PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005061248A1 28.06.2007
Titel Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Mahler, Joachim, Dr., 93051 Regensburg, DE;
Wombacher, Ralf, Dr., 93142 Maxhütte-Haidhof, DE;
Lachmann, Dieter, 93309 Kelheim, DE;
Betz, Bernd, Dipl.Ing. (FH), 93083 Obertraubling, DE;
Paulus, Stefan, Dipl.Ing. (FH), 93197 Zeitlarn, DE;
Riedl, Edmund, Dipl.Ing. (FH), 93083 Obertraubling, DE
Vertreter Schweiger & Partner, 80333 München
DE-Anmeldedatum 20.12.2005
DE-Aktenzeichen 102005061248
Offenlegungstag 28.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.06.2007
IPC-Hauptklasse H01L 23/16(2006.01)A, F, I, 20051220, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H01L 23/08(2006.01)A, L, I, 20051220, B, H, DE   C09D 5/25(2006.01)A, L, I, 20051220, B, H, DE   C23C 16/453(2006.01)A, L, I, 20051220, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil (1; 20) mit in Kunststoffgehäusemasse (4) eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten (3), die eine Haftvermittlerschicht (2) aufweisen. Diese Haftvermittlerschicht (2) weist zwei Schichten (10, 11) auf. Die erste Haftvermittlerschicht (10) weist Metalloxide, insbesondere Silikate einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen, auf. Die zweite Haftvermittlerschicht (11) weist ein oder mehrere Polymere auf.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten, wobei die Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten teilweise eine Haftvermittlerschicht aufweisen. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauteilen, Systemträgern und einer derartigen Haftvermittlerschicht.

Eine mangelnde Haftung zwischen den eingebetteten Komponenten eines Bauteils, insbesondere zwischen einem Systemträger und einer Kunststoffgehäusemasse führt dazu, dass sich Feuchtigkeit in der Grenzschicht zwischen dem Systemträger und der Kunststoffgehäusemasse ansammelt. Diese Feuchtigkeit expandiert schlagartig, wenn das Halbleiterbauteil beim Auflöten auf eine Leiterplatte in kürzester Zeit von Raumtemperatur auf Temperaturen bis 260°C aufgeheizt wird. Die Folge der schlagartigen Expansion des Feuchtigkeitsgehalts sind Risse und/oder Brüche in dem Kunststoffgehäuse des Halbleiterbauteils, was als "Popcorn-Effekt" bezeichnet wird.

Um diesen Popcorn-Effekt zu verhindern, muss das Ansammeln von Feuchtigkeit in der Grenzschicht zwischen Halbleiterbauteilkomponenten und Kunststoffgehäusemasse verhindert werden. Das Ansammeln der Feuchtigkeit kann durch Verbesserung der Haftung zwischen den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten und der Oberfläche der Kunststoffgehäusemasse reduziert werden. Es sind verschiedene Ansätze bekannt, um diese Haftung zu verbessern. Aus der US-5,554,569 ist ein Verfahren zur mechanischen Aufrauung der Oberfläche eines Flachleiterrahmens bekannt. Die aufgeraute Oberfläche ermöglicht eine Verzahnung mit der Kunststoffgehäusemasse und somit eine bessere Haftung. Dieses Verfahren ist jedoch in seiner Durchführung schwierig und kostenintensiv.

Aus der Druckschrift US-5,205,036 ist ein Verfahren bekannt, mit dem die von einem Schutzfilm frei zu haltenden Oberflächenbereiche elektrischer Verbindungselemente von Halbleiterbauteilkomponenten eines Halbleiterbauteils innerhalb einer Kunststoffmasse vor dem Zusammenbau der Komponenten frei gehalten werden können, wobei der Schutzfilm Siliciumnitride, Siliciumoxide, Siliciumcarbide und/oder diamantartigen Kohlenstoff aufweisen kann.

Aus der Druckschrift DE 101 24 047 ist ein elektronisches Bauteil mit Halbleiterchips und Systemträgern, sowie Verfahren zur Herstellung derselben bekannt, wobei ein metallischer Systemträger eine galvanisch abgeschiedene Haftschicht aus Metalloxiden, insbesondere der Metalle Zink und Chrom unter Ausbildung einer dendritischen Morphologie aufweist. Dieses Bauteil und das Herstellungsverfahren haben den Nachteil, dass eine derartige dendritische Morphologie durch galvanische Abscheidung ausschließlich auf metallischen Oberflächen hergestellt werden kann, sodass diese Haftvermittlerschicht nicht für Halbleiterbauteilkomponenten, wie Systemträgern aus Keramik oder Leiterplattenmaterial, ohne vorherige Beschichtung mit einer kurzschließenden aber metallisch leitfähigen Schicht, herstellbar ist.

Aus der Druckschrift DE 102 21 503 ist ein teilweise in einem Oberflächenabschnitt mit Nanoporen versehener Metallgegenstand bekannt, der als Verbindungs-, Trag-, oder Leitungskomponente für ein Halbleiterbauteil eingesetzt werden kann. Dabei verbessern die Nanoporen in Oberflächenbereichen des Metallgegenstandes die Haftung zu einer Kunststoffgehäusemasse eines Halbleiterbauteils. Auch dieser bekannte Gegenstand hat den Nachteil, dass eine Haftungsverbesserung nur auf Oberflächen von Metallen erfolgen kann und nicht für unterschiedliche Materialien von Halbleiterbauteilkomponenten eines Halbleiterbauteils einsetzbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Halbleiterbauteil mit Halbleiterbauteilkomponenten anzugehen, wobei die Halbleiterbauteilkomponenten eine zuverlässige Haftung zu einer sie umgebenden Kunststoffgehäusemasse aufweisen. Diese zuverlässige Haftung zwischen der Kunststoffgehäusemasse und den unterschiedlichen Materialien der Halbleiterbauteilkomponenten aus Metall, Keramik oder anderen Kunststoffmaterialien soll vor dem Aufbringen bzw. vor einem Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten in die Kunststoffgehäusemasse erreicht werden.

Gelöst wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterbauteil mit in Kunststoffgehäusemasse eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten geschaffen. Die Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten weisen teilweise eine Haftvermittlerschicht mit nanoporöser Morphologie zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten und der Kunststoffgehäusemasse auf. Die Haftvermittlerschicht weist zwei Schichten auf. Eine erste Haftvermittlerschicht weist Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen und eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 1 &mgr;m auf. Eine zweite Haftvermittlerschicht weist ein oder mehrere Polymere auf. Die erste Haftvermittlerschicht ist auf den Halbleiterbauteilkomponenten angeordnet und die zweite Haftvermittlerschicht ist auf der ersten Haftvermittlerschicht angeordnet.

Unter metallorganischen Molekülen werden in diesem Zusammenhang organische Moleküle verstanden, die Halbleiterelemente und/oder Metallelemente als Radikale und/oder Zentralatome aufweisen. Zu den metallorganischen Molekülen werden in diesem Zusammenhang auch Silane gezählt, die an Stelle des zentralen Kohlenstoffatoms organischer Verbindungen entsprechende vierwertige Halbleiteratome, wie Silicium, aufweisen. Unter Metalloxide werden auch Silikate verstanden.

Die erfindungsgemäße Haftvermittlerstruktur weist somit eine erste anorganische bzw. mineralische Haftvermittlerschicht und eine zweite organische Haftvermittlerschicht auf. Diese Struktur hat den Vorteil, dass die Eigenschaften der zwei Schichten unterschiedlich sein kann, um die Haftung zu verbessern. Die erste anorganische Schicht hat den Vorteil, dass anorganische Materialien eine stabile und zuverlässige Haftung auf den Metallen eines Flachleiterrahmens oder Systemträgers, beispielsweise Cu und Ni/NiP und auf der Oberfläche des Halbleiterchips, beispielsweise Al und Si3N4 vorsehen.

Die zweite Haftvermittlerschicht weist ein oder mehrere Polymere auf und sieht eine stabile und zuverlässige Haftung zu der Kunststoffgehäusemasse, beispielsweise Epoxidharz, vor. Eine Kombination einer anorganische Schicht, die unmittelbar auf den Oberflächen der eingebetteten Komponente des Halbleiterbauteils angeordnet ist, und eine zweite organische Haftvermittlerschicht, die zwischen der ersten Haftvermittlerschicht und der Kunststoffgehäusemasse angeordnet ist, sieht einen Haftvermittlerverbund vor, der zu einer verbesserten Haftung der Kunststoffgehäusemasse zu den eingebetteten Komponenten des Halbleiterbauteils führt.

Ein Vorteil dieses Halbleiterbauteils ist es, dass die zwei Schichten der Haftvermittlerstruktur auf allen Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten aus unterschiedlichsten Materialien angeordnet sein kann, sodass sie eine feuchtigkeits- und korrosionsfeste Grenzschicht zwischen Metalloberflächen, Keramikoberflächen und/oder anderen Kunststoffoberflächen der Halbleiterbauteile und dem Material der Kunststoffgehäusemasse, die bspw. aus einem Epoxidharz besteht, bildet. Die Haftvermittlerschicht ist somit nicht auf metallische Oberflächen beschränkt, sondern kann auch auf Systemträgern aufgebracht werden, die eine Keramikplatte oder eine Leiterplatte mit entsprechend strukturierter metallischer Beschichtung darstellen.

