DE19549705B4 - Halbleitervorrichtung - Google Patents
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Abstract
Halbleitervorrichtung,
umfassend:
a) eine Mehrzahl von Halbleiterelementen (3),
b) ein erstes Halbleitersubstrat (1, 1A) mit wenigstens einer Signalübertragungsschicht (1b, 1c) zum Senden von Signalen an die Halbleiterelemente (3), und
c) zumindest ein zweites Halbleitersubstrat (2) mit je einer Energieversorgungsschicht (2b) zum Zuführen von Energie an die Halbleiterelemente (3), wobei
d) das zweite Halbleitersubstrat (2) wenigstens eine Ausnehmung (2a) zur Aufnahme wenigstens eines Halbleiterelements (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
e) die Ausnehmung (2a) beide Oberflächen des zweiten Halbleitersubstrats (2) durchdringt,
f) mit jeder der beiden Oberflächen des ersten Halbleitersubstrats (1, 1A) zumindest ein Halbleiterelement (3) verbunden ist,
g) das zweite Halbleitersubstrat (2) mit zumindest einer der beiden Oberflächen des ersten Halbleitersubstrats (1, 1A) verbunden ist, und
h) wenigstens ein Halbleiterelement (3), das mit dem ersten Halbleitersubstrat (1, 1a) auf derjenigen Seite verbunden ist, die dem zweiten Halbleitersubstrat (2) zugewandt ist, in wenigstens...
a) eine Mehrzahl von Halbleiterelementen (3),
b) ein erstes Halbleitersubstrat (1, 1A) mit wenigstens einer Signalübertragungsschicht (1b, 1c) zum Senden von Signalen an die Halbleiterelemente (3), und
c) zumindest ein zweites Halbleitersubstrat (2) mit je einer Energieversorgungsschicht (2b) zum Zuführen von Energie an die Halbleiterelemente (3), wobei
d) das zweite Halbleitersubstrat (2) wenigstens eine Ausnehmung (2a) zur Aufnahme wenigstens eines Halbleiterelements (3) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
e) die Ausnehmung (2a) beide Oberflächen des zweiten Halbleitersubstrats (2) durchdringt,
f) mit jeder der beiden Oberflächen des ersten Halbleitersubstrats (1, 1A) zumindest ein Halbleiterelement (3) verbunden ist,
g) das zweite Halbleitersubstrat (2) mit zumindest einer der beiden Oberflächen des ersten Halbleitersubstrats (1, 1A) verbunden ist, und
h) wenigstens ein Halbleiterelement (3), das mit dem ersten Halbleitersubstrat (1, 1a) auf derjenigen Seite verbunden ist, die dem zweiten Halbleitersubstrat (2) zugewandt ist, in wenigstens...
Description
- Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung.
- Um die Geschwindigkeit und die Packungsdichte einer Halbleitervorrichtung zu erhöhen ist es wesentlich, die Verbindungsentfernungen zwischen Halbleiterelementen und einer Verdrahtungsplatte sowie die Verdrahtungsentfernung zwischen Halbleiterelementen zu verringern. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Halbleiterelemente direkt mit der feinen Verdrahtungsschicht der Verdrahtungsplatte durch Lot oder eine andere Einrichtung zu verbinden. Da der Stromverbrauch eines mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Halbleiterelements hoch ist, ist es darüber hinaus erforderlich, den Widerstand zu verringern, durch Erhöhung der Abmessungen eines Leitungsdrahtes in der Zufuhrschicht der Verdrahtungsplatte, und weiterhin erforderlich, eine beträchtliche Wärmemenge freizusetzen, die von den Halbleiterelementen erzeugt wird.
-
30 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung nach dem Stand der Technik. In30 bezeichnet die Bezugsziffer3 ein Halbleiterelement,31 eine Verdrahtungsplatte,32 die Zufuhrschicht der Verdrahtungsplatte31 ,33 die Signalübertragungsschicht der Verdrahtungsplatte31 ,34 eine Kappe, und1j eine Eingangs/Ausgangsklemme. Die Zufuhrschicht32 besteht hauptsächlich aus einem keramischen Laminat, welches durch Aufdrucken einer leitfähigen Paste auf eine "grüne" Platte (Rohplatte). und Brennen der leitfähigen Paste hergestellt wird. Die Signalübertragungsschicht33 wird durch Ausbildung eines Kupferleiters auf einem Polyimid-Isolator mit Hilfe eines Sputter- und Photogravurverfahrens hergestellt. - Bevor Halbleiterelemente auf der Halbleitervorrichtung angebracht werden, wird mit den Halbleiterelementen ein Einbrenntest in einer auf 150°C erhitzten Atmosphäre durchgeführt, um die Funktion der Halbleiterelemente zu testen oder zu untersuchen, und gegebenenfalls deren Defekte oder Probleme festzustellen. Wenn die Halbleiterelemente verkapselt sind, also in Gehäusen angebracht sind, kann der Versuch einfach dadurch erfolgen, daß die Zufuhrdrähte des Gehäuses in einen Sockel eingeführt werden, jedoch ist der Test eines nicht in einem Gehäuse angeordneten Halbleiterelements, welches als "nackter Chip" bezeichnet wird, schwierig, da es schwierig ist, sämtliche elektrischen Verbindungselektroden der Halbleiterelemente in gleichförmigen Kontakt mit den Teststiften zu bringen.
- Angesichts dieser Umstände wurde das in
31 dargestellte Verfahren entwickelt. Hierbei bezeichnet die Bezugsziffer3 ein Halbleiterelement,40 Lötmittel mit hohem Schmelzpunkt,41 Lötmittel mit niedrigem Schmelzpunkt,42 eine Testleitung, und43 ein Testsubstrat. In31(a) ist das Lötmittel40 mit hohem Schmelzpunkt auf dem Halbleiterelement3 durch Dampfablagerung oder auf eine andere Weise angeordnet. In31(b) ist das Lötmittel41 mit niedrigem Schmelzpunkt auf dem Lötmittel40 mit hohem Schmelzpunkt vorgesehen. Anders ausgedrückt wird das Lötmittel41 mit niedrigem Schmelzpunkt auf dem Lötmittel40 mit hohem Schmelzpunkt dadurch angebracht, daß ein Loch im Boden des Behälters ausgebildet wird, welcher geschmolzenes Lötmittel enthält, das geschmolzene Lötmittel mit Luftdruck beaufschlagt wird, und oben auf dem Lötmittel40 mit hohem Schmelzpunkt das Lötmittel angesammelt wird, welches aus dem Behälterloch herausgedrückt wird. In31(c) ist die Bodenoberfläche des Lötmittels41 mit niedrigem Schmelzpunkt mit der oberen Oberfläche eines oberen Endabschnitts des Testdrahtes oder der Testleitung42 verbunden, und eine nicht gezeigten Buchse ist an einen Bodenendabschnitt der Testleitung42 angeschlossen, um so einen Funktionstest in einer erhitzten Atmosphäre durchzuführen. Weiterhin wird in31(d) das Lötmittel41 mit niedrigem Schmelzpunkt durch Wärmeeinwirkung nach dem Test geschmolzen, um das Halbleiterelement3 von der Testleitung42 des Testsubstrats43 zu entfernen. Das Lötmittel41 mit niedrigem Schmelzpunkt verbleibt auf dem Testsubstrat43 . Schließlich wird in31(e) das Lötmittel41 mit niedrigem Schmelzpunkt erneut auf dem Lötmittel40 mit hohem Schmelzpunkt des Halbleiterelements3 angebracht, dessen zufriedenstellende Eigenschaften durch den Test bestätigt wurden, und dieses fehlerfreie Halbleiterelement3 ist nunmehr dazu bereit, in ein Gehäuse eingebaut, also verkapselt zu werden. - Bei der in
30 gezeigten Halbleitervorrichtung nach dem Stand der Technik ist die Kappe34 auf der rückseitigen Fläche des Halbleiterelements3 so vorgesehen, daß sie Wärme von dem Halbleiterelement3 abstrahlt. Da bei dieser Halbleitervorrichtung das Gehäuseverkapselungsverfahren zum Anbringen dieser Elemente auf der Verdrahtungsplatte31 verwendet wird, ist es unmöglich, die Dicke und die Abmessungen der Halbleitervorrichtung zu verringern. Darüber hinaus sind die Kosten für die Halbleitervorrichtung hoch, da es hierbei erforderlich ist, die Kappe34 aus Metall herzustellen. Da das Halbleiterelement3 und die Verdrahtungsplatte31 unterschiedliche thermische Expansionskoeffizienten aufweisen, ist darüber hinaus die Halbleitervorrichtung nicht sehr verläßlich, da thermische Spannungen, die zu Spaltbildungen führen können, in dem Lötmittel am Verbindungspunkt zwischen dem Halbleiterelement3 und der Verdrahtungsplatte31 hervorgerufen werden. - Das in
31 gezeigte Verfahren nach dem Stand der Technik zum Testen eines Halbleiterelements weist ein erstes Problem auf, nämlich daß der Testvorgang kompliziert ist, da eine vorspringende Elektrode zwei Schichten aufweist, die aus dem Lötmittel40 mit hohem Schmelzpunkt und dem Lötmittel41 mit niedrigem Schmelzpunkt bestehen, die durch unterschiedliche Verfahren ausgebildet wurden, und da das Lötmittel41 mit niedrigem Schmelzpunkt nach dem Test erneut aufgebracht werden muß. Weiterhin tritt bei diesem Testverfahren das zweite Problem auf, daß eine sehr dünne, vorspringende Elektrode nicht ausgebildet werden kann, infolge der Schwierigkeiten der Ausrichtung der beiden Lötmittel, da das Lötmittel41 mit niedrigem Schmelzpunkt auf dem Lötmittel40 mit hohem Schmelzpunkt angeordnet wird. - Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der voranstehenden Schwierigkeiten entwickelt, und ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, eine Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche eine Gehäuseverpackung von Halbleiterelementen mit hoher Dichte erlaubt, und Hochgeschwindigkeits-Signalübertragung bei niedrigen Kosten erzielt. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung der Halbleitervorrichtung, und ebenfalls eines Verfahrens zum Testen von Halbleiterelementen, und in der Bereitstellung eines Testsubstrats für das Verfahren.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Halbleitervorrichtung mit guter Wärmeabfuhr bei hoher Packungsdichte zu realisieren.
- Gemäß einer ersten Zielrichtung der Erfindung gemäß Anspruch 1 dessen Oberbegriff aus der
JP 03 152 967 A - Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in
14 zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die anderen Figuren und zugehörigen Beschreibungen dienen der allgemeinen Erläuterung der Erfindung und des Standes der Technik. Es zeigt: -
1 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 1 entlang einer Linie A-A von2 ; -
2 eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 1; -
3 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 2; -
4 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 3; -
5 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 4; -
6 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 5; -
7 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 6; -
8 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 7; -
9 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 8; -
10 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 9; -
11 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 10; -
12 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 11; -
13 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 12; -
14 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; -
15 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels für eine Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform der Erfindung; -
16 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 14; -
17 eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung eines Testsubstrats und eines Halbleiterelements gemäß Beispiel 15; -
18 eine Schnittansicht des Testsubstrats und des Halbleiterelements zur Beschreibung eines Verfahrens zum Testen des Halbleiterelements gemäß Beispiel 15; -
19 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 16; -
20 eine Schnittansicht eines weiteren Beispiels für ein Testsubstrat gemäß Beispiel 16; -
21 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 17; -
22 eine Schnittansicht eines Testsubstrats, welches durch ein Verfahren zur Herstellung des Testsubstrats gemäß Beispiel 18 hergestellt wurde; -
23 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 19; -
24 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 20; -
25 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 21; -
26 eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 22; -
27 eine Schnittansicht eines Testsubstrats, welchs durch ein Verfahren zur Herstellung des Testsubstrats gemäß Beispiel 23 hergestellt wurde; -
28 eine Schnittansicht eines Halbleiterelements und eines Testsubstrats zur Erläuterung eines Verfahrens zum Testen des Halbleiterelements gemäß Beispiel 24; -
29 eine Schnittansicht eines Halbleiterelements und eines Testsubstrats zur Erläuterung eines Verfahrens zum Testen des Halbleiterelements gemäß Beispiel 25; -
30 eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung nach dem Stand der Technik; und -
31 eine Darstellung eines Verfahrens nach dem Stand der Technik zum Testen eines Halbleiterelements. - Die obigen, als „Beispiel" gekennzeichneten Vorrichtungen dienen nur der allgemeinen Erläuterung und sind keine Ausführungsbeispiele der Erfindung.
- Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die
1 bis33 Beispiele für o. g. Vorrichtungen beschrieben, wobei gleiche oder entsprechende Teile wie beim Stand der Technik mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. - Beispiel 1
-
1 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung, die als integrierte Einheit aufgebaut ist, gemäß Beispiel 1, wobei der Schnitt entlang der Linie A-A von2 verläuft.2 ist eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 1. In2 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1 auf, ein Zufuhrsubstrat2 und Halbleiterelemente3 . Das Signalübertragungssubstrat1 weist eine Basis1a und eine Verdrahtungsschicht1b auf, die mit einem feinen Verdrahtungsmuster versehen ist und auf der Basis1a durch ein Dünnfilmherstellungsverfahren ausgebildet wird. Hierbei besteht die Basis1a aus einem Material, dessen thermischer Expansionskoeffizient annähernd gleich jenem des Halbleiterelements3 ist. Da das Halbleiterelement3 im allgemeinen einen thermischen Expansionskoeffizienten von etwa 3,5 aufweist, wird Silizium (mit einem thermischen Expansionskoeffizienten von 3,5), Siliziumkarbid (3,5) oder Aluminiumnitrid (5,7) als Material für die Basis1a verwendet. Die Verdrahtungsschicht1b wird als Mehrfachschicht ausgebildet, durch Beschichten der Basis1a mit Polyimid, beispielsweise mittels Schleuderbeschichtung, Ausheizen des Beschichtungsfilms bei 350°C zur Ausbildung eines Polyimid-Isolators, nachfolgendes Ausbilden eines leitfähigen Films aus einem Metall wie beispielsweise Kupfer auf diesem Isolator durch Sputtern, und eines Widerstandsfilms auf diesem leitfähigen Film, Erzeugung eines Musters in dem Widerstandsfilm durch eine Photograviertechnik, Ablagern von Kupfer durch Elektroplattieren, Wegätzen unnötiger Abschnitte des leitfähigen Films zur Ausbildung eines leitfähigen Musters1c , welches ein vorbestimmtes, feines Verdrahtungsmuster auf dem Isolator aufweist, Beschichten des Isolators, der dieses leitfähige Muster1c aufweist, mit Polyimid, Ausbildung von Öffnungen durch ein Photogravierverfahren, Ausheizen oder Brennen des Polyimids, und erneutes Ausbilden eines leitfähigen Musters1c durch Musterbildung und Atzen auf dieselbe Weise wie voranstehend beschrieben. Anders ausgedrückt ist die Verdrahtungsschicht1b einer Mehrfachschicht, die durch Wiederholung der Ausbildung des Isolators und des leitfähigen Musters1c hergestellt wird. Auf der Vorderfläche dieser Verdrahtungsschicht1b , an welcher die Halbleiterelemente angeordnet sind, sind Elementenelektroden1d (sh.1 ), Zufuhr- oder Versorgungselektroden1e , und Eingangs/Ausgangselektroden1f für Substratzwischenverbindungen vorgesehen. Die Elementelektroden1d , die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f zwischen den Substraten werden aus dem leitfähigen Muster1c der Oberflächenschicht gebildet, welche die vordere Fläche der Verdrahtungsschicht1b bildet, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. Die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Substratverbindungen stellen Elektroden dar, die auf dem Signalübertragungssubstrat1 vorgesehen sind, um das Signalübertragungssubstrat1 und das Zufuhrsubstrat2 elektrisch zu verbinden. Obwohl die Elementelektroden1d in2 nicht dargestellt sind, da sie unmittelbar unterhalb der Halbleiterelemente3 liegen, sind die Zufuhrelektroden1e um die Halbleiterelemente3 herum angeordnet, und sind die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Substratverbindungen nahe den Kanten oder Rändern der Verdrahtungsschicht1b angeordnet. Bei der Ausführungsform 1 besteht der Isolator aus Polyimid, kann jedoch auch aus einem Polymerharz auf Epoxygrundlage, oder einem anderen organischen Material wie beispielsweise Siliziumdioxid bestehen. Der leitfähige Film wird durch Sputtern ausgebildet, jedoch kann dies auch durch Plattieren erfolgen. Zwar wird Kupfer als Material für das leitfähige Muster1c eingesetzt, jedoch kann stattdessen auch Aluminium verwendet werden. - Das Zufuhrsubstrat
2 besteht aus einem keramischen Laminat, welches offene Behälter2a aufweist, die beide Oberflächen des Zufuhrsubstrats2 durchdringen, als Behälter zur Aufnahme der Halbleiterelemente3 , die auf dem Signalübertragungssubstrat1 angeordnet sind. Genauer gesagt ist das Zufuhrsubstrat2 ein keramisches Laminat, welches durch Stanzen einer grünen Tafel hergestellt wird, die eine ungebrannte Keramiktafel oder -platte darstellt, zur Ausbildung eines Isolators, um die offenen Behälter2a auf der grünen Tafel herzustellen, Anordnung einer leitfähigen Paste in einem Muster auf dieser grünen Tafel durch Drucken, Herstellung eines Leiters2b mit einem vorbestimmten Verdrahtungsmuster auf der grünen Tafel, Aufbringen einer weiteren grünen Tafel, die mit offenen Behältern2a versehen ist, auf diesen Leiter2b , Erzeugung eines Musters auf dem Leiter2b mit einem vorbestimmten, dicken Verdrahtungsmuster mit kleinem Widerstand auf dieser grünen Tafel, zur Erzeugung einer Mehrfachschicht, und Brennen der Mehrfachschicht. Anders ausgedrückt stellt das Zufuhrsubstrat2 ein Keramiklaminat dar, welches durch Wiederholung der Ausbildung der grünen Tafel mit den offenen Behältern2a und des leitfähigen Musters2b hergestellt wird, um eine Mehrfachschicht zu erzeugen, welche das dicke, leitfähige Muster2b mit kleinem Widerstand aufweist, und durch Brennen der Mehrfachschicht. Auf der Vorderseite des Zufuhrsubstrats2 , welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, sind Zufuhrelektroden2c vorgesehen, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e . Die Zufuhrelektroden2c , die Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und die externen Eingangs/Ausgangsklemmen2e werden aus dem leitfähigen Muster2b der obersten Schicht gebildet, welche die Vorderseite des Zufuhrsubstrats2 bildet, die dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Die Zufuhrelektroden2c sind um die offenen Behälter2a herum angeordnet, die Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten sind außerhalb der Zufuhrelektroden2c angeordnet, und die externen Eingangs/Ausgangsklemmen2e sind nahe den Kanten des Zufuhrsubstrats2 angeordnet, so daß dann, wenn das Signalübertragungssubstrat1 dem Zufuhrsubstrat2 überlagert wird, wodurch die Halbleiterelemente3 , die auf dem Signalübertragungssubstrat1 angeordnet sind, in den offenen Behältern2a aufgenommen werden, die Zufuhrelektroden2c den Zufuhrelektroden1e des Signalübertragungssubstrats1 gegenüberliegen, die Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten den Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1 gegenüberliegen, und die externen Eingangs/Ausgangsklemmen2e zur Außenseite des Signalübertragungssubstrats1 hin freigelegt sind. Die Zufuhrelektroden2c und die Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten stellen elektrische Verbindungselektroden dar, die auf dem Zufuhrsubstrat2 dazu vorgesehen sind, das Signalübertragungssubstrat1 und das Zufuhrsubstrat2 elektrisch zu verbinden. Bei der Ausführungsform 1 wird ein Keramiklaminat als das Zufuhrsubstrat2 verwendet, jedoch kann stattdessen auch eine Platine mit einer gedruckten Schaltung verwendet werden. - Das Halbleiterelement
3 ist ein "nackter" Chip, der von einem Wafer abgeschnitten wird, auf welchem ein Elementherstellungsvorgang durchgeführt wurde, ist mit elektrischen Verbindungselektroden3a versehen (sh.1 ), für Signalübertragung und Stromversorgung, auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, ist als zufriedenstellen in einem Einbrenntest bestätigt worden, und kann eine Hochgeschwindigkeits-Signalverarbeitung durchführen, wie beispielsweise ein LSI. Die Halbleiterelemente3 sind auf der Verdrahtungsschicht1b des Signalübertragungssubstrats1 angeordnet. Das Signalübertragungssubstrat1 , auf welchem die Halbleiterelemente3 angebracht sind, wird umgedreht, wie durch einen Pfeil in2 gezeigt ist, und die Verdrahtungsschicht1b des Signalübertragungssubstrats1 wird dem Zufuhrsubstrat2 überlagert und mit diesem verbunden, wodurch die Halbbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a angeordnet werden, um so eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit auszubilden. - Im einzelnen wird gemäß
1 , nachdem die elektrischen Verbindungselektroden3a der Halbleiterelemente3 mit den Elementelektroden1d des Signalübertragungssubstrats1 mittels Lötmittel4 verbunden wurden, und die Halbleiterelemente3 auf dem Signalübertragungssubstrat1 angebracht wurden, das Signalübertragungssubstrat1 dem Zufuhrsubstrat2 überlagert, wodurch die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a angeordnet werden, und die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1 werden mit den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats2 durch das Lötmittel4 verbunden, um eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit auszubilden. Das Lötmittel4 wird zum Verbinden der Halbleiterelemente3 mit dem Signalübertragungssubstrat1 verwendet, jedoch werden die Oberflächen der elektrischen Verbindungselektroden3a der Halbleiterelemente3 und die Oberflächen der Elementelektroden1d des Signalübertragungssubstrats1 mit Gold plattiert, und miteinander über eine thermische Diffusion von Gold zu Gold verbunden. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 1, wie in
1 gezeigt ist, das Signalübertragungssubstrat1 und das Zufuhrsubstrat2 einander überlagert und miteinander verbunden sind, und die Halbleiterelemente3 , die mit dem Signalübertragungssubstrat1 verbunden sind, in den offenen Behältern2a des Zufuhrsubstrats2 aufgenommen sind, so dass die Dicke der Halbleitervorrichtung im wesentlichen die Summe der Dicke des Signalübertragungssubstrats1 und der Dicke des Zufuhrsubstrats2 beträgt, wird es möglich, eine dünne Halbleitervorrichtung herzustellen. Da die Verdrahtungsschicht 1b in Bereichen gegenüberliegend den Halbleiterelementen3 ausgebildet wird, kann die Fläche des Signalübertragungssubstrats1 dadurch verringert werden, dass das leitfähige Muster1c , welches ein feines Verdrahtungsmuster bildet, an den Bereichen angeordnet wird, welche den Halbleiterelementen3 der Verdrahtungsschicht1b gegenüberliegen, wodurch es möglich wird, eine dünne Halbleitervorrichtung herzustellen. Da die elektrischen Verbindungselektroden3a mit den Elementelektroden1d verbunden sind, welche den Halbleiterelementen3 gegenüberliegen, die auf der Verdrahtungsschicht b angebracht sind, wird auf jeden Fall die Länge eines Signalkanals zwischen benachbarten Halbleiterelementen kurz, und kann daher die Signalverarbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß der Beispiel 1 die offenen Behälter
2a auf der Rückseite des Zufuhrsubstrats2 offen sind, welche nicht dem Signalübertragungssubstrat1 gegenüberliegt, wenn das Signalübertragungssubstrat1 und das Zufuhrsubstrat2 einander überlagert und miteinander verbunden werden, wird von den Halbleiterelementen3 erzeugte Wärme von dem offenen Behälter2a an die Außenseite der Rückseite des Zufuhrsubstrats2 während des Betriebs der Halbleiterelemente3 abgestrahlt, wodurch die Wärmeabstrahlfähigkeit der Halbleiterelemente3 vergrößert wird, ohne dass eine Wärmeabstrahlrippe vorgesehen wird. - Darüber hinaus ist es infolge der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 1 möglich, eine kostengünstige Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, da die Wärmeabstrahlrippe nicht vorhanden ist.
- Bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel besteht die Basis
1a aus einem Material, welches einen thermischen Expansionskoeffizienten aufweist, der annähernd gleich jenem des Halbleiterelements3 ist, beispielsweise Silizium, Siliziumkarbid und Aluminiumnitrid, und daher haltert die Basis1a die Verdrahtungsschicht1b als untrennbare Einheit, und selbst wenn das Lot4 dazu verwendet wird, die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 mit den Elementelektroden1d der Verdrahtungsschicht1b zu verbinden, werden keine thermischen Spannungen, welche eine Spaltbildung hervorrufen, auf das Lot4 ausgeübt, wodurch es möglich wird, sichere elektrische Verbindungen zwischen den elektrischen Verbindungselektroden3a der Halbleiterelemente3 und den Elementelektroden1d der Verdrahtungsschicht1b zur Verfügung zu stellen. - Beispiel 2
-
3 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 2. In3 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1 auf, ein Zufuhrsubstrat, und Halbleiterelemente3 . Das Zufuhrsubstrat2 besteht aus einem Keramiklaminat, welches mit offenen Behältern2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e auf seiner Vorderfläche, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Das Signalübertragungssubstrat1 ist mit einer Basis1a und einer Verdrahtungsschicht1b versehen, die ein feines Verdrahtungsmuster aufweist und auf der Basis1a durch einen Dünnfilmherstellungsvorgang ausgebildet wird. Die Verdrahtungsschicht ist eine Mehrfachschicht, die einen Isolator aus Polyimid oder einem Polymermaterial auf Epoxybasis aufweist, sowie ein leitfähiges Muster1c (sh.2 ). Die Verdrahtungsschicht1b weist Elementelektroden1d auf, Zufuhrelektroden1e und Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, auf ihrer Vorderfläche, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. In dem Signalübertragungssubstrat1 sind Abschnitte der Basis1a entfernt, die elektrisch mit dem Zufuhrsubstrat2 verbunden sind. Die entfernten Abschnitte der Basis1a sind durch1g bezeichnet. Die entfernten Abschnitte1g werden durch Abdecken von Abschnitten der Basis1a abgesehen von mit dem Zufuhrsubstrat verbundenen Abschnitten durch einen Photolack (resist) und Atzen freiliegender Abschnitte der Basis1a zum Entfernen des Photolacks hergestellt. Wenn bei diesem Ätzvorgang die Basis1a aus einer Ferrolegierung besteht, sogenanntem Kovar, so können Eisenchlorid und Salzsäure verwendet werden, wenn dagegen die Basis1a aus Aluminiumoxid besteht, so kann Phosphorsäure verwendet werden, und wenn die Basis1a aus Silizium besteht, so kann eine Mischung von Salpetersäure und Salzsäure eingesetzt werden. Die entfernten Abschnitte1g sind an Abschnitten der Basis1a entsprechend den Zufuhrelektroden1g und den Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten vorgesehen, und ordnen die Basis1a an einem Ort entsprechend den offenen Behältern2a an. - Bei der Halbleitervorrichtung gemäß diesem Beispiel 2 besteht daher die Verdrahtungsschicht
1b aus einer Mehrfachschicht, die einen Isolator aus einem Polymermaterial und einen Leiter enthält, und gemäß3 weist die Basis1a des Signalübertragungssubstrats1 die entfernten Abschnitte1d an Orten entsprechend den Zufuhrelektroden1e und den Eingangs/Ausgangselektroden1e far Verbindungen zwischen den Substraten auf. Wenn die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f far Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1 daher mittels Lot4 mit den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2e für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats2 verbunden werden, so ist die Verdrahtungsschicht1b entsprechend dem entfernten Abschnitt1g entlang der unebenen Oberfläche des Zufuhrsubstrats1 auf der Seite des Signalübertragungssubstrats verschoben, und mit den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten durch das Lot4 verbunden, welches zwischen den Zufuhrelektroden1e und den Zufuhrelektroden2c sowie zwischen den Eingangs/Ausgangselektroden1f und2d für Verbindungen zwischen den Substraten vorgesehen ist, wodurch die Verläßlichkeit der elektrischen Verbindungen verbessert wird. - Wie bei dem voranstehend beschriebenen Beispiel 1 sind bei dem vorliegenden Beispiel 2 die elektrischen Verbindungselektroden
3a der Halbleiterelemente3 mit den Elementelektroden1d des Signalübertragungssubstrats durch das Lot4 verbunden, das Signalübertragungssubstrat1 und das Zufuhrsubstrat2 sind einander überlagert, wodurch die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a des Zufuhrsubstrats2 aufgenommen sind, und die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1 sind mit den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats2 durch das Lot4 verbunden, um eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit aufzubauen. - Beispiel 3
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4 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 3. In4 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1 auf, ein Zufuhrsubstrat2 , und Halbleiterelemente3 . Das Zufuhrsubstrat2 besteht aus einem Keramiklaminat, welches mit offenen Behältern2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten und externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e auf seiner Vorderfläche, die dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Das Signalübertragungssubstrat1 ist mit einer Verdrahtungsschicht1b versehen, die ein feines Verdrahtungsmuster aufweist und auf einer Basis1a durch ein Dünnfilmherstellungsverfahren ausgebildet ist. Die Verdrahtungsschicht1b weist Elementelektroden1d auf, Zufuhrelektroden1e und Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten auf ihrer Vorderseite, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden, und die offenen Behälter2a sind mit einem Polymerharz5 gefüllt, welches verfestigt wird, während sich die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a befinden. Dieses Polymerharz5 ist ein Epoxyharz oder ein Silikonharz. Genauer gesagt sind die elektrischen Verbindungselektroden3a der Halbleiterelemente3 mit den Elementelektroden1d des Signalübertragungssubstrat1 mittels Lot4 verbunden, das Signalübertragungssubstrat1 und das Zufuhrsubstrat2 werden einander überlagert, wodurch die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a aufgenommen werden, und das flüssige Polymerharz5 wird in die offenen Behälter2a von der Rückseite des Zufuhrsubstrats1 aus eingefüllt, bis das Harz mit den Kanten der Behälter fluchtet, und sich verfestigt, während die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1 mit den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats2 durch das Lot4 verbunden werden. Wenn das Polymerharz5 in die offenen Behälter2a eingebracht wird, fließt es in den Spalt zwischen dem Halbleiterelement3 und den Seitenwänden des offenen Behälters2a , in den Spalt zwischen dem Halbleiterelement3 und dem Signalübertragungssubstrat1 , und in den Spalt zwischen dem Signalübertragungssubstrat1 und dem Zufuhrsubstrat2 . In diesem Fall wird das Polymerharz, welches in den Spalt zwischen dem Signalübertragungssubstrat1 und dem Zufuhrsubstrat2 hineinfließt, am Außenumfang des Spaltes durch die Wirkung der Oberflächenspannung angehalten, die durch die Zähigkeit des Polymerharzes5 hervorgerufen wird, und wird verfestigt. - Nachdem bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 3 die Halbleiterelemente
3 in den offenen Behältern2a angeordnet sind, wird daher das Polymerharz5 in die offenen Behälter2a eingegossen, so daß durch das Polymerharz5 die Bereiche um die Verbindung zwischen dem Halbleiterelement3 und dem Signalübertragungssubstrat1 herum, und um die Verbindung zwischen dem Signalübertragungssubstrat1 und dem Zufuhrsubstrat2 gefüllt werden, wodurch es ermöglicht wird, Wasser am Eintritt in die Verbindung zwischen dem Halbleiterelement3 und dem Signalübertragungssubstrat1 und die Verbindung zwischen dem Signalübertragungssubstrat1 und dem Zufuhrsubstrat2 zu hindern. Wenn das Lot4 zum Verbinden des Halbleiterelements3 mit dem Signalübertragungssubstrat1 und des Signalübertragungssubtrats1 mit dem Zufuhrsubstrat2 verwendet wird, so gleicht das Polymerharz5 , welches in die Bereiche um die Verbindung zwischen dem Halbleiterelement3 und dem Signalübertragungssubstrat1 herum und um die Verbindung zwischen das Signalübertragungssubstrat1 und das Zufuhrsubstrat2 herum eingefüllt wurde, thermische Spannung aus, welche sonst die Erzeugungvon Spalten in dem Lot4 hervorrufen würden, wodurch es ermöglicht wird, eine ordnungsgemäße elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterelement3 und dem Signalübertragungssubstrat1 sowie zwischen dem Signalübertragungssubstrat1 und dem Zufuhrsubstrat2 sicherzustellen. - Beispiel 4
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5 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 4. In5 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1 auf, ein Zufuhrsubstrat2 und Halbleiterelemente3 . Das Signalübertragungssubstrat1 umfaßt eine Verdrahtungsschicht1b , die ein feines Verdrahtungsmuster aufweist und auf einer Basis1a durch eine Dünnfilmherstellungsvorgang ausgebildet wird. Die Verdrahtungsschicht1b ist mit Elementelektroden1d versehen, Zufuhrelektroden1e und Eingangs/Ausgangselektroden1e für Verbindungen zwischen den Substraten auf ihrer Vorderseite, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. Das Zufuhrsubstrat2 weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Das vorliegend Zufuhrsubstrat2 weist hohle Behälter2f zur Aufnahme der Halbleiterelemente3 auf. Dieser hohle Behälter2f ist an der Vorderseite des Zufuhrsubstrats2 offen, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, und auf der entgegengesetzten Seite geschlossen. Wenn ein Keramiklaminat aus grünen Tafeln als Zufuhrsubstrat2 verwendet wird, so werden vor dem Brennen des Keramiklaminats die hohlen Behälter2f ausgebildet. Genauer gesagt wird die Öffnung des hohlen Behälters2f nicht auf der grünen Tafel der Bodenschicht des Zufuhrsubstrats2 ausgebildet, sondern auf der grünen Tafel der obersten Schicht des Zufuhrsubstrats2 , so dass der hohle Behälter2f auf der Vorderseite des Zufuhrsubstrats2 offen ist, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, und auf der entgegengesetzten Seite geschlossen ist. Andererseits kann die Öffnung des hohlen Behälters auf dem Keramiklaminat oder sämtlichen grünen Tafeln ausgebildet werden, vor dem Brennen, und mit einer flachen Platte2g abgedeckt sein, die mit der Rückseite des Zufuhrsubstrats2 verbunden ist, so dass der hohle Behälter2f an der Vorderseite des Zufuhrsubstrats2 offen ist, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt, und auf der entgegengesetzten Seite geschlossen ist. Wenn eine Platine mit gedruckter Schaltung als Zufuhrsubstrat2 verwendet wird, so wird die Öffnung des hohlen Behälters2f auf der Platine mit gedruckter Schaltung vorgesehen, und durch eine flache Platte entsprechend der voranstehend erwähnten flachen Platte2g abgedichtet, die mit de Rückseite der Platine mit gedruckter Schaltung verbunden ist. An dieser Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f wird mit einem Kleber6 die Oberfläche des Halbleiterelements3 , welches in dem hohlen Behälter2f gegenüberliegend zur Oberfläche, an welcher sich die elektrische Verbindungselektrode3a des Halbleiterelements3 befindet, verbunden. Als Kleber6 wird eine Mischung aus einem Epoxyharz und einem Silber-Füllmittel mit guter thermischer Leitfähigkeit verwendet. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 4 die Halbleiterelemente
