DE102008061479B4 - Sensormodul und Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls - Google Patents

Sensormodul und Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls (1000), umfassend: Aufbringen einer Mehrzahl von Halbleiter-Dies (1004) auf einem Träger, wobei jeder der Halbleiter-Dies (1004) magnetisch empfindliche Elemente (1008) auf einer ersten Hauptfläche des Halbleiter-Dies (1004) umfasst; Aufbringen einer Formschicht (1002) über der Mehrzahl der Halbleiter-Dies (1004) und Entfernen des Trägers, um einen rekonfigurierten Wafer zu erzeugen; und Aufbringen einer Umverteilungsschichtstruktur (1020) über der ersten Hauptfläche der Halbleiter-Dies (1004) so dass die Umverteilungsschichtstruktur (1020) die magnetisch empfindlichen Elemente (1008) mit einer Mehrzahl von Leiterspulen (1024) und einer Mehrzahl elektrischer Zwischenverbindungen (1022) elektrisch koppelt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Sensormodul sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls.
  • Einige magnetische Drehzahlsensoren sind konfiguriert, die Drehzahl eines magnetischen Zahnrads zu messen. Solche Drehzahlsensoren enthalten in der Regel eine integrierte Schaltung mit mehreren magnetischen Sensorelementen wie etwa Hall-Sensorelemente oder xMR-Sensorelemente (z. B. GMR – Riesenmagnetowiderstand; AMR – anisotroper Magnetowiderstand; TMR – magnetischer Tunnelwiderstand; CMR – kolossaler Magnetowiderstand). Ein Permanentmagnet liefert ein Grundmagnetfeld für die Sensorelemente. Wenn das Rad gedreht wird, laufen die Zähne des Rades vor dem Sensor vorbei und erzeugen eine kleine Feldvariation, die von der integrierten Schaltung detektiert wird. Das detektierte Feld enthält Informationen über die Winkelposition und Drehzahl des Rades. Eine andere Art von Magnetsensor ist ein Magnetschalter (z. B. ein Hall-Schalter), der beispielsweise in einem zusammenklappbaren Mobiltelefon verwendet werden kann, um zu bestimmen, ob das Mobiltelefon offen oder geschlossen ist.
  • Es ist wünschenswert, Magnetsensoren testen zu können, um dazu beizutragen, sicherzustellen, dass die Sensoren ordnungsgemäß arbeiten. Ein Verfahren zum Testen eines Magnetsensors besteht darin, einen externen Magnetkern zu verwenden, um Testmagnetfelder an den Sensor anzulegen und die Sensorantwort zu messen. Zusätzlich zu dem Aufwand externer Gerätschaften besteht ein weiteres Problem bei der Verwendung einer derartigen externen Magnetfeldquelle darin, dass zwischen dem Magnetkern und dem zu testenden Sensor eine präzise Ausrichtung vorliegen muss. Positionsfehler können zu unpräzisen Testergebnissen führen.
  • Die Druckschrift US 5 247 278 A beschreibt eine Vorrichtung zum Erfassen eines magnetischen Feldes, bei der die Sensorelemente in einer elektrischen Brückenschaltung angeordnet sind.
  • Die Druckschrift DE 102 20 911 A1 beschreibt ein Verfahren zur Durchführung eines Funktionstests wenigstens eines magnetischen, insbesondere eines magnetoresistiven Sensorelements.