Mit der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht wird somit eine Oberflächenveredelung unterschiedlicher Materialien von Halbleiterbauteilkomponenten erreicht, die eine hohe Zuverlässigkeit auch unter extremen Feuchte- und Temperatur-Wechsellastbeanspruchung der Halbleiterbauteile gewährleistet.

In einer Ausführungsform weist die erste Haftvermittlerschicht ein oder mehrere Oxide der Elemente Al, B, Ce, Co, Cr, Ge, Hf, In, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pb, Pr, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Si, Sm, Sn, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tl, Tm, U, V, W, Yb, Zr oder Zn, vorzugsweise Si auf. Diese Elemente haben den Vorteil, dass von diesen Elementen metallorganische Verbindungen bekannt sind, die für die Bildung einer Haftvermittlerschicht mit nanoporöser Morphologie geeignet sind. Dabei kann durch Mischung unterschiedlicher metallorganischer Ausgangsmaterialien dieser Elemente neben den haftvermittelnden Eigenschaften der entstehenden Schichten auch eine farbliche Unterscheidung der Haftvermittlerschicht von der Oberfläche der Halbleiterbauteilkomponenten in vorteilhafter Weise erreicht werden. Dazu können Mischungen unterschiedlicher metallorganischer Verbindungen dieser oben aufgeführten Elemente durch gemeinsame Verbrennung in einer Flammpyrolyseanlage in vorteilhafter Weise gebildet werden.

Vorzugsweise weist die entstehende erste Haftvermittlerschicht ein oder mehrere Oxide der Gruppe Al2O3, B2O3, Ce2O3, CeO2, CoO, Co2O3, Cr2O3, GeO2, HfO2, In2O3, Mn2O3, Mn3O4, MoO2, Mo2O5, Nb2O5, NbO2, Nd2O3, Ni2O3, NiO, PbO, Pr2O3, PrO2, PtO, Pt3O4, Rb2O, ReO2, ReO3, RhO2, Rh2O3, RuO2, Sb2O4, Sb2O3, Sb4O6, Sc2O3, SiO2, Sm2O3, SnO, SnO2, SrO, Ta2O5, Te2O5, TeO2, ThO2, TeO3, TiO, TiO2, Ti2O3, Tl2O3 Tm2O3, UO2, U3O8, UO3, VO, V2O3, V2O4, V2O5, WO2, WO3, Yb2O3, ZrO2 oder ZnO, vorzugsweise SiO2 auf. Diese Oxide haben den Vorteil, dass sie eine intensive Kopplung zu metallischen Oberflächen bereitstellen können. Doch sind auch die Oxide der Halbleiter, wie SiO2 in der Lage mit Leiterplattenoberflächen und Keramikoberflächen eine Verbindung mit hoher Haftfestigkeit einzugehen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Haftvermittlerschicht Silikatverbindungen, insbesondere naoskalige Silikate auf. Eine Silikatschicht hat den Vorteil, dass Silikate mit einer Vielzahl von Elementen und Materialien chemische Bindungen eingehen können, sodass eine Aufbringung des Silikats auch die Ausbildung stabiler Silikatstrukturen in den Grenzflächen zulässt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nimmt die Porosität der Haftvermittlerschicht von einer porenfreien Beschichtung auf den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten zu einer nanoporösen Morphologie im Übergangsbereich zu der Kunststoffgehäusemasse graduell zu. Durch die graduelle Zunahme der Porosität von einer zunächst geschlossenen Haftvermittlerschicht zu einer nanoporösen Morphologie der Oberfläche wird die Oberfläche der Halbleiterbauteilkomponenten vor einer Grenzflächenkorrosion im Metall-Kunststoffverbund geschützt, während durch die graduelle Zunahme der Porosität mit der Dicke der Haftvermittlerschicht die Verzahnung mit der Kunststoffgehäusemasse intensiviert wird. Dabei geht das Material der Haftvermittlerschicht mit der polymeren Kunststoffgehäusemasse komplexe Bindungen ein. Durch diese innere Struktur der Haftvermittlerschicht werden ebenfalls Spannungen in den Grenzflächen abgebaut.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die erste Haftvermittlerschicht eine mittels pyrolytischer Abscheidung, vorzugsweise Flammpyrolyse aufgetragene Schicht. Bei der Flammpyrolyse wird eine metallorganische Verbindung der oben erwähnten Elemente in einer Gas/Luft-Flamme zersetzt. Als Gas für die Gas/Luft-Flamme wird vorzugsweise Methan, Butan oder Propan eingesetzt. In einem optimierten Flammenbereich wird auf die Oberflächen der fertig montierten Halbleiterbauteilkomponenten eine MeOx-Schicht abgeschieden. Dabei werden unter Me die oben angegebenen Halbleiter- und/oder Metallelemente verstanden. Die dabei abgeschiedene mittlere Schichtdicke D liegt zwischen 1 nm ≤ D ≤ 300 nm, vorzugsweise liegt die mittlere Schichtdicke D zwischen 5 nm ≤ D ≤ 40 nm. Dabei lässt sich die Erwärmung der Halbleiterbauteilkomponenten während der Beschichtung insbesondere bei der bevorzugten Variante auf unter 100°C halten. Die effektive Beflammungszeit der Bauteilkomponenten liegt dabei lediglich im Sekundenbereich.

Die zweite Haftvermittlerschicht kann beispielweise ein oder mehrere der Polymere, die aus der WO 2005/071741 A2 bekannt sind, aufweisen. Ferner kann das Verfahren zur Herstellung der zweiten Haftvermittlerschicht verwendet werden, wie dies beispielsweise in der WO 2005/071741 A2 beschrieben ist.

Das Polymer der zweiten Haftvermittlerschicht kann erste Endgruppen aufweisen, die zur Kunststoffgehäusemasse hin ausgerichtet sind und zweite Endgruppen aufweisen, die zur ersten Haftvermittlerschicht hin ausgerichtet sind. Die ersten und zweite Endgruppen sind so ausgewählt, dass eine verbesserte Haftung zu dem benachbarten Material erreicht wird. Dadurch wird eine zuverlässige Haftung innerhalb der Haftvermittlerstruktur sowie zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten und der Kunststoffgehäusemasse realisiert.

In einer Ausführungsform weist die zweite Haftvermittlerschicht mindestens ein Polymer aus der Gruppe der Polyimide, der Polyisocyanate, der Polyamidocarbonsäureester der Polyamid-Silikon-Blockcopolymere, der Polyamidimide mit Silanen in der Polymerkette oder der Polyimid-Silikon-Copolymere mit Silanen in der Copolymerkette auf.

Die zweite Haftvermittlerschicht kann zum Beispiel ein fluorierdes Polyimid aufweisen und dazu eine 10 gewichtsprozentige Lösung eines Polyimides aus 2,2-Bis[phenyl-3',4'-Dicarbonsäureanhydrid]-1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropylen und 3,3',5,5'-teteramethyl-4,4'-Diaminodiphenlymethan in &ggr;-Butyrolacton oder NMP und Cyclopentanon mit einem Gewichtsverhältnis &ggr;-Butyrolacton oder NMP : Cyclopentanon = 1:2 auf das Halbleiterbauteil vor dem Verkapselungsprozess selektiv ohne Besprühung der äußeren Anschlussbeinchen und der Entwärmungsplatte mit einer geeigneten Dispensevorrichtung, die derart aufgebracht ist, dass nach dem folgenden Temperaturprozess eine Schichtdicke d mit 0,05 &mgr;m ≤ d ≤ 5 &mgr;m realisiert ist.

In einer alternativen Ausführungsform weist die zweite Haftvermittlerschicht Polyamidimid auf, dessen Säuregruppen mit Aminogruppen eines Silans kondensiert sind, wobei jede 2. bis 10. freie Säuregruppe des Polyamidimid mit einer Aminogruppe eines Silans chemisch reagiert hat.

In einer weiteren Ausführungsform weist die zweite Haftvermitttlerschicht ein Polyamidamid-Silikon-Copolymer mit Silanen in der Polymerkette auf, wobei Säuregruppen des Polyamidimids mit Aminogruppen eines Silans kondensiert sind und wobei jede 2. bis 10. freie Säuregruppe des Polyamidimid mit einer Aminogruppe eines Silans chemisch reagiert hat.

Die zweite Haftvermittlerschicht kann zusätzlich eine oder mehrere der folgenden Substanzen aufweisen: Imidazole, flüssigkristalline Polymere, hochtemperaturbeständige Thermoplaste, Phenolharze, Aminoharze, Siloxane, ungesättigte Polyester, Polybenzoxazole, Polybenzimidazole, Epoxide, Polyurethane, Polymere mit Schwefel in der Hauptkette, Polymere mit Schwefel in der Nebenkette.

Die zweite Haftvermittlerschicht kann in den Hauptketten und/oder Seitenketten zusätzlich eine oder mehrere der folgenden funktionellen Gruppen aufweisen: Sulfongruppe, Mercaptogruppe, Aminogruppe, Carboxygruppe, Cyanogruppe, Ketogruppe, Hydroxygruppe, Silanogruppe, Titanogruppe.

