JP2678944B2 - 半導体チツプを基板に結合する方法 - Google Patents
半導体チツプを基板に結合する方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はデバイスの支持部分、接触部分、絶縁部分
又は接続部分としての基板に半導体チップを結合する方
法に関する。
又は接続部分としての基板に半導体チップを結合する方
法に関する。
[従来の技術] 種々の電子又は光・電子半導体デバイスの製造のため
に、半導体チップを基板に結合することが必要である。
その際基板はデバイスの支持体として半導体材料から成
り、ダイオード、トランジスタ又は集積回路の形に構成
することができる。基板はまた結合部分として例えば導
電路を有することもでき、又は光導波路構造を有するこ
ともできる。更に基板は誘電性材料例えばセラミックか
ら成り、絶縁機能又は支持機能を受け持つこともでき
る。また基板は電気的又は熱的接触部分又は結合部分と
して、電圧源に接続するために又は場合によってはヒー
トシンクへの必要な熱的接触を形成するために用いるこ
ともできる。このような事例は例えば、レーザダイオー
ドをペルチェ式冷却要素に結合することが必要であると
きに起こる。
に、半導体チップを基板に結合することが必要である。
その際基板はデバイスの支持体として半導体材料から成
り、ダイオード、トランジスタ又は集積回路の形に構成
することができる。基板はまた結合部分として例えば導
電路を有することもでき、又は光導波路構造を有するこ
ともできる。更に基板は誘電性材料例えばセラミックか
ら成り、絶縁機能又は支持機能を受け持つこともでき
る。また基板は電気的又は熱的接触部分又は結合部分と
して、電圧源に接続するために又は場合によってはヒー
トシンクへの必要な熱的接触を形成するために用いるこ
ともできる。このような事例は例えば、レーザダイオー
ドをペルチェ式冷却要素に結合することが必要であると
きに起こる。
今日通常行われる半導体チップを基板に結合する方法
に際しては、半導体は合金化とろう付けとにより又は接
着剤により熱的又は電気的に伝導性に基板上に取り付け
られる。しかしながらこれらの方法は高価かつ複雑であ
り、更にリードフレーム又はチップに不利に作用するお
それがある。例えば合金化の際に必要な比較的高い温度
に基づき、半導体装置の基板上に設けられ通常の方法で
用いられる導体路が浸透合金化するおそれがあるか、又
は拡散工程により既に完成された半導体チップ(例えば
シリコン装置の基板)の中に存在するpn接合が不都合に
変化させられるおそれがある。
に際しては、半導体は合金化とろう付けとにより又は接
着剤により熱的又は電気的に伝導性に基板上に取り付け
られる。しかしながらこれらの方法は高価かつ複雑であ
り、更にリードフレーム又はチップに不利に作用するお
それがある。例えば合金化の際に必要な比較的高い温度
に基づき、半導体装置の基板上に設けられ通常の方法で
用いられる導体路が浸透合金化するおそれがあるか、又
は拡散工程により既に完成された半導体チップ(例えば
シリコン装置の基板)の中に存在するpn接合が不都合に
変化させられるおそれがある。
[発明が解決しようとする課題] この発明の課題は、高温工程あるいはろう又はフラッ
クスのような補助的な結合媒体を必要とすることなく、
半導体チップを基板に結合する簡単で安価な方法を提供
することである。
クスのような補助的な結合媒体を必要とすることなく、
半導体チップを基板に結合する簡単で安価な方法を提供
することである。
[課題を解決するための手段] この課題はこの発明に基づき、特許請求の範囲第1項
に記載された構成を有する方法により解決される。
に記載された構成を有する方法により解決される。
この発明の有利な実施態様は請求項2以下に記載され
ている。
ている。
この発明に基づく方法の場合には、半導体チップ又は
基板の裏面は必要な接触のために小さい***いわゆるバ
ンプを取り付けられるように構成される。この***は延
性の金属から成る。延性の金属としてはアルミニウム、
銀又は金が特に適している。***は10μmないし50μm
の直径と5μmないし40μmの高さとを有するのが有利
である。基板との結合は圧力及び/又は超音波により行
われる。この結合方法の態様は現在広く採用されている
ネイルヘツド・ボール・ボンディングに類似している。
その際基板は180℃ないし300℃の温度に予熱される(超
音波併用熱圧着法)のが有利である。
基板の裏面は必要な接触のために小さい***いわゆるバ
ンプを取り付けられるように構成される。この***は延
性の金属から成る。延性の金属としてはアルミニウム、
銀又は金が特に適している。***は10μmないし50μm
の直径と5μmないし40μmの高さとを有するのが有利
である。基板との結合は圧力及び/又は超音波により行
われる。この結合方法の態様は現在広く採用されている
ネイルヘツド・ボール・ボンディングに類似している。
その際基板は180℃ないし300℃の温度に予熱される(超
音波併用熱圧着法)のが有利である。
パッド上に前記の***又は***を備えた支持体を取り
付けるときには、この発明に基づく方法を集積回路のボ
ンディングのために用いることもできる。