  • Die Druckschrift US 2007/0182029 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit einem aktiven Bereich und einer Abdeckung zum Schutz des aktiven Bereichs.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Sensormodul mit einem magnetisch empfindlichen Element bereitzustellen, welches auf präzise, einfache, schnelle oder kostengünstige Art und Weise getestet werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Sensormoduls mit einem magnetisch empfindlichen Element bereitzustellen, welches auf präzise, einfache, schnelle oder kostengünstige Art und Weise getestet werden kann.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen und/oder Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Eine Ausführungsform stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls bereit. Das Verfahren beinhaltet das Aufbringen einer Mehrzahl von Halbleiter-Dies auf einem Träger, wobei jeder der Halbleiter-Dies magnetisch empfindliche Elemente auf einer ersten Hauptfläche des Halbleiter-Dies umfasst; das Aufbringen einer Formschicht über der Mehrzahl der Halbleiter-Dies und das Entfernen des Trägers, um einen rekonfigurierten Wafer zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner das Aufbringen einer Umverteilungsschichtstruktur über der ersten Hauptfläche der Halbleiter-Dies, so dass die Umverteilungsschichtstruktur die magnetisch empfindlichen Elemente mit einer Mehrzahl von Leiterspulen und einer Mehrzahl elektrischer Zwischenverbindungen elektrisch koppelt.
  • Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Sensormodul, umfassend: ein Halbleiter-Die, welches ein magnetisch empfindliches Element umfasst; eine Mehrzahl elektrischer Zwischenverbindungen; eine Umverteilungsschichtstruktur, welche die Mehrzahl der elektrischen Zwischenverbindungen mit dem magnetisch empfindlichen Element und eine Leiterspule elektrisch koppelt; und eine Formschicht, die das Halbleiter-Die einkapselt.
  • Die beiliegenden Zeichnungen sollen in beispielhafter Weise ein eingehenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung vermitteln. Die Zeichnungen veranschaulichen die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
  • 1A–1D zeigen Diagramme, die ein Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen.
  • 2A–2H zeigen Diagramme, die ein Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulichen.
  • 3 zeigt ein Diagramm, das einen Abschnitt eines der Sensormodule (in 2H gezeigt) in größerem Detail gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
  • 4 zeigt ein Diagramm, das ein Sensormodul gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht.
  • 5 zeigt ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Sensormoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht.
  • 6 zeigt ein Diagramm, das eine Bodenansicht des in 5 gezeigten Sensormoduls gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
  • 7 zeigt ein Diagramm, das eine Bodenansicht des in 5 gezeigten Sensormoduls mit dem Zusatz eines Testleiters gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
  • 8 zeigt ein Diagramm, das eine Seitenansicht des in 7 gezeigten Sensormoduls und die Erzeugung eines Magnetfelds mit dem Testleiter gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
  • 9 zeigt ein Diagramm, das eine Bodenansicht des in 5 gezeigten Sensormoduls mit dem Zusatz einer Testleiterspule gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht.
  • 10 zeigt ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Mehrfachchipmoduls einschließlich einer Testleiterspule gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
  • 11 zeigt ein Diagramm, das das in 10 gezeigte Mehrfachchipmodul und die Erzeugung eines Magnetfelds mit der Testleiterspule gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. In dieser Hinsicht werden Begriffe wie etwa „Oberseite”, „Unterseite”, „Vorderseite”, „Rückseite”, „vorderer”, „hinterer” usw. unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert werden können, werden diese Begriffe zu Zwecken der Erläuterung verwendet und sind in keinerlei Weise beschränkend.
  • Es ist wünschenswert, Magnetsensoren testen zu können, um dazu beizutragen, sicherzustellen, dass die Sensoren ordnungsgemäß arbeiten. Eine Ausführungsform stellt ein Magnetsensormodul (z. B. eine integrierte Schaltung) bereit, die mindestens einen chipintern integrierten Leiter zum Erzeugen von Magnetfeldern während eines Testmodus des Moduls enthält. Die an den Magnetsensor während des Testmodus angelegten Magnetfelder werden zum Testen der Funktionalität des Sensors verwendet.