Eine Polymervorstufe der zweiten Haftvermittlerschicht kann ein oder mehrere Copolymere und/oder eine Polymervorstufe eine Mischung aus zwei oder mehreren Polymeren aufweisen.

Die zweite Haftvermittlerschicht kann auch einen oder mehrere der folgenden Hilfsstoffe aufweisen: Lösemittel, Haftvermittler, Antioxidantien, Katalysatoren, verstärkende Füllstoffe, Weichmacher, UV-Stabilisatoren.

Die zweite Haftvermittlerschicht kann eine mittlere Dicke D2 zwischen 100 nm ≤ D2 ≤ 20 &mgr;m, vorzugsweise 0,5 &mgr;m ≤ D2 ≤ 10 &mgr;m aufweisen.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente ein Verdrahtungssubstrat mit strukturierter Metallbeschichtung auf. Derartige Verdrahtungssubstrate sind mit den bisher bekannten Technologien lediglich in dem Bereich der strukturierten Metallbeschichtung mit den üblichen Haftvermittlerschichten belegbar, während die isolierenden Oberflächenbereiche mit den konventionellen Verfahren nicht galvanisch beschichtet werden können, es sei denn, man riskiert eine dünne, kurzschließende, metallische Beschichtung des gesamten Verdrahtungssubstrats. Das aber widerspricht dem Zweck und der Aufgabe eines derartigen Verdrahtungssubstrats, das mithilfe der strukturierten Metallbeschichtung Verbindungsleitungen und Leiterbahnen zwischen verschiedenen Elementen des Halbleiterbauteils herstellen soll. Bei der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht kann sowohl der Bereich des Verdrahtungssubstrats, der nicht leitend ist, als auch der Bereich des Substrats mit strukturierter Metallbeschichtung vollständig und gleichbleibend mit einer Haftvermittlerschicht versehen werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente ein Keramiksubstrat mit strukturierten Metalllagen auf. Derartige mehrlagige Keramiksubstrate werden zum Aufbau von Halbleiterbauteilen in der Hochfrequenztechnik eingesetzt. Auch hier ist es möglich, durch die erfindungsgemäße Haftvermittlerschicht nun auch die Keramikoberflächen der Halbleiterbauteilkomponente vollständig mit einer Haftvermittlerschicht zu versehen.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente eine Leiterplatte mit strukturierter Metallbeschichtung aufweist. Auch in diesem Fall können Bereiche der isolierenden Platte genauso mit der erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht beschichtet werden, wie die strukturierte Metallbeschichtung auf der Leiterplatte, sodass eine intensive Verbindung zu der die Leiterplatte bedeckenden Kunststoffgehäusemasse möglich wird.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Systemträger mit mehreren nacheinander und/oder hintereinander in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionen. Die Halbleiterbauteilpositionen zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten weisen eine räumliche Verdrahtungsstruktur mit Chipanschlussflächen für Halbleiterchips und Kontaktanschlussflächen für elektrische Verbindungen zu Chipkontaktflächen des Halbleiterchips auf. Die Oberflächen des Systemträgers weisen selektiv eine Haftvermittlerschicht mit nanoporöser Morphologie auf. Die Chipanschlussflächen und die Kontaktanschlussflächen sind frei von der Haftvermittlerschicht.

Die Haftvermittlerschicht weist zwei Schichten auf. Eine erste Haftvermittlerschicht weist Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen und eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 1 &mgr;m auf und eine zweite Haftvermittlerschicht weist ein oder mehrere Polymere auf. Die erste Haftvermittlerschicht ist auf den Halbleiterbauteilkomponenten angeordnet und die zweite Haftvermittlerschicht ist auf der ersten Haftvermittlerschicht angeordnet.

Die zwei Schichten der Haftvermittlerstruktur an sich entsprechen in ihrer Zusammensetzung und in ihrer Morphologie der Haftvermittlerstruktur, wie sie bereits für das Aufbringen auf Halbleiterbauteilkomponenten im Detail oben beschrieben wurden. Der Systemträger kann demnach ein Keramiksubstrat oder ein Verdrahtungssubstrat mit strukturierter Metallbeschichtung oder eine Leiterplatte mit strukturierter Beschichtung aufweisen. In allen Fällen kann der Systemträger auf den Oberflächen, die bei der Herstellung der Halbleiterbauteile mit Kunststoffgehäusemasse in Berührung kommen, selektiv mit einer erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht beschichtet sein.

Insbesondere ist das der Fall, wenn der Systemträger Innenflachleiter mit Kontaktanschlussflächen und Chipanschlussflächen aufweist. Diese Kontaktanschlussflächen und/oder Chipanschlussflächen gehen in Außenflachleiter über und werden von einem Flachleiterrahmen des Systemträgers gehalten. Dabei kann der Flachleiterrahmen ein Flachleiterband mit einer Vielzahl hintereinander angeordneter Halbleiterbauteilpositionen aufweisen.

Die Innenflachleiter weisen auf ihren Oberflächen die Haftvermittlerschicht auf, deren Zusammensetzung und Struktur bereits oben im Detail beschrieben wurde. Jedoch die Kontaktanschlussflächen, die Chipanschlussflächen, die Außenflachleiter und der Flachleiterrahmen bleiben frei von der Haftvermittlerschicht. Ein derartiger Systemträger ist ein Vorprodukt für die Herstellung von Halbleiterbauteilen und kann von Zulieferfirmen der Halbleiterindustrie als Vorprodukt hergestellt werden. Die Möglichkeit des Freibleibens der Oberflächen von Kontaktanschlussflächen, Chipanschlussflächen, Außenflachleitern und Flachleiterrahmen kann durch unterschiedliche Verfahren erreicht werden, wie sie bspw. in der oben erwähnten Druckschrift US-5,205,036 beschrieben werden. Auf alternative Verfahren wird nachfolgend eingegangen.

Der Systemträger selbst weist in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung Reinstkupfer und/oder eine Kupferlegierung auf, welche durch ihre hohe elektrische Leitfähigkeit von Vorteil sind.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers für Halbleiterbauteile weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird eine Substratplatte, die mindestens eine Metalloberfläche aufweist, zu einem Systemträger strukturiert. Bei der Strukturierung wird eine Mehrzahl aufeinander folgender Muster zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten in Halbleiterbauteilpositionen erzeugt. Anschließend werden die Oberflächen des Systemträgers, die mit einer Kunststoffgehäusemasse bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen eine Grenzfläche bilden, mit einer ersten Haftvermittlerschicht beschichtet, die Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen und eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 1 &mgr;m aufweist. Die Oberflächen des Systemträgers, die mit einer Kunststoffgehäusemasse bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen eine Grenzfläche bilden, werden mit einer zweiten Haftvermittlerschicht beschichtet, die ein oder mehrere Polymere aufweist. Die zweite Haftvermittlerschicht wird somit auf der ersten Haftvermittlerschicht aufgebracht.

Das Beschichten der Oberflächen des Systemträgers mit der ersten Haftvermittlerschicht kann mittels pyrolytischer Abscheidung, vorzugsweise Flammpyrolyse erfolgen.

Eine flammpyrolytische Abscheidung hat den Vorteil, dass die oben erwähnten Reaktionsprodukte in einem Brenngasstrom entstehen, aus dem sich Halbleiteroxide und/oder Metalloxide der metallorganischen Verbindung auf den Oberflächen des Systemträgers niederschlagen. Prinzipiell kann diese pyrolytische Abscheidung unabhängig vom Material der Oberflächen erfolgen. Somit ist die Flammpyrolyse einfach und universell anwendbar. Da nur eine sehr dünne Schicht aufzutragen ist, die vorzugsweise eine Dicke zwischen 1 und 40 nm aufweist, sind auch die Materialkosten äußerst gering. Weiterhin hat die Flammpyrolyse den Vorteil, dass die Temperatur der Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten nicht wesentlich zunimmt und unter geeigneten Prozessbedingungen vorzugsweise unter 100°C gehalten werden kann, zumal die Oberflächen nur für Sekunden mit der Flamme der Beschichtungsanlage in Berührung kommen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden zur flammpyrolytischen Beschichtung eine organometallische Verbindung eines Halbleiterelementes oder eines Metallelementes und eine sauerstoffhaltige Verbindung mit einem Brenngas einer Beschichtungsanlage zugeführt, wobei sich Halbleiter- oder Metalloxide als Reaktionsprodukte der eingeleiteten Verbindungen auf den frei liegenden Oberflächen des Systemträgers allseitig abscheiden. Zur allseitigen Abscheidung wird vorzugsweise ein Ringbrenner eingesetzt, bei dem ein Flammenring erzeugt wird durch den der Systemträger geführt wird.

Vorzugsweise wird als metallorganisches Molekül ein Tetramethylsilan und Derivaten des Tetramethylsilans vorzugsweise Tetraethylensilan, das eine Summenformel von SiC4H12 aufweist, eingesetzt. Unter Zugabe von Propan mit der Summenformel C3H8 und Sauerstoff O2 werden auf den Oberflächen Silikate SiOx abgeschieden, während sich die flüchtigen Reaktionsprodukte Kohlendioxid und Wasser bilden und entweichen.

