittsansicht ist, die den Schritt des Verbindens eines Kugelanschlusses
zeigt und 15B, 16A und 16B sind Schnittansichten, die den Schritt des
Schneidens der Leiterkarte in vereinzelte Stücke zeigen. 15A und 15B sind
Querschnittsansichten entlang der Linie D-D' der 11, 16A ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie
B-B' der 11 und 16B eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C' der 11.
-
Das
Herstellungsverfahren für
die Halbleitervorrichtung nach dieser bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird in Verbindung mit den 8 bis 16 erläutert.
Die genaue Erläuterung
von Schritten, die in der selben Prozedur wie bei den Schritten im
herkömmlichen
Herstellungsverfahren durchgeführt
werden, wird weggelassen.
-
Zu
Anfang wird, wie in 8 gezeigt, eine Leiterkarte
(eine Zwischenlage) gebildet, wobei eine Öffnung 1A zum Bonden
und ein Durchgangsloch 1B an jeweiligen vorbestimmten Positionen
des isolierenden Substrates 1 gebildet werden, und eine
Leiteranordnung 2 wird auf der Oberfläche des isolierenden Substrates 1 gebildet.
-
Bei
der Leiterkarte werden die Öffnung 1A zum
Bonden und das Durchgangsloch 1B zum Beispiel durch Stanzen
gebildet, wobei eine Form an jeweiligen vorbestimmten Positionen
eines isolierenden Substrates 1, so wie einem Polyimidband
oder einem Substrat aus glasartigem Epoxy, verwendet wird. Danach
wird eine dünne
leitende Schicht, gebildet aus einer Kupferfolie oder dergleichen,
auf der Oberfläche
des isolierenden Substrates 1 gebildet, und die dünne leitende
Schicht wird mit einem Muster versehen, zum Beispiel durch Ätzen, um
die Leiteranordnung 2 zu bilden. Neben dem obigen Verfahren kann
z.B. ein Verfahren angewendet werden, bei dem die Öffnung 1A zum
Bonden und das Durchgangsloch 1B an jeweiligen vorbestimmten
Positionen des isolierenden Substrates 1, mit der darauf
gebildeten dünnen
leitenden Schicht, durch Laserätzen gebildet
werden,, wobei ein Kohlendioxidlaser, ein Excimerlaser oder dergleichen
verwendet wird, und die dünne
leitende Schicht wird dann mit einem Muster versehen, um die Leiteranordnung 2 zu
bilden.
-
In
diesem Fall, wie in 8 gezeigt, wird die Leiteranordnung 2 mit
einem Muster versehen, um so das Durchgangsloch 1B zu überdecken
und in die Öffnung 1A zum
Bonden zu ragen.
-
Die
Leiterkarte kann beispielsweise der Art sein, daß ein isolierendes Substrat 1,
so wie ein Polyimidband, das in einer Richtung kontinuierlich ist, bereit
gestellt wird, und eine große
Anzahl von Leiterkarten werden kontinuierlich auf einem einzigen
isolierenden Substrat durch ein Umspulverfahren gebildet. In diesem
Fall werden Kompaktbaugruppenbereiche 1C, wie in 8 gezeigt,
kontinuierlich auf dem isolierenden Substrat 1 in einer
Bandform angeordnet, und Halbleiterchips werden angebracht, um Halbleitervorrichtungen
zu bilden, gefolgt vom Schneiden der Kompaktbaugruppenbereiche 1C in einzelne
Stücke.
-
Als
nächstes,
in dem Schritt des Bondens eines Elastomers, wie in 9 gezeigt,
wird ein Elastomer 3 auf jeden Kompaktbaugruppenbereich 1C auf
der Leiterkarte gebondet. In diesem Fall, wie in 9 gezeigt,
wird das Elastomer 3 so gebondet, daß der Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
in einen Abschnitt reicht, der sich außerhalb des Kompaktbau gruppenbereiches 1C befindet.
Weiter ist in dem Elastomer 3 eine Öffnung 3A an einer
Position vorgesehen, die der Öffnung 1A zum
Bonden in dem isolierenden Substrat 1 entspricht.