3 in den hohlen Behältern2f angeordnet sind, die auf dem Zufuhrsubstrat2 vorgesehen sind, und die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleitererlements3 durch das Lot4 mit den Elementelektroden1d des Signalübertragungssubstrats1 verbunden sind, welches dem Zufuhrsubstrat2 in dem hohlen Behälter2f überlagert und hiermit verbunden ist, kann das Halbleiterelement3 durch die Seitenwandoberflächen und die Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f und das Signalübertragungssubstrat1 abgedichtet werden. Die schüssselartige Abdichtkappe nach dem Stand der Technik ist zum Abdichten des Halbleiterelements nicht erforderlich, was es ermöglicht, die Kosten zu verringern. Da von dem Halbleiterelement3 erzeugte Wärme von der Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f zur Außenseite der Rückseite des Zufuhrsubstrats2 während des Betriebs des Halbleiterelements3 abgestrahlt wird, können darüber hinaus die Wärmeabstrahleigenschaften des Halbleiterelements3 verbessert werden, ohne eine Wärmeabstrahlrippe vorzusehen. Darüber hinaus ist es möglich, eine kostengünstige Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, da die Wärmeabstrahlrippe nicht benötigt wird. Wenn das Halbleiterelement3 mit der flachen Platte2g verbunden ist, welche die Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f bildet, und zwar durch den wärmeleitfähigen Kleber6 , so wird darüber hinaus von dem Halbleiterelement3 erzeugte Wärme schnell von dem Kleber6 an die flache Platte2g übertragen, was es ermöglicht, die Wärme wirksam abzustrahlen. - Beispiel 5
-
6 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung, die gerade mit Hilfe eines Herstellungsverfahrens gemäß Beispiel 5 hergestellt wird. In6 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1 auf, ein Zufuhrsubstrat2 und Halbleiterelemente3 . Das Signalübertragungssubstrat1 weist eine Verdrahtungsschicht1b mit einem feinen Verdrahtungsmuster auf, welche auf einer Basis1a durch ein Dünnfilmherstellungsverfahren ausgebildet ist. Die Verdrahtungsschicht1b ist mit Elementelektroden1d versehen, Zufuhrelektroden1e , Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen Substraten, und Abdicht-Anschlußflächen1h auf ihrer Vorderseite, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. Die Abdicht-Anschlußflächen1h , die zwischen den Zufuhrelektroden1e und den Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten angeordnet sind, sind in Umfangsrichtung des Halbleiterelements3 so verschoben, daß sie nicht in Bezug auf die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten ausgerichtet sind. Das Zufuhrsubstrat2 besteht aus einem Keramiklaminat, welches mit hohlen Behältern2f versehen ist, und weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e und Abdicht-Anschlußflächen2h auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Die Abdicht-Anschlußflächen2h , die zwischen den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten angeordnet sind, sind in der Umfangsrichtung des hohlen Behältes2f so verschoben, daß sie nicht bezüglich der Zufuhrelektroden2c und der Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten ausgerichtet sind. Wenn das Signalübertragungssubstrat1 dem Zufuhrsubstrat2 überlagert wird, wodurch die Halbleiterelemente3 , die sich auf dem Signalübertragungssubstrat1 befinden, in den hohlen Behältern2a aufgenommen werden, liegen die Abdicht-Anschlußflächen2h und die Abdicht-Anschlußflächen1h einander gegenüber. Diese Abdicht-Anschlußflächen1h und2h werden gleichzeitig mit der Herstellung des leitfähigen Musters1c hergestellt (sh.2 ). Die Abdicht-Anschlußflächen1h und2h sind elektrisch isoliert gegenüber den Zufuhrelektroden1e , den Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, den Zufuhrelektroden2c , und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten. - Im einzelnen wird bei diesem Beispiel 5 die Halbleitervorrichtung auf folgende Weise als integrierte Einheit hergestellt: (1) Verbinden der elektrischen Verbindungselektroden
3a des Halbleiterelements3 mit den Elementelektroden1d des Signalübertragungssubstrats1 mit Lot4 , (2) Anbringen der Halbleiterelemente3 auf dem Signalübertragungssubstrat1 , (3) Anbringen des Lots4 auf den Zufuhrelektroden2c , den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten und den Abdicht-Anschlußflächen2h , (4) Anordnen des Signalübertragungssubstrats1 und des Zufuhrsubstrats2 parallel zueinander so, daß sie einander gegenüberliegen, so daß das Halbleiterelement3 der Öffnung des hohlen Behälters2f gegenüberliegt, wie in6 gezeigt, (5) Bewegen des Signalübertragungssubstrats1 in Richtung auf das Zufuhrsubstrat2 , wie durch den Pfeil gezeigt, (6) Aufnehmen der Halbleiterelemente3 in den hohlen Behältern2f , (7) Aufbringen des Signalübertragungssubstrats1 auf das Zufuhrsubstrat2 , (8) Anbringen der Zufuhrelektroden1e , der Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten und der Abdicht-Anschlußflächen1h des Signalübertragungssubstrats1 auf dem Lot4 , welches auf den Zufuhrelektroden2c , den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten und den Abdicht-Anschlußflächen2h des Zufuhrsubstrats2 vorgesehen ist, und (9) Schmelzen und Verfestigen des Lotes4 , um die Zufuhrelektroden1e , die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten und die Abdicht- Anschlußflächen1h des Signalübertragungssubstrats1 mit den Zufuhrelektroden2c , den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten und den Abdicht-Anschlußflächen2h des Zufuhrsubstrats2 mit Hilfe des Lotes4 jeweils gleichzeitig zu verbinden. - Kurzgefaßt kann durch das Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 5 die Anzahl an Herstellungsvorgängen verringert werden, da die Zufuhrelektroden
1e , die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten und die Abdicht-Anschlußflächen1h des Signalübertragungssubstrats1 gleichzeitig mit den Zufuhrelektroden2c , den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten und den Abdicht-Anschlußflächen2h des Zufuhrsubstrats2 durch das Lot verbunden werden. Bei dem Beispiel 5 befindet sich das Zufuhrsubstrat2 unterhalb des Signalübertragungssubstrats1 , und das Lot4 wird auf die Seite des Zufuhrsubstrats2 aufgebracht, wie voranstehend beschrieben und in der Figur dargestellt, jedoch läßt sich dieselbe Wirkung auch dadurch erzielen, daß das Signalübertragungssubstrat1 unterhalb des Zufuhrsubstrats2 angeordnet wird, und das Lot auf die Seite des Signalübertragungssubstrats1 aufgebracht wird. Darüber hinaus ist bei Beispiel 5 der Behälter zur Aufnahme des Halbleiterelements3 der hohle Behälter2f , wie voranstehend beschrieben und in der Figur dargestellt, jedoch kann derselbe Effekt auch dadurch erzielt werden, daß der offene Behälter2a gemäß1 als der Behälter zur Aufnahme des Halbleiterelements3 vorgesehen wird. - Beispiel 6
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7 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 6. In7 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1 auf, ein Zufuhrsubstrat2 , Halbleiterelemente3 und eine Wärmeabstrahlungsrippe7 . Das Signalübertragungssubstrat1 weist eine Verdrahtungsschicht1b auf, die mit einem feinen Verdrahtungsmuster versehen ist, und auf einer Basis1a durch einen Dünnfilmherstellungsvorgang ausgebildet ist. Die Verdrahtungsschicht1b ist mit Elementelektroden1d versehen, Zufuhrelektroden1e , Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, und Abdicht-Anschlußflächen1h auf ihrer Vorderseite, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. Das Zufuhrsubstrat2 besteht aus einem Keramiklaminat, welches mit hohlen Behältern2f versehen ist, und weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e , und Abdicht-Anschlußflächen2h auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Die Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f ist durch einen Kleber6 mit der Oberfläche des Halbleiterelements3 verbunden, welches in dem hohlen Behälter2f angeordnet ist, die entgegengesetzt zur Oberfläche angeordnet ist, an welcher die elektrischen Verbindungselektroden3a vorgesehen sind. Die Wärmeabstrahlrippe7 ist mit der Hinterseite der flachen Platte2g verbunden, welche die Bodenoberfläche des hohlen Behältes2f bildet, also die Rückseite des Zufuhrsubstrats2 . Die Wärmeabstrahlrippe7 besteht aus einem wärmeleitenden Material wie beispielsweise Aluminium und ist kammartig mit zahlreichen Rippen ausgebildet. Der Kleber6 ist eine Mischung aus einem Silber-Füllmittel und einem Epoxyharz mit guter Wärmeleitfähigkeit. - Bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 6 sind daher die Halbleiterelemente
3 in den hohlen Behältern2f aufgenommen, die auf dem Zufuhrsubstrat2 vorgesehen sind, die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 sind durch das Lot4 mit den Elementelektroden1g des Signalübertragungssubstrats1 verbunden, welches dem Zufuhrsubstrat2 in dem hohlen Behälter2f überlagert und mit diesem verbunden ist, das Halbleiterelement3 ist mit der Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f durch den Kleber6 verbunden, der eine gute Wärmeleitung aufweist, und die Wärmeabstrahlungsrippe7 ist auf der Rückseite des Zufuhrsubstrats2 einschließlich der Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f für das Halbleiterelement3 vorgesehen. Daher wird von dem Halbleiterelement3 erzeugte Wärme schnell über den Kleber6 an die Wärmeabstrahlungsrippe7 übertragen, wodurch es ermöglicht wird, mit hoher Wirksamkeit von den Halbleiterelementen3 erzeugte Wärme an die Außenseite der Halbleitervorrichtung abzuführen. - Beispiel 7
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8 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 7. In8 weist die Halbleitervorrichtung Signalübertragungssubstrate1 auf, ein Zufuhrsubstrat2A und Halbleiterelemente3 . Das Zufuhrsubstrat2A weist eine Dicke auf, die etwas größer ist als die Gesamthöhe der Halbleiterelemente, die über einander Seite an Seite angeordnet sind. Das Signalübertragungssubstrat1 mit den damit verbundenen Halbleiterelementen3 ist mit beiden Seiten des Zufuhrsubstrats2A verbunden. Genauer gesagt besteht das Zufuhrsubstrat2A aus einem Keramiklaminat, welches mit offenen Behältern2a versehen ist, und weist auf beiden Oberflächen Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e sowie Abdicht-Anschlußflächen2h . Das Signalübertragungssubstrat1 ist mit einer Verdrahtungsschicht1b mit feinem Verdrahtungsmuster versehen, die auf einer Basis1a vorgesehen ist, und die Verdrahtungsschicht1b ist mit Elementelektroden1d versehen, Zufuhrelektroden1e , Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten sowie Abdicht-Anschlußflächen1h auf ihrer Vorderseite, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. Die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 sind mit den Elementelektroden1d des Signalübertragungssubstrats1 mittels Lot4 verbunden, zwei Signalübertragungssubstrate1 , auf welchen die Halbleiterelemente3 angebracht sind, werden beiden Seiten des Zufuhrsubstrats2A überlagert, wodurch die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a aufgenommen werden, die Zufuhrelektroden1e , die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, und die Abdicht-Anschlußflächen1h des Signalübertragungssubstrats1 werden durch das Lot4 jeweils mit den Zufuhrelektroden2c verbunden, den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und den Abdicht-Anschlußflächen2h des Zufuhrsubstrats2A , wodurch eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit aufgebaut wird. Diese Halbleitervorrichtung ist so aufgebaut, daß die Halbleiter3 Rücken an Rücken in den offenen Behältern2a aufgenommen sind, und das Zufuhrsubstrat2A , welches mit den offenen Behältern2a versehen ist, sandwichartig zwischen den beiden Signalübertragungssubstraten1 angeordnet ist. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 7 das dicke Zufuhrsubstrat
2A sandwichartig zwischen den beiden Signalübertragungssubstraten1 angeordnet ist, mit welchen die Halbleiterelemente3 verbunden sind, sind die Halbleiterelemente3 Rücken an Rücken in den offenen Behältern angeordnet, die auf dem Zufuhrsubstrat2 ausgebildet sind, und die offenen Behälter2a sind durch die Signalübertragungssubstrate1 abgedichtet, und daher wird die Dicke der Halbleitervorrichtung nicht allzu groß, und dennoch kann die Packungsdichte der Halbleiterelemente3 verdoppelt werden. - Beispiel 8
