DE10238781A1

DE10238781A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE10238781A1
Application number: DE10238781A
Authority: DE
Inventors: Toshihiro Iwasaki; Keiichiro Wakamiya; Michitaka Kimura; Yasumichi Hatanaka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2003-04-30
Also published as: KR100487028B1; JP2003100803A; US6756686B2; US20030057537A1; KR20030027660A

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung weist ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, eine Mehrzahl von Leitern und Stützelemente auf. Das erste Substrat weist eine Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die auf einer Seite davon vorgesehen sind, auf. Das zweite Substrat weist eine Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die auf einer Seite davon vorgesehen sind, auf. Die Leiter dienen dem Verbinden der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des ersten Substrats mit der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des zweiten Substrats. Die Stützelemente, die das erste Substrat und das zweite Substrat unterstützen, sind an einem Lageort vorgesehen, an dem eine durch extern zugeführten Ultraschall verursachte Resonanz in dem Zustand, in dem das erste Substrat mit dem zweiten Substrat verbunden ist, beschränkt ist. Die Stützelemente verhindern eine unregelmäßige Schwingung und eine Resonanz, verursacht durch die Ultraschallschwingung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung, bei der durch ein Bondverfahren unter Verwendung von Ultraschallschwingungen ein Substrat mit einem anderen Substrat verbunden wird. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Halbleitervorrichtung, bei der ein Chip (Halbleitersubstrat) mit einem Chip-Montagesubstrat (Schaltungssubstrat) oder einem Chip verbunden wird.
Bislang wurde ein Verfahren zum Verbinden eines Chips (Halbleitersubstrat) mit einem Chip-Montagesubstrat (Schaltungssubstrat) mittels eines Bondverfahrens unter Verwendung von Ultraschallschwingungen verwendet. Insbesondere waren für Chips mit kleinen Oberflächen, wie z. B. SAW (Oberflächenwellen- Vorrichtungen) Bondverfahren, wie z. B. FCB (Flip-Chip- Kontaktierung), bei denen ein auf einer auf dem Chip freigelegten Elektrodenanschlußfläche gebildeter Au-Bump (Au- Kontakthügel) durch Thermokompression mit einer Anschlußelektrode mit einer auf einem Chip-Montagesubstrat gebildeten Anschlußelektrode mit einer Au-plattierten Schicht unter Zufuhr von Ultraschall verbunden wird, weit verbreitet.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 12A bis Fig. 12D eine der Anmeldering bekannte Halbleitervorrichtung kurz beschrieben. Fig. 12A bis Fig. 12D sind schematische Querschnittsansichten einer der Anmelderin bekannten Halbleitervorrichtung bei jedem Bondschritt des Herstellungsverfahrens.
In Fig. 12A bis Fig. 12D bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Chip als ein Substrat; 1a bezeichnet die Frontfläche (eine Seite) des Chips 1, die nach dem Bondvorgang zu einem Chip- Montagesubstrat zeigt; 2 bezeichnet eine Elektrodenanschlußfläche (Elektrodenabschnitt), die dergestalt gebildet ist, daß sie auf der Frontfläche 1a des Chips 1 freigelegt ist; 3 bezeichnet einen Kontakthügel oder Bump (Leiter zum Verbinden) zum elektrischen und mechanischen Verbinden der Elektrodenanschlußfläche 2 mit einer Anschlußelektrode; 6 bezeichnet ein Chip-Montagesubstrat (zweites Substrat), wie z. B. eine Montageplatte und eine Zwischenfüllung; 6a bezeichnet die Frontfläche (eine Seite) des Chip-Montagesubstrats 6, die nach der Montage zu dem Chip 1 zeigt; 7 bezeichnet eine Anschlußelektrode (Elektrodenabschnitt) mit einer Au-plattierten Oberflächenschicht, die dergestalt gebildet ist, daß sie auf der Frontfläche 6a des Chip-Montagesubstrats 6 freigelegt ist; 20 bezeichnet einen Träger, der als ein Haltewerkzeug zum Halten des Chips 1 bei dem Montagevorgang dient und 25 bezeichnet einen Träger, der als ein Haltewerkzeug zum Halten des Chip- Montagesubstrats 6 bei dem Montagevorgang dient.
Die Halbleitervorrichtung, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird wie folgt hergestellt: Wie Fig. 12A zeigt, werden zunächst unter Verwendung eines Drahtbond-Verfahrens Bumps 3auf den auf der Frontfläche 1a des Chips 1 freigelegten Elektroden-Anschlußflächen 2 gebildet.
In der Frontfläche 1a des Chips 1 sind andere Regionen als die, in denen die Elektroden-Anschlußflächen 2 freigelegt sind, mit einem isolierenden Schutzfilm überzogen. Die Elektroden-Anschlußflächen 2 sind aus Al oder dergleichen gebildet und elektrisch mit den Schaltungen in dem Chip 1 verbunden. Weiterhin ist der Bump 3 aus einem Metall, wie z. B. Au, Lot, Ag, Cu, Al, Bi, Zn, Sb, In, Pd, Si, oder Legierungen davon, gebildet.
Wie Fig. 12B zeigt, wird als nächstes die Frontfläche 1a des Chips 1 mit der Frontfläche 6a des Chip-Montagesubstrats 6 ausgerichtet.
Speziell wird das Chip-Montagesubstrat 6 dergestalt auf dem Träger 25 angebracht, daß die Frontfläche 6a, auf der die Anschlußelektroden 7 gebildet sind, nach oben zeigt. Andererseits wird die Halbleitervorrichtung 1 dergestalt auf dem Träger 20 angebracht, daß die Frontfläche 1a, auf der die Bumps 3 und dergleichen gebildet sind, nach unten zeigt. Danach wird der Träger 20 so bewegt, daß die Lageorte der Anschlußelektroden 7 auf dem Chip-Montagesubstrat 6 mit den Lageorten der Bumps 3 auf dem Chip 1 ausgerichtet sind.
Hier ist das Chip-Montagesubstrat 6 beispielsweise aus einem Glas-Epoxy-Material gebildet. Die Anschlußelektroden 7 sind durch aufeinanderfolgendes Schichten einer Ni-plattierten Schicht und einer Au-plattierten Schicht auf einer Cu-Verdrahtung gebildet. Der Chip 1 und das Chip-Montagesubstrat 6 werden durch Luftansaugung von den Hohlabschnitten (nicht gezeigt), die in jedem der Träger 20 und 25 vorgesehen sind, angezogen und auf den Trägern 20 und 25 gehalten.
Wie Fig. 12C zeigt, wird als Nächstes unter Verwendung eines sogenannten Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall eine Mehrzahl von Bumps 3 auf dem Chip 1 elektrisch und mechanisch mit einer Mehrzahl von Anschlußelektroden 7 auf dem Chip-Montagesubstrat 6 verbunden.
Speziell werden zum Verbinden der Bumps 3 mit den Anschlußelektroden 7 die Bumps 3 und die Anschlußelektroden 7 erwärmt, wie durch den Pfeil in der Zeichnung gezeigt, wird von Seiten des Chips 1 eine Kraft W ausgeübt und in der Richtung des anderen Pfeils in der Zeichnung wird eine Ultraschallschwingung S durchgeführt.
Hier ist die Frequenz einer Ultraschallschwingung des Chips 1 und des Chip-Montagesubstrats 6 ungefähr 60 kHz.