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Als
nächstes
wird in dem Schritt des Bondens eines Halbleiterchips, wie in 10 gezeigt,
ein Halbleiterchip 4 auf dem Elastomer 3 angeordnet, wobei
der Halbleiterchip mit seinem externen Anschluß 401 mit der Leiteranordnung 2 ausgerichtet und
daran gebondet wird. Danach, in dem Schritt der Leiterverbindung
wird die Leiteranordnung 2 mit ihrem Abschnitt, der in
die Öffnungen 1A, 3A zum
Bonden ragt, mit einem Bondewerkzeug unter Druck geschnitten, deformiert
und mit dem Halbleiterchip an seinem externen Anschluß 401 verbunden.
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Als
nächstes
werden in dem Schritt des Versiegelns der Halbleiterchip 4 und
das Elastomer 3 und die Verbindung zwischen der Leiteranordnung 2 und
dem Halbleiterchip an seinem externen Anschluß 401 versiegelt.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform
wird das Versiegeln durch ein Transferverfahren, bei dem eine Form
benutzt wird, erläutert werden.
In dem Fall des Transferverfahrens ist eine Leiterkarte, auf die
der Halbleiterchip 4 nach der Flip-Chip-Technik durch das Elastomer 3 angebracht worden
ist, zwischen einer oberen Matrize 7 und einer unteren
Matrize 8 eingeschlossen und befestigt, wie in 5 gezeigt, wobei der Isolator 5,
der in dem Topf 704 heißgeschmolzen worden ist, in
einen Hohlraum 107 gegossen wird. In diesem Fall, wie in
den 11, 12A und 12C gezeigt,
ist der Hohlraum 702 in der oberen Matrize so aufgebaut,
daß ein
Pegelunterschied bzw. eine Stufe 7A in dem Hohlraum 702 vorgesehen
ist, als ein Freiraum zum Aufnehmen des Halbleiterchips 4 und
des Elastomers 3, und der Abstand vom Elastomer 3 in
seinem Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
zu der Wand des Hohlraumes 702 ist kleiner als der Abstand
von dem Elastomer 3 zu der Wand des Hohlraumes 702 auf
dem Halbleiterchip 4. Weiter ist in diesem Fall die Höhe des Pegelunterschiedes
bzw. der Stufe 7A so eingestellt, daß ein Spalt von etwa 5 bis
100 μm vorgesehen,
da der Kontakt des Hohlraumes 702 mit dem Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
des Elastomers möglicherweise
das Anhaften der Klebmittelschicht in dem Elastomer 3 an
die obere Matrize 7 hervorruft.
-
Nachdem
die Leiterkarte zwischen der oberen Matrize 7 und der unteren
Matrize 8 eingeschlossen und fixiert ist, fließt nach
dem Pressen des Isolators 5, der in dem Topf aufgeschmolzen
ist, mittels eines Kolbens, wie in 12A gezeigt,
der Isolator 5 durch das Gatter 701 in den Hohlraum 702.
Zu diesem Zeitpunkt strömt
der Isolator 5, der in den Hohlraum 702 geflossen
ist, durch einen Raum auf dem Halbleiterchip 4, um den
Halbleiterchip 4 und das Elastomer 3 zu versiegeln.
Gleichzeitig strömt
ein Teil des Isolators 5 in die Öffnung 3A des Elastomers 3, um
die Verbindung zwischen der Leiteranordnung 2 und dem Halbleiterchip
an seinem externen Anschluß 401 zu
versiegeln. Zu diesem Zeitpunkt da jede Öffnung in dem isolierenden
Substrat 1 durch die untere Matrize 8 in einer
Form einer flachen Platte verschlossen ist, gibt es keine Möglichkeit,
daß der Isolator 5,
der in die Öffnung 1A zum
Bonden fließt, aus
der Öffnung 1A strömt und das
Durchgangsloch 1B verstopft.
-
Wie
in 12B gezeigt, strömt der Isolator 5 durch
den Hohlraum 702, und der Hohlraum 702 wird mit
dem Isolator 5 gefüllt.
Der Isolator 5 erreicht die Seite der Belüftung 703.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Luft innerhalb des Hohlraumes 702 durch
die Belüftung 703 ausgelassen.
-
Nachdem
der Hohlraum 702 mit dem Isolator 5 gefüllt ist,
wird der Isolator 5 ausgehärtet, und die Anordnung wird
aus der Form entfernt. Somit, wie in 14 gezeigt,
sind die Umfangsflächen
des Halbleiterchips 4 und des Elastomers 3 mit
dem Isolator 5 versiegelt.