付けるときには、この発明に基づく方法を集積回路のボ
ンディングのために用いることもできる。
[作用効果] この発明に基づく方法により簡単かつ安価にいわゆる
ピギーバック装置を実現することもできる。例えば両方
向のシリアルなデータ交換のためのピギーバック・ダイ
オード装置の場合には、例えば発光ダイオードが比較的
小さい光出射角を備えた光送信器として、光ファイバの
導入のために孔を備えた比較的大きいホトダイオードの
面の下方に、発光ダイオードから出射される光の主ビー
ム円錐がホトダイオードの孔の下方に来るように組み立
てられる。
ピギーバック装置を実現することもできる。例えば両方
向のシリアルなデータ交換のためのピギーバック・ダイ
オード装置の場合には、例えば発光ダイオードが比較的
小さい光出射角を備えた光送信器として、光ファイバの
導入のために孔を備えた比較的大きいホトダイオードの
面の下方に、発光ダイオードから出射される光の主ビー
ム円錐がホトダイオードの孔の下方に来るように組み立
てられる。
この発明に基づく方法の特別の長所は、非常に簡単な
ピギーバック・ハイブリッドを製造できるということに
ある。ガラスファイバによる最近の情報伝送のために
は、ホトダイオードが前置増幅器集積回路と共に一つの
パッケージの中にハイブリッド化されている検出器が必
要となる。この発明に基づく方法により、電気的接続の
ために補助的なボンディングワイヤを必要とすることな
く、集積回路及びホトダイオードの直接の結合が可能と
なる。
ピギーバック・ハイブリッドを製造できるということに
ある。ガラスファイバによる最近の情報伝送のために
は、ホトダイオードが前置増幅器集積回路と共に一つの
パッケージの中にハイブリッド化されている検出器が必
要となる。この発明に基づく方法により、電気的接続の
ために補助的なボンディングワイヤを必要とすることな
く、集積回路及びホトダイオードの直接の結合が可能と
なる。
ワイヤを用いない直接の結合技術によりキャパシタン
ス及びインダクタンスの非常に小さい前置増幅器を実現
することができ、それによりこの前置増幅器は非常に良
好な伝送特性を有する。更にピギーバック装置は場所を
とらず、それにより標準パッケージ(TO形パッケージ)
の採用が可能となる。
ス及びインダクタンスの非常に小さい前置増幅器を実現
することができ、それによりこの前置増幅器は非常に良
好な伝送特性を有する。更にピギーバック装置は場所を
とらず、それにより標準パッケージ(TO形パッケージ)
の採用が可能となる。
この発明に基づく結合方法の別の適用分野は光半導体
送信器(発光ダイオード及び赤外発光ダイオード)であ
る。
送信器(発光ダイオード及び赤外発光ダイオード)であ
る。
ヒートシンクのそばにpn接合を有する(倒立組立)半
導体送信器の場合には、導電性接着剤又はろうを使用す
る従来の結合方法の場合に短絡の危険が存在する。この
発明に基づく***(バンプ)結合方法によればこの危険
は確実に避けられる。また半導体送信器の出射特性が損
なわれない。特に妨げとなる残留接着剤が存在しないこ
とにより、発光半導体デバイスの縁での光吸収又は散乱
が避けられる。
導体送信器の場合には、導電性接着剤又はろうを使用す
る従来の結合方法の場合に短絡の危険が存在する。この
発明に基づく***(バンプ)結合方法によればこの危険
は確実に避けられる。また半導体送信器の出射特性が損
なわれない。特に妨げとなる残留接着剤が存在しないこ
とにより、発光半導体デバイスの縁での光吸収又は散乱
が避けられる。
この発明に基づく方法の重要な長所は従来の結合方法
又は接触方法に比べて特に、***構造により結合しよう
とする半導体チップと基板との間の間隔を自由に調節で
きることにある。
又は接触方法に比べて特に、***構造により結合しよう
とする半導体チップと基板との間の間隔を自由に調節で
きることにある。
[実施例] 次にこの発明に基づく結合方法の一実施例と複数の適
用例とを示す図面により、この発明を詳細に説明する。
用例とを示す図面により、この発明を詳細に説明する。
第1図に示された一実施例の場合には、半導体チップ
1の裏面はチップ1と基板2との間の結合のために***
3が形成されるように構成される。半導体チップ1と基
板2との結合は圧力及び超音波により行われる。***3
はこの実施例では約10μmの直径を有する比較的小さい
***部分Aと、約50μmの直径を有する比較的大きい段
落部分Bとから成る。***部分Aの段落部分Bに対する
比率は、結合の際に結合エネルギーが***部分Aの中で
変換され、段落部分Bの形状寸法がほとんど変化しない
(間隔片としての機能)ように調節されるのが有利であ
る。
1の裏面はチップ1と基板2との間の結合のために***
3が形成されるように構成される。半導体チップ1と基
板2との結合は圧力及び超音波により行われる。***3
はこの実施例では約10μmの直径を有する比較的小さい
***部分Aと、約50μmの直径を有する比較的大きい段
落部分Bとから成る。***部分Aの段落部分Bに対する
比率は、結合の際に結合エネルギーが***部分Aの中で
変換され、段落部分Bの形状寸法がほとんど変化しない
(間隔片としての機能)ように調節されるのが有利であ
る。