Auf diese Weise wird eine in Fig. 12D gezeigte Halbleitervorrichtung, bei der der Chip 1 auf dem Chip-Montagesubstrat 6 montiert ist, hergestellt.
Bei der oben beschriebenen, der Anmelderin bekannten Vorgehensweise ist das Verfahren zum Bonden eines Substrats auf ein anderes Substrat unter Verwendung einer Ultraschallschwingung vorteilhafter als das Bondverfahren, bei dem lediglich Wärme und Druck verwendet werden, da beide Substrate bei einer niedrigeren Temperatur verbunden werden können.
Wenn jedoch das die Ultraschallschwingung verwendende Bondverfahren nicht in dem Bondvorgang der oben erwähnten SAW-Vorrichtung mit kleinen Chips verwendet wird, sondern in dem Bondvorgang von Vorrichtungen, wie z. B. einer Speichervorrichtung, mit Chips einer großen Oberfläche und einer großen Anzahl von. Bumps, gibt es das Problem der Verschlechterung der Verbindung, wie z. B. die Schwankung der Verbindungsgüte und den Schaden an Bumps an den Übergängen zwischen den Bumps und den Anschlußelektroden aufgrund der Resonanz der Ultraschallschwingung.
Speziell in dem Fall eines Chips mit einer großen Oberfläche und einer Mehrzahl von als Leiter angeordneten Bumps für die Verbindung mit den peripheren Abschnitten wird eine Schwingung mit Knoten (den Abschnitten, an denen die Amplitude Null ist) in Abschnitten, in denen die verbindenden Leiter vorgesehen sind, und einem Bauch (der Abschnitt, in dem die Amplitude am größten ist) in dem Zentralabschnitt des Substrats, in dem keine verbindenden Leiter vorgesehen sind, erzeugt, wenn die Ultraschallschwingung zugeführt wird, nachdem ein großer Chip auf ein Chip-Montagesubstrat montiert wurde.
Da die einen auf einem Chip-Montagesubstrat (hier im folgenden als Montagegut bezeichnet) montierten Chip aufweisende Struktur einen großen Abstand zwischen den Knoten der Schwingung aufweist und das Chip-Montagesubstrat aus einem Glas-Epoxy- Material einer niedrigen Steifigkeit gebildet ist, ist die Resonanzfrequenz (natürliche Frequenz) des Montageguts relativ niedrig.
Deshalb kann es den Fall geben, in dem beim Verbinden die Frequenz der Ultraschallschwingung mit der Resonanzfrequenz des Montageguts übereinstimmt und in diesem Fall tritt eine Resonanz des Montageguts auf. Die Resonanz ist eine unregelmäßige Schwingung in einer zu der für die Verbindung der Substrate erforderlichen Richtung der Ultraschallschwingung (beispielsweise der Schwingung in der Richtung, die durch den Pfeil in Fig. 12D gezeigt ist) unterschiedlichen Richtung. Deshalb wird es unmöglich, einen Kontakt an der Kontaktfläche zwischen einem Bump und einer Anschlußelektrode aufrecht zu erhalten, wenn die Ultraschallschwingung zugeführt wird, und die Verbindung verschlechtert sich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 und nach Anspruch 7.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Es wird eine Halbleitervorrichtung bereitgestellt, die sicherstellt, daß ein Substrat, wie zum Beispiel ein Chip mit einer relativ großen Oberfläche auf ein anderes Substrat, wie z. B. ein Chip-Montagesubstrat, gebondet werden kann. Es wird ein Bondverfahren unter Verwendung von Ultraschall ohne Erzeugung einer Resonanz aufgrund der Ultraschallschwingung verwendet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, eine Mehrzahl von Leitern und Stützelementen auf. Das erste Substrat weist auf seiner einen Seite eine Mehrzahl von Elektrodenabschnitten auf. Das zweite Substrat weist auf seiner einen Seite eine Mehrzahl von Elektrodenabschnitten auf. Die Leiter dienen dem Verbinden der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des ersten Substrats mit der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des zweiten Substrats. Die das erste Substrat und das zweite Substrat unterstützenden Stützelemente sind an einem Lageort angeordnet, an dem die durch extern zugeführten Ultraschall verursache Resonanz in dem Zustand, in dem das erste Substrat mit dem zweiten Substrat verbunden ist, beschränkt ist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, eine Mehrzahl von Leitern und ein Element hoher Steifigkeit auf. Das erste Substrat weist auf seiner einen Seite eine Mehrzahl von Elektrodenabschnitten auf. Das zweite Substrat weist auf seiner einen Seite eine Mehrzahl von Elektrodenabschnitten auf. Die Leiter dienen dem Verbinden der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des ersten Substrats mit der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des zweiten Substrats. Das Element hoher Steifigkeit, das die Steifigkeit der Substrate vergrößert, ist auf dem ersten Substrat oder dem zweiten Substrat gebildet.
Die Halbleitervorrichtung weist vorzugsweise ein nichtleitendes Harz oder einen nichtleitenden Kunststoff auf, der in Kontakt mit dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat ist.
Ein Chip kann auf einem Substrat mit einem guten Bondverhalten montiert werden, da die Stützelemente eine durch den Ultraschall hervorgerufene irreguläre Schwingung und Resonanz verhindern.
Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1A eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 12 eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A der Halbleitervorrichtung von Fig. 1A,
Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht eines Elektrodenabschnitts und eines verbindenden Leiters in der Halbleitervorrichtung von Fig. 1A,
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 4A bis 4C schematische Querschnittsansichten entlang einer Linie B-B der Halbleitervorrichtung in Fig. 3,
Fig. 5 eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 6 eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 8 eine schematische Querschnittsansicht des Elektrodenabschnitts und des verbindenden Leiters in der Halbleitervorrichtung von Fig. 7,
Fig. 9 eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 10A und Fig. 10B schematische Querschnittsansichten einer Halbleitervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 11A ein Diagramm der Anordnung des Dummy-Musters auf dem Chip-Montagesubstrat von Fig. 3,
Fig. 11B ein Diagramm der Variation in der Anordnung des Dummy-Musters auf dem Chip-Montagesubstrat,
Fig. 12A bis Fig. 12D schematische Querschnittsansichten einer der Anmelderin bekannten Halbleitervorrichtung bei jedem Bondschritt des Herstellungsverfahrens.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Die gleichen oder entsprechende Teile sind in den Zeichnungen durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung derselben wird nach Bedarf vereinfacht oder unterlassen.