-
Als
nächstes,
wie in 15A gezeigt, wird ein Kugelanschluß 6,
der beispielsweise aus einem Lötmittel
aus Pb-Sn-Basis gebildet ist, mit dem Durchgangsloch 1B in
dem isolierenden Substrat 1 verbunden, gefolgt mit dem
Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke, wobei das isolierende
Substrat 1 geschnitten wird, um Kompaktbaugruppenbereiche 1C abzunehmen,
so daß vereinzelte
Stücke
hergestellt werden.
-
In
dem Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke, zum Beispiel wenn die
Richtung der langen Seite des Kompaktbaugruppenbereiches 1C geschnitten
wird, zum Beispiel wie in 15B gezeigt, genügt das Schneiden
nur des isolierenden Substrates 1 mit einem Trennschneider 9 für diesen
Zweck. Wenn andererseits an das Schneiden der Richtung der kurzen
Seite des Kompaktbaugruppenbereiches 1C gedacht ist, wie
in den 16A und 16B gezeigt,
sollte eine Kombination des isolierenden Substrates 1 und
des Isolators 5 oder eine Kombination des isolierenden
Substrates 1, des Belüftungsabschnittes 301 für Feuchtigkeit
des Elastomers und der Isolator 5 mit einem Schneider 9 geschnitten
werden. In diesem Fall, wenn der Kompaktbaugruppenbereich 1C an
seiner Seite, auf der der Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
vorgesehen ist, geschnitten wird, wird eine Belastung auf den Schneider 9 aufgegeben.
Demgemäß ist bevorzugt,
wie in 16B, eine Pegeldifferenz bzw.
eine Stufe 7A in dem Hohlraum 702 in der oberen
Matrize 7 vorgesehen, so daß der Isolator 5 auf
dem Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
so dünn
wie möglich
gemacht wird, um die Belastung, die auf den Schneider 9 gegeben
wird, zu minimieren.
-
Ein
Beispiel eines anderen Verfahrens als Schneiden mit einem Trennschneider 9,
der bei dem Schritt des Auftrennens in vereinzelte Stücke genutzt wurde,
ist das Schneiden durch Stanzen, wobei eine Form oder dergleichen
eingesetzt wird. In dem Fall des Schneidens durch Stanzen jedoch,
wenn die Dicke des Isolators 5 auf dem Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
groß ist,
ist die Belastung, die zum Zeitpunkt des Stanzens anliegt, zu groß. Dies
führt nachteilhaft
zu einer Möglichkeit,
daß die
Schnittfläche
rauh ist, oder das Elastomer 3 wird durch die Wirkung eines
Stoßes
abgelöst,
der zum Zeitpunkt des Stanzens auftritt. Aus diesem Grunde ist bevorzugt, wenn
Schneiden durch Stanzen eingesetzt wird, die Dicke des Isolators 5 auf
dem Vorsprung nicht größer 100 μm.
-
17A und 17B sind
typische Ansichten, die die Wirkung und Funktion der Halbleitervorrichtung
bei der bevorzugten Ausführungsform
veranschaulichen, wobei 17A eine
Seitenansicht ist, die den Schritt des Anbringens einer Halbleitervorrichtung
auf einem Montagesubstrat zeigt, und 17B eine
Querschnittsansicht entlang der Linie E-E' der 17A.
-
Beim
Anbringen der Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform,
die entsprechend der obigen Prozedur hergestellt worden ist, auf einem
Montagesubstrat, zum Beispiel wie in 17A gezeigt,
wird ein Leiter (ein Anschluß) 11, der
auf einem isolierenden Substrat 12 vorgesehen ist, mit
dem Kugelanschluß 6 in
der Halbleitervorrichtung ausgerichtet, und der Kugelanschluß 6 wird dann
durch Erhitzen aufgeschmolzen und mit dem Leiter 11 verbunden.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn das gesamte Elastomer 3 in dem
Zustand ist, daß es
mit dem Isolator 5 versiegelt ist, kann ein Raum für das Flüchten von
Wasser, das in dem Elastomer 3 eingeschlossen worden ist
und verdampft oder sich ausdehnt, nicht sicher gestellt werden.