第2図は適用例として、半導体チップ1としてのホト
ダイオードと基板2としての半導体集積回路との結合を
示す。蛇行状の矢印6によりホトダイオード(チップ
1)上への光入射方向が示されている。半導体チップ
(ホトダイオード)1と基板(集積回路)2との必要な
結合を***3が受け持ち、この***はこの適用例ではn
形電極(パッド)4又はp形電極(パッド)5とこれに
対応するホトダイオード(チップ1)の図示されていな
い電極との間に設けられている。
ダイオードと基板2としての半導体集積回路との結合を
示す。蛇行状の矢印6によりホトダイオード(チップ
1)上への光入射方向が示されている。半導体チップ
(ホトダイオード)1と基板(集積回路)2との必要な
結合を***3が受け持ち、この***はこの適用例ではn
形電極(パッド)4又はp形電極(パッド)5とこれに
対応するホトダイオード(チップ1)の図示されていな
い電極との間に設けられている。
第3図に示された適用例の場合には、半導体チップ1
として発光ダイオードが基板2としての導体路に***3
を介して結合される。発光ダイオード(チップ1)に結
合された導体路(基板2)は反射器として構成されるの
が合目的であり、第2の導体路はボンディングワイヤ7
を介して発光ダイオードに対する必要な第2の接触を受
け持つ。
として発光ダイオードが基板2としての導体路に***3
を介して結合される。発光ダイオード(チップ1)に結
合された導体路(基板2)は反射器として構成されるの
が合目的であり、第2の導体路はボンディングワイヤ7
を介して発光ダイオードに対する必要な第2の接触を受
け持つ。
第4図はこの発明に基づく方法の別の適用例として、
チップ1としてのホトダイオードと基板2としての前置
増幅器との***3を介しての結合を示す。この適用例で
はp形電極5がホトダイオード(チップ1)のp形拡散
領域8に結合されている。基板2(前置増幅器)に通じ
る***3はn形電極(パッド)4上に設けられている。
チップ1としてのホトダイオードと基板2としての前置
増幅器との***3を介しての結合を示す。この適用例で
はp形電極5がホトダイオード(チップ1)のp形拡散
領域8に結合されている。基板2(前置増幅器)に通じ
る***3はn形電極(パッド)4上に設けられている。
第1図はこの発明に基づく結合方法の一実施例としての
***の側面図、第2図ないし第4図はそれぞれ結合方法
の異なる適用例の側面図である。 1……半導体チップ 2……基板 3……*** A……***部分 B……段落部分
***の側面図、第2図ないし第4図はそれぞれ結合方法
の異なる適用例の側面図である。 1……半導体チップ 2……基板 3……*** A……***部分 B……段落部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギユンター、ワイトル ドイツ連邦共和国レーゲンスブルク、プ ラシユベーク3 (56)参考文献 特開 昭59−72737(JP,A)
Claims (7)
- 【請求項1】デバイスの支持部分、接触部分、絶縁部分
または接続部分としての基板に半導体チップを結合する
方法であって、半導体チップまたは基板の裏面が必要な
結合のために***を形成するように構成され、***のた
めに延性の金属が用いられ、基板との結合が圧力および
/または超音波作用のもとに行われるようになったもの
において、前記***(3)が比較的大きい段落部分
(B)とその上に備えられた比較的小さい***部分
(A)とから形成され、***部分(A)の段落部分
(B)に対する比率は、結合の際に結合エネルギーが隆
起部分(A)の中で変換され、段落部分(B)の形状寸
法がほとんど変化しないように調節されることを特徴と
する半導体チップを基板に結合するための方法。 - 【請求項2】***(3)のための延性の金属としてアル
ミニウム、銀または金が用いられることを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項3】***(3)の直径が10μmないし50μmで
あり、***(3)の高さが5μmないし40μmであるこ
とを特徴とする請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】基板(2)がほぼ180℃ないし300℃の温度
に予熱されることを特徴とする請求項1ないし3の一つ
に記載の方法。 - 【請求項5】半導体チップ(1)は、基板(2)として
の集積半導体回路と結合されることを特徴とする請求項
1ないし4の1つに記載の方法。 - 【請求項6】半導体チップ(1)は、***(3)を介し
て基板(2)としての導体路と結合されることを特徴と
する請求項1ないし4の1つに記載の方法。 - 【請求項7】半導体チップ(1)としてのホトダイオー
ドが、***(3)を介して基板(2)としての前置増幅
器チップに結合されることを特徴とする請求項1ないし
4の1つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3829538.5 | 1988-08-31 | ||