Erste Ausführungsform

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Fig. 1A ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 1B ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie A-A der Halbleitervorrichtung von Fig. 1A und zeigt die Anordnung der verbindenden Leiter auf den Frontflächen in einem Chip.
In Fig. 1A und 1B bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Chip als ein erstes Substrat, 1a bezeichnet die Frontfläche (eine Seite) des Chips 1, 2a und 2b bezeichnen Elektrodenanschlußflächen (Elektrodenabschnitte), die dergestalt gebildet sind, daß sie auf der Frontfläche 1a des Chips 1 freigelegt sind, 3a und 3b bezeichnen Bumps (Leiter zum Verbinden) zum elektrischen und mechanischen Verbinden der Elektroden- Anschlußflächen 2a und 2b mit den Anschlußelektroden, 6 bezeichnet ein Chip-Montagesubstrat als ein aus einem Glas- Epoxy-Material gebildetes zweites Substrat und 7 bezeichnet eine Anschlußelektrode (Elektrodenabschnitt) mit einer Au- plattierten Oberflächenschicht, die dergestalt ausgebildet ist, daß sie auf der Frontfläche des Chip-Montagesubstrats 6 freigelegt ist.
Der Chip 1 in der ersten Ausführungsform weist eine größere Oberfläche (Fläche der Frontfläche 1a) auf als die Oberfläche einer SAW-Vorrichtung mit einer rechteckigen Oberfläche, bei der eine Seite 3 mm oder weniger einnimmt, auf.
Wie Fig. 1B zeigt, ist hier auf der Seite der Frontfläche 1a des Chips 1 eine Mehrzahl von Bumps 3a auf dem Umfangsabschnitt der Frontfläche 1a angeordnet und ein Bump 3b ist auf dem zentralen Abschnitt der Frontfläche 1a vorgesehen. Ebenso sind auf der Seite der Frontfläche des Chip-Montagesubstrats 6 Anschlußelektroden 7a und 7b an den diesen Bumps 3a und 3b entsprechenden Lageorten vorgesehen. Mit anderen Worten, eine Mehrzahl von Anschlußelektroden 7a ist auf dem Umfangsabschnitt der Frontfläche des Chip-Montagesubstrats 6 angeordnet und eine Anschlußelektrode 7b ist auf dem Zentralabschnitt der Frontfläche vorgesehen.
Die wie oben beschrieben aufgebaute Halbleitervorrichtung wird, in der gleichen Weise wie bei dem unter Bezugnahme auf Fig. 12A bis 12D beschriebenen Herstellungsvorgang, durch einen Vorgang, bei dem ein Thermokompressions-Bonden in Verbindung mit Ultraschall verwendet wird, hergestellt.
Zu dieser Zeit liegen die Elektrodenanschlußfläche 2b, der Bump 3b und die Anschlußelektrode 7b in der Umgebung des Schwingungsbauchs des Montageguts ohne das Vorhandensein der Elektrodenanschlußfläche 2b, des Bumps 3b und der Anschlußelektrode 7b durch die Ultraschallschwingung und verhindern eine durch die Ultraschallschwingung verursachte Resonanz.
Mit anderen Worten, der Bump 3b und die anderen Elemente, die auf dem Zentralabschnitt angeordnet sind, sind Stützelemente zum Festlegen der Zentralabschnitte der Frontflächen von sowohl dem Chip 1 als auch dem Chip-Montagesubstrat 6. Der Bump 3b und die anderen Elemente wirken als Stützelemente als die Knoten der Schwingung wie die Bumps 3a und die anderen Elemente, die auf dem Umfangsabschnitt angeordnet sind. In noch anderen Worten, da in dem Schwingungsmodus des durch den Chip 1, das Chip-Montagesubstrat 6 und die anderen Elemente gebildeten Montageguts der Abstand zwischen den Knoten sehr klein ist, ist die Resonanzfrequenz des Montageguts höher als die Frequenz der Ultraschallschwingung.
Deshalb wird das Auftreten einer durch die Ultraschallschwingung verursachten Resonanz verhindert und die gute Bondfähigkeit des Chips 1 und des Chip-Montagesubstrats 6 mittels Ultraschall kann aufrechterhalten werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 der Aufbau eines Elektrodenabschnitts und eines verbindenden Leiters in der Halbleitervorrichtung der ersten Ausführungsform im Detail beschrieben. Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einen Elektrodenabschnitt und einen verbindenden Leiter in der Halbleitervorrichtung von Fig. 1 zeigt.
Wie Fig. 2 zeigt, wird an dem verbindenden Abschnitt 12 zwischen einer Elektroden-Anschlußfläche 2 aus Al oder dergleichen, die dergestalt ausgebildet ist, daß sie auf einer Seite des Chips freigelegt ist, und dem Au-basierten Bump 3 mikroskopisch eine Au-Al-Legierung gebildet.
Andererseits wird die Anschlußelektrode 7, die dergestalt gebildet ist, daß sie auf der einen Seite des Chip-Montagesubstrats freigelegt ist, durch aufeinanderfolgendes Schichten einer Ni-plattierten Schicht 8 und einer Au-plattierten Schicht 9 auf einer Cu-Verdrahtung gebildet. Die Au-plattierte Schicht 9 auf der Anschlußelektrode 7 wird mit dem Bump 3 durch Thermokompressions-Bonden in Verbindung mit Ultraschall verbunden und ein Au-Übergang 13 wird gebildet.