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9 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 8. In9 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1A auf, ein Zufuhrsubstrat2 und Halbleiterelemente3 . Das Signalübertragungssubstrat1A besteht aus einer Mehrfachschicht, die einen Polymerisolator und einen metallischen Leiter aufweist, und flexibel ausgebildet ist. Genauer gesagt wird das Signalübertragungssubstrat1A dadurch hergestellt, daß ein Metallfilm als Leiter an einer Oberfläche eines Filmisolators befestigt wird, der aus einem Polymermaterial besteht, der Metallfilm durch einen Photolack mit einem Muster versehen wird, und der Lack geätzt wird, um ein leitfähiges Muster mit einem vorbestimmten, feinen Verdrahtungsmuster herzustellen, worauf erneut ein Filmisolator aus einem Polymermaterial an einer Oberfläche des Isolators befestigt wird, welcher dieses leitfähige Muster aufweist, und ein leitfähiges Muster auf einer Oberfläche des Isolators ausgebildet wird. Auf diese Weise wird dieser Vorgang wiederholt, um eine flexible Mehrfachschicht herzustellen. Das Signalübertragungssubstrat1A weist Elementelektroden1d auf, Zufuhrelektroden1e , und Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten auf seiner Vorderseite, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. Die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 werden mit den Elementelektroden1e durch Lot4 verbunden. Das Zufuhrsubstrat2 wird aus Keramiklaminat hergestellt, welches mit offenen Behältern2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e , auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Das Signalübertragungssubstrat1 , auf welchem die Halbleiterelemente3 angebracht sind, wird dem Zufuhrsubstrat2 überlagert, wodurch die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a aufgenommen sind, und die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1 werden durch Lot4 mit den Zufuhrelektroden2c bzw. den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats2 verbunden, wodurch eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit ausgebildet wird. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 8 das Signalübertragungssubstrat
1 flexibel ausgebildet ist, da es aus einem Filmisolator, der aus einem Polymermaterial hergestellt wird, und einem Metallfilm besteht, so wird dann, wenn das Signalübertragungssubstrat1 mit dem Zufuhrsubstrat2 durch das Lot4 verbunden wird, während die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a aufgenommen sind, das Signalübertragungssubstrat1 entlang der unebenen Oberfläche des Zufuhrsubstrats2 auf dessen Signalübertragungssubstratseite verformt, und die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten werden jeweils mit den Zufuhrelektroden2c bzw. den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten durch das dazwischen befindliche Lot4 verbunden, wodurch es ermöglicht wird, die Verläßlichkeit der elektrischen Verbindung zu erhöhen. Da dann, wenn das Signalübertragungssubstrat1 mit dem Zufuhrsubstrat2 verbunden ist, während die Halbleiterelemente1 in den offenen Behältern2a aufgenommen sind, ist darüber hinaus das Signalübertragungssubstrat1 flexibel, und selbst wenn das Lot4 dazu verwendet wird, die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 mit den Elementelektroden1d des Signalübertragungssubstrats1 zu verbinden, gleicht das Signalübertragungssubstrat1 thermische Spannungen aus, die sonst Spalte in dem Lot4 erzeugen würden, wodurch es ermöglicht wird, verläßliche elektrische Verbindungen zwischen dem Halbleiterelement3 und dem Signalübertragungssubstrat1 sicherzustellen, ebenso wie eine große Nutzlebensdauer der Halbleiterelemente3 , und wird es darüber hinaus möglich, ein zukünftiges Halbleiterelement elektrisch anzuschließen, welches eine große Anzahl von Eingangs/Ausgangselektroden aufweist. - Bei Beispiel 8 wird das Signalübertragungssubstrat
1 durch Befestigen eines Metallfilms an einem Filmisolator hergestellt, der aus einem Polymermaterial besteht, jedoch kann auch ein Metalldünnfilm auf dem Filmisolator ausgebildet werden, der aus einem Polymermaterial besteht, durch Sputtern oder Plattieren. Derselbe Effekt läßt sich durch Verwendung von Polyimid oder eines Epoxyharzes als Polymermaterial erzielen. - Beispiel 9
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10 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 9. In10 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1A auf, ein Zufuhrsubstrat2 und Halbleiterelemente3 . Das Signalübertragungssubstrat1A ist flexibel, da es aus einer Mehrfachschicht besteht, die einen Isolator aus Polymermaterial und einen metallischen Leiter umfaßt, und ist mit einem Metallfilm1i versehen, der durch Sputtern oder Plattieren auf seiner Rückseite hergestellt wird, welche entgegengesetzt zur Oberfläche der Seite des Zufuhrsubstrats liegt. Das Signalübertragungssubstrat1A weist Elementelektroden1d auf, Zufuhrelektroden1e und Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, auf seiner Vorderseite, an welcher die Halbleiterelemente angeordnet sind. Die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelementes3 sind mit den Elementelektroden1d über Lot4 verbunden. Das Zufuhrsubstrat2 besteht aus Keramiklaminat, welches mit offenen Behältern2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e auf seiner Vorderseite, die dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Das Signalübertragungssubstrat1 , auf welchem die Halbleiterelemente3 angebracht sind, ist dem Zufuhrsubstrat2 überlagert angeordnet, wodurch die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a aufgenommen sind, die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1 sind mit den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats2 durch das Lot4 jeweils verbunden, wodurch eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit hergestellt wird. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 9 das Signalübertragungssubstrat
1A flexibel ohne eine Basis ausgebildet ist, da es aus einem Isolator und einem Leiter besteht, und der Metallfilm1i auf der Rückseite des Signalübertragungssubstrats1A vorgesehen ist, stellt der Metallfilm1i eine elektromagnetische Abschirmung für die Halbleiterverdrahtung in der Halbleitervorrichtung zur Verfügung, was es ermöglicht, eine Halbleitervorrichtung zu erhalten, die eine hohe Rauschfestigkeit aufweist. - Beim Beispiel 9 kann das Material des Metallfilms
1i jedes Material sein, welches einen kleinen elektrischen Widerstand aufweist, beispielsweise Kupfer, Gold oder Aluminium. - Beispiel 10
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11 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 10. In11 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1A auf, ein Zufuhrsubstrat2 und Halbleiterelemente3 . Das Signalübertragungssubstrat1A ist flexibel, da es aus einer Mehrfachschicht besteht, die einen Isolator aus einem Polymermaterial und einen metallischen Leiter umfaßt, und ist auf seiner Rückseite mit Eingangs/Ausgangsklemmen1j versehen. Genauer gesagt werden die Eingangs/Ausgangsklemmen1i durch Musterbildung mit einem Photolack auf der Rückseite des Isolators hergestellt, welche die Rückseite des Signalübertragungssubstrats1A bildet, durch Ausbilden von Öffnungen durch reaktives Ionenätzen, Naßätzen oder Laserbestrahlung, und Ablagerung eines Leiters in den Öffnungen mit Hilfe einer Lotplattierung, oder durch Ausbildung von Öffnungen und Aufdrucken einer Lotpaste in den Öffnungen. Das Signalübertragungssubstrat1A weist Elementelektroden1d auf, Zufuhrelektroden1e und Eingangs/Ausgangselektroden11f für Verbindungen zwischen den Substraten auf seiner Vorderseite, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. Die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 sind durch Lot4 mit den Elementelektroden1d verbunden. Das Zufuhrsubstrat2 besteht aus einem Keramiklaminat, das mit offenen Behältern2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2g für Verbindungen zwischen den Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Das Signalübertragungssubstrat1 , auf welchem die Halbleiterelemente3 angebracht sind, wird dem Zufuhrsubstrat2 überlagert, wodurch die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a aufgenommen sind, und die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1 werden jeweils mittels Lot4 mit den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats2 verbunden, wodurch eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit ausgebildet wird. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 10 die Eingangs/Ausgangsklemmen
1j auf der Rückseite des Signalübertragungssubstrats1A vorgesehen sind, werden dann, wenn die Halbleitervorrichtung auf einer nicht dargestellten Mutterplatine angebracht wird, die Eingangs/Ausgangsklemmen1j des Signalübertragungssubstrats1A entlang der unebenen Oberfläche der Mutterplatine verschoben, wodurch es ermöglicht wird, die Verläßlichkeit der elektrischen Verbindungen zwischen den Eingangs/Ausgangsklemmen1j und der Mutterplatine zu verbessern. - Beispiel 11
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12 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 11 der vorliegenden Erfindung. In12 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1A auf, ein Zufuhrsubstrat2 und Halbleiterelemente3 . Das Signalübertragungssubstrat1A ist flexibel ausgebildet, da es aus einer Mehrfachschicht besteht, die einen Isolator aus einem Polymermaterial und einen metallischen Leiter aufweist, und ist mit Eingangs/Ausgangsklemmen1j auf seiner Hinterseite versehen, und weist Elementelektroden1d , Zufuhrelektroden1e und Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten auf seiner Vorderseite auf, an welcher sich die Halbleiterelemente befinden. Die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 sind mittels Lot4 mit den Elementelektroden1d verbunden. Das Zufuhrsubstrat2 besteht aus einem Keramiklaminat, das mit offenen Behältern2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten sowie externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e , auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Eingangs/Ausgangsklemmen2i sind auf den externen Eingangs/Ausgangsklemmen2e ausgebildet, die sich am Außenumfang des Zufuhrsubstrats2 befinden, durch Plattieren oder Aufdrucken einer Lotpaste auf die externen Eingangs/Ausgangsklemmen2e . Das Signalübertragungssubstrat1A ist dem Zufuhrsubstrat2 überlagert angeordnet, wodurch die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a aufgenommen werden, und die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1A sind jeweils über Lot4 mit den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten des Zufuhrsubstrats2 verbunden, wodurch eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit ausgebildet wird. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 11 das Signalübertragungssubstrat
1A mit den Eingangs/Ausgangsklemmen1j versehen ist, und das Zufuhrsubstrat2 die Eingangs/Ausgangsklemmen2i aufweist, können diese Eingangs/Ausgangselektroden für die Signalübertragung und Stromversorgungszwecke unterteilt werden, und für jeden Einsatzzweck Elektroden mit verschiedenen Abmessungen gebildet werden, wodurch es ermöglicht wird, die Leistung der Halbleitervorrichtung zu verbessern. - Beispiel 12