DE3829538A DE3829538A1 (de) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | Verfahren zum verbinden eines halbleiterchips mit einem substrat |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02112250A JPH02112250A (ja) | 1990-04-24 |
JP2678944B2 true JP2678944B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=6361979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1222780A Expired - Fee Related JP2678944B2 (ja) | 1988-08-31 | 1989-08-28 | 半導体チツプを基板に結合する方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP2678944B2 (ja) |
DE (1) | DE3829538A1 (ja) |
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US5135155A (en) * | 1989-08-25 | 1992-08-04 | International Business Machines Corporation | Thermocompression bonding in integrated circuit packaging |
JPH04359440A (ja) * | 1991-06-05 | 1992-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液晶表示装置の駆動電極接続方法 |
US5245750A (en) * | 1992-02-28 | 1993-09-21 | Hughes Aircraft Company | Method of connecting a spaced ic chip to a conductor and the article thereby obtained |
DE4425389B4 (de) * | 1994-07-19 | 2007-12-27 | Robert Bosch Gmbh | Gleichrichteranordnung sowie Verfahren zur Herstellung einer elektrisch und thermisch leitenden Verbindung und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
WO1996005614A1 (en) * | 1994-08-12 | 1996-02-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Flip chip bonding with non-conductive adhesive |
US5629240A (en) * | 1994-12-09 | 1997-05-13 | Sun Microsystems, Inc. | Method for direct attachment of an on-chip bypass capacitor in an integrated circuit |
DE19529237C1 (de) * | 1995-08-09 | 1996-08-29 | Semikron Elektronik Gmbh | Schaltungsanordnung |
CN100405622C (zh) * | 1997-01-31 | 2008-07-23 | 松下电器产业株式会社 | 半导体发光装置 |
WO1998034285A1 (fr) | 1997-01-31 | 1998-08-06 | Matsushita Electronics Corporation | Element electroluminescent, dispositif electroluminescent a semiconducteur, et leur procede de production |
JP2000133672A (ja) | 1998-10-28 | 2000-05-12 | Seiko Epson Corp | 半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器 |
KR101479511B1 (ko) * | 2008-05-26 | 2015-01-07 | 삼성전자주식회사 | 반도체 패키지 및 그 제조 방법 |
KR101258394B1 (ko) * | 2010-05-19 | 2013-04-30 | 파나소닉 주식회사 | 반도체 발광 소자의 실장 방법과 실장 장치 |
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---|---|---|---|---|