Da die Bildung des Au-Übergangs 13 durch Thermokompressions- Bonden in Verbindung mit Ultraschall bei einer relativ niedrigen Temperatur (beispielsweise Raumtemperatur) erreicht werden kann, können als Substrat zum Bilden des Montageguts Materialien mit geringer Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärme, wie z. B. organische Harze, verwendet werden.
In der ersten Ausführungsform weist, wie oben beschrieben, jede der Elektrodenanschlußflächen 2a, 2b, der Bumps 3a, 3b, der Anschlußelektroden 7a und 7b, die in einer Halbleitervorrichtung vorhanden sind, einen Aufbau auf, durch den elektrische Signale zu/von der Schaltung in dem Chip 1 und der Schaltung in dem Chip-Montagesubstrat 6 übertragen/empfangen werden können. Deshalb kann eine gewünschte Halbleitervorrichtung unter Verwendung einer optionalen Elektroden-Anschlußfläche, eines optionalen Bumps oder einer optionalen Anschlußelektrode unter diesen Elektroden-Anschlußflächen 2a, 2b, Bumps 3a, 3b und Anschlußelektroden 7a und 7b gebildet werden.
Wie oben beschrieben, kann in der wie in der ersten Ausführungsform aufgebauten Halbleitervorrichtung der Chip 1 auf dem Chip-Montagesubstrat 6 mit einer guten Bondfähigkeit montiert werden, wobei unregelmäßiges Schwingen und eine durch die Ultraschallschwingung verursachte Resonanz verhindert werden können, sogar wenn ein Chip 1 mit einer relativ großen Oberfläche auf ein Chip-Montagesubstrat 6 unter Verwendung eines Bondverfahrens, bei dem Ultraschall angewendet wird, gebondet wird.
Bei der ersten Ausführungsform wird entweder die Elektroden- Anschlußfläche 2b oder der Bump 3b oder die Anschlußelektrode 7b als ein Stützelement auf dem Zentralabschnitt der Halbleitervorrichtung vorgesehen. Alternativ können eine Mehrzahl von Elektroden-Anschlußflächen 2b, Bumps 3b und Anschlußelektroden 7b als Stützelemente an anderen Lageorten als dem Zentralabschnitt vorgesehen werden, beispielsweise in Gestalt einer Matrix. Durch derartiges Anordnen der Stützelemente auf Lageorten zum Verhindern der durch die Ultraschallschwingung verursachten Resonanz kann dieselbe Wirkung wie in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
Weiterhin werden bei der ersten Ausführungsform in dem Herstellungsverfahren der Halbleitervorrichtung nach dem Bilden der Bumps 3a und 3b auf der Seite des Chips 1 diese auf den Anschlußelektroden 7a und 7b auf dem Chip-Montagesubstrat 6 unter Verwendung eines Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall gebondet. Alternativ können nach dem Bilden der Bumps 3a und 3b auf dem Chip-Montagesubstrat 6 diese auf den Elektroden-Anschlußflächen 2a und 2b auf dem Chip 1 unter Verwendung des Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall gebondet werden. Auch in diesem Fall kann der gleiche Effekt wie in der ersten Ausführungsform bewirkt werden.
In der ersten Ausführungsform ist ebenfalls eine Elektrodenanschlußfläche 2b der gleichen Gestalt wie eine Mehrzahl von Elektroden-Anschlußflächen 2a, die auf dem Umfangsabschnitt des Chips 1 angeordnet sind, an einem Ort vorgesehen, der unterschiedlich ist zu den Lageorten der Elektroden- Anschlußflächen 2a (der Zentralabschnitt des Substrats 1), eine Anschlußelektrode 7b der gleichen Gestalt wie eine Mehrzahl von Anschlußelektroden 7a, die auf dem entsprechenden Umfangsabschnitt des Chip-Montagesubstrats 6 angeordnet sind, ist an einem Lageort vorgesehen, der unterschiedlich ist zu den Lageorten der Anschlußelektroden 7a und beide sind mit einem Bump 3b derselben Gestalt wie eine Mehrzahl von Bumps 3a, der aber einen anderen Lageort als die Mehrzahl von Bumps 3a aufweist, verbunden. Die Elektrodenanschlußfläche 2b, die Anschlußelektrode 7b und der Bump 3b bilden ein Stützelement zum Verhindern einer durch die Ultraschallschwingung verursachten Resonanz.
Der Aufbau des Stützelements ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern ein Aufbau, bei dem beispielsweise die Elektroden-Anschlußfläche 2b auf dem Chip 1 oder die Anschlußelektrode 7b auf dem Chip-Montagesubstrat 6 entfernt wurde, kann ebenfalls verwendet werden. Obwohl in diesem Fall der Bump 3b lediglich auf einem der Substrate 1 oder 6 einen Au- Übergang bildet, kontaktiert er ebenfalls das andere Substrat und unterstützt sowohl das Substrat 1 als auch das Substrat 6 in hinreichender Weise, wodurch derselbe Effekt wie in der ersten Ausführungsform bewirkt wird.
Weiterhin ist der Aufbau der Stützelemente nicht auf den Bump 3b und dergleichen beschränkt, sondern ein Aufbau, bei dem beispielsweise ein hervorstehender Abschnitt oder dergleichen auf den Substraten 1 und 6 gebildet ist, kann verwendet werden. Auch in diesem Fall kann der gleiche Effekt wie in der ersten Ausführungsform bewirkt werden.