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13 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 12. In13 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1A auf, ein Zufuhrsubstrat2 , Halbleiterelemente3 und eine Wärmeabstrahlungsrippe7 . Das Signalübertragungssubstrat1A ist flexibel, da es aus einer Mehrfachschicht besteht, die einen Isolator aus einem Polymermaterial und einen metallischen Leiter umfaßt, und weist Elementelektroden1d auf, Zufuhrelektroden1e , Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, und Abdicht-Anschlußflächen1h , auf seiner Vorderseite, an welcher die Halbleiterelemente angeordnet sind. Die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 sind mit den Elementelektroden1d über Lot4 verbunden. Das Zufuhrsubstrat2 weist hohle Behälter2f auf, und ist mit Zufuhrelektroden2c versehen, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, externen Eingangs/Ausgangsklemmen2e und Abdicht-Anschlußflächen2h auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Poren2j sind im Boden des hohlen Behälters2f angeordnet, und die auf dem Signalübertragungssubstrat1A angebrachten Halbleiter3 sind in den hohlen Behältern2f aufgenommen. Eine Oberfläche des Halbleiterelements3 entgegengesetzt zur Oberfläche, an welcher sich die elektrischen Verbindungselektroden3a befinden, ist mit der Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f über einen Kleber6 verbunden. Das Signalübertragungssubstrat1A ist dem Zufuhrsubstrat2 überlagert angeordnet. Die Zufuhrelektroden1e , die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, und die Abdicht-Anschlußflächen1h des Signalübertragungssubstrats LA sind jeweils über Lot4 mit den Zufuhrelektroden2c , den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten und den Abdicht-Anschlußflächen2h des Zufuhrsubstrats2 verbunden. Die Wärmeabstrahlungsrippe7 ist mit der Rückseite einer flachen Platte2g verbunden, welche den Boden des hohlen Behälters2f bildet. Auf diese Weise wird die Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit aufgebaut. Wenn das Zufuhrsubstrat2 aus einem Keramiklaminat aus grünen Tafeln besteht, so werden die voranstehend geschilderten Poren2j durch Stanzen der grünen Platte mit einer Nadel ausgebildet. Wenn die hohlen Behälter2f auf dem Zufuhrsubstrat2 durch Verbindung einer flachen Tafel entsprechend der flachen Tafel2g mit der Platine für gedruckte Schaltungen hergestellt werden, so werden die Poren2j durch Bohren der flachen Platte mit einem Bohrer hergestellt. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 12 die Poren
2j in den Böden der hohlen Behälter2f vorgesehen sind, so tritt dann, wenn das Halbleiterelement3 mit der Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f über den Kleber6 verbunden wird, der Kleber6 in die Poren2j ein und wird zwischen dem Halbleiterelement3 und der Bodenoberfläche ds hohlen Behälters2f dünn, und von dem Halbleiterelement3 erzeugte Wärme kann wirksam zur Rückseite des Zufuhrsubstrats2 hin abgestrahlt werden. Wenn die Wärmeabstrahlungsrippe7 auf der Rückseite des Zufuhrsubstrats2 vorgesehen ist, kann die Wärmeabstrahlungsrippe7 effizient auf dem Zufuhrsubstrat2 angebracht werden, da der in die Poren2j eintretende Kleber6 zur Rückseite des Zufuhrsubstrats2 fließt und wirksam als Kleber zur Anbringung der Wärmeabstrahlungsrippe7 dient. - Ausführungsform der Erfindung
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14 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In14 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1A auf, Zufuhrsubstrate2 , und Halbleiterelemente3 . Die Halbleiterelemente3 sind mit beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats1A verbunden, und die Zufuhrsubstrate2 sind mit beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats1A verbunden, welches die Halbleiterelemente3 enthält. Genauer gesagt ist das Signalübertragungssubstrat1A flexibel ausgebildet, da es aus einer Mehrfachschicht besteht, die einen Isolator aus einem Polymermaterial und einem metallischen Leiter enthält, und weist Elementelektroden1d auf, Zufuhrelektroden1e und Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, auf seinen beiden Seiten. Die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 sind mit den Elementelektroden1d auf beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats1A durch Lot4 verbunden. Das Zufuhrsubstrat2 besteht aus einem Keramiklaminat, welches mit offenen Behältern2a versehen ist, und weist Zufuhrelektroden2c auf, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und externe Eingangs/Ausgangsklemmen2e auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Zwei Zufuhrsubstrate2 sind beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats1A überlagert angeordnet, wodurch die Halbleiterelemente3 , die mit beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats1A verbunden sind, in den offenen Behältern2a aufgenommen werden, und die Zufuhrelektroden1e und die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten des Signalübertragungssubstrats1A werden mit den Zufuhrelektroden2c und den Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten der Zufuhrsubstrate2 jeweils mit Lot4 verbunden. Auf diese Weise wird eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit aufgebaut. Diese Halbleitervorrichtung ist so ausgebildet, daß die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a der beiden Zufuhrsubstrate2 enthalten sind, und das Signalübertragungssubstrat1 , mit welchem die Halbleiterelemente3 verbunden sind, sandwichartig zwischen den beiden Zufuhrsubstraten2 angeordnet ist. Die Halbleiterelemente3 können mit dem Signalübertragungssubstrat1A durch eine thermische Diffusion von Gold zu Gold verbunden sein. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform das Signalübertragungssubstrat
1A , welches den Isolator und den Leiter umfaßt, dünn ausgebildet ist, die Halbleiterelemente3 mit beiden Oberflächen dieses dünnen Signalübertragungssubstrats1A verbunden sind, welches sandwichartig zwischen zwei Zufuhrsubstraten2 angeordnet ist, und die Halbleiterelemente3 in den offenen Behältern2a aufgenommen sind, die auf den Zufuhrsubstraten2 ausgebildet sind, wird die Dicke der Halbleitervorrichtung nur durch die Dicke eines einzigen Zufuhrsubstrats2 erhöht, und dennoch kann die Packungsdichte der Halbleiterelemente3 verdoppelt werden. - Darüber hinaus kann die in
15 gezeigte Halbleitervorrichtung dadurch erhalten werden, daß mehrere der in14 gezeigten Halbleitervorrichtungen stapelartig angeordnet werden. Bei diesem Beispiel der Ausführungsform, welches in15 gezeigt ist, sind die Zufuhrelektroden2c und die externen Eingangs/Ausgangsklemmen2e auf den Rückseiten des Zufuhrsubstrats2 vorgesehen und miteinander über das Lot4 verbunden, wenn mehrere Halbleitervorrichtungen gestapelt vorgesehen sind, wodurch eine Halbleitervorrichtung aufgebaut wird, die mehrere Halbleitervorrichtungen als integrierte Einheit enthält. Bei der Mehrfachschicht Halbleitervorrichtung, die in15 gezeigt ist, kann daher eine dreidimensionale Packung oder Gehäuseeinkapselung der Halbleiterelemente3 durchgeführt werden, welche die Packungsdichte der Halbleiterelemente3 wesentlich erhöht, in Bezug auf die Abmessungen der Halbleitervorrichtung. - Beispiel 14
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16 ist eine Schnittansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 14. In16 weist die Halbleitervorrichtung ein Signalübertragungssubstrat1A auf, Zufuhrsubstrate2 , Halbleiterelemente3 und Wärmeabstrahlrippen7 . Das Signalübertragungssubstrat1A ist flexibel, da es aus einer Mehrfachschicht besteht, die einen Isolator aus einem Polymermaterial und einen metallischen Leiter aufweist, und ist mit Elementelektroden1d versehen, Zufuhrelektroden1e , Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, und Abdicht-Anschlußflächen1h , auf seinen beiden Oberflächen. Die elektrischen Verbindungselektroden3a der Halbleiterelemente3 sind mit den Elementelektroden1d auf beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats1A durch Lot4 verbunden, und die Zufuhrsubstrate2A sind ebenfalls mit beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats1A verbunden, welche die Halbleiterelemente3 enthalten. Mit anderen Worten weist das Zufuhrsubstrat2 hohle Behälter2f auf, und ist mit Zufuhrelektroden2c versehen, Eingangs/Ausgangselektroden2d für Verbindungen zwischen den Substraten, externen Eingangs/Ausgangsklemmen2e , und Abdicht-Anschlußflächen2h , auf seiner Vorderseite, welche dem Signalübertragungssubstrat gegenüberliegt. Die Halbleiterelemente3 , die mit dem Signalübertragungssubstrat1A verbunden sind, sind in den hohlen Behältern2f von zwei Zufuhrsubstraten2 enthalten. Eine Oberfläche des Halbleiterelements3 entgegengesetzt zu dessen Oberfläche, an welcher sich die elektrischen Verbindungselektroden3a befinden, ist mit der Bodenoberfläche des hohlen Behälters2f über einen Kleber6 verbunden. Die beiden Zufuhrsubstrate2 sind beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats1A überlagert, und die Zufuhrelektroden1e , die Eingangs/Ausgangselektroden1f für Verbindungen zwischen den Substraten, und die Abdicht-Anschlußflächen1h des Signalübertragungssubstrats1A sind jeweils durch Lot4 mit der Zufuhrelektrode2c , der Eingangs/Ausgangselektrode2d für Verbindungen zwischen den Substraten, und der Abdicht-Anschlußfläche2h der Zufuhrsubstrate2 verbunden. Die Wärmeabstrahlungsrippen7 sind mit den Rückseiten von flachen Platten2g verbunden, welche die Böden der hohlen Behälter2f bilden. Auf diese Weise wird eine Halbleitervorrichtung als integrierte Einheit aufgebaut. - Da bei der Halbleitervorrichtung gemäß Beispiel 14 das Signalübertragungssubstrat
1A , welches den Isolator und den Leiter aufweist, dünn ausgebildet ist, die Halbleiterelemente3 mit beiden Oberflächen dieses dünnen Signalübertragungssubstrats1A verbunden sind, welches sandwichartig zwischen zwei Zufuhrsubstraten2 angeordnet ist, und die Halbleiterelemente3 in den hohlen Behältern2f aufgenommen sind, die auf den Zufuhrsubstraten2 vorgesehen sind, kann die Packungsdichte für die Halbleiterelemente3 verdoppelt werden. Da die Halbleiterelemente3 mit beiden Oberflächen des Signalübertragungssubstrats1A verbunden sind, welches sandwichartig zwischen den beiden Zufuhrsubstraten2 angeordnet ist, können darüber hinaus die Halbleiterelemente3 abgedichtet werden, wodurch die Verläßlichkeit der Halbleitervorrichtung verbessert wird. Daher ist es möglich, eine Halbleitervorrichtung zu erhalten, die eine hohe Packungsdichte und eine hohe Verläßlichkeit aufweist. - Beispiel 15
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17 ist eine Perspektivansicht in Explosionsdarstellung eines Testsubstrats, welches bei einem Verfahren zum Testen eines Halbleiterelements gemäß Beispiel 15 verwendet wird, sowie eines zu untersuchenden oder zu testenden Halbleiterelements.18 ist eine Schnittansicht eines zu testenden Halbleiterelements mit dem Verfahren gemäß Beispiel 15.18(a) zeigt, daß vorspringende Elektroden12 auf dem Testsubstrat10 ausgebildet werden,18(b) zeigt, daß das Halbleiterelement3 mit den vorspringenden Elektroden12 verbunden ist,18(c) zeigt, daß ein Test durchgeführt wird, und18(d) zeigt, daß das Halbleiterelement3 von dem Testsubstrat10 entfernt ist. In17 ist das Halbleiterelement3 ein nackter Chip, der von einem Wafer abgeschnitten wurde, mit welchem ein Herstellungsverfahren für körperliche Elemente durchgeführt wurde, und ist mit elektrischen Verbindungselektroden3a für eine Signalübertragung und eine Stromversorgung auf seiner einen Oberfläche versehen. Das Testsubstrat10 besteht aus Keramik und weist die gleiche Anzahl an Testdrähten10a auf wie die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 , die auf seiner einen Oberfläche vorgesehen sind. Die Anschlußendabschnitte der Testdrähte10a , die sowohl am rechten als auch linken Ende des Testsubstrats10 verlaufen, sind elektrisch mit den Verbindern11 verbunden, die sowohl an den linken als auch rechten Enden des Testsubstrats10 vorgesehen sind. Die vorspringenden Elektroden12 sind auf dem Testsubstrat10 an den oberen Enden der Testdrähte10a angeordnet und liegen den elektrischen Verbindungselektroden des Halbleiterelements3 gegenüber. - Unter Bezugnahme auf