  • 1A–1D zeigen Diagramme, die ein Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls gemäß einer Ausführungsform veranschaulichen. Wie in 1A gezeigt, wird ein Substrat 102 bereitgestellt, das eine Anordnung bzw. ein Array aus magnetisch empfindlichen Elementen 104A–104C auf einer ersten Hauptfläche 106 des Substrats 102 umfasst. Wie in 1B gezeigt, wird ein Element 108 mit einer Anordnung bzw. einem Array aus Leitungen 110A–110C über der ersten Hauptfläche 106 des Substrats 102 aufgebracht. Wie in 1C gezeigt, wird eine Anordnung bzw. ein Array aus elektrischen Zwischenverbindungen 112 über der ersten Hauptfläche 106 des Substrats 102 aufgebracht. Wie in 1D gezeigt, wird das Substrat 102 nach dem Aufbringen der elektrischen Zwischenverbindungen 112 vereinzelt, wodurch mehrere separate Sensormodule 114A–114C entstehen. Bei einer Ausführungsform sind die elektrischen Zwischenverbindungen 112 Lötelemente. Bei einer anderen Ausführungsform sind die elektrischen Zwischenverbindungen 112 aus Au, Cu, Ni, AuSn oder CuSn hergestellt. Bei noch einer weiteren Ausführungsform sind die elektrischen Zwischenverbindungen 112 mit einer Sn-Kappe bedeckte Cu- oder Au-Zapfen.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst das Substrat 102 einen Halbleiterwafer wie etwa einen Siliziumwafer. Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das Substrat 102 einen Polymerwafer umfassend eine Anordnung bzw. ein Array aus Halbleiter-Dies, und die magnetisch empfindlichen Elemente 104A–104C sind in die Anordnung bzw. das Array aus Dies integriert. Bei einer Ausführungsform sind die Leitungen 110A–110C jeweils so konfiguriert, dass sie ein Magnetfeld zum Testen der jeweiligen magnetisch empfindlichen Elemente 104A–104C erzeugen.
  • Beim Betrieb gemäß einer Ausführungsform wird eine Spannung an ein mit einer der Leitungen 110A–110C verbundenes Versorgungslötelement 112 während eines Testmodus des Sensormoduls (z. B. des Sensormoduls 114A) angelegt oder ein Strom wird dort eingebracht, was verursacht, dass ein Strom durch die Leitung zu einem Masselötelement 112 fließt, das ebenfalls mit der Leitung verbunden ist. Die Leitung erzeugt ein Magnetfeld, das an das magnetisch empfindliche Element angelegt wird. Bei einer Ausführungsform verarbeitet das Sensormodul die von dem magnetisch empfindlichen Element erzeugten Signale in dem Testmodus auf normale Weise (d. h. auf die gleiche Weise, wie die Signale in einem normalen Arbeitsmodus verarbeitet werden) und erzeugt entsprechende Ausgangssignale.
  • 2A–2H zeigen Diagramme, die ein Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulichen. Wie in 2A gezeigt, wird eine Trägerplatte 204 bereitgestellt und ein doppelseitiges Klebeband 202 wird auf die Trägerplatte 204 laminiert. Bei einer Ausführungsform ist die Trägerplatte 204 eine Metallplatte. Wie in 2B gezeigt, werden mehrere Halbleiter-Dies 206A–206C auf das Band 202 aufgebracht. Bei einer Ausführungsform wird ein Pick-and-Place-Prozess verwendet, um individuelle Halbleiter-Dies von einem vereinzelten Halbleiterwafer zu nehmen und die Dies auf dem Band 202 zu plazieren, wobei die aktiven Bereiche der Halbleiter-Dies dem Band 202 zugewandt sind. Die Halbleiter-Dies 206A–206C enthalten jeweils magnetisch empfindliche Elemente 208A–208C. Wie in 2C gezeigt, wird eine Formschicht 210 über den Halbleiter-Dies 206A–206C und dem Band 202 aufgebracht, wodurch die Halbleiter-Dies 206A–206C gekapselt werden. Bei einer Ausführungsform umfasst die Formschicht 210 ein Polymer. Die Kombination aus den Halbleiter-Dies 206A–206C und der Formschicht 210 gemäß einer Ausführungsform wird hierin als ein ausgeformter rekonfigurierter Wafer 212 bezeichnet. Bei einer Ausführungsform besitzt der rekonfigurierte Wafer 212 die gleiche Geometrie und die gleichen Abmessungen wie ein Standardsiliziumwafer wie etwa ein 200-mm-Siliziumwafer.