Zweite Ausführungsform

Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Fig. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden. Erfindung zeigt. Die Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform darin, daß anstelle des Bildens des Bumps 3b und dergleichen als ein Stützelement auf dem Zentralabschnitt zwischen dem Chip und dem Chip-Montagesubstrat, auf dem Chip-Montagesubstrat ein Dummy-Muster gebildet wird.
In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Chip, 3a bezeichnet Bumps, 6 bezeichnet ein aus einem Glas-Epoxy-Material gebildetes Chip-Montagesubstrat, 6a bezeichnet die Frontfläche (eine Seite) des Chip-Montagesubstrats 6, 7a bezeichnet Anschlußelektroden und 10 bezeichnet ein Dummy-Muster als ein Element hoher Steifigkeit.
Hier wird das Dummy-Muster 10 auf dem Zentralabschnitt der Frontfläche 6a des Chip-Montagesubstrats 6 unter Verwendung von Lithographie (Photogravüre) gebildet. Weiterhin besteht das Dummy-Muster 10 aus einem Material einer höheren Steifigkeit als jener von Glas-Epoxy-Material, wie z. B. Kupfer und Nickel. Das Dummy-Muster 10 unterscheidet sich von dem eigentlich auf dem Chip-Montagesubstrat 6 gebildeten Schaltungsmuster und ist ein von den Schaltungselementen und dergleichen elektrisch isoliertes Muster.
In der wie oben beschrieben aufgebauten Halbleitervorrichtung ist ein Chip-Montagesubstrat 6 mit einem vorher mittels Lithographie gebildeten Dummy-Muster 10 durch ein Verfahren, bei dem Thermokompressions-Bonden in Verbindung mit Ultraschall angewendet wird, wie in der ersten Ausführungsform mit dem Chip 1 verbunden.
Zu dieser Zeit ist das Dummy-Muster 10 des Chip-Montagesubstrats 6, das auf dem Zentralabschnitt des Montagegutes vorgesehen ist, in der Umgebung des Schwingungsbauchs des Montageguts infolge der Ultraschallschwingung für den Zustand, in dem das Dummy-Muster 10 nicht vorgesehen ist, vorgesehen und verhindert eine durch die Ultraschallschwingung verursachte Resonanz.
Mit anderen Worten, das Dummy-Muster 10 auf dem Zentralabschnitt verstärkt die Steifheit des Chip-Montagesubstrats 6 sowie die Steifheit des gesamten Montageguts. Deshalb ist die natürliche Frequenz (Resonanzfrequenz) des Montageguts mit verstärkter Steifheit höher als die Frequenz der Ultraschallschwingung und eine durch die Ultraschallschwingung verursachte Resonanz kann verhindert werden. Auf diese Weise wird eine gute Bondbarkeit des Chips 1 und des Chip-Montagesubstrats 6 bei Ultraschall aufrechterhalten.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 4A bis 4C die spezielle Form des Dummy-Musters auf dem Chip-Montagesubstrat in der Halbleitervorrichtung der zweiten Ausführungsform im Detail beschrieben. Fig. 4A bis 4C sind schematische Querschnittsansichten entlang der Linie B-B der Halbleitervorrichtung in Fig. 3, als Beispiel der Form eines auf der Frontfläche eines Chip-Montagesubstrats gebildeten Dummy-Musters.
In Fig. 4A bis 4C ist der Abschnitt ohne Schraffur der mittels Lithographie aus Kupfer oder dergleichen auf der Frontfläche 6a des Chip-Montagesubstrats 6 gebildete Musterabschnitt. Speziell wird eine Mehrzahl von Anschlußelektroden 7a, die als eigentliche Verdrahtungsstrukturen verwendet werden, auf dem Umfangsabschnitt des Chip-Montagesubstrats 6 gebildet. Demgegenüber werden Dummy-Muster 10a, 10b und 10c, die nicht als eigentliche Verdrahtungsstrukturen verwendet werden, auf dem zentralen Abschnitt des Chip-Montagesubstrats 6 gebildet.
In der in Fig. 4A gezeigten Ausführungsform ist das Dummy- Muster 10a kreuzartig auf dem zentralen Abschnitt der Frontfläche 6a ausgebildet.
In der in Fig. 4B gezeigten Ausführungsform ist das Dummy- Muster 10b diagonal zu der Frontfläche 6a auf deren Zentralabschnitt gebildet.
Weiterhin ist in der in Fig. 4C gezeigten Ausführungsform das Dummy-Muster 10c dergestalt gebildet, daß um das diagonale Dummy-Muster von Fig. 4B herum ein ringförmiger Abschnitt hinzugefügt ist.
Da, wie oben beschrieben, das Dummy-Muster 10 in optionalen Mustern auf dem Chip-Montagesubstrat 6 dergestalt ausgebildet sein kann, daß es dem spezifischen Schwingungsmodus des Montageguts entspricht, kann eine durch die Ultraschallschwingung hervorgerufene Resonanz auf effektive Weise verhindert werden.
Wie oben beschrieben, kann in der wie in der zweiten Ausführungsform aufgebauten Halbleitervorrichtung, wie in dem oben beschriebenen Beispiel 1, der Chip 1 auf dem Chip-Montagesubstrat 6 mit einer guten Bondbarkeit montiert werden, wobei eine unregelmäßige Schwingung und eine durch die Ultraschallschwingung hervorgerufene Resonanz verhindert werden können, sogar wenn ein Chip 1 mit einer relativ großen Oberfläche auf ein Chip-Montagesubstrat 6 unter Verwendung eines Bondverfahrens, das Ultraschall verwendet, gebondet wird.
In der zweiten Ausführungsform wird ein Dummy-Muster 10 als ein Element einer hohen Steifigkeit auf der Frontfläche 6a des Chip-Montagesubstrats 6 gebildet. Alternativ kann das Dummy- Muster 10 als ein Element einer hohen Steifigkeit auf der Oberfläche gegenüber der Frontfläche 6a des Chip-Montagesubstrats 6 vorgesehen werden. Wenn der Chip 1 abgedünnt wird und der Chip 1 in Resonanz gerät, kann ebenfalls das Dummy- Muster 10 auf der Oberfläche oder dergleichen des Chips 1vorgesehen werden. In diesem Falle können die gleichen Wirkungen wie in der zweiten Ausführungsform erzielt werden.

Dritte Ausführungsform

Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Fig. 5 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Halbleitervorrichtung der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform darin, daß ein nichtleitendes Harz, das in Kontakt mit beiden Substraten ist, zwischen dem Chip und dem Chip-Montagesubstrat gebildet wird.
In Fig. 5 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Chip, 3a und 3b bezeichnen Bumps, 6 bezeichnet ein Chip-Montagesubstrat und 15 bezeichnet ein nichtleitendes Harz, das aus einem Epoxy-Harz oder dergleichen besteht.
Wie in der ersten Ausführungsform sind hier die Bumps 3a auf dem Umfangsabschnitt der Frontfläche des Chips 1 angeordnet und ein Bump 3b ist auf deren Zentralabschnitt vorgesehen. Weiterhin ist in der dritten Ausführungsform ein nichtleitendes Harzelement 15 dergestalt ausgebildet, daß es sandwichartig zwischen die Frontflächen des Chips 1 und des Chip- Montagesubstrats 6 gefügt ist.
Die Halbleitervorrichtung mit einem wie oben beschriebenen Aufbau kann hauptsächlich durch die folgenden beiden Verfahren gefertigt werden:
Bei dem ersten Verfahren wird zunächst ein nichtleitendes Harzelement 15 auf einem Chip 1 oder einem Chip-Montagesubstrat 6 gebildet und danach der Chip 1 durch einen Vorgang, bei dem Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall angewendet wird, wie in der ersten Ausführungsform mit dem Chip-Montagesubstrat 6 verbunden.
Bei dem zweiten Verfahren wird der Chip 1 durch einen Vorgang, bei dem Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall angewendet wird, wie in der ersten Ausführungsform mit dem Chip-Montagesubstrat 6 verbunden. Danach wird ein nichtleitendes Harz zwischen die beiden Substrate eingebracht und zum Bilden eines nichtleitenden Harzelements 15 verfestigt.
Die beiden durch diese Verfahren hergestellten Halbleitervorrichtungen haben die Wirkung, daß Bumps 3a, 3b, die Frontflächen der Substrate und dergleichen geschützt werden. Weiterhin hat die durch das vorstehende Verfahren hergestellte Halbleitervorrichtung den Effekt, daß der Spielraum bezüglich der durch die Ultraschallschwingung verursachten Resonanz weiter vergrößert wird. Dies liegt daran, daß das vorher auf einem Substrat gebildete nichtleitende Harzteil die Steifigkeit des Montageguts vergrößert, wenn Ultraschall zugeführt wird, und den Schwingungsbauch des Montageguts absteift.
Wie oben beschrieben, wird in der gemäß der dritten Ausführungsform aufgebauten Halbleitervorrichtung sichergestellt, daß die Bumps 3a, 3b und die Frontflächen des Chips 1 und des Chip-Montagesubstrats 6 geschützt werden können. Sogar wenn der Chip 1 auf das Chip-Montagesubstrat 6 unter Verwendung eines Bondverfahrens, das Ultraschall verwendet, gebondet wird, wie in dem oben beschriebenen Beispiel, kann der Chip 1 mit einer guten Bondbarkeit auf dem Chip-Montagesubstrat 6montiert werden, wobei eine unregelmäßige Schwingung und eine durch die Ultraschallschwingung verursachte Resonanz verhindert werden.

