DE102004033057A1 - Wafer-Level-Package-Struktur vom Fan-Out-Typ und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
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Abstract
Wafer-Level-Package-Stuktur vom Fan-Out-Typ und Verfahren zur Herstellung derselben, um größere Abstände zwischen Bausteinen zu erzielen.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wafer-Level-Package-Struktur vom Fan-Out-Typ und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
- Die Halbleitertechnologien entwickeln sich sehr schnell und insbesondere Halbleiterbausteine weisen eine Tendenz in Richtung auf Miniaturisierung auf. Jedoch haben die Anforderungen an die Funktionen der Halbleiterbausteine eine entgegengesetzte Tendenz zur Vielseitigkeit. Die Halbleiterbausteine müssen nämlich mehr I/O-Pads in einem kleineren Gebiet aufweisen, so dass die Dichte der Pins schnell ansteigt. Dies bewirkt, dass die Verpackung der Halbleiterbausteine schwieriger wird, und senkt die Ausbeute.
- Der Hauptzweck der Verpackungsstruktur besteht darin, die Bausteine vor äußeren Beschädigungen zu schützen. Außerdem muss die von den Bausteinen erzeugte Wärme über die Verpackungsstruktur effizient gestreut werden, um den Betrieb der Bausteine sicherzustellen.
- Die frühere Lead-Frame-Package-Technologie ist aufgrund dessen, dass die Dichte der Pins zu hoch ist, bereits für hochentwickelte Halbleiterbausteine nicht geeignet. Somit ist eine neue BGA (Ball Grid Array)-Verpackungstechnologie entwickelt worden, um die Verpackungsanforderungen hinsichtlich hochentwickelter Halbleiterbausteine zu erfüllen. Die BGA-Verpackung weist den Vorteil auf, dass die kugelförmigen Pins einen kürzeren Abstand als derjenige der Lead-Frame-Package aufweisen und die Pins schwer zu beschädigen und zu verformen sind. Zusätzlich begünstigt die kürzere Signalübertragungsentfernung die Anhebung der Betriebsfrequenz, um der Forderung nach schnellerer Effizienz zu entsprechen. Zum Beispiel offenbart das U.S.-Patent Nr. 5,629,835 von Mahulikar et al. eine BGA-Verpackung, das U.S.-Patent Nr. 5,239,198 eine weitere Verpackung, bei der die FR4-Substrate mit einem Muster aus Leiterbahnen darauf auf einer PCB montiert sind, und offenbart das taiwanesische Patent Nr. 177,766 vom Erfinder der vorliegenden Erfindung eine WLP vom Fan-Out-Typ.
- Die meisten Verpackungstechnologien unterteilen Bausteine in jeweilige Bausteine und verpacken diese danach und testen den jeweiligen Baustein. Eine weitere Verpackungstechnologie, "Wafer Level Package (WLP)" genannt, kann die Bausteine auf einem Wafer verpacken, bevor die Bausteine in jeweilige Bausteine unterteilt werden. Die WLP-Technologie weist gewisse Vorteile, wie zum Beispiel eine kürzere Herstellzykluszeit, geringere Kosten und keine Notwendigkeit, Unterfüllen oder Formen vorzunehmen, auf. Das U.S.-Patent Nr. 5,323,051 "Semiconductor wafer level package" von Adams et al. offenbart eine WLP-Technologie. Die Technologie wird wie folgt beschrieben. Wie in
1 gezeigt, wird ein Baustein4 aus einer Fläche eines Halberleiterwafers2 gebildet und wird ein Deckwafer6 mit einem vorab festgelegten Muster von Sinterglaswänden8 als ein Bindemittel auf einer Fläche des Halbleiterwafers2 aufgebracht, so dass der Baustein4 von den Sinterglaswänden8 vollständig umgeben ist. Danach wird eine Fläche des Halbleiterwafers2 ohne den Baustein4 poliert, um die Höhe des Halbleiterwafers2 zu verringern, wobei der Prozess allgemein bezeichnet wird als "Back Grinding". Der Baustein4 wird in einem Hohlraum mit vorab festgelegten Abmessungen, der durch eine Kombination des Halbleiterwafers2 , des Deckwafers6 und der Sinterglaswände8 gebildet wird, hermetisch abgedichtet. Eine Vielzahl von Metallbahnen10 bildet eine Vielzahl von Elektroden auf dem Halbleitersubstratwafer2 , die für eine elektrische Kopplung mit dem Baustein4 sorgen. Eine Vielzahl von Drähten12 ist mit einer Vielzahl von Pads, die auf äußeren Abschnitten der Metallbahnen10 ausgebildet sind, kontaktiert und erstreckt sich durch ein Loch14 und ist mit externen Elektronikbausteinen (nicht gezeigt) gekoppelt. - Wie erwähnt, ist die Größe des Bausteins sehr klein und sind die I/O-Pads auf einer Fläche eines Bausteins auf herkömmliche Weise ausgebildet. Somit ist die Anzahl der Pads beschränkt und führt ein zu kurzer Abstand zwischen den Pads zu einem Signalkopplungs- oder -trennproblem. Das Lot bildet auch leicht eine Lötbrücke aufgrund des zu kurzen Abstands zwischen den Pads. Außerdem wird die Größe des Bausteins allmählich kleiner und weist der verpackte IC des Bausteins keine Standardgröße durch einige Verpackungstechnologien (zum Beispiel Chip size package) auf, wodurch Testgeräte, Verpackungsgeräte etc. für Bausteine oder Verpackungen mit gewissen festen Größen nicht mehr weiterverwendet werden können.
- Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Wafer-Level-Package-Struktur vom Fan-Out-Typ bereitzustellen, die einen geeigneten Abstand zwischen zwei benachbarten Pads der Verpackungsstruktur aufweist.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Signalkopplungs- und Signaltrennprobleme zu beseitigen.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Kosten für die Verpackungsstruktur zu senken.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Ausbeute der Verpackungsstruktur anzuheben.
- Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verpackungsstruktur mit einer einstellbaren Größe bereitzustellen, um Testgeräte, Verpackungsgeräte etc. für Bausteine oder Verpackungen mit gewissen festen Größen weiterverwenden zu können.
- Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung einer Wafer-Level-Package-Struktur vom Fan-Out-Typ bereitgestellt, umfassend die Schritte: Kleben einer ersten Vielzahl von Bausteinen an eine isolierende Basis, Ausbilden einer ersten Materialschicht auf der isolierenden Basis zum Füllen eines Raumes zwischen der ersten Vielzahl von Bausteinen auf der isolierenden Basis, Härten der ersten Materialschicht, Ausbilden einer zweiten Materialschicht auf der ersten Materialschicht und der ersten Vielzahl von Bausteinen, Ätzen eines Teilgebietes der zweiten Materialschicht auf ersten Pads der ersten Vielzahl von Bausteinen zur Ausbildung von ersten Öffnungen, Härten der zweiten Materialschicht, Ausbilden einer ersten Kontaktanschlussschicht auf den ersten Öffnungen zur elektrischen Kopplung jeweils mit den ersten Pads, Ausbilden einer ersten Fotolackschicht auf der zweiten Materialschicht und der ersten Kontaktanschlussschicht, Entfernen eines Teilgebietes der ersten Fotolackschicht zum Ausbilden eines ersten Fan-Out-Musters und Freilegen der ersten Kontaktanschlussschicht, Ausbilden von ersten Anschlussleitungen auf dem ersten Fan-Out-Muster, wobei die ersten Anschlussleitungen jeweils mit der ersten Kontaktanschlussschicht gekoppelt sind, Entfernen der verbleibenden ersten Fotolackschicht, Ausbilden einer ersten Isolierschicht auf den ersten Anschlussleitungen und der zweiten Materialschicht, Entfernen eines Teilgebietes auf der ersten Isolierschicht auf den ersten Anschlußleitungen zum Ausbilden von zweiten Öffnungen, Härten der ersten Isolierschicht, und Schweißen von Lötkugeln auf die zweiten Öffnungen.
- Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Wafer-Level-Package-Struktur vom Fan-Out-Typ bereitgestellt, umfassend eine isolierende Basis, einen ersten Baustein, der an die isolierende Basis geklebt ist, eine erste dielektrische Schicht, die auf der isolierenden Basis ausgebildet und in einen Raum mit Ausnahme des ersten Bausteins auf der isolierenden Basis gefüllt ist, eine zweite dielektrische Schicht, die auf der ersten dielektrischen Schicht und dem ersten Baustein ausgebildet ist, wobei die zweite dielektrische Schicht erste Öffnungen auf ersten Pads des ersten Bausteins aufweist, eine erste Kontaktanschlussschicht, die auf den ersten Öffnungen ausgebildet ist, um eine elektrische Kopplung jeweils mit den ersten Pads herzustellen, erste Anschlussleitungen, die auf der zweiten dielektrischen Schicht und der korrespondierenden ersten Kontaktanschlussschicht ausgebildet sind, wobei die ersten Anschlussleitungen von der korrespondierenden ersten Kontaktanschlussschicht zu korrespondierenden ersten Endpunkten erstreckt sind, wobei die korrespondierenden ersten Endpunkte sich innerhalb einer Oberfläche der zweiten dielektrischen Schicht befinden, eine erste Isolierschicht, die auf den ersten Anschlussleitungen und der zweiten dielektrischen Schicht ausgebildet ist, wobei die erste isolierende Schicht zweite Öffnungen auf den ersten Anschlussleitungen aufweist, und Lötkugeln, die auf die zweiten Öffnungen geschweißt sind und mit den jeweiligen ersten Anschlussleitungen elektrisch gekoppelt sind.