  • Wie in 2D gezeigt, wird die Trägerplatte 204 von dem Band 202 entfernt, und wie in 2E gezeigt, wird das Band 202 von dem rekonfigurierten Wafer 212 entfernt. Wie in 2F gezeigt, wird ein Element 214 mit einer Anordnung bzw. einem Array aus Leitungen 216A–216C auf dem rekonfigurierten Wafer 212 aufgebracht. Wie in 2G gezeigt, wird eine Anordnung bzw. ein Array aus Lötelementen (z. B. Lötkugeln} 218 auf dem Element 214 aufgebracht. Bei einer Ausführungsform werden mindestens zwei der Lötelemente 218 auf jeder der Leitungen 216A-216C aufgebracht. Wie in 2H gezeigt, wird der rekonfigurierte Wafer 212 mit den darauf ausgebildeten Lötkugeln 218 zu mehreren individuellen Sensormodulen 220A–220C vereinzelt.
  • Beim Betrieb gemäß einer Ausführungsform wird eine Spannung an ein mit einer der Leitungen 216A-216C verbundenes Versorgungslötelement 218 während eines Testmodus des Sensormoduls (z. B. des Sensormoduls 220A) angelegt oder ein Strom wird dort eingebracht, was verursacht, dass ein Strom durch die Leitung zu einem Masselötelement 218 fließt, das ebenfalls mit der Leitung verbunden ist. Die Leitung erzeugt ein Magnetfeld, das an das magnetisch empfindliche Element angelegt wird. Bei einer Ausführungsform verarbeitet das Sensormodul die von dem magnetisch empfindlichen Element erzeugten Signale in dem Testmodus auf normale Weise (d. h. auf die gleiche Weise, wie die Signale in einem normalen Arbeitsmodus verarbeitet werden) und erzeugt entsprechende Ausgangssignale.
  • 3 zeigt ein Diagramm, das einen Abschnitt eines der Sensormodule 220A (in 2H gezeigt) in größerem Detail gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 3 gezeigt, ist ein Element 214 auf der Formschicht 210 und dem Die 206A ausgebildet. Bei einer Ausführungsform ist das Element 214 eine Umverteilungsschichtstruktur (RDL – Redistribution Layer), die mehrere Isolationsschichten wie etwa Polymerschichten und mindestens eine Metallschicht (z. B. eine zwischen die beiden Isolationsschichten geschichtete Metallschicht) enthält. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält das Element 214 eine zwischen die beiden Isolationsschichten 214B und 214C geschichtete Metallschicht 214A. Die individuellen Schichten 214A–214C der RDL-Struktur werden auf sequentielle Weise auf dem rekonfigurierten Wafer 212 aufgebracht. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Element 214 ein Laminat, das vor dem Aufbringen auf dem rekonfigurierten Wafer 212 vorgeformt wird. Die Lötkugel 218 ist durch ein Loch in der Isolationsschicht 214B mit der Metallschicht 214A verbunden. Die Metallschicht 214A ist durch ein Loch in der isolierenden Schicht 214C mit einem Die-Pad auf dem Die 206A verbunden. Bei einer Ausführungsform ist das Element 108 (1B–1D) auf die gleiche Weise ausgebildet und besitzt die gleiche Struktur wie das Element 214. Bei einer Ausführungsform sind Leiter 110A–110C (1B–1D) und Leiter 216A–216C (2F–2H) in der Metallschicht 214A implementiert.