Vierte Ausführungsform

Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Fig. 6 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform darin, daß ein nichtleitendes Harzelement, das in Kontakt mit beiden Substraten ist, zwischen dem Chip und dem Chip-Montagesubstrat ausgebildet ist. Die Halbleitervorrichtung der vierten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen dritten Ausführungsform darin, daß ein Dummy-Muster anstelle des Bumps auf dem Zentralabschnitt des Substrats gebildet ist.
In Fig. 6 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Chip, 3a bezeichnet Bumps, 6 bezeichnet ein Chip-Montagesubstrat, 10 bezeichnet ein Dummy-Muster, das auf dem Chip-Montagesubstrat 6 gebildet ist, und 15 bezeichnet ein nichtleitendes Harzelement, das aus einem Epoxy-Harz oder dergleichen besteht.
Wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ist hier ein Dummy-Muster 10 auf der Frontfläche des Chip-Montagesubstrats 6 gebildet. Weiterhin ist ein nichtleitendes Harzelement 15 dergestalt ausgebildet, daß es sandwich-artig zwischen die Frontflächen des Chips 1 und des Chip-Montagesubstrats 6 gefügt, ist.
Die wie oben beschrieben aufgebaute Halbleitervorrichtung kann hauptsächlich durch die beiden Verfahren wie in dem oben beschriebenen Beispiel 3 hergestellt werden.
Die Halbleitervorrichtung, die durch diese Verfahren hergestellt wurde, hat den Effekt, daß Bumps 3a, die Frontflächen der Substrate und dergleichen geschützt werden. Weiterhin hat die Halbleitervorrichtung, die durch das Verfahren hergestellt wurde, bei dem zunächst ein nichtleitendes Harzelement 15 auf einem Substrat gebildet wurde, den Effekt, daß der Spielraum gegenüber der durch die Ultraschallschwingung hervorgerufenen Resonanz weiter vergrößert wird. Dies liegt daran, daß das nichtleitende Harzelement 15 die Steifheit des Montageguts erhöht, wenn Ultraschall zugeführt wird und den Schwingungsbauch des Montageguts absteift.
In der gemäß der dritten Ausführungsform aufgebauten Halbleitervorrichtung wird, wie oben beschrieben, sichergestellt, daß die Bumps 3a und die Frontflächen des Chips 1 und des Chip- Montagesubstrats 6 geschützt werden können. Weiterhin kann, sogar wenn der Chip 1 auf das Chip-Montagesubstrat 6 unter Verwendung eines Bondverfahrens, das Ultraschall anwendet, wie in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform gebondet wird, der Chip 1 mit einer guten Bondbarkeit auf dem Chip- Montagesubstrat 6 montiert werden, wobei eine unregelmäßige Schwingung und eine durch die Ultraschallschwingung verursachte Resonanz verhindert werden.

Fünfte Ausführungsform

Im folgenden wird die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Fig. 7 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Halbleitervorrichtung der fünften Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen dritten Ausführungsform darin, daß anstelle des Chip-Montagesubstrats ein Chip als ein zweites Substrat vorgesehen ist.
In Fig. 7 bezeichnen die Bezugszeichen 2a und 2b Elektrodenanschlußflächen, 3a und 3b bezeichnen Bumps, 11a bezeichnet einen Chip als ein erstes Substrat, 11b bezeichnet einen Chip als ein zweites Substrat und 15 bezeichnet ein nichtleitendes Harzelement.
Hier sind die Elektroden-Anschlußflächen 2a und 2b dergestalt auf den Frontflächen der beiden Chips 11a und 11b gebildet, daß sie auf den Frontflächen freigelegt sind. Speziell sind die Elektroden-Anschlußflächen 2a auf dem Umfangsabschnitt der Frontflächen jedes Chips 11a und 11b angeordnet und eine Elektrodenanschlußfläche 2b ist auf dem Zentralabschnitt der Frontflächen vorgesehen. Weiterhin ist in der fünften Ausführungsform, wie in der oben beschriebenen dritten Ausführungsform, ein nichtleitendes Harzelement 15 dergestalt ausgebildet, daß es sandwich-artig zwischen die Frontflächen der beiden Chips 11a und 11b gefügt ist.
Die wie oben beschrieben aufgebaute Halbleitervorrichtung kann durch Verbinden der Elektroden-Anschlußflächen 2a und 2b der Chips 11a und 11b über Bumps 3a und 3b unter Verwendung eines Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall hergestellt werden.
Bezugnehmend auf Fig. 8 wird der Aufbau eines Elektrodenabschnitts und eines verbindenden Leiters in der Halbleitervorrichtung der fünften Ausführungsform im folgenden im Detail beschrieben. Fig. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht, die den Elektrodenabschnitt und den verbindenden Leiter in der Halbleitervorrichtung von Fig. 7 zeigt.
Wie Fig. 8 zeigt, ist jede der Elektroden-Anschlußflächen 2 aus Al oder dergleichen, die dergestalt ausgebildet ist, daß sie auf einer Seite jedes Chips freigelegt ist, auf jeden der Au-basierten Bumps 3 mittels Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall gebondet und jeder der aus einer Au-Al-Legierung bestehenden Übergänge 14 wird ausgebildet.
Speziell wird normalerweise ein Oxidfilm (natürlicher Oxidfilm) auf der Oberfläche einer Al-Elektrode gebildet. Dieser Oxidfilm wird durch Ultraschallschwingungen an der Grenzfläche beseitigt und an dem Übergang 14 zwischen der Elektrodenanschlußfläche 2 und dem Bump 3 wird eine Au-Al-Legierung hoher Qualität gebildet.
Da die Bildung eines derartigen Übergangs 14 aus einer Au-Al- Legierung mittels Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall bei einer relativ niedrigen Temperatur erreicht werden kann, können ebenfalls Materialien mit einer geringen Widerstandsfähigkeit gegenüber Wärme, wie z. B. organische Harze, als Substrat zum Bilden des Montageguts verwendet werden.
Sogar wenn eine hochintegrierte Halbleitervorrichtung durch Schichten einer Mehrzahl von Chips 11a und 11b wie in der fünften Ausführungsform gebildet wird, kann, wie oben beschrieben, der gleiche Effekt wie in dem oben beschriebenen Beispiel 3 erzielt werden. Da speziell die Dicke einer hochintegrierten Halbleitervorrichtung gering ist, kann der Aufbau der fünften Ausführungsform die Steifheit einer dünnen Halbleitervorrichtung maximieren. Dadurch kann der Chip 11a auf dem Chip 11b mit einer guten Kontaktierung montiert werden, wobei eine unregelmäßige Schwingung und eine durch die Ultraschallschwingung hervorgerufene Resonanz verhindert werden.