- Die Unteransprüche 2 bis 6 und 8 bis 10 betreffen jeweilige Weiterentwicklungen des Verfahrens beziehungsweise der Struktur.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
-
1 ein Schemadiagramm einer Semiconductor Wafer Level Package gemäß dem Stand der Technik; -
2A bis2C Schemadiagramme bezüglich der Verwendung von Bestücken zum Neuplazieren von Standardbausteinen auf einer neuen Basis; -
3 ein Schemadiagramm vom Bilden einer ersten Materialschicht auf der Basis; -
4 ein Schemadiagramm vom Bilden einer zweiten Materialschicht auf der ersten Materialschicht und dem Baustein; -
5 ein Schemadiagramm vom Ätzen eines Teilgebiets der zweiten Materialschicht auf Pads des Bausteins zur Bildung von ersten Öffnungen; -
6 ein Schemadiagramm des Bildens einer Kontaktanschlussschicht auf den ersten Öffnungen; -
7 ein Schemadiagramm in Vertikalansicht des Bildens von Anschlussleitungen auf einem Fan-Out-Muster, das von einer Fotolackschicht gebildet ist; -
8 ein Schemadiagramm in seitlicher Ansicht des Bildens von Anschlussleitungen auf einem Fan-Out-Muster, das von einer Fotolackschicht gebildet wird, entlang a-a' in7 ; -
9 ein Schemadiagramm des Bildens einer Isolierschicht auf den Anschlussleitungen und der zweiten Materialschicht; -
10 ein Schemadiagramm einer verpackten Struktur gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
11 ein Schemadiagramm einer verpackten Struktur mit einem Baustein und einer passiven Komponente gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
12 ein Schemadiagramm einer verpackten Struktur mit zwei Bausteinen gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
13 ein Schemadiagramm einer verpackten Stapelstruktur mit zwei Bausteinen gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Nachfolgend werden einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung detaillierter beschrieben. Nichtsdestotrotz sollte erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung in einer großen Vielzahl von anderen Ausführungsformen neben den hier explizit beschriebenen realisiert werden kann.
- Die Komponenten der verschiedenen Elemente sind nicht maßstabsgerecht gezeigt. Einige Abmessungen der in Beziehung stehenden Komponenten sind übertrieben dargestellt und Bereiche ohne Bedeutung sind nicht gezeichnet, um für eine klarere Beschreibung und ein klareres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu sorgen.
- Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine neue Basis mit Standardbausteinen zu bestücken, um einen geeigneten und größeren Abstand zwischen Bausteinen als der ursprüngliche Abstand von Bausteinen auf einem Wafer zu erzielen. Somit weist die Verpackungsstruktur eine größere Kugelanordnung als die Größe des Bausteins auf, um das Problem mit zu engem Kugelabstand zu vermeiden. Außerdem kann der Baustein mit passiven Komponenten (zum Beispiel Kondensatoren) oder anderen Bausteinen mit einer Nebeneinan derstruktur oder einer Stapelstruktur verpackt sein. Das detaillierte Verfahren gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben werden.
- Ein bearbeiteter Siliziumwafer mit Bausteinen wird auf eine Ablage gelegt und danach wird die Dicke des bearbeiteten Siliziumwafers durch Rückläppen zum Erhalten eines Dickenbereiches von 50-300 μm vermindert. Der bearbeitete Siliziumwafer mit der oben genannten Dicke ist leicht sägbar, um den Baustein auf dem Wafer in jeweilige Bausteine zu unterteilen. Der Rückläppschritt kann weggelassen werden, wenn der bearbeitete Siliziumwafer ohne Rückläppen nicht schwer zu sägen ist. Eine dielektrische Schicht (Schutzschicht) wird auf dem bearbeiteten Siliziumwafer vor Sägen zum Schützen der Bausteine vor Beschädigungen optional ausgebildet.
- Die abgeteilten Bausteine werden getestet, um daraus Bausteine
110 mit Standardgüte auszuwählen. Die Bausteine110 mit Standardgüte werden genommen und neu auf eine neue Basis100 mit einem breiteren Abstand zwischen zwei benachbarten Bausteinen gesetzt und mit einem UV-härtenden und/oder wärmehärtenden Klebematerial mit guter Wärmeleitfähigkeit (nicht gezeigt) an die Basis100 geklebt, wie dies in2A gezeigt ist. Das Klebematerial ist auf die Basis100 gestrichen und die Dicke des Klebematerials beträgt vorzugsweise 20 – 60 μm. Wenn die Bausteine110 auf dem Klebematerial plaziert werden, wird das Klebematerial durch UV-Licht oder thermisch gehärtet. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Bausteinen auf der Basis100 ist breiter gestaltet, damit genügend Raum zum Bilden einer Fan-Out-Kugelanordnung in späteren Schritten vorhanden ist. Somit kann die vorliegende Erfindung einen idealen Kugelabstand einhalten, um Signalkopplungs- und Signaltrennprobleme zu vermeiden, und die Anzahl von I/O-Ports (Kugeln), selbst wenn die Größe der Bausteine kleiner wird, erhöhen. Die Bausteine110 weisen I/O-Pads116 auf der oberen Fläche (wie in4 gezeigt) auf. Passive Komponenten114 oder Bausteine112 sind auch an einem benachbarten Platz der Basis100 plaziert, um ein Filtern oder andere Funktionen, wie in2B und2C gezeigt, zu erhalten. Das Material der Basis100 kann Glas, Silizium, Keramik, Kristallmaterialien, etc. sein und sogar eine runde oder eine rechteckige Gestalt aufwei sen. In der vorliegenden Erfindung ist die Anzahl von Bausteinen und passiven Komponenten, die zusammen verpackt sind, nicht begrenzt. Es können auch mehr als drei Bausteine und passive Komponenten in derselben Verpackungsstruktur von der vorliegenden Erfindung verpackt werden. Das Klebematerial gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise gut wärmeleitendes Material, so dass die Probleme (wie zum Beispiel Spannung), die sich aus der Temperaturdifferenz zwischen dem Baustein110 und der Basis100 ergeben, vermieden werden können. - Die Darstellung und die entsprechende Figur unten werden durch einen einzigen Baustein gemacht, um eine vereinfachtere und klarere Beschreibung zum Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern.