  • 4 zeigt ein Diagramm, das ein Sensormodul 400 gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht. Das Sensormodul 400 enthält ein Substrat 402 umfassend ein magnetisch empfindliches Element 404. Bei einer Ausführungsform ist das Substrat 402 ein Halbleiter-Die. In der dargestellten Ausführungsform sind vier Lötelemente 408 auf dem Substrat 402 aufgebracht. Bei einer anderen Ausführungsform können mehr oder weniger als vier Lötelemente 408 verwendet werden. Eine Leitung 406 verbindet zwei der Lötelemente 408. Bei einer anderen Ausführungsform verbindet die Leitung 406 mehr als zwei der Lötelemente 408.
  • Beim Betrieb gemäß einer Ausführungsform wird eine Spannung an ein mit der Leitung 406 verbundenes Versorgungslötelement 408 während eines Testmodus des Sensormoduls 400 angelegt oder ein Strom wird darin eingebracht, was bewirkt, dass ein Strom durch die Leitung zu einem Masselötelement 408 fließt, das auch mit der Leitung 406 verbunden ist. Die Leitung 406 erzeugt ein Magnetfeld, das an das magnetisch empfindliche Element 404 angelegt wird. Bei einer Ausführungsform verarbeitet das Sensormodul 400 die von dem magnetisch empfindlichen Element 404 erzeugten Signale in dem Testmodus auf normale Weise (d. h. auf die gleiche Weise, wie die Signale in einem normalen Arbeitsmodus verarbeitet werden) und erzeugt entsprechende Ausgangssignale.
  • 5 zeigt ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Sensormoduls 500A gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht. Das Sensormodul 500A enthält eine auf einem Halbleiter-Die 502 ausgebildete Isolationsschicht 504. Bei einer Ausführungsform umfasst die Isolationsschicht 504 eine Polymerschicht. Ein magnetisch empfindliches Element 506 ist auf oder in der Isolationsschicht 504 ausgebildet, und mehrere Leiter 508 sind auf oder in der Isolationsschicht 504 ausgebildet. Bei einer Ausführungsform wird die Isolationsschicht 504 vor dem Aufbringen der Leiter 508 über dem Halbleiter-Die 502 aufgebracht. Mehrere Lötelemente 510 sind konfiguriert, durch Löcher in der Isolationsschicht 504 eingesetzt und mit Die-Pads des Die 502 verbunden zu werden. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Lötelemente 510 Lötkugeln.
  • 6 zeigt ein Diagramm, das eine Bodenansicht des in 5 gezeigten Sensormoduls 500A gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 6 gezeigt, enthält das Sensormodul 500A vier Lötkugeln 510. Das magnetisch empfindliche Element 506 ist über Leiter 508 an drei der Lötkugeln 510 gekoppelt (z. B. Lötkugeln 510 für eine Versorgungs-, eine Masse- und eine Ausgangsverbindung). Die vierte Lötkugel 510 ist in der dargestellten Ausführungsform elektrisch mit nichts verbunden, sondern ist vielmehr zu Stabilitätszwecken vorgesehen. Bei einer Ausführungsform ist das Sensormodul 500A ein Hall-Schalter. Bei einer Ausführungsform besitzt das Sensormodul 500A eine Querschnittsfläche von 2 mm mal 2 mm oder kleiner.
  • 7 zeigt ein Diagramm, das eine Bodenansicht des in 5 gezeigten Sensormoduls 500A mit dem Zusatz eines Testleiters 702 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Die in 7 gezeigte Ausführungsform des Sensormoduls, die den Leiter 702 enthält, wird durch die Bezugszahl 500B dargestellt. Bei einer Ausführungsform ist der Leiter 702 auf oder in der Isolationsschicht 504 ausgebildet.