In diesem Fall wird der Halbleiterchip 4 oder die Zwischenlage manchmal
auf Grund des thermischen Schocks oder dergleichen abgelöst. Die
Ablösung
des Halbleiterchips 4 oder der Zwischenlage, hervorgerufen
durch thermischen Schock oder dergleichen, kann durch die Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
verhindert werden, wobei, wie in 17B gezeigt,
der Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
des Elastomers zur Oberfläche
des Isolators 5 hin freiliegt, um Wasser, das in dem Elastomer 3 eingeschlossen
ist, durch den Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
nach außerhalb
der Halbleitervorrichtung hin freizusetzen.
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Weiter
ist es bei dem Aufbau, bei dem der Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
des Elastomers auf der Oberfläche
des Isolators 5 freiliegt, um so Wasser, das in dem Elastomer 3 eingeschlossen ist,
nach außerhalb
der Halbleitervorrichtung hin freizusetzen, möglich, ein ungünstiges
Phänomen
zu verhindern, derart, daß Wasser,
das in dem Elastomer 3 eingeschlossen ist, metallische
Abschnitte erreicht, so wie die Leiteranordnung 2 in der
Leiterkarte oder die interne Leiteranordnung in dem Halbleiterchip 4,
und die metallischen Abschnitte angreift. Somit kann die Herstellung
einer Halbleitervorrichtung nach der Prozedur bei der bevorzugten
Ausführungsform
die Herstellung einer Halbleitervorrichtung realisieren, die eine
verringerte Verschlechterung bei den elektrischen Eigenschaft zeigt.
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Weiter
kann das teilweise Freiliegen des Elastomers 3 einen zusätzlichen
Vorteil dahingehend anbieten, daß, im Vergleich mit dem Fall,
bei dem die Umfangsflächen
des Halbleiterchips 4 und des Elastomers 3 nicht
versiegelt sind, die Menge an Wasser, die in dem Elastomer 3 absorbiert
wird, verringert werden kann. Daher kann das Ablösen des Elastomers 3 durch
Absorption von Feuchtigkeit und ein Verschlechtern in den elektrischen
Eigenschaften verringert werden.
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Wie
oben beschrieben, liegt nach der bevorzugten Ausführungsform
bei einer Halbleitervorrichtung, wobei der Halbleiterchip 4 auf
der Leiterkarte (Zwischenlage) durch das Elastomer 3 angebracht
ist und die Umfangsflächen
des Halbleiterchips 4 und des Elastomers 3 mit
dem Isolator 5 versiegelt sind, ein Teil des Elastomers 3 auf
der Oberfläche
des Isolators 5 frei. Durch diesen Aufbau kann nach dem Versiegeln
des Halbleiterchips 4 mit dem Isolator 5 Wasser,
das in dem Elastomer 3 eingeschlossen ist, nach außerhalb
der Halbleitervorrichtung freigesetzt werden. Daher kann das Ablösen des
Halbleiterchips 4 oder der Leiterkarte (des isolierenden
Substrates 1), das zum Beispiel durch thermischen Schock
hervorgerufen wird, welcher durch Verdampfen Ausdehnen von Wasser
erzeugt wird, das in dem Elastomer 3 eingeschlossen ist,
verringert werden. Dies kann die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung
verbessern.
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Weiter,
da das Wasser, das in dem Elastomer 3 eingeschlossen ist,
nach außerhalb
der Halbleitervorrichtung freigesetzt werden kann, kann die Korrosion
von metallischen Abschnitte, so wie der Leiteranordnung 2,
des Halbleiterchips 4 mit seiner internen Leiteranordnung
oder dergleichen durch das Wasser, das in das Elastomer 3 eingeschlossen
ist, verhindert werden. Dies trägt
zu einer Vorbeugung für
eine Zerstörung
der elektrischen Halbleitervorrichtung bei.
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Wie
es in Verbindung mit dieser bevorzugten Ausführungsform erläutert ist,
kann das Versiegeln der Umfangsflächen des Halbleiterchips durch
das Transferverfahren, wobei eine Form verwendet wird, die Beschädigung des
Halbleiterchips oder das Abbrechen des Eckabschnittes des Halbleiterchips
verhindern.
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Weiter,
wenn das Versiegeln durch das Transferverfahren angewendet wird,
wird die äußere Form
des Isolators 5 flach, und zusätzlich kann jede Halbleitervorrichtung
eine gleichförmige
Form haben. Dies kann die Handhabbarkeit der Halbleitervorrichtung
verbessern.