Sechste Ausführungsform

Die sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Fig. 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Halbleitervorrichtung der sechsten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durch die Anordnung der Bumps, die auf der Frontfläche des Chips vorgesehen sind.
In Fig. 9 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Chip, 1a bezeichnet die Frontfläche des Chips 1, die zu dem Chip-Montagesubstrat zeigt und 3a und 3b bezeichnen Bumps, die auf den auf der Frontfläche 1a freigelegten Elektroden-Anschlußflächen gebildet sind.
Hier ist eine Mehrzahl von Elektroden-Anschlußflächen 2a auf einer Teilregion (die Region auf dem linken Teil der Seite) der Frontfläche 1a des Chips entlang des Umfangs der Teilregion angeordnet und eine Mehrzahl von Elektroden-Anschlußflächen 2b ist auf der Region außerhalb der Teilregion (der Region auf dem rechten Teil der Seite), auf der die Elektroden-Anschlußflächen 3a entlang des Umfangs angeordnet sind, linear angeordnet.
Obwohl, wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, auch in der Halbleitervorrichtung der sechsten Ausführungsform ein Chip-Montagesubstrat mit Anschlußelektroden, die einer Mehrzahl von auf dem Chip 1 angeordneten Bumps 3a und 3b entsprechen, vorgesehen ist, wird dessen Darstellung aus Gründen der Vereinfachung unterlassen.
Die wie oben aufgebaute Halbleitervorrichtung wird, wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, durch einen Vorgang zum Verbinden des Chips 1 und des Chip-Montagesubstrats mittels Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall hergestellt.
Sogar wenn die Lageorte der Bumps 3a und dergleichen zwischen den zu bondenden Substraten aufgrund des Schaltungsaufbaus der Halbleitervorrichtung in einer speziellen Region der Substrate konzentriert sind, ist, wie oben beschrieben, in der Halbleitervorrichtung der sechsten Ausführungsform der Bump 3b oder dergleichen als ein Stützelement in der Umgebung des Schwingungsbauchs des Montageguts vorgesehen. Dadurch kann der Chip 1 auf dem Chip-Montagesubstrat mit einer guten Kontaktierung montiert werden, wobei eine unregelmäßige Schwingung und eine durch die Ultraschallschwingung verursachte Resonanz verhindert werden.

Siebte Ausführungsform

Die siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Fig. 10A und Fig. 10B sind schematische Querschnittsansichten, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Halbleitervorrichtung der siebten Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen dritten und vierten Ausführungsform in der Anordnung und dergleichen des nichtleitenden Harzelementes, das zwischen dem Chip und dem Chip- Montagesubstrat ausgebildet ist.
In Fig. 10A und Fig. 10B bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Chip, 3a bezeichnet Bumps, 6 bezeichnet ein Chip- Montagesubstrat und 15 bezeichnet ein nichtleitendes Harzelement.
In der in Fig. 10A gezeigten Halbleitervorrichtung sind die Bumps 3a lediglich auf dem Umfangsabschnitt des Substrats angeordnet und ein nichtleitendes Harzelement 15 ist an dem Zentralabschnitt des Substrats vorgesehen.
Demgegenüber sind in der in Fig. 10B gezeigten Halbleitervorrichtung die Bumps 3a lediglich in einer Seitenregion des Substrats entlang deren Umfangs angeordnet und ein nichtleitendes Harzelement 15 ist in der Region am entgegengesetzten Ende vorgesehen.
Die beiden wie oben beschrieben aufgebauten Halbleitervorrichtungen werden durch einen Vorgang hergestellt, bei dem ein nichtleitendes Harzelement 15 auf dem Substrat gebildet wird und danach der Chip 1 mittels Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall auf das Chip-Montagesubstrat 6 gebondet wird.
Wie oben beschrieben, ist in der Halbleitervorrichtung der siebten Ausführungsform, ungeachtet der Lageorte der Bumps 3a zwischen den zu bondenden Substraten, aufgrund des Schaltungsaufbaus der Halbleitervorrichtung, das nichtleitende Harzelement 15 als Stützelement in angemessener Weise in der Umgebung des Schwingungsbauchs des Montageguts vorgesehen. Dadurch kann der Chip 1 auf dem Chip-Montagesubstrat 6 mit einer guten Kontaktierung montiert werden, wobei eine unregelmäßige Schwingung und eine durch die Ultraschallschwingung verursachte Resonanz verhindert werden können.

Achte Ausführungsform

Die achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Fig. 11A und Fig. 11B sind schematische Querschnittsansichten, die eine Halbleitervorrichtung gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. In der achten Ausführungsform ist Fig. 11A ein Diagramm, das die Anordnung des Dummy-Musters auf dem Chip-Montagesubstrat in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform zeigt. Demgegenüber ist Fig. 11B ein Diagramm, das eine Variation in der Anordnung des Dummy-Musters auf dem Chip-Montagesubstrat zeigt, die unterschiedlich ist zu der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform.
In Fig. 11A und Fig. 11B bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Chip, 3a bezeichnet Bumps, 6 bezeichnet ein Chip-Montagesubstrat und 10 bezeichnet ein Dummy-Muster.
In der in Fig. 11A gezeigten Halbleitervorrichtung sind Bumps 3a lediglich auf dem Umfangsabschnitt des Chip-Montagesubstrats 6 angeordnet und ein Dummy-Muster 10 ist auf dem Zentralabschnitt des Substrats vorgesehen.
Demgegenüber sind in der in Fig. 11B gezeigten Halbleitervorrichtung Bumps 3a lediglich entlang des Umfangs einer Seitenregion des Substrats angeordnet und ein Dummy-Muster 10 ist auf der entgegengesetzten Region auf dem Endabschnitt des Chip-Montagesubstrats 6 vorgesehen.
Die beiden wie oben beschrieben aufgebauten Halbleitervorrichtungen werden durch ein Verfahren hergestellt, bei dem ein Chip-Montagesubstrat 6, auf dem vorher mittels Lithographie ein Dummy-Muster 10 gebildet wurde, mittels Thermokompressions-Bondens in Verbindung mit Ultraschall mit dem Chip 1 verbunden wird.
Wie oben beschrieben, ist in der Halbleitervorrichtung der achten Ausführungsform, ungeachtet der Lageorte der Bumps 3a zwischen den zu bondenden Substraten, aufgrund des Schaltungsaufbaus der Halbleitervorrichtung, das Dummy-Muster 10 als Element hoher Steifigkeit in angemessener Weise in der Umgebung des Bauchs der Schwingung des Montageguts auf dem Chip- Montagesubstrat 6 vorgesehen. Dadurch kann der Chip 1 auf dem Chip-Montagesubstrat 6 mit einer guten Kontaktierung montiert werden, wobei eine unregelmäßige Schwingung und eine durch die Ultraschallschwingung verursachte Resonanz verhindert werden können.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein Chip als ein erstes Substrat verwendet und ein Chip-Montagesubstrat oder Chip, wie z. B. eine Montageplatte und eine Zwischenlage, wird als ein zweites Substrat verwendet. Das erste und das zweite Substrat sind jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann auf irgendeine Kombination von Substraten, die unter Verwendung von Ultraschall gebondet werden kann, angewendet werden. Beispielsweise kann als ein erstes Substrat ein Substrat, das durch Schichten einer Mehrzahl von Chips gebildet ist, verwendet werden und ein Schaltungssubstrat, auf dem Elemente, wie z. B. Kondensatoren und Chips montiert sind, kann als ein zweites Substrat verwendet werden.
Auch in diesem Fall kann der gleiche Effekt wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen erzielt werden.
Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen ebenfalls Bumps 3, 3a und 3b mit trapezförmigem Querschnitt als verbindende Leiter verwendet werden, ist die Gestalt der in der vorliegenden Erfindung verwendeten verbindenden Leiter nicht hierauf beschränkt, sondern beispielsweise kann ebenfalls ein säulenförmiger Bump oder dergleichen verwendet werden. Auch in diesem Fall kann der gleiche Effekt wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen erreicht werden.
Obwohl in den oben beschriebenen Ausführungsformen das erste Substrat und das zweite Substrat im wesentlichen mit gleichen Größen der Oberflächen ausgebildet sind, kann die vorliegende Erfindung ebenfalls auf den Fall angewendet werden, in dem die Größen der Oberflächen unterschiedlich sind.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen ist die Frequenz des dem Montagegut zugeführten Ultraschalls ungefähr 60 kHz und die Schwingungsrichtung ist parallel zu der Oberfläche des Substrats. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann ebenfalls auf ein Verfahren angewendet werden, bei dem Ultraschall unterschiedlicher Frequenz und Richtung verwendet wird. In diesem Fall sollte eine Halbleitervorrichtung gebildet werden, die in der Lage ist, eine durch die Ultraschallschwingung unterschiedlicher Frequenz und Richtung hervorgerufene Resonanz zu verhindern. Mit anderen Worten, die in den oben beschriebenen Ausführungsformen beschriebene angemessene Anzahl, Lage und Gestalt des Stützelementes, des Teils hoher Steifigkeit und dergleichen kann abhängig von der in dem Verfahren verwendeten Ultraschallschwingung ausgewählt werden.
Es ist offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Innerhalb des Bereichs der technischen Idee der vorliegenden Erfindung können die Ausführungsformen in andere als die oben vorgeschlagenen Ausführungsformen umgewandelt werden. Insbesondere ist die Halbleitervorrichtung, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, nicht auf die Strukturen der in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen gezeigten Halbleitervorrichtungen beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung kann auf Strukturen, wie z. B. ein Gehäuse mit Lagen von Chips, CSP und ein Modul, angewendet werden.
Weiterhin ist die Anzahl, Lage, Gestalt und dergleichen der oben beschriebenen Bestandteile nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern die Anzahl, Lage, Gestalt und dergleichen, die geeignet ist zum Durchführen der vorliegenden Erfindung, kann gewählt werden.
Die gesamte Offenbarung einer japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-296333, die am 27. September 2001 eingereicht wurde, einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung, auf der die Priorität der vorliegenden Anmeldung basiert, wird hierin unter Bezugnahme auf deren Gesamtheit eingeschlossen.