18 wird nachstehend das Verfahren zum Testen des Halbleiterelements3 beschrieben. Wie aus18(a) hervorgeht, werden die vorspringenden Elektroden12 durch Musterbildung des Photolacks auf solche Weise ausgebildet, daß Abschnitte, an welchen die vorspringenden Elektroden12 ausgebildet werden sollen, vom Testsubstrat10 freigelegt werden, auf welchem die Testdrähte10a vorgesehen sind, worauf eine Dampfablagerung von Zinn und Blei auf einer Maske erfolgt, die Maske erhitzt wird, und der Photolack entfernt wird. Die Seitenoberfläche der so ausgebildeten, vorspringenden Elektrode12 steht teilweise in Kontakt mit dem oberen Endabschnitt des Testdrahtes10a . Wie in18(b) gezeigt ist, werden die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 mit den vorspringenden Elektroden12 dadurch verbunden, daß die elektrischen Verbindungselektroden3a des Halbleiterelements3 in Kontakt mit den oberen Oberflächen der vorspringenden Elektroden12 gebracht werden, und diese Anordnung erhitzt und druckbeaufschlagt wird. Gemäß18(c) wird dann das Halbleiterelement3 einer Atmosphäre ausgesetzt, die auf 150°C erhitzt ist, während die Verbinder11 mit den Testdrähten10a verbunden sind, und es wird elektrischer Strom an das Halbleiterelement3 von den Verbindern11 aus angelegt, um so einen Einbrenntest mit dem Halbleiterelement3 durchzuführen. Nach Beendigung dieses Einbrenntests wird das Halbleiterelement3 von dem Testsubstrat10 entfernt. Da die Verbindung zwischen der vorspringenden Elektrode12 und der elektrischen Verbindungselektrode3a eine Metall-Metallverbindung ist, und die Verbindung zwischen der vorspringenden Elektrode12 und dem Testsubstrat10 eine Metall-Keramikverbindung ist, wenn das Halbleiterelement3 entfernt wird, ist die Verbindungsstärke zwischen der vorspringenden Elektrode12 und der elektrischen Verbindungselektrode3a größer als die Bindungsstärke zwischen der vorspringenden Elektrode12 und dem Testsubstrat10 . Daher werden, wie in18(d) gezeigt ist, sowohl die vorspringenden Elektroden12 als auch das Halbleiterelement3 von dem Testsubstrat10 als vereinigte Einheit abgenommen, so daß das Halbleiterelement3 die vorspringenden Elektroden12 für jede seiner elektrischen Verbindungselektroden3a aufweist. Daraufhin werden, wie in18(a) gezeigt ist, neue vorspringende Elektroden12 erneut auf dem Testsubstrat10 durch dasselbe Verfahren wie voranstehend beschrieben ausgebildet, und dann wird ein neues Halbleiterelement3 mit den vorsprigenden Elektroden12 verbunden, wie in18(b) gezeigt ist, durchläuft den Einbrenntest gemäß18(c) , und wird vom Testsubstrat10 so entfernt, wie dies in18(d) gezeigt ist, wodurch der Test der Halbleiterelemente3 wiederholt wird. - Da bei dem Verfahren zum Testen des Halbleiterelements
3 gemäß Beispiel 15 die vorspringenden Elektroden12 auf dem Halbleiterelement3 nach Beendigung des Einbrenntests verbleiben, werden die Ausbildung der vorspringenden Elektroden12 auf dem Halbleiterelement3 und der Test gleichzeitig durchgeführt, wodurch es ermöglicht wird, den Testvorgang zu vereinfachen und die Kosten für den Test zu verringern. - Beim Beispiel 15 ist das Testsubstrat
10 aus Keramik, und die Testdrähte10a werden direkt auf diesem Keramiksubstrat ausgebildet, wie voranstehend beschrieben und in den Figuren dargestellt, jedoch läßt sich derselbe Effekt auch bei einem Testsubstrat10 erhalten, das dadurch hergestellt wird, daß eine Schicht aus einem Polymermaterial wie beispielsweise Polyimid und einem Epoxyharz auf dem Keramiksubstrat als Testsubstrat10 ausgebildet wird, und die Testdrähte10a auf dieser Schicht hergestellt werden. - Beispiel 16
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19 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 16 der vorliegenden Erfindung. In19 besteht das Testsubstrat10 aus Keramik, und weist auf seiner einen Oberfläche Testdrähte10a auf. Die Testdrähte10a sind als Dünnfilm auf dem Testsubstrat10 durch einen Photograviervorgang unter Verwendung eines Photolacks und eines Dünnfilmherstellungsvorgangs wie beispielsweise Sputtern ausgebildet. Nach der Herstellung der Testdrähte12 wird mit einem Photolack ein Muster auf dem Testsubstrat10 einschließlich der Testdrähte10a gebildet, mit der Ausnahme von Abschnitten, an welchen die vorspringenden Elektroden12 ausgebildet werden sollen. Dann werden Zinn und Blei auf einer Maske abgelagert und erhitzt, und der Photolack wird entfernt, um die vorspringenden Elektroden12 auf dem Testsubstrat10 herzustellen. Die Seitenoberfläche dieser vorspringenden Elektrode12 steht zum Teil in Kontakt mit dem oberen Endabschnitt des Testdrahtes10a , und ihr unterer Endabschnitt steht in direktem Kontakt mit der oberen Oberfläche des Testsubstrats10 . - Da bei dem Testsubstrat
10 gemäß Beispiel 16 die vorspringenden Elektroden12 auf der oberen Oberfläche des Testsubstrats10 ausgebildet werden, welches aus Keramik besteht, und die Seitenoberfläche der vorspringenden Elektrode12 mit dem Ende des Testdrahtes10a verbunden ist, der als Dünnfilm ausgebildet ist, ist die Verbindungsfestigkeit zwischen der vorspringenden Elektrode12 und dem Testsubstrat10 kleiner als die Verbindungsfestigkeit zwischen der vorspringenden Elektrode12 und der elektrischen Verbindungselektrode3a bei dem Einbrenntest für das Halbleiterelement3 , welches bei der voranstehend erwähnten Ausführungsform 15 beschrieben wurde, wodurch es einfach wird, das Halbleiterelement3 von dem Testsubstrat10 zu entfernen, nachdem der Test des Halbleiterelements3 durchgeführt wurde, und es darüber hinaus ermöglicht wird, die Herstellung der vorspringenden Elektroden12 auf dem Halbleiterelement3 und den Test des Halbleiterelements3 gleichzeitig durchzuführen. - Beim Beispiel 16 werden die Testdrähte
10a direkt auf dem Keramiksubstrat als Testsubstrat10 wie voranstehend beschrieben und in den Figuren dargestellt ausgebildet, jedoch kann, wie in20 gezeigt ist, derselbe Effekt auch mit einem Testsubstrat erhalten werden, welches dadurch hergestellt wird, daß eine Schicht des Isolators14 , der aus Polyimid oder einem Epoxyharz besteht, auf dem Substrat13 ausgebildet wird, welches aus Keramik oder einem Polymermaterial besteht, welches steif ist, beispielsweise eine Platine mit gedruckter Schaltung, wobei dann die Testdrähte10a und die vorspringenden Elektroden12 auf dieser Schicht hergestellt werden. - Beispiel 17
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21 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 17. In21 ist das Testssubstrat mit Testdrähten10a und vorspringenden Elektroden12 auf seiner einen Oberfläche versehen. Das Testsubstrat10 weist weiterhin einen Beschichtungsfilm16 auf der Oberfläche auf, auf welcher die Testdrähte10a angeordnet sind. Polyimid wird auf die gesamte Oberfläche des Testsubstrats10 mit den dort vorgesehenen Testdrähten10a während des Zeitraums aufgebracht, nachdem die Testdrähte10a ausgebildet wurden, und vor der Ausbildung der vorspringenden Elektroden12 , oder nach der Ausbildung der Testdrähte10a und der vorspringenden Elektroden12 , und dann wird der Beschichtungsfilm16 , der über den vorspringenden Elektroden12 ausgebildet wurde, durch ein Photogravierverfahren entfernt. - Da bei dem Testsubstrat
10 gemäß Beispiel 17, wie in21(b) gezeigt ist, beide Seitenflächen des Beschichtungsfilms16 , welcher den Testdraht10a abdeckt, in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Substrats10 stehen, dient der Beschichtungsfilm16 zur Befestigung der Testdrähte10a an dem Testsubstrat10 . Wenn daher das Halbleiterelement3 (sh.18 ) von dem Testsubstrat10 entfernt wird, kann verhindert werden, daß sich die Testdrähte10a von dem Testsubstrat10 zusammen mit den vorspringenden Elektroden12 ablösen, die zusammen mit dem Halbleiterelement3 entfernt werden. - Bei Beispiel 17 besteht der Beschichtungsfilm
16 aus Polyimid, jedoch läßt sich dieselbe Wirkung dadurch erreichen, daß ein Polymermaterial wie beispielsweise Epoxyharz als Material für den Beschichtungsfilm16 verwendet wird. - Beispiel 18
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22 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats, welches durch ein Herstellungsverfahren für ein Testsubstrat gemäß Beispiel 18 der vorliegenden Erfindung hergestellt wird.22(a) zeigt das Testsubstrat mit darauf ausgebildeten Testdrähten,22(b) zeigt das Testsubstrat in der Vorlaufstufe der Ausbildung vorspringender Elektroden auf dem Substrat, und22(c) zeigt das vollständige Testsubstrat. Zuerst wird, in22(a) , nachdem die Testdrähte10a auf einer Oberfläche des Testsubstrats10 ausgebildet wurden, ein Dünnfilmleiter17 aus Kupfer auf der gesamten Oberfläche des Testsubstrats10 , auf welcher die Testdrähte10a vorgesehen sind, durch Sputtern oder Dampfablagerung ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein trockenes Verfahren wie beispielsweise Sputtern zur Herstellung des Dünnfilmleiters17 verwendet, jedoch kann auch ein stromloses Plattieren eingesetzt werden. Daraufhin werden, wie in22(b) gezeigt ist, Löcher19 zur Ausbildung vorspringender Elektroden auf dem Dünnfilmleiter17 durch Musterbildung mit einem Photolack18 hergestellt. Dann werden gemäß22(c) vorspringende Elektroden12 abgelagert und innerhalb der Löcher19 zur Ausbildung vorspringender Elektroden hergestellt, durch Elektroplattieren unter Verwendung der Dünnfilmleiter17 , die von den Löchern19 freigelegt sind, als Elektrode, und daraufhin werden der Photolack18 und der Dünnfilmleiter17 entfernt. - Da bei dem Verfahren zur Herstellung des Testsubstrats gemäß Beispiel 18 die vorspringenden Elektroden durch Plattieren hergestellt werden, können leicht vorspringende Elektroden erhalten werden, die aus zahlreichen Arten von Metallen bestehen können.
- Beim Beispiel 18 wird der Dünnfilmleiter
17 aus Kupfer hergestellt, jedoch läßt sich derselbe Effekt auch durch Verwendung irgendeines anderen Metalls wie beispielsweise Aluminium als Material für den Dünnfilmleiter17 erzielen. Lot wird als Material für die vorspringende Elektrode12 verwendet, jedoch kann stattdessen auch Gold verwendet werden. - Beispiel 19
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23 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 19. Das Testsubstrat gemäß Beispiel 19 wird dadurch erhalten, daß die vorspringende Elektroden12 , die aus zahlreichen Metallen bestehen können, mit Hilfe des voranstehend geschilderten Herstellungsverfahrens von Beispiel 18 ausgebildet werden. In23 wird die vorspringende Elektrode12 durch Aufeinanderstapeln einer ersten Schicht12a , einer zweiten Schicht12b und einer dritten Schicht12c auf den Dünnfilmleiter17 hergestellt. Die erste und zweite Schicht12a bzw.12b bestehen aus Lot, und die dritte Schicht12c besteht aus Kupfer, jedoch können die erste und dritte Schicht12a und12c auch aus Gold bestehen, und die zweite Schicht12b aus Kupfer. Bei Beispiel 19 wird die vorspringende Elektrode aus zwei unterschiedlichen Arten von Metallen hergestellt, sie kann jedoch aus drei unterschiedlichen Arten von Metallen in jeder Schicht hergestellt werden. Das Material der ersten Schicht12a wird durch die Verbindungsbeziehung zwischen der vorspringenden Elektrode12 und die Platine mit gedruckter Schaltung bestimmt, und das Material der dritten Schicht12c wird durch die Verbindungsbeziehung zwischen der vorspringenden Elektrode12 und das Halbleiterelement3 bestimmt. Eine Metallschicht aus Titan, Chrom oder Nickel, beispielsweise mit einer Dicke von einigen 1000 Angström kann an den Grenzflächen zwischen der ersten Schicht12a und der zweiten Schicht12b und zwischen der zweiten Schicht12b und der dritten Schicht12c vorgesehen werden, um die Verbindungsfestigkeit zwischen diesen Schichten zu erhöhen. - Da bei dem Testsubstrat gemäß Beispiel 19 die vorspringende Elektrode