- Als erstes wird eine Materialschicht
120 ausgebildet, um den Raum zwischen dem Baustein110 und benachbarten Baustein110 zu füllen, und befindet sich die Oberfläche der ersten Materialschicht120 und die Oberfläche des Bausteins110 auf derselben Höhe. Das Material der ersten Materialschicht120 kann ein UV-härtendes oder wärmehärtendes Material sein. Danach wird die erste Materialschicht120 durch UV oder thermisch ausgehärtet. Die erste Materialschicht120 kann durch ein Siebdruckverfahren oder durch ein Fotolithographieverfahren ausgebildet werden. Die erste Materialschicht120 fungiert als eine Pufferschicht, um eine Spannung aufgrund von Temperatur etc. zu reduzieren. Die erste Materialschicht120 kann ein UV- und/oder wärmehärtendes Material, wie zum Beispiel Silikongummi, Epoxydharz, Harz, BCB und so weiter, sein. Die oben genannte Struktur102 , die die Basis100 , den Baustein110 und die erste Materialschicht120 umfasst, sieht genauso aus wie ein Wafer mit den nach oben gewandten Bausteinen110 . - Wie in
4 gezeigt, ist die Struktur102 mit einer zweiten Materialschicht122 beschichtet. Das Material der zweiten Materialschicht120 kann ein UV-härtendes oder wärmehärtendes Material, wie zum Beispiel BCB, Epoxydharz, SINR3170 (hergestellt von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) und so weiter sein. Danach wird das Teilgebiet der zweiten Materialschicht122 auf den Pads116 des Bausteins110 durch Verwendung einer Fotomaske zur Bildung von ersten Öffnungen124 auf den Pads116 entfernt, und danach wird die zweite Materialschicht120 durch UV oder Wärme ausgehärtet. Als nächstes kann Plasmaätzen (RIE) optional zum Reinigen der Fläche der Pads116 , um sicherzustellen, dass keine restlichen Materialien auf den Pads116 bleiben, verwendet werden. - Wie in
6 gezeigt, wird eine Kontaktanschlussschicht126 auf den Pads116 ausgebildet. Das bevorzugte Material der Kontaktanschlussschicht126 ist Ti, Cu oder eine Kombination davon. Die Kontaktanschlussschicht126 kann durch ein physikalisches Verfahren, ein chemisches Verfahren oder eine Kombination davon, zum Beispiel CVD, PVD, Sputtern und Elektroplattieren ausgebildet werden. Eine Fotolackschicht128 wird auf der zweiten Materialschicht122 und der Kontaktanschlussschicht126 ausgebildet und danach wird ein Fan-Out-Muster der Fotolackschicht128 durch Verwendung einer Fotomaske entwickelt. Das Fan-Out-Muster weist eine Vielzahl von Fan-Out-Öffnungen auf, die jeweils bei den Pads116 beginnen und in den Endpunkten innerhalb einer Fläche der zweiten dielektrischen Schicht122 verlaufen. Genauer gesagt können die Endpunkte von zwei benachbarten Fan-Out-Öffnungen größere Abstände dazwischen aufweisen als der Abstand zwischen zwei benachbarten Pads116 . Danach werden Anschlussleitungen130 durch Elektroplattieren auf der Kontaktanschlussschicht126 ausgebildet, wie dies in7 (vertikale Ansicht) und8 (seitliche Ansicht, entlang a-a' in7 ) gezeigt ist. Das Material der Anschlussleitungen130 ist vorzugsweise Cu, Ni, Au oder eine Kombination derselben. - Unter Bezugnahme auf
9 werden die Fotolackschicht128 und die Kontaktanschlussschicht126 geätzt und wird danach eine Isolierschicht132 auf den Anschlussleitungen130 und der zweiten Materialschicht122 ausgebildet, und werden die zweiten Öffnungen134 auf den Anschlussleitungen130 durch Verwendung einer Fotomaske ausgebildet. Als nächstes wird die erste Isolierschicht132 ausgehärtet. Die erste Isolierschicht132 kann durch Rotationsbeschichten oder Siebdruck ausgebildet werden. Die Positionen der zweiten Öffnungen134 können über dem Baustein110 oder der ersten Materialschicht120 , vorzugsweise nahe den Endpunkten der jeweiligen Anschlussleitungen130 ausgebildet werden, so dass ein geeigneter Abstand zwischen zwei benachbarten zweiten Öffnungen134 besteht, um Lötkugeln136 auf den zweiten Öffnungen134 ohne das Signalkopplungs- und Signaltrennproblem zu bilden. - Unter Bezugnahme auf