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JPS5483374A (en) * | 1977-12-16 | 1979-07-03 | Hitachi Ltd | Chip bonding process |
DE3025859C2 (de) * | 1980-07-08 | 1987-01-29 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zur Herstellung einer Elektrode auf einem Halbleiterkörper |
NL184184C (nl) * | 1981-03-20 | 1989-05-01 | Philips Nv | Werkwijze voor het aanbrengen van kontaktverhogingen op kontaktplaatsen van een electronische microketen. |
JPS57188848A (en) * | 1981-05-18 | 1982-11-19 | Hitachi Ltd | Circuit element |
JPS5973740A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-26 | Nippon Denso Co Ltd | 化学及び物理量電気変換装置 |
JPS5972737A (ja) * | 1982-10-20 | 1984-04-24 | Toshiba Corp | 半導体装置の外部端子接続方法 |
US4607779A (en) * | 1983-08-11 | 1986-08-26 | National Semiconductor Corporation | Non-impact thermocompression gang bonding method |
US4754912A (en) * | 1984-04-05 | 1988-07-05 | National Semiconductor Corporation | Controlled collapse thermocompression gang bonding |
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DE3531235A1 (de) * | 1984-09-25 | 1986-04-03 | VEB Kombinat Robotron, DDR 8010 Dresden | Kompaktschaltungsanordnung und verfahren zur behuegelung |
JPS61287138A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置 |
JPS629642A (ja) * | 1985-07-05 | 1987-01-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS6321843A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-29 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
EP0260490A1 (en) * | 1986-08-27 | 1988-03-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Bonding sheet for electronic component and method of bonding electronic component using the same |
EP0264648B1 (en) * | 1986-09-25 | 1993-05-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of producing a film carrier |
JPS63122135A (ja) * | 1986-11-11 | 1988-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体チツプの電気的接続方法 |
-
1988
- 1988-08-31 DE DE3829538A patent/DE3829538A1/de active Granted
-
1989
- 1989-08-28 JP JP1222780A patent/JP2678944B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-02-19 US US07/657,292 patent/US5027995A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5027995A (en) | 1991-07-02 |
DE3829538C2 (ja) | 1993-08-05 |
DE3829538A1 (de) | 1990-03-08 |
JPH02112250A (ja) | 1990-04-24 |
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