12 aus mehreren Metallen besteht, ist nicht nur eine Verbindung mittels Löten, sondern auch eine thermische Diffusionsverbindung von Gold zu Gold möglich, wodurch der Bereich der Möglichkeiten zum Verbinden der vorspringenden Elektroden12 mit einer Verdrahtungsplatte zur Anbringung getesteter Halbleiterelemente erweitert wird. - Beispiel 20
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24 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 20. Bei diesem Beispiel 20 werden vorspringende Elektroden12 durch das voranstehend geschilderte Herstellungsverfahren gemäß Beispiel 18 ausgebildet. Wie in24 gezeigt ist, wird jedoch beim vorliegenden Beispiel ein Spalt20 zwischen der vorspringenden Elektrode12 und dem Testdraht10a vorgesehen. Anders ausgedrückt ist der Testdraht10a so angeordnet, daß sein oberer Endabschnitt durch den Spalt20 von einem Abschnitt des Testsubstrats10 getrennt ist, in welchem die vorspringende Elektrode12 ausgebildet werden soll. Wenn der Photolack zur Ausbildung der vorspringenden Elektrode mit einem Muster versehen wird, so wird das Loch zur Ausbildung der vorspringenden Elektrode in einer normalen Position ausgebildet, getrennt von dem oberen Endabschnitt des Testdrahtes10a durch den Spalt20 . Daraufhin wird die vorspringende Elektrode12 ausgebildet. Wenn der Lack oder Photolack nach der Herstellung der vorspringenden Elektrode12 entfernt wird, wird der Spalt20 zwischen der vorspringenden Elektrode12 und dem Testdraht10a hervorgerufen, so daß ein Abschnitt des Dünnfilmleiters10 mit kleiner Breite durch den Spalt20 freigelegt wird. - Da bei dem Testsubstrat gemäß Beispiel 20 die vorspringende Elektrode
12 und der Testdraht10a miteinander durch den Dünnfilmleiter17 verbunden sind, der eine Dicke aufweist, die geringer ist als jene des Testdrahtes10a , wird dann, wenn nach dem Test das Halbleiterelement3 von dem Testsubstrat10 entfernt wird, die Abstreifkraft der vorspringenden Elektrode12 , die zusammen mit dem Halbleiterelement3 entfernt wird, nicht auf den oberen Endabschnitt des Testdrahtes10a übertragen, und wird nur eine extrem kleine Kraft durch den Dünnfilmleiter17 erzeugt, der durch die sich ablösende, vorspringende Elektrode12 angehoben wird. Dieser Dünnfilmleiter17 reißt ab, bevor sich der Testdraht10a von dem Testsubstrat10 trennt. Dies führt dazu, daß die Testdrähte10a auf sichere Weise auf dem Testsubstrat10 verbleiben, und die vorspringenden Elektroden12 von dem Testsubstrat10 entfernt werden, wobei sie den Dünnfilmleiter10 , mitnehmen, was es einfach macht, die vorspringenden Elektroden12 von dem Testsubstrat10 zu entfernen. - Beispiel 21
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25 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 21. In25 ist das Testsubstrat10A flexibel ausgebildet, da es aus einem Polymermaterial wie beispielsweise Polyimid besteht. Testdrähte10a werden auf einer Oberfläche dieses Testsubstrats10A ausgebildet, ein Dünnfilmleiter17 wird auf einem Abschnitt des Testsubstrats10A hergestellt, an welchem eine vorspringende Elektrode12 ausgebildet werden soll, und die vorspringende Elektrode12 wird auf dem Dünnfilmleiter10 ausgebildet. Die Testdrähte10a können entweder durch Verbinden eines leitfähigen Films als Testdraht10a mit dem Testsubstrat10A durch einen nicht gezeigten Kleber hergestellt werden, durch Sputtern oder Dampfablagerung eines Leiters als Testdraht10a auf dem Testsubstrat10A , oder durch Plattieren des Testsubstrats10A mit einem Leiter als Testdraht10a . Ein Epoxyharz kann als Polymermaterial des Testsubstrats10A verwendet werden. - Da bei dem Testsubstrat gemäß Ausführungsform 21 das Testsubstrat
10A flexibel ausgebildet ist, da es aus einem Polymermaterial besteht, können dann, wenn das Halbleiterelement nach dem Test von dem Testsubstrat10A entfernt wird, die vorspringenden Elektroden12 einfach von dem Testsubstrat10A entfernt werden, infolge der guten Trenneigenschaften von dem Polymermaterial. - Beispiel 22
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26 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats gemäß Beispiel 22. Das Testsubstrat gemäß diesem Beispiel 22 wird dadurch erhalten, daß der Dünnfilmleiter17 dem voranstehend geschilderten Beispiel 21 durch einen Dünnfilm21 aus Metall ersetzt wird. Mit anderen Worten werden in26 Testdrähte10a auf einer Oberfläche des Testsubstrats10A ausgebildet, welches flexibel ist, da es aus einem Polymermaterial wie beispielsweise Polyimid und einem Epoxyharz besteht, der Metalldünnfilm21 wird durch Sputtern oder Dampfablagerung auf einem Abschnitt des Testsubstrats10A hergestellt, in welchem die vorspringende Elektrode ausgebildet werden soll, und dann wird die vorspringende Elektrode12 auf dem Metalldünnfilm21 ausgebildet. - Da bei dem Testsubstrat gemäß Beispiel 22 die vorspringenden Elektroden
12 auf dem Testsubstrat10A vorgesehen sind, welches flexibel ist, da es aus einem Polymermaterial besteht, wobei der Metalldünnfilm21 dazwischen angeordnet ist, kann die vorspringende Elektrode von dem Testsubstrat10A leicht entfernt werden, wenn das Halbleiterelement3 nach dem Test abgestreift wird, infolge der geringen Verbindungsfestigkeit zwischen dem Metalldünnfilm21 und dem Polymermaterial. - Beispiel 23
-
27 ist eine Schnittansicht eines Testsubstrats, welches durch ein Verfahren zur Herstellung des Testsubstrats gemäß Beispiel 23 hergestellt wird.27(a) zeigt das Testsubstrat mit darauf ausgebildeten, vorspringenden Elektroden, und27(b) zeigt das Testsubstrat, welches polierte, vorspringende Elektroden aufweist. In27(a) ist das Testsubstrat10 , welches aus Keramik besteht, auf seiner einen Oberfläche mit Testdrähten10a versehen, und mit Dünnfilmleitern17 , auf welchen vorspringende Elektroden12 vorgesehen sind. Bei einer mikroskopischen Betrachtungsweise der Halblleitertechnologie ist es möglich, daß die vorspringenden Elektroden12 voneinander unterschiedliche Höhen aufweisen, wenn sie auf den Dünnfilmleitern17 ausgebildet werden. Nach der Herstellung der vorspringenden Elektroden12 werden daraufhin die oberen Oberflächen der vorspringenden Elektroden12 poliert, um ihre Höhe gleichförmig auszubilden, wie in27(b) gezeigt. Dieses Polieren erfolgt mit einem unverwebten Polyurethan-Textilerzeugnis unter Verwendung kolloidalen Silikats als Polierflüssigkeit. - Da gemäß dem Testsubstratherstellungsverfahren von Beispiel 23 die oberen Oberflächen der vorspringenden Elektroden
12 poliert werden, nachdem sie hergestellt wurden, können die vorspringenden Elektroden12 sämtlich mit gleicher Höhe hergestellt werden, und daher wird eine gleichmäßige Verbindung zwischen den vorspringenden Elektroden12 und dem Halbleiterelement ermöglicht. - Beispiel 24
-
28 ist eine Schnittansicht eines Halbleiterelementes, welches untersucht werden soll durch ein Verfahren gemäß Beispiel 24.28(a) zeigt, daß das Halbleiterelement3 von dem Testsubstrat10 nach dem Test entfernt ist, und28(b) zeigt, daß mit dem Halbleiterelement3 eine Nachbehandlung durchgeführt wird. Wenn gemäß28(a) das Halbleiterelement3 von dem Testsubstrat20 nach dem Test entfernt wird, werden der Dünnfilmleiter17 und die vorspringende Elektrode12 von dem Testsubstrat10 zusammen mit dem Halbleiterelement3 als einzelne Einheit entfernt, da die Verbindungsfestigkeit zwischen der vorspringenden Elektrode12 und der elektrischen Verbindungselektrode3a größer als die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Dünnfilmleiter17 und dem Testsubstrat10 ist. Dies führt dazu, daß der Halbleiter3 die vorspringenden Elektroden12 für jede der elektrischen Verbindungselektroden3a aufweist. Daraufhin werden, wie in28(b) gezeigt ist, sämtliche Oberflächen des Halbleiterelements3 , das von dem Testsubstrat10 entfernt wurde, einem Ätzmittel ausgesetzt, um so den Dünnfilmleiter17 zu ätzen. Wenn der Dünnfilmleiter17 aus Kupfer besteht, so wird als Ätzmittel eine Ammonium-Persulfatlösung verwendet. - Da bei dem Halbleiterelement-Testverfahren gemäß Beispiel 24 die vorspringenden Elektroden
12 , die mit dem Halbleiterelement3 verbunden sind, dem Ätzmittel ausgesetzt werden, um den Dünnfilmleiter17 zu entfernen, nachdem das Halbleiterelement3 vom Testsubstrat10 nach dem Test entfernt wurde, kann die Oberfläche der vorspringenden Elektrode12 gereinigt werden, und die Verläßlichkeit der Verbindung zwischen dem Halbleiterelement3 und einer Verdrahtungsplatine zur Anbringung des Halbleiterelements3 nach dem Test verbessert werden. - Beispiel 25
-
29 ist eine Schnittansicht eines Halbleiterelements, welches durch ein Verfahren gemäß Beispiel 25 getestet werden soll.29(a) zeigt, daß das Halbleiterelement3 von dem Testsubstrat10 nach dem Test entfernt wird, und29(b) zeigt, daß mit dem Halbleiterelement3 eine Nachbehandlung durchgeführt wird. Gemäß29(a) werden, wenn das Halbleiterelement3 von dem Testsubstrat10 nach dem Test entfernt wird, die Dünnfilmleiter17 und die vorspringenden Elektroden12 von dem Testsubstrat10 zusammen mit dem Halbleiterelement3 als vereinigte Einheit entfernt, da die Verbindungsfestigkeit zwischen der vorspringenden Elektrode12 und der elektrischen Verbindungselektrode3a größer ist als die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Dünnfilmleiter17 und dem Testsubstrat10 . Dies führt dazu, dass der Halbleiter3 die vorspringenden Elektroden12 für jede der elektrischen Verbindungselektroden3a aufweist. Daraufhin wird gemäß29(b) eine untere Oberfläche der vorspringenden Elektrode12 , die vom Testsubstrat10 entfernt wurde, poliert, um den Dünnfilmleiter17 zu entfernen. Dieser Poliervorgang erfolgt mit einem nicht gewebten oder nicht gewirkten Polyurethan-Textilerzeugnis unter Verwendung kolloidalen Silikats als Polierflüssigkeit. - Da bei dem Halbleiterelement-Testverfahren gemäß Beispiel 25 die mit dem Halbleiterelement
3 verbundene, vorspringende Elektrode12 poliert wird, nachdem das Halbleiterelement3 vom Testsubstrat10 entfernt wurde, kann die Oberfläche der vorspringenden Elektrode12 gereinigt werden, und die vorspringenden Elektroden sämtlich mit gleichmäßiger Höhe ausgebildet werden. Dies führt dazu, dass bei der Anbringung des getesteten Halbleiterelements3 auf einer Verdrahtungsplatine die vorspringenden Elektroden12 sämtlich eine gleichmäßige Höhe aufweisen, wodurch es möglich ist, die Verläßlichkeit der Verbindung zu verbessern.
Claims (1)
- Halbleitervorrichtung, umfassend: a) eine Mehrzahl von Halbleiterelementen (
3 ), b) ein erstes Halbleitersubstrat (1 ,1A ) mit wenigstens einer Signalübertragungsschicht (1b ,1c ) zum Senden von Signalen an die Halbleiterelemente (3 ), und c) zumindest ein zweites Halbleitersubstrat (2 ) mit je einer Energieversorgungsschicht (2b ) zum Zuführen von Energie an die Halbleiterelemente (3 ), wobei d) das zweite Halbleitersubstrat (2 ) wenigstens eine Ausnehmung (2a ) zur Aufnahme wenigstens eines Halbleiterelements (3 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass e) die Ausnehmung (2a ) beide Oberflächen des zweiten Halbleitersubstrats (2 ) durchdringt, f) mit jeder der beiden Oberflächen des ersten Halbleitersubstrats (1 ,1A ) zumindest ein Halbleiterelement (3 ) verbunden ist, g) das zweite Halbleitersubstrat (2 ) mit zumindest einer der beiden Oberflächen des ersten Halbleitersubstrats (1 ,1A ) verbunden ist, und h) wenigstens ein Halbleiterelement (3 ), das mit dem ersten Halbleitersubstrat (1 ,1a ) auf derjenigen Seite verbunden ist, die dem zweiten Halbleitersubstrat (2 ) zugewandt ist, in wenigstens einer Ausnehmung (2a ) des zweiten Halbleitersubstrats aufgenommen ist.
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Citations (1)
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JPH03152967A (ja) * | 1989-11-09 | 1991-06-28 | Nec Corp | 混成集積回路装置 |
-
1995
- 1995-02-27 DE DE19549705A patent/DE19549705B4/de not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH03152967A (ja) * | 1989-11-09 | 1991-06-28 | Nec Corp | 混成集積回路装置 |
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