Die zweite organische Haftvermittlerschicht kann als Suspension, Lösung oder Polymervorstufe abgeschieden werden. Die Lösung oder Suspension kann durch Sprühen oder Tauchen abgeschieden werden. Diese Methoden haben den Vorteil, dass sämtliche Oberflächen des Systemträgers in einem Verfahren beschichtet werden. Die zweite Haftvermittlerschicht wird somit auf der ersten anorganischen Haftvermittlerschicht aufgebracht. Danach kann der Systemträger unter Verdampfen der Lösungsmittel erhitzt werden, um die zweite Haftvermittlerschicht zu erzeugen.

In einer weiteren Durchführung des Verfahrens werden vor dem Beschichten des Systemträgers mit den zwei Schichten der Haftvermittlerstruktur freizuhaltende Oberflächenbereiche mit einer Schutzschicht bedeckt. Nach dem Beschichten kann diese Schutzschicht in vorteilhafter Weise zum Aufquellen gebracht werden, sodass sie mit der sich überlagernden Haftvermittlerschicht an den freizuhaltenden Oberflächenbereichen entfernt werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Durchführung des Verfahrens werden die freizuhaltenden Oberflächenbereiche erst nach dem Beschichten der Oberflächen des Systemträgers mit den zwei Schichten der Haftvermittlerstruktur wieder freigelegt. Bei diesem Verfahren können vor dem Freilegen die Oberflächenbereiche geschützt werden, auf denen der Haftvermittler verbleiben soll. Das Freilegen kann mittels Laserabtrag oder mittels Plasmaätzverfahren erfolgen.

Die erste Haftvermittlerschicht kann mit einer mittleren Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 40 nm abgeschieden werden. Die zweite Haftvermittlerschicht kann mit einer mittleren Dicke D2 zwischen 100 nm ≤ D2 ≤ 20 &mgr;m, vorzugsweise 0,5 &mgr;m ≤ D2 ≤ 10 &mgr;m abgeschieden werden.

Ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile unter Verwendung eines Systemträgers mit mehreren Halbleiterbauteilpositionen weist zusätzlich die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein Systemträger mit selektiv aufgebrachter Haftvermittlerschicht nach einer Ausführungsform der Erfindung auf seinen Oberflächen bereitgestellt. Die Selektivität bezieht sich darauf, dass nur die Oberflächenbereiche des Systemträgers mit einer Haftvermittlerschicht bedeckt werden, die eine Grenzschicht mit einer Kunststoffgehäusemasse bilden sollen. Kontaktanschlussflächen für elektrische Verbindungen und/oder Chipanschlussflächen zum Kontaktieren eines Halbleiterchips sind hingegen von der Haftvermittlerschicht freigehalten.

Auf einen derartigen Systemträger werden nun die Halbleiterbauteilkomponenten, wie Halbleiterchips, in den Halbleiterbauteilpositionen unter Verbinden der Halbleiterchips mit Kontaktanschlussflächen des Systemträgers über elektrische Verbindungselemente aufgebracht. Nach dem Aufbringen sämtlicher Halbleiterbauteilkomponenten auf dem Systemträger, werden die Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet. Abschließend kann dann der Systemträger in einzelne Halbleiterbauteile aufgetrennt werden.

Der Systemträger selbst kann bei diesem Verfahren eine Leiterplatte mit Metallstruktur sein oder eine mehrlagige Keramikplatte oder ein metallischer Flachleiterrahmen. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das Aufbringen der Haftvermittlerschichten unabhängig von dem Material der Halbleiterbauteilkomponenten ist. So können metallische Flipchip-Kontakte, wie auch metallische Bonddrähte, genauso mit einer Haftvermittlerschicht pyrolytisch versehen werden, wie die Oberflächen des Halbleiterchips und die Oberflächen des Systemträgers.

Das Aufbringen der zweiten Polymerhaftvermittlerschicht mittels Sprühen oder Tauchen ist auch unabhängig von dem Material der Halbleiterbauteilkomponente. Diese Verfahren sind besonders vorteilhaft, wenn vor dem Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse die noch nicht beschichteten Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten ebenfalls mit dem Haftvermittler beschichtet werden sollen.

Bei einem alternativen Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauteilen unter Verwendung eines Systemträgers kann auch ein Systemträger eingesetzt werden, der zunächst keinerlei Haftvermittlerschicht aufweist. Auf diesen werden in einem ersten Schritt Halbleiterbauteilkomponenten, wie Halbleiterchips, in Halbleiterbauteilpositionen unter Verbinden der Halbleiterchips mit Kontaktanschlussflächen des Systemträgers für elektrische Verbindungen aufgebracht. Erst danach wird eine Haftvermittlerschicht auf sämtliche Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten aufgebracht, die in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet werden sollen.

Zunächst wird eine erste Haftvermittlerschicht mit nanoporöser Morphologie, die Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen und eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 1 &mgr;m aufweist, auf sämtliche Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten aufgebracht, die in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet werden sollen. Danach wird eine zweite Haftvermittlerschicht, die ein oder mehrere Polymere aufweist, auf der ersten Haftvermittlerschicht abgeschieden. Die zweite Haftvermittlerschicht deckt somit auch sämtliche Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten ab, die in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet werden sollen.

Sämtliche Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten, die in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet werden sollen, weisen somit eine Haftvermittlerstruktur mit zwei Schichten auf. Die verschieden Materialien der Komponente, beispielsweise der metallische Bonddrähte, des Halbleiterchips und des metallischen Flachleiterrahmens sind mit den zwei Haftvermittlerschichten beschichtet.

Anschließend werden die nun mit einer Haftvermittlerschicht versehenen Halbleiterbauteilkomponenten in eine Kunststoffgehäusemasse eingebettet.

Abschließend kann der Systemträger in einzelne Halbleiterbauteile aufgetrennt werden. Bei diesem Verfahren obliegt es dem Halbleiterhersteller, auf einem konventionellen Trägersubstrat zunächst die gesamten Halbleiterbauteilkomponenten zu montieren und dann selber die Haftvermittlerschicht auf die Oberflächen dieser Halbleiterbauteilkomponenten aufzubringen. Ein Vorteil dieses alternativen Verfahrens ist es, dass keine der mit einer Kunststoffgehäusemasse zu bedeckenden Oberflächen frei von einer Haftvermittlerschicht sind.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.

1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Halbleiterbauteils mit einer erfindungsgemäßen Haftvermittlerschicht mit zwei Schichten;

2 zeigt ein Reaktionsschema eines flammpyrolytischen Beschichtens von Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten mit einer ersten Haftvermittlerschicht, die Silikate aufweist;

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleiterbauteil der 1 mit Halbleiterbauteilkomponenten, deren Oberflächen zwei Haftvermittlerschichten aufweisen;

4 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen metallischen Systemträger, dessen Oberfläche teilweise mit zwei Haftvermittlerschichten versehen ist;

5 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Halbleiterbauteils, das den Systemträger der 4 aufweist.

1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Abschnitts eines Halbleiterbauteils 1 mit einer Haftvermittlerschichtstruktur 2 nach der Erfindung. Das Halbleiterbauteil 1 ist nicht maßstabsgetreu dargestellt und, insbesondere ist die Struktur der Haftvermittlerstruktur 2 vergrößert, um die Erfindung besser zu erläutern.

Das Halbleiterbauteil 1 weist einen Flachleiterrahmen 5 mit einer Chipinsel 7 und mehreren Flachleitern 8, die die Chipinsel 7 umgeben, als Systemträger und einen Halbleiterchip 6 auf. Die passive Rückseite des Halbleiterchips 6 ist auf der Chipinsel 7 montiert. Die aktive Oberseite des Halbleiterchips 6 weist Chipkontaktflächen 9 auf, die über hier nicht gezeigte Bonddrähte mit dem Flachleiter 8 elektrisch verbunden sind. Der Halbleiterchip 6, Bonddrähte, Chipinsel 7 und innere Bereiche der Flachleiter 8 bilden die Komponenten 3 des Halbeiterbauteils 3, die in einer Kunststoffgehäusemasse 4 eingebettet sind.

In dieser Ausführungsform der Erfindung ist zunächst der Halbleiterchip 6 auf der Chipinsel 7 aufgebracht und die Bonddrähte werden erzeugt. Danach wird die Haftvermittlerschicht auf den Flachleiterrahmen 5, den Halbleiterchip 6 und die Bonddrähte aufgebracht. Sämtliche eingebetteten Oberflächen der Komponente 3 sind mit der Haftvermittlerstruktur 2 beschichtet und die Haftvermittlerstruktur 2 ist somit auf verschiedenen Arten von Materialien angeordnet. Erfindungsgemäß weist die Haftvermittlerstruktur 2 zwei Schichten auf.

Die erfindungsgemäße Haftvermittlerstruktur 2 weist eine erste Schicht 10 auf, die unmittelbar auf den eingebetteten Komponenten 3 des Halbleiterbauteils 1 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist die erste Schicht 10 auf dem Flachleiterrahmen 5, dem Halbleiterchip 6 und den Bonddrähten angeordnet. Die erste Schicht 10 weist ein anorganisches Material auf und in dieser Ausführungsform besteht sie im Wesentlichen aus Silikaten. Die erste Haftvermittlerschicht 10 hat eine mittlere Dicke D1, die in dieser Ausführungsform 250 nm ist. Eine erste Schicht 10 aus Silikaten hat den Vorteil, dass eine gute Haftung mit der Komponente 3 des Halbleiterbauteils 1 vorgesehen ist.