Claims

1. Halbleitervorrichtung mit
einem ersten Substrat (1) mit einer Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die auf einer Seite davon vorgesehen sind,
einem zweiten Substrat (6) mit einer Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die auf einer Seite davon vorgesehen sind,
einer Mehrzahl von Leitern (3a) zum Verbinden der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des ersten Substrats mit der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des zweiten Substrats, und
Stützelemente (3b) zum Unterstützen des ersten Substrats und des zweiten Substrats, die an einem Lageort vorgesehen sind, an dem die durch extern zugeführten Ultraschall verursachte Resonanz beschränkt ist in dem Zustand, in dem das erste Substrat mit dem zweiten Substrat verbunden ist.

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Stützelement (3b) in der Umgebung des Bauchs der Schwingung vorgesehen ist.

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Mehrzahl von Elektroden auf dem Umfangsabschnitt des ersten Substrats (1) und auf dem Lageort des zweiten Substrats (2) der dem Umfangsabschnitt entspricht, vorgesehen sind und das Stützelement (3b) auf dem Zentralabschnitt des ersten Substrats vorgesehen ist.

4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Mehrzahl von Elektroden auf einem Umfang einer Teilregion des ersten Substrats (1) und auf den Lageorten des zweiten Substrats (6), die der Teilregion entsprechen, vorgesehen ist und die Stützelemente (3b) auf der Region außerhalb der Teilregion des ersten Substrats vorgesehen sind.

5. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Stützelemente (3b) durch Verbinden von Elektrodenabschnitten mit der gleichen Gestalt wie die Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die auf dem ersten Substrat (1) aber an unterschiedlichen Lageorten gebildet sind, und Elektrodenabschnitten mit der gleichen Gestalt wie die Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die auf dem zweiten Substrat (6), aber an unterschiedlichen Lageorten gebildet sind, mit einem Leiter zum Verbinden mit derselben Gestalt wie die Mehrzahl von Leitern zum Verbinden, der aber an einem unterschiedlichen Lageort gebildet ist, gebildet sind.

6. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das erste Substrat (1) oder das zweite Substrat (6) weiterhin ein Element hoher Steifigkeit (10) zum Vergrößern der Steifigkeit des Substrats aufweist.

7. Halbleitervorrichtung mit
einem ersten Substrat (1) mit einer Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die auf einer Seite davon vorgesehen sind,
einem zweiten Substrat (6) mit einer Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die auf einer Seite davon vorgesehen sind,
einer Mehrzahl von Leitern (3a) zum Verbinden der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des ersten Substrats mit der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten des zweiten Substrats, und
einem Element hoher Steifigkeit (10) zum Vergrößern der Steifigkeit der Substrate, das auf dem ersten oder zweiten Substrat gebildet ist.

8. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Mehrzahl von Elektroden auf dem Umfangsabschnitt des ersten Substrats (1) und auf dem Lageort des zweiten Substrats (2), der dem Umfangsabschnitt entspricht, vorgesehen ist, und das Element hoher Steifigkeit (10) auf dem Zentralabschnitt des ersten Substrats oder auf dem Zentralabschnitt des zweiten Substrats vorgesehen ist.

9. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Mehrzahl von Elektroden ringförmig auf einer Teilregion des ersten Substrats (1) und auf den Lageorten des zweiten Substrats (6), die der Teilregion entsprechen, vorgesehen ist und das Element hoher Steifigkeit (10) auf der Region außerhalb der Teilregion des ersten Substrats oder auf der Region außerhalb der Teilregion des zweiten Substrats vorgesehen ist.

10. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei der das Teil hoher Steifheit (10) ein Dummy-Muster ist.

11. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, die weiterhin ein nichtleitendes Harzteil (15), in Kontakt mit dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat aufweist.

12. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der das erste Substrat (1) ein Chip mit der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die Elektroden-Anschlußflächen aufweisen, ist und das zweite Substrat (6) ein Chip-Montagesubstrat mit der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die Elektroden- Anschlußflächen aufweisen, ist.

13. Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der sowohl das erste Substrat (1) als auch das zweite Substrat (6) ein Chip mit der Mehrzahl von Elektrodenabschnitten, die Elektroden-Anschlußflächen aufweisen, ist.