10 wird eine Epoxydharzschicht140 auf der Rückseite der Basis100 , das heißt auf der Fläche der Basis100 , auf der kein Baustein110 ausgebildet ist, ausgebildet. Danach wird eine obere Markierung auf der Epoxydschicht140 durch Verwendung einer Fotomaske ausgebildet und die Epoxydschicht140 ausgehärtet. Alternativ kann zur Ausbildung einer oberen Markierung Tintendrucken mit Schablone und danach Aushärten mit Wärme oder UV verwendet werden. Die obere Markierung dient zur Identifizierung des Bausteinnamens. Der Schritt des Ausbildens der Epoxydschicht140 kann weggelassen werden. Als nächstes werden Lötkugeln136 auf den Lötöffnungen134 plaziert und die Lötkugeln136 mit der Fläche der Anschlussleitungen130 mit IR-Aufschmelzen verbunden. - Schließlich wird die verpackte Basis
100 mit der oben genannten Struktur entlang der Sägelinie138 zersägt, um jeweilige verpackte IC zu isolieren. Wie oben erwähnt, kann der verpackte IC, wie in11 gezeigt, die passive Komponente142 und den Baustein110 enthalten. Der verpackte IC kann auch ein Multi-Baustein mit Nebeneinanderstruktur sein, wie in12 gezeigt. - Das Verpackungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann sogar zum Bilden von Multi-Bausteinen mit Stapelstruktur verwendet werden. Unter Bezugnahme auf
13 wird der Baustein110a nach dem Schritt des Ausbildens der Isolierschicht132 oder der zweiten Öffnungen134 auf der Isolierschicht132 in der vertikalen Richtung des Bausteins110 plaziert. Danach werden eine dritte Materialschicht120a , eine vierte Materialschicht122a und eine zweiten Kontaktanschlussschicht126 , wie oben erwähnt, nacheinander ausgebildet. Durch Ätzen der dritten Materialschicht120a , der vierten Materialschicht122a und der ersten Isolierschicht132 werden dritte Öffnungen ausgebildet. Danach wird ein leitfähiges Material148 in den dritten Öffnungen plaziert und das leitfähige Material148 mit den Anschlussleitungen130 gekoppelt. Das leitfähige Material148 kann Lot sein. Als nächstes werden, ähnlich wie in den obigen Darstellungen von7 bis10 , eine zweite Anschlussleitung130a , eine zweite Isolierschicht132a und Lötkugeln136 nacheinander ausgebildet. In ähnlicher Weise kann das Material der dritten Materialschicht120a und der vierten Materialschicht122a ein UV-härtendes oder wärmehärtendes Material sein. Das bevorzugte Material der zweiten Kontaktanschlussschicht126a ist Ti, Cu oder eine Kombination derselben. Das Material der zweiten Anschlussleitungen130a ist vorzugsweise Cu, Ni, Au oder eine Kombination derselben. Obwohl13 nur eine Stapelverpackungsstruktur mit zwei Bausteinen zeigt, ist offensichtlich, dass eine Stapelverpackungsstruktur mit mehr als zwei Bausteinen erhalten werden kann, wie dies bereits erwähnt wurde. - Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung die oben genannte Verpackungsstruktur einen geeigneten Abstand zwischen zwei benachbarten Lötkugeln der Verpackungsstruktur einhalten. Somit kann die vorliegende Erfindung die Signalkopplungs- und Signaltrennprobleme vermeiden. Außerdem verwendet die vorliegende Erfindung ein Glassubstrat für LCD und ist die Größe des Glassubstrats sehr viel größer, so dass die vorliegende Erfindung die Kosten für die Verpackungsstruktur senken und die Ausbeute der Verpackungsstruktur anheben kann. Außerdem kann die Verpackungsgröße der vorliegenden Erfindung leicht an Testgeräte, Verpackungsgeräte etc. angepasst werden.
- Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
-
- 2
- Halbleiterwafer
- 4
- Baustein
- 6
- Deckwafer
- 8
- Sinterglaswände
- 10
- Metallbahnen
- 12
- Drähte
- 14
- Durchgangsloch
- 100
- Basis
- 102
- Struktur
- 110
- Bausteine
- 112
- Bausteine
- 114
- passive Komponenten
- 116
- Pads
- 120
- erste Materialschicht
- 120a
- dritte Materialschicht
- 122
- zweite Materialschicht
- 122a
- vierte Materialschicht
- 124
- erste Öffnungen
- 126
- Kontaktanschlussschicht
- 126a
- zweite Kontaktanschlussschicht
- 128
- Fotolackschicht
- 130
- Anschlussleitungen
- 130a
- zweite Anschlussleitungen
- 132
- erste Isolierschicht
- 132a
- zweite Isolierschicht
- 134
- zweite Öffnungen
- 136
- Lötkugeln
- 138
- Sägelinie
- 140
- Epoxydharzschicht
- 142
- passive Komponente
- 148
- leitfähiges Material
Claims (10)
- Verfahren zur Herstellung einer Wafer-Level-Package-Struktur vom Fan-Out-Typ, umfassend die Schritte: Kleben einer ersten Vielzahl von Bausteinen (
110 ,112 ) an eine isolierende Basis (100 ), Ausbilden einer ersten Materialschicht (120 ) auf der isolierenden Basis (100 ) zum Füllen eines Raumes zwischen der ersten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) auf der isolierenden Basis (100 ), Härten der ersten Materialschicht (120 ), Ausbilden einer zweiten Materialschicht (122 ) auf der ersten Materialschicht (120 ) und der ersten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ), Ätzen eines Teilgebietes der zweiten Materialschicht (122 ) auf ersten Pads (116 ) der ersten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) zur Ausbildung von ersten Öffnungen (124 ), Härten der zweiten Materialschicht (122 ), Ausbilden einer ersten Kontaktanschlussschicht (126 ) auf den ersten Öffnungen (124 ) zur elektrischen Kopplung jeweils mit den ersten Pads (116 ), Ausbilden einer ersten Fotolackschicht (128 ) auf der zweiten Materialschicht (122 ) und der ersten Kontaktanschlussschicht (126 ), Entfernen eines Teilgebietes der ersten Fotolackschicht (128 ) zum Ausbilden eines ersten Fan-Out-Musters und Freilegen der ersten Kontaktanschlussschicht (126 ), Ausbilden von ersten Anschlussleitungen auf dem ersten Fan-Out-Muster, wobei die ersten Anschlussleitungen (130 ) jeweils mit der ersten Kontaktanschlussschicht (126 ) gekoppelt sind, Entfernen der verbleibenden ersten Fotolackschicht (128 ), Ausbilden einer ersten Isolierschicht (132 ) auf den ersten Anschlussleitungen (130 ) und der zweiten Materialschicht (122 ), Entfernen eines Teilgebietes auf der ersten Isolierschicht (132 ) auf den ersten Anschlussleitungen (130 ) zum Ausbilden von zweiten Öffnungen (134 ), Härten der ersten Isolierschicht (132 ), und Schweißen von Lötkugeln (136 ) auf die zweiten Öffnungen (134 ). - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich Oberflächen der ersten Materialschicht (
120 ) und der ersten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) auf derselben Höhe befinden, die erste Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) mindestens zwei Typen von Bausteinen (110 ,112 ) umfasst, die erste Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) durch Zersägen eines bearbeiteten Siliziumwafers ausgebildet wird, der bearbeitete Siliziumwafer rückgeläppt wird, um eine Dicke des bearbeiteten Siliziumwafers von ungefähr 50 – 300 μm zu erhalten, Materialien der ersten Materialschicht (120 ) und der zweiten Materialschicht (122 ) UV-härtendes Material, wärmehärtendes Material und eine Kombination derselben umfassen, die erste Kontaktanschlussschicht (126 ) Ti, Cu und eine Kombination derselben umfasst, die ersten Anschlussleitungen (130 ) Ni, Cu, Au und eine Kombination derselben umfassen, die Isolierschicht (132 ) Epoxydharz, Harz und eine Kombination derselben umfasst, ein Material der isolierenden Basis (100 ) Glas, Silizium, Keramik oder Kristallmaterial ist, die isolierende Basis (100 ) eine runde oder eine rechteckige Gestalt aufweist, die erste Kontaktanschlussschicht (126 ) und die ersten Anschlussleitungen (130 ) durch ein Verfahren ausgebildet werden, das ein physikalisches Verfahren, ein chemisches Verfahren oder eine Kombination derselben umfasst, das Verfahren CVD, PVD, Sputtern und Elektroplattieren umfasst, und dass der Schritt des Schweißens der Lötkugeln (136 ) Plazieren der Lötkugeln (136 ) auf den zweiten Öffnungen (134 ) durch ein Siebdruckverfahren und Verbinden der Lötkugeln (136 ) mit Oberflächen der ersten Anschlussleitungen (130 ) durch ein IR-Aufschmelzverfahren umfasst. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem einen Schritt des Zersägens der Basis (
100 ) zum Trennen der ersten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) nach dem Schritt des Schweißens der Lötkugeln (136 ) umfasst, einen Schritt des Klebens einer Vielzahl von ersten passiven Komponenten (142 ) an die isolierende Basis (100 ) zwischen der ersten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) auf einer isolierenden Basis (100 ) vor dem Schritt des Ausbildens der ersten Materialschicht (120 ) umfasst, ferner einen Schritt des Reinigens jeder Oberfläche der ersten Pads (116 ) durch Verwendung von Plasmaätzen nach dem Schritt des Ätzens eines Teilgebietes der zweiten Materialschicht (122 ) umfasst und dass es ferner einen Schritt des Ausbildens einer Epoxydharzschicht (140 ) auf der Rückseite der Basis (100 ) umfasst. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es weitere Schritt vor dem Schritt des Entfernens eines Teilgebietes der ersten Isolierschicht (