  • 8 zeigt ein Diagramm, das eine Seitenansicht des in 7 gezeigten Sensormoduls 500E und die Erzeugung eines Magnetfelds mit dem Testleiter 702 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Wenn, wie in 8 gezeigt, ein Strom durch den Leiter 702 fließt, wird ein Magnetfeld und eine Magnetfelddichte (B) 802 erzeugt, das bzw. die in das magnetisch empfindliche Element 506 in einer senkrechten Richtung (z. B. senkrecht zu der Ebene des Die 502) eindringt. Eine Abschätzung der Größe der Magnetfelddichte ist durch die folgende Gleichung I gegeben: B = μ0I/2πr, (1) wobei B die Magnetfelddichte, μ0 die Permeabilität eines Vakuums, I der Strom durch den Leiter 702 und r der Abstand von dem Leiter 702 ist.
  • Für einen Strom I von 30 mA durch den Leiter 702 und eine Abstand r von 30 μm zwischen dem Leiter 702 und dem magnetisch empfindlichen Element 506 wird eine Magnetfelddichte B von etwa 0,2 mT durch das magnetisch empfindliche Element 506 erzeugt. Höhere Ströme und Magnetfelddichten können mit einem dickeren Leiter 702 erzeugt werden. Mit dem Verringern des Abstands zwischen dem Leiter 702 und dem magnetisch empfindlichen Element 506 nimmt auch das Magnetfeld am Ort des Elements 506 zu.
  • 9 zeigt ein Diagramm, das eine Bodenansicht des in 5 gezeigten Sensormoduls 500A mit dem Zusatz einer Testleiterspule 902 gemäß einer Ausführungsform veranschaulicht. Die in 9 gezeigte Ausführungsform des Sensormoduls, die den Leiter 902 enthält, ist durch die Referenzzahl 500C dargestellt. Bei einer Ausführungsform ist der Leiter 902 auf oder in der Isolationsschicht 504 ausgebildet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Leiter 902 eine Spule (z. B. spiralförmig) mit mehreren Wicklungen und der Leiter 902 umgibt das magnetisch empfindliche Element 506. Bei einer Ausführungsform ist die Leiterspule 902 mit mehreren Metallschichten implementiert.
  • Bei einer Ausführungsform sind die Sensormodule 500A, 500B und 500C jeweils Bausteine von Chipgröße, die unter Verwendung von Wafer-Level-Packaging hergestellt werden, wo es zu der Vereinzelung nach dem Aufbringen der Lötkugeln 510 kommt. Beim Betrieb gemäß einer Ausführungsform wird eine Spannung an ein mit dem Leiter 702 oder 902 verbundenes Versorgungslötelement 510 während eines Testmodus des Sensormoduls 500B oder 500C angelegt oder ein Strom darin eingebracht, was bewirkt, dass ein Strom durch den Leiter 702 oder 902 zu einem Masselötelement 510 fließt, das ebenfalls mit dem Leiter 702 oder 902 verbunden ist. Der Leiter 702 oder 902 erzeugt ein Magnetfeld, das an das magnetisch empfindliche Element 506 angelegt wird. Bei einer Ausführungsform verarbeiten die Sensormodule 500B und 500C die von dem magnetisch empfindlichen Element 506 erzeugten Signale in dem Testmodus auf normale Weise (d. h. auf die gleiche Weise, wie die Signale in einem normalen Arbeitsmodus verarbeitet werden) und erzeugen entsprechende Ausgangssignale. Die Leiterspule 902 gemäß einer Ausführungsform erzeugt ein größeres Magnetfeld als ein gerader Leiter wie etwa der Leiter 702.
  • 10 zeigt ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Mehrfachchipmoduls 1000 einschließlich einer Testleiterspule gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Das Mehrfachchipmodul 1000 enthält Halbleiter-Dies 1004 und 1012, die auf einem Element 1020 ausgebildet und von einer Formschicht 1002 gekapselt sind. Bei dieser Ausführungsform ist das Element 1020 eine Umverteilungsschichtstruktur (RDL – Redistribution Layer), die mehrere Isolationsschichten und mindestens eine Metallschicht (z. B. eine zwischen die beiden Isolationsschichten geschichtete Metallschicht) enthält, wobei die individuellen Schichten auf sequentielle Weise aufgebracht werden. Bei einer anderen Variante dieser Ausführungsform ist das Element 1020 ein Laminat, das vor dem Aufbringen auf den Dies 1004 und 1012 vorgeformt wird. Das Element 1020 enthält mehrere Leiter 1022, die Die-Pads 1006 auf den Halbleiter-Dies 1004 und 1012 mit Lötkugeln 1026 zusammenschalten. Eine Leiterspule 1024 ist ebenfalls in oder auf dem Element 1020 ausgebildet und ist neben einem magnetisch empfindlichen Element 1008 des Halbleiter-Dies 1004 positioniert.