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Wenn
eine Pegeldifferenz bzw. eine Stufe 7A um das Elastomer
an seinem Vorsprung 301 innerhalb des Hohlraumes 702 in
der oberen Matrize 7 vorgesehen ist, um den Spalt zu reduzieren,
der auf dem Vorsprung 301 belassen wird, wenn die Leiterkarte
in vereinzelte Stücke
geschnitten wird, kann die Last, die auf dem Trennschneider 9 liegt,
verringert werden, und gleichzeitig kann dem Aufrauhen der Schnittfläche vorgebeugt
werden.
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18 ist
eine Ansicht zum Stand der Technik.
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19 ist
eine typische Ansicht, welche eine Variante der Halbleitervorrichtung
nach der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung veranschaulichen. Genauer gesagt ist 18 eine
typische schematische Draufsicht, welchen den Aufbau der Halbleitervorrichtung
nach dem Stand der Technik zeigt, und 19 eine
typische schematische Draufsicht, welche den Aufbau der erfindungsgemäßen Halbleitervorrichtung
zeigt. In den 18 und 19 ist
der Isolator zum Versiegeln des Halbleiterchips und des Elastomers
nicht gezeigt.
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Bei
der Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform,
wie in 6 gezeigt, ist der Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
in Richtung der kurzen Seite des Elastomers 3 vorgesehen
und liegt auf der Oberfläche
des Isolators 5 frei. Der Aufbau jedoch ist nicht nur auf
diesen beschränkt.
Zum Beispiel, wie in 18 gezeigt, kann ein Aufbau
genommen werden, bei dem, ohne das Vorsehen des Belüftungsabschnittes 301 für Feuchtigkeit
die ge samte kurze Seite 3B des Elastomers 3 sich
zu der kurzen Seite des isolierenden Substrates 1 erstreckt, so
daß sie
auf der Oberfläche
des Isolators 5 freiliegt. In diesem Fall ist im Vergleich
mit der Halbleitervorrichtung, die in 6 gezeigt
ist, die freiliegende Fläche
des Elastomers 3 größer. Dadurch
kann nach dem Versiegeln des Halbleiterchips 4 und des
Elastomers 3 der Wirkungsgrad beim Freisetzen von Wasser,
das in dem Elastomer 3 eingeschlossen ist, verbessert werden.
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Weiter
liegt bei der Halbleitervorrichtung, wie sie in den 6 und 18 gezeigt
ist, die Richtung der kurzen Seite des Elastomers 3 auf
der Oberfläche
des Isolators 5 frei. An Stelle dieses Aufbaues kann beispielsweise
ein Aufbau genommen werden, wie in 19 gezeigt,
bei dem der Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
in der Richtung der langen Seite des Elastomers 3 vorgesehen
ist, um so auf der Oberfläche
des Isolators 5 freizuliegen. Auch in diesem Fall kann
wegen des Freiliegens eines Teiles (Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit)
des Elastomers 3 auf der Oberfläche des Isolators 5 nach dem
Versiegeln des Halbleiterchips 4 und des Elastomers 3 Wasser,
das in dem Elastomer 3 eingeschlossen ist, freigesetzt
werden, und, wie bei der Halbleitervorrichtung nach der obigen bevorzugten Ausführungsform,
kann die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung verbessert werden. Es braucht weiter nicht gesagt
zu werden, daß weitere
Aufbauten, die nicht in der Zeichnung gezeigt sind, angenommen werden können.
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20 und 21 sind typische Ansichten, die eine weitere
Variante der Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform
veranschaulichen. Genauer gesagt ist 20 eine
typische schematische Draufsicht, welche den Aufbau einer Halbleitervorrichtung
in der dritten Variante zeigt, 21A eine typische
Querschnittsansicht entlang der Linie F-F' der 20 und 21B eine Ansicht der 20 von der
rechten Seite her.
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Bei
der Halbleitervorrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform
wird ein Halbleiterchip vom Typ mit mittiger Kontaktfläche, so
wie ein DRAM, als der Halbleiterchip benutzt, der an der Leiterkarte (Zwischenlage)
durch das Elastomer 3 angebracht werden soll. Der Halbleiterchip
jedoch ist nicht nur auf diesen beschränkt, und, zum Beispiel, wie
in den 20A und 21A gezeigt,
kann ein Halbleiterchip 4' vom
Typ mit Umfangskontaktfläche
benutzt werden, bei dem ein externer Anschluß 401 entlang eines
kurzen Abschnittes in der langen Seite des Halbleitersubstrates
mit einer darauf vorgesehenen Schaltung vorgesehen ist.