Die Silikate können innerhalb der Haftvermittlerschicht 10 eine bevorzugte Orientierung aufweisen. Wie in der 1 schematisch dargestellt ist, richten sich die O-Atome zu den Oberflächen des Halbleiterchips 6 und des Flachleiterrahmens 5 hin. Die Si-Atome richten sich zu der zweiten Haftvermittlerschicht bzw. der Kunststoffgehäusemasse 4 hin.

Die erste Haftvermittlerschicht 10 wird mittels Sprühen und eines flammpyrolytischen Verfahrens auf den Oberflächen der Komponente 3 aufgebracht. Flammpyrolytische Beschichtung hat den Vorteil, dass elektrisch leitende sowie elektrisch nicht leitende Materialen beschichtet werden können. Die verschieden Materialen der Komponente 3 des Halbleiterbauteils 1 können somit in einem Beschichtungsverfahren beschichtet werden. Dieses Verfahren ist in Verbindung mit der 2 näher erläutert.

Die zweite Haftvermittlerschicht 11 wird auf der ersten Schicht 10 aufgebracht, um die erfindungsgemäße Haftvermittlerstruktur 2 herzustellen. Erfindungsgemäß weist die zweite Haftvermittlerschicht 11 Polymere auf. Die zweite Haftvermittlerschicht 11 hat eine Dicke D2, die in dieser Ausführungsform 10 &mgr;m ist. Anschließend werden die mit der Haftvermittlerstruktur 2 beschichteten Komponenten 3 in der Kunststoffgehäusemasse 4 eingebettet. Die Polymerschicht 11 sieht eine gute Haftung mit der Kunststoffgehäusemasse 4 und mit der ersten Haftvermittlerschicht 10 aus Silikaten vor.

Die zweite Haftvermittlerschicht 11 aus Polymeren wird in Form einer Lösung oder Suspension auf die Komponenten 3 aufgebracht. Das Lösungsmittel wird danach aufgedampft. Die zweite Haftvermittlerschicht 11 wird mittels Sprühen oder Tauchen auf die Komponenten 3 bzw. auf die erste Haftvermittlerschicht 10, die die Komponente 3 beschichtet, aufgebracht. Diese Abscheidungsverfahren haben den Vorteil, dass alle Oberflächen mit der Polymerschicht gleichzeitig beschichtet werden.

Die erfindungsgemäße zweilagige Haftvermittlerstruktur 2 hat den Vorteil, dass jede Schicht andere Eigenschaften aufweist. Die erste Haftvermittlerschicht 10 zeigt eine gute Haftung zu Metallen, Halbleitern und Keramiken sowie die daraufangeordnete zweite Haftvermittlerschicht 11. Die zweite Haftvermittlerschicht 11 zeigt eine hohe Haftung zur Kunststoffgehäusemasse 4 sowie zur ersten Haftvermittlerschicht 10. Dazu weist erfindungsgemäß die erste Haftvermittlerschicht 10 ein anorganisches Material, insbesondere Silikate auf und die zweite Haftvermittlerschicht 11 weist ein oder mehrere Polymere auf.

In weiteren nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung ist ein Umverdrahtungssubstrat und ein keramisches Substrat als Systemträger vorgesehen. Bei diesen Ausführungsformen wird typischerweise nur die Oberseite des Schaltungsträgers mit der Haftvermittlerstruktur 2 beschichtet, da die Unterseite des Substrats nicht in der Kunststoffgehäusemasse eingebettet ist. Ferner sind die Verbindungselemente nicht auf Bonndrähte eingeschränkt. In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform ist der Halbleiterchip 6 über Flipchip-Kontakte mit dem Schaltungsträger elektrisch verbunden.

2 zeigt ein Reaktionsschema eines flammpyrolytischen Beschichtens von Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten mit einem Haftvermittler, der Silikate aufweist. Um derartige Silikate als SiOx zu bilden, wird einer Flammbeschichtungsanlage eine metallorganische Verbindung in Form eines Tetramethylsilan und Derivaten des Tetramethylsilans vorzugsweise Tetraethylensilan, das eine Summenformel von SiC4H12 aufweist, zugeführt. Dieses Tetraethylensilan weist als zentrales Me-Atom ein Siliciumatom Si auf, das von vier organischen Ethylmolekülen -CH3 umgeben ist, wie es auf der linken Seite der 2 gezeigt wird.

In der Beschichtungsanlage wird das Tetraethylensilan SiC4H12 bspw. mit einem Propangas der Summenformel C3H8 und mit Sauerstoff 13O2 gemischt und verbrannt, wobei als Reaktionsprodukte flüchtiges Kohlendioxid 7CO2 und Wasser 10H2O entsteht und sich SiOx-Silikate, vorzugsweise Siliciumdioxid SiO2, auf der Oberfläche der zu beschichtenden Halbleiterbauteilkomponente abscheiden. Durch eine strichpunktierte Linie getrennt ist in 2 eine weitere Reaktionsmöglichkeit dargestellt, bei der anstelle des Propans mit einer Summenformel C3H8 Butan mit der Summenformel C4H10 zugeführt wird. In diesem Falle können zwei Tetraethylensilanmoleküle mit zwei Butanmolekülen und neunundzwanzig O2-Molekülen zu sich abscheidendem SiOx-Silikat und zu dem flüchtigen Kohlendioxid 16CO2, sowie zu flüchtigem Wasser 22H2O in der Butanflamme reagieren. Anstelle von Butan C4H10 kann auch Methan mit der Summenformel CH4 für die Flammpyrolyse eingesetzt werden.

Diese gleichmäßige Abscheidung der ersten Haftvermittlerschicht 10 kann in einem Flammrohr oder mittels Hindurchziehen der fertig montierten Halbleiterbauteilkomponenten 3 durch einen Flammring erfolgen, wobei die Verweildauer im Bereich des Flammrohrs bzw. des Flammrings nur wenige Sekunden beträgt. In dem Fall eines Halbleiterbauteils 1 werden die Außenflachleiter 13, die nicht mit einer Haftvermittlerschicht versehen werden sollen, durch Aufbringen einer Schutzschicht vor einem Beschichten in dem Flammrohr bzw. dem Ringbrenner geschützt.

Mit einer derartigen Flammpyrolyse wird auf den eingebrachten Halbleiterbauteilkomponenten eine SiOx-Schicht als Haftvermittlerschicht abgeschieden. Die notwendige mittlere Schichtdicke beträgt nur 5 bis 40 nm und kann bis zu 300 nm falls erforderlich abgeschieden werden. Eine Erhitzung der Halbleiterbauteilkomponenten lässt sich durch einen periodischen Prozess der Beschichtung auf weniger als 100°C reduzieren. Die effektive Beflammungszeit liegt im Sekundenbereich. Mit einer derartigen Flammbeschichtung ist auch gleichzeitig eine Oberflächenreinigung und eine Oberflächenaktivierung verbunden, sodass sich die abgeschiedenen Silikate mit der, in diesem Fall metallischen Oberfläche eng verbinden. Die frei gesetzten Reaktionsprodukte, wie Siliciumdioxid in amorpher Form, sowie das flüchtige Wasser und das flüchtige Kohlendioxid können weitestgehend umweltfreundlich entsorgt werden, indem die flüchtigen Komponenten in Wasser eingeleitet werden und das überschüssige Siliciumdioxid aufgefangen oder ausgefällt wird.

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Halbleiterbauteil 1 mit Halbleiterbauteilkomponenten 3, deren Oberflächen die Halbleitervermittlerstruktur 2 nach der 1 aufweisen. Bei diesem Halbleiterbauteil 1 ist zur Verbesserung der Oberflächenhaftung zwischen den Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten 3 der Kunststoffgehäusemasse 4 sämtliche Halbleiterbauteilkomponenten 3 nach ihrem Zusammenbau auf dem Flachleiterrahmen 5 mit einer flammpyrolytischen Haftvermittlerschicht 10 als erste Haftvermittlerschicht versehen worden.

Die zweite Haftvermittlerschicht 11 ist auf der ersten Haftvermittlerschicht 10 angeordnet. Die zweite Haftvermittlerschicht 11 weist Polymere auf und sieht eine gute Haftung zwischen der Haftvermittlerstruktur 2 sowie den beschichteten Komponente 3 und dem Epoxidharz der Kunststoffgehäusemasse 4 vor. Die Haftvermittlerstruktur 2 ist nicht nur auf metallischen Oberflächen der Innenflachleiter 14 und der Bonddrähte 12 angeordnet, sondern auch auf den Oberflächen des Halbleiterchips 6 und dessen Chipkontaktflächen 9.

Die Haftvermittlerstruktur 2 kann im obersten Bereich eine nanoporöse Morphologie aufweisen. Die erste Haftvermittlerschicht 10 wird mittels Flammpyrolyse mit einer nanporöse Morphologie abgeschieden. Diese Morphologie wird zumindest teilweise von der daraufaufgebrachten zweite Haftvermittlerschicht 11 aufgenommen.