  • Bei dieser Ausführungsform sind die Halbleiter-Dies 1004 und 1012 im Modul 1000 verschiedene Arten von Bauelementen, die verschiedene Funktionen ausführen, und die verschiedene Abmessungen aufweisen (z. B. ein Sensorchip 1004 und ein Logikchip 1012). Bei einer Ausführungsform wird das Mehrfachchipmodul 1000 unter Verwendung des in 2A–2H gezeigten und oben beschriebenen Verfahrens ausgebildet. Für das Mehrfachchipmodul 1000 wird, anstatt den rekonfigurierten Wafer zu Einzelchipmodulen 220A–220C zu vereinzeln, wie in 2H gezeigt, der rekonfigurierte Wafer in Mehrfachchipmodule wie etwa Modul 1000 vereinzelt.
  • 11 zeigt ein Diagramm, das das in 10 gezeigte Mehrfachchipmodul 1000 und die Erzeugung eines Magnetfelds mit der Testleiterspule 1024 gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Wenn wie in 11 gezeigt ein Strom durch den Leiter 1024 fließt, wird ein Magnetfeld 1102 erzeugt, das in einer Richtung senkrecht zu der Ebene des magnetisch empfindlichen Elements 1008 durch das magnetisch empfindliche Element 1008 fließt.
  • Beim Betrieb gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Spannung an eine mit der Leiterspule 1024 verbundene Versorgungslötkugel 1022 während eines Testmodus des Moduls 1000 angelegt oder ein Strom darin injiziert, was bewirkt, dass ein Strom durch die Leiterspule 1024 zu einer Masselötkugel 1022 fließt, die ebenfalls mit der Leiterspule 1024 verbunden ist. Die Leiterspule 1024 erzeugt ein Magnetfeld, das an das magnetisch empfindliche Element 1008 angelegt wird. Bei dieser Ausführungsform verarbeitet das Modul 1000 die von dem magnetisch empfindlichen Element 1008 im Testmodus erzeugten Signale auf normale Weise (d. h. auf die gleiche Weise, wie die Signale in einem normalen Arbeitsmodus verarbeitet werden) und erzeugt entsprechende Ausgangssignale.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die oben beschriebenen magnetisch empfindlichen Elemente 1008 Hall-Sensorelemente. Bei einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die magnetisch empfindlichen Elemente xMR-Sensorelemente (z. B. GMR – Riesenmagnetowiderstand; AMR – anisotroper Magnetowiderstand; TMR – magnetischer Tunnelwiderstand; CMR – kolossaler Magnetowiderstand).