132 ) umfasst, wobei die weiteren Schritte umfassen: Kleben einer zweiten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) an die erste Isolierschicht (132 ) in der vertikalen Richtung der ersten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ), Ausbilden einer dritten Materialschicht (120a ) auf der ersten Isolierschicht (132 ), um einen Raum zwischen der zweiten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) auf der ersten Isolierschicht (132 ) zu füllen, Härten der dritten Materialschicht (120a ), Ausbilden einer vierten Materialschicht (122a ) auf der dritten Materialschicht (120a ) und der zweiten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ), Ätzen eines Teilgebietes der vierten Materialschicht (122a ) auf zweiten Pads (116 ) der zweiten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) zur Ausbildung von dritten Öffnungen, Härten der vierten Materialschicht (122a ), Ausbilden einer zweiten Kontaktanschlussschicht (126a ) auf den dritten Öffnungen zum elektrischen Koppeln mit den jeweiligen zweiten Pads (116 ), Entfernen eines Teilgebietes der vierten Materialschicht (122a ), der dritten Materialschicht (120a ) und der zweiten Materialschicht (122 ) auf den ersten Anschlussleitungen (130 ) zur Ausbildung von zweiten Öffnungen (134 ), Auffüllen der Öffnungen (134 ) mit leitfähigem Material (148 ), wobei die Oberflächen des leitfähigen Materials und der vierten Materialschicht (122a ) sich auf derselben Höhe befinden, Ausbilden einer zweiten Fotolackschicht auf der vierten Materialschicht (122a ), dem leitfähigen Material (148 ) und der zweiten Kontaktanschlussschicht (126a ), Entfernen eines Teilgebietes der zweiten Fotolackschicht zum Ausbilden eines zweiten Fan-Out-Musters und Freilegen der zweiten Kontaktanschlussschicht (126a ) und des leitfähigen Materials (148 ), Ausbilden von zweiten Anschlussleitungen (130a ) auf dem zweiten Fan-Out-Muster, wobei die zweiten Anschlussleitungen (130a ) mit der korrespondierenden zweiten Kontaktanschlussschicht (126a ) und korrespondierendem leitfähigem Material (148 ) gekoppelt sind, Entfernen der verbleibenden zweiten Fotolackschicht, Ausbilden einer zweiten Isolierschicht (132a ) auf den zweiten Anschlussleitungen (130a ) und der vierten Materialschicht (122a ), Entfernen eines Teilgebietes der zweiten Isolierschicht (132a ) auf den zweiten Anschlussleitungen (132a ) zum Ausbilden von dritten Öffnungen, Härten der zweiten Isolierschicht (132a ), und Schweißen von Lötkugeln (136 ) auf den dritten Öffnungen. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich Oberflächen der dritten Materialschicht (
120a ) und der zweiten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) auf derselben Höhe befinden, die zweite Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) mindestens zwei Typen von Bausteinen umfasst, Materialien der dritten Materialschicht (120a ) und der vierten Materialschicht (122a ) UV-härtendes Material, wärmehärtendes Material und Kombinationen derselben umfassen, die zweite Kontaktanschlussschicht (126a ) Ti, Cu und Kombinationen derselben umfasst, die zweiten Anschlussleitungen (130a ) Ni, Cu, Au und Kombinationen derselben umfassen, die zweite Kontaktanschlussschicht (126a ) und die zweiten Anschlussleitungen (130a ) durch ein Ausbildeverfahren ausgebildet werden, das ein physikalisches Verfahren, ein chemisches Verfahren und eine Kombination derselben umfasst, der Schritt des Schweißens der Lötkugeln (136 ) Plazieren der Lötkugeln (136 ) auf den dritten Öffnungen durch ein Siebdruckverfahren und Miteinanderverbinden der Lötkugeln (136 ) mit Oberflächen der zweiten Anschlussleitungen (130a ) durch ein IR-Aufschmelzverfahren umfasst. - Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Zersägens der Basis (
100 ) zum Trennen von verpackten Bausteinen (110 ,112 ) mit einem der ersten Vielzahl von Bausteinen und einem der zweiten Vielzahl von Bausteinen (110 ,112 ) umfasst, ferner einen Schritt des Klebens einer zweiten Vielzahl von ersten passiven Komponenten (114 ,142 ) an die isolierende Basis (100 ) zwischen der zweiten Vielzahl von Bausteinen auf der ersten Isolierschicht (132 ) vor dem Schritt des Ausbildens der dritten Materialschicht (120a ) umfasst, ferner einen Schritt des Reinigens jeder Oberfläche der zweiten Pads (116 ) durch Verwendung von Plasmaätzen nach dem Schritt des Ätzens eines Teilgebietes der vierten Materialschicht (122a ) umfasst. - Wafer-Level-Package-Struktur vom Fan-Out-Typ, umfassend: eine isolierende Basis (