Diese nanoporöse Morphologie der Haftvermittlerschicht 2 unterstützt die Verzahnung mit einer auf die Oberfläche aufzubringenden Kunststoffgehäusemasse. Außerdem fördert diese nanoporöse Morphologie der Haftvermittlerschicht 2 das Bilden chemischer Brücken zwischen der Kunststoffgehäusemasse 4 und der Haftvermittlerstruktur 2. Die Haftvermittlerschicht 2 bildet dabei eine amorphe Struktur mit hohem Anteil an freien Volumen aus, welche die Kunststoffgehäusemasse oberflächlich penetriert und so eine elastische Übergangsschicht zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten 3 und der Kunststoffgehäusemasse 4 ausbildet. Diese Übergangsschicht zwischen nanoporöser Morphologie der Haftvermittlerstruktur 2 und der Kunststoffgehäusemasse 4 kann einen Ausgleich der thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem metallischen Systemträgermaterial und dem polymeren Kunststoff der Kunststoffgehäusemasse schaffen.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in 4 gezeigt ist, wird der Substratträger bzw. Flachleiterrahmen 5 auch vor dem Zusammenbau der Halbleiterbauteilkomponenten 3 einer Flammpyrolyse unterzogen, jedoch muss dann dafür gesorgt werden, dass sowohl die Außenflachleiter 13 als auch die inneren Kontaktflächen 15 der Flachleiterrahmen 5 frei von der Beschichtung bleiben. Der Vorteil dieses Prozesses ist es, dass es sich um einen leicht zu handhabenden Beschichtungsprozess handelt, der allseitig auf die zu verankernden Oberflächen der Halbleiterbauteile angewendet werden kann.

4 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen metallischen Systemträger 16, dessen Oberflächen teilweise mit einer Haftvermittlerstruktur 2 nach der Erfindung versehen sind. Dieser Systemträger 16 basiert auf einem Flachleiterband 16, der mehrere Halbleiterbauteilpositionen 17 aufweist, wobei jede Halbleiterbauteilposition 17 einen Flachleiterrahmen 5 für ein Halbleiterbauteil vorsieht. Die Oberflächen der Innenflachleiter 14 sind bis auf die Kontaktflächen 15 mit den zwei Schichten 10, 11 der erfindungsgemäßen Haftvermittlerstruktur 2 bedeckt, was durch die Schraffur der entsprechenden Flächen verdeutlicht wird.

Die Kontaktflächen 15, die von der Haftvermittlerschicht 2 frei gehalten werden, sind für das Anbringen von Verbindungselementen in Form von Bonddrähten vorgesehen. Die mit einer Haftvermittlerschicht 2 versehenen Innenflachleiter 14 gehen in Außenflachleiter 13 über, die keine Haftvermittlerstruktur 2 aufweisen.

Die Chipinsel 7 kann in einer weiteren hier nicht gezeigten Ausführungsform vollständig mit der Haftvermittlerstruktur 2 beschichtet werden. Dies hat den Vorteil, dass die Haftung zwischen der Oberseite der Chipinsel 7 und dem Klebstoff 21, über dem der Halbleiterchip 2 auf der Chipinsel 7 montiert ist, verbessert wird.

5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil 20 das der Systemträger 16 der 4 aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Oberflächen des Flachleiterrahmens 5, die innerhalb der Kunststoffgehäusemasse 4 angeordnet sind, eine Haftvermittlerstruktur 2 auf. Die Haftvermittlerstruktur 2 weist erfindungsgemäß eine erste anorganische Schicht 10 aus Silikaten, die unmittelbar auf dem Flachleiterrahmen 5 angeordnet ist, und eine zweite Haftvermittlerschicht 11 auf, die ein Polymer aufweist und auf der ersten Haftvermittlerschicht 10 angeordnet ist. Die zweite Haftvermittlerschicht 11 ist in direktem Kontakt mit der Kunststoffgehäusemasse 4 und der ersten Haftvermittlerschicht 10.

Die Haftvermittlerstruktur 2 wurde vor der Montage des Halbleiterchips 6 und dem Erzeugen der Bonddrahtverbindungen 12auf dem Innenflachleiter 14 sowie der Chipinsel 7 des Flachleiterrahmens 5 aufgebracht. Nach dem Aufbringen der zwei Schichten 10, 11 der Haftvermittlerstruktur 2 wurde der Halbleiterchip 6 über eine Klebstoffschicht 21 auf der Chipinsel 7 des Flachleiterrahmens 5 befestigt. Bonddrähte 12 wurden danach zwischen den Chipkontaktflächen 9 des Halbleiterchips 6 und den Kontaktflächen 15 der Innenflachleiter 14 erzeugt, um den Halbleiterchip 6 mit den Flachleiter 8 elektrisch zu verbinden. Der Halbleiterchip 6, Bondrähte 12 und Innenflachleiter 14 wurden in der Kunststoffmasse 4 eingebettet. Die Oberflächen der Bonddrähte 12 und des Halbleiterchips 6 sind somit frei von der Haftvermittlerstruktur 2.

Das Halbeiterbauteil 20 nach dieser Ausführungsform der Erfindung hat den Vorteil, dass Flachleiterrahmen 5 mit den Haftvermittlerschichten 10, 11 beschichtet werden. Der beschichtete Flachleiterrahmen 5 kann im bekannten Herstellungsverfahren verwendet werden, um das Halbleiterbauteil 20 aufzubauen. Eine verbesserte Verzahnung zwischen dem metallischen Flachleiterrahmen 5 und der Kunststoffmasse 4 wird gegeben, ohne dass das Herstellungsverfahren erheblich modifiziert werden muss.

Vergleichsversuche wurden durchgeführt, um die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Haftvermittlerstruktur zu untersuchen. Halbleiterbauteile mit einem bekannten SOT223-Gehäuse wurden hergestellt. Eine erste Gruppe wurden mit einer Haftvermittlerschicht aus Silikaten vorgesehen. Diese Haftvermittlerschicht wurde mittels Flammpyrolyse auf den sämtlichen Oberflächen der Komponente des Bauteils abgeschieden, die in die Kunststoffgehäusemasse eingebettet werden sollen.

Eine zweite Gruppe von Bauteilen wurde hergestellt, die erfindungsgemäß eine erste Haftvermittlerschicht aus pyrolytisch abgeschiedenen Silikaten und eine zweite daraufgebrachte Haftvermittlerschicht aus Polymeren, die zwischen der Silikate-Haftvermittlerschicht und der Kunststoffgehäusemasse angeordnet ist, aufweisen.

Die Zuverlässigkeit der Bauteile der zwei Gruppen wurde untersucht. Die zwei Gruppen wurden den bekannten MSL1-Kriterien unterzogen, dreimal auf 260°C aufgeheizt, wie es bei einem Lotprozess üblich ist, und 100 mal zwischen –55° und 150°C unterzogen, um die Nachwirkung von Temperaturwechselbelastung festzustellen.

Ultraschalluntersuchungen der Bauteile der zwei Gruppen wurden durchgeführt, um Risse in den Bauteilgehäuse zu ermitteln. Die Ergebnisse der Ultraschalluntersuchungen zeigen, dass die zweite Gruppe mit der zusätzlichen zweiten Haftvermittlerschicht aus Polymeren wenige Risse und die Belastung besser ausgehalten hat, als die erste Gruppe mit nur einer Haftvermittlerschicht aus Silikaten.

1
erstes Halbleiterbauteil
2
Haftvermittlerstruktur
3
Komponente des Halbleiterbauteils
4
Kunststoffgehäusemasse
5
Flachleiterrahmen
6
Halbleiterchip
7
Chipinsel
8
Flachleiter
9
Chipkontaktfläche
10
erste Haftvermittlerschicht
11
zweite Haftvermittlerschicht
12
Bonddraht
13
Außenflachleiter
14
Innenflachleiter
15
Kontaktfläche
16
Flachleiterband
17
Halbleiterbauteilposition
20
zweites Halbleiterbauteil
21
Klebstoff