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Die
Halbleitervorrichtung, die in den 20 und 21A gezeigt ist, kann mit dem selben Herstellungsverfahren
erzeugt werden, wie es bei obiger bevorzugter Ausführungsform
erläutert
worden ist. Genauer gesagt, wird anfangs eine Leiterkarte (eine Zwischenlage)
zur Verfügung
gestellt, die aufweist: Das isolierende Substrat 1, wie
ein Polyimidband, versehen mit einer Öffnung 1A zum Bonden
und einem Durchgangsloch 1B; und die Leiteranordnung 2, die
auf der Oberfläche
des isolierenden Substrates 1 vorgesehen ist. Ein Halbleiterchip 4 ist
auf die Leiterkarte durch ein Elastomer 3 gebondet, das
einen Vorsprung 301 hat, welcher sich nach außerhalb
des Kompaktbaugruppenbereiches in dem isolierenden Substrat 1 erstreckt
und die Leiteranordnung ist mit dem Halbleiterchip an seinem externen
Anschluß 401 verbunden.
Danach werden die Umfangsflächen des
Halbleiterchips 4 und des Elastomers 3 und die Verbindung
zwischen der Leiteranordnung 2 und dem Halbleiterchip an
seinem externen Anschluß 401 mit
dem Isolator 5 durch ein Transferverfahren, bei dem eine
Form genutzt wird, versiegelt. Ein Kugelanschluß 6 wird mit dem Durchgangsloch 1B in dem
isolierenden Substrat 1 verbunden, und vorbestimmte Bereiche
(Kompaktbaugruppenbereiche) in der Leiterkarte werden abgenommen,
um vereinzelte Stücke
herzustellen.
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Auch
in diesem Fall, wie in den 20 und 21B gezeigt, kann durch das Vorsehen des Belüftungsabschnittes 301 für Feuchtigkeit
auf der kurzen Seite des Elastomers 3, um den Belüftungsabschnitt 301 für Feuchtigkeit
auf der Oberfläche
des Isolators 5 freizulegen, nach dem Versiegeln des Halbleiterchips
und des Elastomers 3 Wasser, das in dem Elastomer 3 eingeschlossen
ist, freigesetzt werden. Somit, wie bei der Halbleitervorrichtung
nach der oben bevorzugten Ausführungsform,
kann die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung verbessert werden.
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Die
Wirkungen der Erfindung werden zusammengefaßt.
- (1)
Einem Absinken bei der Zuverlässigkeit
der Vorrichtung kann bei einer Halbleitervorrichtung vorgebeugt
werden, die einen Halbleiterchip aufweist, der auf einer Leiterkarte
(einer Zwischenlage) durch ein Elastomer angebracht worden ist, und
einem Isolator, mit dem die Umfangsflächen des Halbleiterchips versiegelt
worden sind, aufweist.
- (2) Ein Geräteausfall,
hervorgerufen durch das Ablösen
eines Halbleiterchips oder einer Leiterkarte, kann in einer Halbleitervorrichtung
reduziert werden, welche einen Halbleiterchip, der auf einer Leiterkarte
(einer Zwischenlage) durch ein Elastomer angebracht worden ist,
und einem Isolator, mit dem die Umfangsflächen des Halbleiterchips versiegelt
worden sind, aufweist.
- (3) Eine Technik, die eine Verschlechterung bei den elektrischen
Eigenschaften verringern kann, kann bei einer Halbleitervorrichtung
zur Verfügung
gestellt werden, welche einen Halbleiterchip, der auf einer Leiterkarte
(einer Zwischenlage) durch ein Elastomer angebracht worden ist, und
einen Isolator, mit dem die Umfangsflächen des Halbleiterchips versiegelt
worden sind, aufweist.
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Die
Erfindung ist in Einzelheiten mit besonderem Bezug auf bevorzugte
Ausführungsformen
beschrieben worden, es wird jedoch verstanden werden, daß Abänderungen
und Modifikationen innerhalb des Umfanges der Erfindung bewirkt
werden können,
wie sie in den angehängten
Ansprüchen
definiert ist.