Claims (19)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Sensormoduls (1000), umfassend: Aufbringen einer Mehrzahl von Halbleiter-Dies (1004) auf einem Träger, wobei jeder der Halbleiter-Dies (1004) magnetisch empfindliche Elemente (1008) auf einer ersten Hauptfläche des Halbleiter-Dies (1004) umfasst; Aufbringen einer Formschicht (1002) über der Mehrzahl der Halbleiter-Dies (1004) und Entfernen des Trägers, um einen rekonfigurierten Wafer zu erzeugen; und Aufbringen einer Umverteilungsschichtstruktur (1020) über der ersten Hauptfläche der Halbleiter-Dies (1004) so dass die Umverteilungsschichtstruktur (1020) die magnetisch empfindlichen Elemente (1008) mit einer Mehrzahl von Leiterspulen (1024) und einer Mehrzahl elektrischer Zwischenverbindungen (1022) elektrisch koppelt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend: Anbringen der Mehrzahl der elektrischen Zwischenverbindungen (1022) in der Umverteilungsschichtstruktur (1020).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der rekonfigurierte Wafer einen Polymerwafer (212) umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die magnetisch empfindlichen Elemente (1008) in die Mehrzahl der Halbleiter-Dies (1004) integriert sind.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Aufbringen der Umverteilungsschichtstruktur (1020) folgendes umfasst: Aufbringen einer ersten Polymerschicht (214C) auf der ersten Hauptfläche des Halbleiter-Dies (1004).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend: Aufbringen der Mehrzahl der Leiterspulen (1024) über der ersten Polymerschicht (214C).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: Aufbringen einer zweiten Polymerschicht (214B) über der Mehrzahl der Leiterspulen (1024).
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend: Vereinzeln des rekonfigurierten Wafers nach dem Aufbringen der Umverteilungsschichtstruktur (1020).
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die elektrischen Zwischenverbindungen (1022) Lötelemente (218) sind und wobei mindestens zwei der Lötelemente (218) mit jeder der Leiterspulen (1024) gekoppelt sind.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Leiterspulen (1024) jeweils konfiguriert sind, ein Magnetfeld zum Testen der magnetisch empfindlichen Elemente (1008) zu erzeugen.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend: Aufbringen einer Mehrzahl von zweiten Halbleiter-Dies (1012) auf dem Träger; und elektrisches Koppeln eines Halbleiter-Dies (1004) aus der Mehrzahl von Halbleiter-Dies (1004) mit einem entsprechenden zweiten Halbleiter-Die (1012) aus der Mehrzahl von zweiten Halbleiter-Dies (1012) über die Umverteilungsschichtstruktur (1020).
  12. Sensormodul (1000), umfassend: ein Halbleiter-Die (1004), welches ein magnetisch empfindliches Element (1008) umfasst; eine Mehrzahl elektrischer Zwischenverbindungen (1022); eine Umverteilungsschichtstruktur (1020), welche die Mehrzahl der elektrischen Zwischenverbindungen (1022) mit dem magnetisch empfindlichen Element (1008) und eine Leiterspule (1024) elektrisch koppelt; und eine Formschicht (1002), die das Halbleiter-Die (1004) einkapselt.
  13. Sensormodul (1000) nach Anspruch 12, wobei das das Halbleiter-Die (1004) ein Silizium-Die umfasst.
  14. Sensormodul (1000) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das magnetisch empfindliche Element (1008) ein Riesenmagnetowiderstandselement (GMR) umfasst.
  15. Sensormodul (1000) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das magnetisch empfindliche Element (1008) ein Hall-Element umfasst.
  16. Sensormodul (1000) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die Umverteilungsschichtstruktur (1020) eine auf dem Halbleiter-Die (1004) aufgebrachte erste Polymerschicht (214C) umfasst; und wobei die Leiterspule (1024) über der ersten Polymerschicht (214C) aufgebracht ist.
  17. Sensormodul (1000) nach Anspruch 16, wobei die Umverteilungsschichtstruktur (1020) eine über der Leiterspule (1024) aufgebrachte zweite Polymerschicht (214B) umfasst.
  18. Sensormodul (1000) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die Leiterspule (1024) konfiguriert ist, ein Magnetfeld zum Testen des magnetisch empfindlichen Elements (1008) zu erzeugen.
  19. Sensormodul (1000) nach einem der Ansprüche 12 bis 17, umfassend: ein durch die Formschicht (1002) eingekapseltes zweites Halbleiter-Die (1012), wobei die Umverteilungsschichtstruktur (1020) das Halbleiter-Die (1012) mit dem zweiten Halbleiter-Die (1004) koppelt.
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