Anspruch[de]
Halbleiterbauteil (1; 20) mit in Kunststoffgehäusemasse (4) eingebetteten Halbleiterbauteilkomponenten (3), wobei zumindest ein Teil der Oberflächen der Halbleiterbauteilkomponenten (3) eine Haftvermittlerschicht (2) mit nanoporöser Morphologie aufweist, die zwischen den Halbleiterbauteilkomponenten (3) und der Kunststoffgehäusemasse (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (2) zwei Schichten (10, 11) aufweist, wobei eine erste Haftvermittlerschicht (10) Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen und eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 1 &mgr;m aufweist, und eine zweite Haftvermittlerschicht (11) ein oder mehrere Polymere aufweist, wobei die erste Haftvermittlerschicht (10) auf den Halbleiterbauteilkomponenten (3) angeordnet ist und die zweite Haftvermittlerschicht (11) auf der ersten Haftvermittlerschicht (10) angeordnet ist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) ein oder mehrere Oxide der Elemente Al, B, Ce, Co, Cr, Ge, Hf, In, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pb, Pr, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Si, Sm, Sn, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tl, Tm, U, V, W, Yb, Zr oder Zn, vorzugsweise Si aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) ein oder mehrere Oxide der Gruppe Al2O3, B2O3, Ce2O3, CeO2, CoO, Co2O3, Cr2O3, GeO2, HfO2, In2O3, Mn2O3, Mn3O4, MoO2, Mo2O5, Nb2O5, NbO2, Nd2O3, Ni2O3, NiO, PbO, Pr2O3, PrO2, PtO, Pt3O4, Rb2O, ReO2, ReO3, RhO2, Rh2O3, RuO2, Sb2O4, Sb2O3, Sb4O6, Sc2O3, SiO2, Sm2O3, SnO, SnO2, SrO, Ta2O5, Te2O5, TeO2, ThO2, TeO3, TiO, TiO2, Ti2O3, Tl2O3 Tm2O3, UO2, U3O8, UO3, VO, V2O3, V2O4, V2O5, WO2, WO3, Yb2O3, ZrO2 oder ZnO, vorzugsweise SiO2 aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) nanoskalige Silikatverbindungen aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) eine mittels pyrolytischer Abscheidung, vorzugsweise Flammpyrolyse aufgetragene Schicht ist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der zweiten Haftvermittlerschicht (11) Endgruppen aufweist, die zur Kunststoffgehäusemasse hin ausgerichtet sind und Endgruppen aufweist, die zur ersten Haftvermittlerschicht hin ausgerichtet sind. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) mindestens ein Polymer aus der Gruppe der Polyimide, der Polyisocyanate, der Polyamidocarbonsäureester der Polyamid-Silikon-Blockcopolymere, der Polyamidimide mit Silanen in der Polymerkette oder der Polyimid-Silikon-Copolymere mit Silanen in der Copolymerkette aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) ein fluorierdes Polyimid aufweist und dazu eine 10 gewichtsprozentige Lösung eines Polyimides aus 2,2-Bis[phenyl-3',4'-Dicarbonsäureanhydrid]-1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropylen und 3,3',5,5'-teteramethyl-4,4'-Diaminodiphenlymethan in &ggr;-Butyrolacton oder NMP und Cyclopentanon mit einem Gewichtsverhältnis &ggr;-Butyrolacton oder NMP : Cyclopentanon = 1:2 auf das Halbleiterbauteil vor dem Verkapselungsprozess selektiv ohne Besprühung der äußeren Anschlussbeinchen und der Entwärmungsplatte mit einer geeigneten Dispensevorrichtung derart aufgebracht ist, dass nach dem folgenden Temperaturprozess eine Schichtdicke d mit 0,05 &mgr;m ≤ d ≤ 5 &mgr;m realisiert ist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) Polyamidimid aufweist, dessen Säuregruppen mit Aminogruppen eines Silans kondensiert sind, wobei jede 2. bis 10. freie Säuregruppe des Polyamidimid mit einer Aminogruppe eines Silans chemisch reagiert hat. Halbleiterbauteil (1; 20) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermitttlerschicht (11) ein Polyimidamid-Silikon-Copolymer mit Silanen in der Polymerkette aufweist, wobei Säuregruppen des Polyamidimids mit Aminogruppen eines Silans kondensiert sind und wobei jede 2. bis 10. freie Säuregruppe des Polyamidimid mit einer Aminogruppe eines Silans chemisch reagiert hat. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Haftvermittlerschicht (11) zusätzlich eine oder mehrere der folgenden Substanzen aufweist:

– Imidazole

– flüssigkristalline Polymere

– hochtemperaturbeständige Thermoplaste

– Phenolharze

– Aminoharze

– Siloxane

– ungesättigte Polyester

– Polybenzoxazole

– Polybenzimidazole

– Epoxide

– Polyurethane

– Polymere mit Schwefel in der Hauptkette

– Polymere mit Schwefel in der Nebenkette.
Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Haftvermittlerschicht (11) in den Hauptketten und/oder Seitenketten zusätzlich eine oder mehrere der folgende funktionelle Gruppen aufweist:

– Sulfongruppe

– Mercaptogruppe

– Aminogruppe

– Carboxygruppe

– Cyanogruppe

– Ketogruppe

– Hydroxygruppe

– Silanogruppe

– Titanogruppe.
Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Polymervorstufe der zweiten Haftvermittlerschicht (11) ein oder mehrere Copolymere und/oder eine Polymervorstufe eine Mischung aus zwei oder mehreren Polymeren aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Haftvermittlerschicht (11) einen oder mehrere der folgenden Hilfsstoffe aufweist:

– Lösemittel

– Haftvermittler

– Antioxidantien

– Katalysatoren

– verstärkte Füllstoffe

– Weichmacher

– UV-Stabilisatoren.
Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 5 nm ≤ D1 ≤ 40 nm aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) eine mittlere Dicke D2 zwischen 100 nm ≤ D2 ≤ 20 &mgr;m, vorzugsweise 0,5 &mgr;m ≤ D2 ≤ 10 &mgr;m aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente (3) ein Verdrahtungssubstrat mit strukturierter Metallbeschichtung aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente (3) ein Keramiksubstrat mit strukturierten Metalllagen aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil als Halbleiterbauteilkomponente (3) eine Leiterplatte mit strukturierter Metallbeschichtung aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (3) Innenflachleiter (14) aufweist, die außerhalb der Kunststoffgehäusemasse (4) in Außenflachleiter (13) als Außenkontakte übergehen. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (3) einen Halbleiterchip (6) aufweist. Halbleiterbauteil (1; 20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterbauteil (1) als Halbleiterbauteilkomponente (3) innere Flipchip-Kontakte und/oder Bondverbindungsdrähte (12) als Verbindungselemente aufweist. Systemträger (16) mit mehreren nacheinander und/oder hintereinander in Zeilen und/oder Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionen (17), die zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten (3) eine räumliche Verdrahtungsstruktur (8) mit Chipanschlussflächen (7) für Halbleiterchips (6) und Kontaktanschlussflächen (15) für elektrische Verbindungen zu Chipkontaktflächen (9) des Halbleiterchips (6) aufweisen, wobei die Oberflächen des Systemträgers (17) selektiv eine Haftvermittlerschicht (2) mit nanoporöser Morphologie aufweisen und wobei zumindest die Kontaktanschlussflächen (15) frei von der Haftvermittlerschicht (2) sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht (2) zwei Schichten (10, 11) aufweist, wobei eine erste Haftvermittlerschicht (109 Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen und eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 1 &mgr;m aufweist und eine zweite Haftvermittlerschicht (11) ein oder mehrere Polymere aufweist, wobei die erste Haftvermittlerschicht (10) auf den Halbleiterbauteilkomponenten angeordnet ist und die zweite Haftvermittlerschicht (11) auf der ersten Haftvermittlerschicht (10) angeordnet ist. Systemträger (16) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) ein oder mehrere Oxide der Elemente Al, B, Ce, Co, Cr, Ge, Hf, In, Mn, Mo, Nb, Nd, Ni, Pb, Pr, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Si, Sm, Sn, Sr, Ta, Te, Th, Ti, Tl, Tm, U, V, W, Yb, Zr oder Zn, vorzugsweise Si aufweist. Systemträger (16) nach Anspruch 23 oder Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) ein oder mehrere Oxide der Gruppe Al2O3, B2O3, Ce2O3, CeO2, CoO, Co2O3, Cr2O3, GeO2, HfO2, In2O3, Mn2O3, Mn3O4, MoO2, Mo2O5, Nb2O5, NbO2, Nd2O3, Ni2O3, NiO, PbO, Pr2O3, PrO2, PtO, Pt3O4, Rb2O, ReO2, ReO3, RhO2, Rh2O3, RuO2, Sb2O4, Sb2O3, Sb4O6, Sc2O3, SiO2, Sm2O3, SnO, SnO2, SrO, Ta2O5, Te2O5, TeO2, ThO2, TeO3, TiO, TiO2, Ti2O3, Tl2O3 Tm2O3, UO2, U3O8, UO3, VO, V2O3, V2O4, V2O5, WO2, WO3, Yb2O3, ZrO2 oder ZnO, vorzugsweise SiO2 aufweist. Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) nanoskalige Silikatverbindungen aufweist. Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) eine mittels pyrolytischer Abscheidung, vorzugsweise Flammpyrolyse aufgetragene Schicht ist. Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der zweiten Haftvermittlerschicht (11) Endgruppen aufweist, die zur Kunststoffgehäusemasse (4) hin ausgerichtet sind und Endgruppen aufweist, die zur ersten Haftvermittlerschicht (10) hin ausgerichtet sind. Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) mindestens ein Polymer aus der Gruppe der Polyimide, der Polyisocyanate, der Polyamidocarbonsäureester der Polyamid-Silikon-Blockcopolymere, der Polyamidimide mit Silanen in der Polymerkette oder der Polyimid-Silikon-Copolymere mit Silanen in der Copolymerkette aufweist. Systemträger (16) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) Polyamidimid aufweist, dessen Säuregruppen mit Aminogruppen eines Silans kondensiert sind, wobei jede 2. bis 10. freie Säuregruppe des Polyamidimid mit einer Aminogruppe eines Silans chemisch reagiert hat. Systemträger (16) nach Anspruch 29 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermitttlerschicht (11) ein Polyimidamid-Silikon-Copolymer mit Silanen in der Polymerkette aufweist, wobei Säuregruppen des Polyamidimids mit Aminogruppen eines Silans kondensiert sind und wobei jede 2. bis 10. freie Säuregruppe des Polyamidimid mit einer Aminogruppe eines Silans chemisch reagiert hat. Systemträger (16) nach Anspruch 29