100 ), einen ersten Baustein (110 ,112 ), der an die isolierende Basis (100 ) geklebt ist, eine erste dielektrische Schicht, die auf der isolierenden Basis (100 ) ausgebildet und in einen Raum mit Ausnahme des ersten Bausteins auf der isolierenden Basis gefüllt ist, eine zweite dielektrische Schicht, die auf der ersten dielektrischen Schicht und dem ersten Baustein ausgebildet ist, wobei die zweite dielektrische Schicht erste Öffnungen (124 ) auf ersten Pads (116 ) des ersten Bausteins aufweist, eine erste Kontaktanschlussschicht (126 ), die auf den ersten Öffnungen (124 ) ausgebildet ist, um eine elektrische Kopplung jeweils mit den ersten Pads (116 ) herzustellen, erste Anschlussleitungen (130 ), die auf der zweiten dielektrischen Schicht und der korrespondierenden ersten Kontaktanschlussschicht (126 ) ausgebildet sind, wobei die ersten Anschlussleitungen (130 ) von der korrespondierenden ersten Kontaktanschlussschicht (126 ) zu korrespondierenden ersten Endpunkten erstreckt sind, wobei die korrespondierenden ersten Endpunkte sich innerhalb einer Oberfläche der zweiten dielektrischen Schicht befinden, eine erste Isolierschicht (132 ), die auf den ersten Anschlussleitungen (130 ) und der zweiten dielektrischen Schicht ausgebildet ist, wobei die erste isolierende Schicht zweite Öffnungen (134 ) auf den ersten Anschlussleitungen (130 ) aufweist, und Lötkugeln (136 ), die auf die zweiten Öffnungen (134 ) geschweißt sind und mit den jeweiligen ersten Anschlussleitungen (130 ) elektrisch gekoppelt sind. - Struktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Oberflächen der ersten dielektrischen Schicht und des ersten Bausteins (
110 ,112 ) auf derselben Höhe befinden, der erste Baustein durch Zersägen einer bearbeiteten Basis (100 ) ausgebildet ist, die bearbeitete Basis rückgeläppt ist, um eine Dicke der bearbeiteten Basis von ungefähr 50 – 300 μm zu erhalten, Materialien der erste dielektrischen Schicht und der dielektrischen Schicht UV-härtendes Material, wärmehärtendes Material und Kombinationen derselben umfassen, die erste Kontaktanschlussschicht (126 ) Ti, Cu und Kombinationen derselben umfasst, die ersten Anschlussleitungen (130 ) Ni, Cu, Au und Kombinationen derselben umfassen, ein Material der isolierenden Basis (100 ) Glas, Silizium, Keramik oder Kristallmaterial ist, die Isolierschicht (132 ) Epoxydharz, Harz und eine Kombination derselben umfasst, sie ferner mindestens eine passive Komponente (142 ) auf der isolierenden Basis (100 ) umfasst, sie ferner einen zweiten Baustein (110 ,112 ) auf der isolierenden Basis (100 ) umfasst und eine Epoxydharzschicht (140 ) auf der Rückseite der Basis (100 ) ausgebildet ist. - Struktur nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: einen zweiten Baustein (
110 ,112 ), der zwischen der isolierenden Basis (100 ) und der ersten dielektrischen Schicht in der vertikalen Richtung des ersten Bausteins (110 ,112 ) geklebt ist, eine dritte dielektrische Schicht, die zwischen der isolierenden Basis (100 ) und der ersten dielektrischen Schicht ausgebildet ist, eine vierte dielektrische Schicht, die zwischen der ersten dielektrischen Schicht, der dritten dielektrischen Schicht und dem zweiten Baustein (110 ,112 ) ausgebildet ist, wobei die zweite dielektrische Schicht dritte Öffnungen auf zweiten Pads (116 ) des zweiten Bausteins (110 ,112 ) aufweist, eine zweite Kontaktanschlussschicht (126a ), die auf den dritten Öffnungen ausgebildet ist, um mit den jeweiligen zweiten Pads (116 ) elektrisch zu koppeln, zweite Anschlussleitungen (130a ), die zwischen der ersten dielektrischen Schicht, der vierten dielektrischen Schicht und der korrespondierenden ersten Kontaktanschlussschicht (126 ) ausgebildet sind, wobei sich die zweiten Anschlussleitungen (130a ) aus der korrespondierenden zweiten Kontaktanschlussschicht (126a ) zu korrespondierenden zweiten Endpunkten erstrecken und sich die korrespondierenden zweiten Endpunkte innerhalb einer Oberfläche der vierten dielektrischen Schicht befinden, eine zweite Isolierschicht (132a ), die zwischen den ersten Anschlussleitungen (130 ), der vierten dielektrischen Schicht und der ersten dielektrischen Schicht ausgebildet ist, vierte Öffnungen, die in der zweiten Isolierschicht, der ersten dielektrischen Schicht und der zweiten dielektrischen Schicht auf den zweiten Anschlussleitungen (130a ) ausgebildet sind, und leitfähiges Material, das in vierte Öffnungen gefüllt und jeweils mit den ersten Anschlussleitungen (130 ) und den zweiten Anschlussleitungen (130a ) elektrisch gekoppelt ist. - Struktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Oberflächen der dritten dielektrischen Schicht und des zweiten Bausteins (
110 ,112 ) auf derselben Höhe befinden, Materialien der dritten dielektrischen Schicht und des vierten dielektrischen Materials UV-härtendes Material, wärmehärtendes Material und eine Kombination derselben umfassen, die zweite Kontaktanschlussschicht (126a ) Ti, Cu und eine Kombination derselben umfasst, die zweiten Anschlussleitungen (130a ) Ni, Cu, Au und eine Kombination derselben umfassen und sie mindestens eine passive Komponente (114 ,142 ) auf der isolierenden Basis (100 ) umfasst.
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