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Haftvermittlerschicht (11) zusätzlich eine oder mehrere der folgenden Substanzen aufweist:

– Imidazole

– flüssigkristalline Polymere

– hochtemperaturbeständige Thermoplaste

– Phenolharze

– Aminoharze

– Siloxane

– ungesättigte Polyester

– Polybenzoxazole

– Polybenzimidazole

– Epoxide

– Polyurethane

– Polymere mit Schwefel in der Hauptkette

– Polymere mit Schwefel in der Nebenkette.
Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 32,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Haftvermittlerschicht (11) in den Hauptketten und/oder Seitenketten zusätzlich eine oder mehrere der folgende funktionelle Gruppen aufweist:

– Sulfongruppe

– Mercaptogruppe

– Aminogruppe

– Carboxygruppe

– Cyanogruppe

– Ketogruppe

– Hydroxygruppe

– Silanogruppe

– Titanogruppe.
Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 33,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zweite Haftvermittlerschicht (11) einen oder mehrere der folgenden Hilfsstoffe aufweist:

– Lösemittel

– Haftvermittler

– Antioxidantien

– Katalysatoren

– verstärkende Füllstoffe

– Weichmacher

– UV-Stabilisatoren.
Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 5 nm ≤ D1 ≤ 40 nm aufweist. Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) eine mittlere Dicke D2 zwischen 100 nm ≤ D2 ≤ 20 &mgr;m, vorzugsweise 0,5 &mgr;m ≤ D2 ≤ 10 &mgr;m aufweist. Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (16) ein Verdrahtungssubstrat mit strukturierter Metallbeschichtung aufweist. Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (16) ein Keramiksubstrat mit strukturierten Metalllagen aufweist. Systemträger (16) nach einem der Ansprüche 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Systemträger (17) Innenflachleiter (14) mit Kontaktanschlussflächen (15) und Chipinseln (7) aufweist, die in Außenflachleiter (13) übergehen und von einem Flachleiterrahmen gehalten werden, wobei der Flachleiterrahmen ein Flachleiterband (16) mit einer Vielzahl hintereinander angeordneter Halbleiterbauteilpositionen (17) aufweist, wobei die Innenflachleiter (14) auf ihren Oberflächen die Haftvermittlerschicht (2) aufweisen, und wobei zumindest die Kontaktanschlussflächen (15) und die Außenflachleiter (13) frei von der Haftvermittlerschicht (5) sind. Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers (20) für Halbleiterbauteile (1), das folgende Verfahrensschritte aufweist,

– Strukturieren einer Substratplatte, die mindestens eine Metalloberfläche aufweist, zu einem Systemträger (16) mit einer Mehrzahl aufeinander folgender Muster zur Aufnahme von Halbleiterbauteilkomponenten (3) in Halbleiterbauteilpositionen (17) des Systemträgers (16);

– Beschichten von Oberflächen des Systemträgers (16), die mit einer Kunststoffgehäusemasse (4) bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen (20) eine Grenzfläche bilden, mit einer ersten Haftvermittlerschicht (10) mit nanoporöser Morphologie, die Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen und eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 1 &mgr;m aufweist,

– Beschichten von Oberflächen des Systemträgers (16), die mit einer Kunststoffgehäusemasse (4) bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen (20) eine Grenzfläche bilden, mit einer zweiten Haftvermittlerschicht (11) ein oder mehrere Polymere aufweist, wobei die zweite Haftvermittlerschicht (11) auf der ersten Haftvermittlerschicht (10) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Oberflächen des Systemträgers (16) mit der ersten Haftvermittlerschicht (10) mittels pyrolytischer Abscheidung, vorzugsweise Flammpyrolyse erfolgt. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass zur pyrolytischen Beschichtung eine organometallische Verbindung eines Halbleiterelementes oder eines Metallelementes und eine sauerstoffhaltige Verbindung einer Beschichtungsanlage zugeführt werden und sich Metalloxide als Reaktionsprodukte der eingeleiteten Verbindungen auf freiliegenden Oberflächen des Systemträgers (16) allseitig abscheiden. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 42 dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) als Suspension, Lösung oder Polymervorstufe abgeschieden wird und danach unter Verdampfen der Lösungsmittel erhitzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Beschichten des Systemträgers (16) mit der ersten Haftvermittlerschicht (10), freizuhaltende Oberflächenbereiche mit einer Schutzschicht bedeckt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Beschichten des Systemträgers (16) mit der ersten Haftvermittlerschicht (10) und der zweiten Haftvermittlerschicht (11) freizuhaltende Oberflächenbereiche freigelegt werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) mit einer mittleren Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 5 nm ≤ D1 ≤ 40 nm abgeschieden wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 40 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) mit einer mittleren Dicke D2 zwischen 100 nm ≤ D2 ≤ 20 &mgr;m, vorzugsweise 0,5 &mgr;m ≤ D2 ≤ 10 &mgr;m abgeschieden wird. Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile (20) unter Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 40 bis 47, das folgende zusätzliche Verfahrensschritte aufweist,

– Bereitstellen eines Systemträgers (16) mit selektiv aufgebrachter Haftvermittlerschicht (2) auf den Oberflächen, die mit einer Kunststoffgehäusemasse (4) eine Grenzschicht aufweisen, unter Freilassen von Kontaktanschlussflächen (15);

– Aufbringen von Halbleiterbauteilkomponenten (3) wie Halbleiterchips (6) auf den Systemträger (16) in den Halbleiterbauteilpositionen (17) unter Verbinden der Halbleiterchips (6) mit Kontaktanschlussflächen (15) des Systemträgers (16) über elektrische Verbindungselemente (12);

– Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten (3) in eine Kunststoffgehäusemasse (4);

– Auftrennen des Systemträgers (16) in einzelne Halbleiterbauteile (20).
Verfahren nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten (3) in eine Kunststoffgehäusemasse (4) die noch nicht beschichteten Oberflächen von Halbleiterbauteilkomponenten (3) ebenfalls mit dem Haftvermittler (2) beschichtet werden. Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile (1) unter Verwendung eines zunächst nicht mit Haftvermittler (2) beschichteten Systemträgers (16),

– Aufbringen von Halbleiterbauteilkomponenten (3) wie Halbleiterchips (6) auf einen Systemträger (16) in Halbleiterbauteilpositionen (17) unter Verbinden der Halbleiterchips (6) mit Kontaktanschlussflächen (15) des Systemträgers (16) über elektrische Verbindungselemente (12);

– Beschichten von Oberflächen der Halbleiterkomponente (3), die in einer Kunststoffgehäusemasse (4) bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen (1) eingebettet sind, mit einer ersten Haftvermittlerschicht (10) mit nanoporöser Morphologie, die Metalloxide einer reaktiven Verbindung aus Sauerstoff und metallorganischen Molekülen und eine mittlere Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 1 &mgr;m aufweist,

– Beschichten von Oberflächen der Halbleiterkomponente (3), die in einer Kunststoffgehäusemasse (4) bei der Fertigung von Halbleiterbauteilen (1) eingebettet sind, mit einer zweiten Haftvermittlerschicht (11) ein oder mehrere Polymere aufweist, wobei die zweite Haftvermittlerschicht (11) auf der ersten Haftvermittlerschicht (10) angeordnet ist,

– Einbetten der Halbleiterbauteilkomponenten (3) in eine Kunststoffgehäusemasse (4);

– Auftrennen des Systemträgers (16) in einzelne Halbleiterbauteile (1).
Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten der Oberflächen der Halbleiterkomponente (3) mit der ersten Haftvermittlerschicht (10) mittels pyrolytischer Abscheidung, vorzugsweise Flammpyrolyse erfolgt. Verfahren nach Anspruch 50 oder Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass zur pyrolytischen Beschichtung eine organometallische Verbindung eines Halbleiterelementes oder eines Metallelementes und eine sauerstoffhaltige Verbindung einer Beschichtungsanlage zugeführt werden und sich Metalloxide als Reaktionsprodukte der eingeleiteten Verbindungen auf freiliegenden Oberflächen der Halbleiterkomponente (3) allseitig abscheiden. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) als Suspension, Lösung oder Polymervorstufe abgeschieden wird und danach unter Verdampfen der Lösungsmittel erhitzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Haftvermittlerschicht (10) mit einer mittleren Dicke D1 zwischen 1 nm ≤ D1 ≤ 300 nm, vorzugsweise zwischen 5 nm ≤ D1 ≤ 40 nm abgeschieden wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 50 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Haftvermittlerschicht (11) mit einer mittleren Dicke D2 zwischen 100 nm ≤ D2 ≤ 20 &mgr;m, vorzugsweise 0,5 &mgr;m ≤ D2 ≤ 10 &mgr;m abgeschieden wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com