DE102010016696A1 - Halbleiter-Bauelement - Google Patents

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Abstract

Das Halbleiter-Bauelement umfasst einen Halbleiterchip, der eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche definiert, wobei der Halbleiterchip mindestens ein Kontaktelement auf der ersten Fläche des Halbleiterchips umfasst, wobei ein Kapselungskörper den Halbleiterchip kapselt, wobei der Kapselungskörper eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche aufweist, wobei sich eine Umverdrahtungsschicht über dem Halbleiterchip und der ersten Fläche des Kapselungskörpers erstreckt und eine Metallisierungsschicht enthält, die Kontaktbereiche umfasst, die mit den Kontaktelementen des Halbleiterchips verbunden sind, wobei sich ein Array von externen Kontaktelementen auf der zweiten Fläche des Kapselungskörpers befindet.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Halbleiter-Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements.
  • Halbleiterchips umfassen Kontaktpads oder Kontaktelemente. Bei einem Halbleiterchipbaustein ist der Halbleiterchip in den Chipbaustein eingebettet oder darin untergebracht, und die Kontaktpads des Halbleiterchips sind mit externen Kontaktelementen des Chipbausteins verbunden.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiter-Bauelement anzugeben, welches hinsichtlich der externen Kontaktelemente günstigere Eigenschaften aufweist als bisher bekannte vergleichbare Halbleiter-Bauelemente.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beiliegenden Zeichnungen sind aufgenommen, um ein eingehenderes Verständnis von Ausführungsformen zu vermitteln, und sind in diese Spezifikation aufgenommen und stellen ein Teil dieser dar. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung von Prinzipien von Ausführungsformen. Andere Ausführungsformen und viele der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsformen lassen sich ohne weiteres verstehen, wenn sie unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht maßstabsgetreu oder nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
  • Aspekte der Erfindung werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen und bei Lektüre in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungsfiguren offensichtlicher.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines Halbleiter-Bauelements, das eine quellfähige Sensorschicht umfasst;
  • 3 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines Halbleiter-Bauelements, das eine absorbierende Sensorschicht umfasst;
  • 4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines Halbleiter-Bauelements, das eine farbempfindliche Schicht umfasst;
  • 5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines Halbleiter-Bauelements, das eine Polymerschicht umfasst;
  • 6 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines Halbleiter-Bauelements, das eine druckempfindliche Polymerschicht umfasst;
  • 7 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines Halbleiter-Bauelements, das einen Sensor mit einer verformbaren Schicht umfasst;
  • 8A eine schematische Querschnittsdarstellung einer Aus führungsform eines Halbleiter-Bauelements, das einen Sensor mit einer verformbaren Schicht umfasst;
  • 8B eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Ausführungsformen von 8A enthaltende vollständige Bauelementstruktur;
  • 9A zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Ausführungsform eines Halbleiter-Bauelements, das ein Filter für akustische Oberflächenwellen umfasst;
  • 9B zeigt eine schematische Darstellung einer Perspektivansicht der in der Ausführungsform von 9A verwendeten Filterschicht;
  • 10 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform;
  • 11 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform; und
  • 12A–F zeigen schematische Querschnittsdarstellungen von Produkten zum Veranschaulichen einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „Oberseite”, „Unterseite”, „Vorderseite”, „Rückseite”, „vorderer”, „hinterer” und so weiter unter Bezugnahme auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsformen in einer Reihe verschiedener Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist in keinerlei Weise beschränkend. Es versteht sich, dass strukturelle Änderungen inner halb der spezifischen Ausführungsform vorgenommen werden können.
  • Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszahlen allgemein verwendet werden, um sich durchweg auf gleiche Elemente zu beziehen. In der folgenden Beschreibung sind zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Ausführungsformen zu vermitteln. Es kann jedoch dem Fachmann offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte der Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form gezeigt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten der Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Wenngleich ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt einer Ausführungsform bezüglich nur einer von mehreren Implementierungen offenbart worden sein mag, kann außerdem ein derartiges Merkmal oder ein derartiger Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. Weiterhin sollen in dem Ausmaß, dass die Ausdrücke „enthalten”, „haben”, „mit” oder andere Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise ähnlich dem Ausdruck „umfassen” einschließend sein. Die Ausdrücke „gekoppelt” und „verbunden” können zusammen mit Ableitungen verwendet worden sein. Es versteht sich, dass diese Ausdrücke verwendet worden sein können, um anzugeben, dass zwei Elemente unabhängig davon miteinander kooperieren oder interagieren, ob sie in direktem physischem oder elektrischem Kontakt stehen oder sie nicht in direktem Kontakt miteinander stehen. Außerdem ist der Ausdruck „beispielhaft” lediglich als ein Beispiel anstatt das Beste oder Optimale gemeint. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Die Ausführungsformen eines Halbleiterchipbausteins und eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterchipbausteins umfassen jeweils mindestens einen Halbleiterchip. Die hierin beschriebenen Halbleiterchips können von unterschiedlichen Arten sein, können durch verschiedene Technologien hergestellt sein und können beispielsweise integrierte elektrische, elektrooptische oder elektromechanische Schaltungen und/oder passive Elemente enthalten. Die Halbleiterchips können beispielsweise als MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors – Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren), IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors – Bipolartransistoren mit isoliertem Gate), JFETs (Junction Gate Field Effect Transistors – Sperrschicht-Feldeffekttransistoren), Bipolartransistoren oder Dioden konfiguriert sein. Weiterhin können die Halbleiter-Wafer und Chips Steuerschaltungen, Mikroprozessoren oder mikroelektromechanische Komponenten enthalten. Insbesondere können Halbleiterchips mit einer vertikalen Struktur involviert sein, das heißt, dass die Halbleiterchips derart hergestellt sein können, dass elektrische Ströme in eine Richtung senkrecht zu den Hauptflächen der Halbleiterchips fließen können. Ein Halbleiterchip mit einer vertikalen Struktur kann Kontaktelemente insbesondere auf seinen beiden Hauptoberflächen besitzen, das heißt auf seiner Vorderseite und Rückseite. Beispielhaft können sich die Source-Elektrode und die Gate-Elektrode eines Leistungs-MOSFET auf einer Hauptoberfläche befinden, während die Drain-Elektrode des Leistungs-MOSFET auf der anderen Hauptoberfläche angeordnet sein kann. Weiterhin können die unten beschriebenen Bauelemente integrierte Schaltungen zum Steuern der integrierten Schaltungen von anderen Halbleiterchips ent halten, beispielsweise der integrierten Schaltungen von Leistungshalbleiterchips. Die hierin beschriebenen Halbleiterchips können aus einem beliebigen spezifischen Halbleitermaterial, beispielsweise Si, SiC, SiGe, GaAs usw. hergestellt sein und können weiterhin anorganische und/oder organische Materialien enthalten, die keine Halbleiter sind, wie etwa beispielsweise Isolatoren, Kunststoffe oder Metalle.
  • Bei mehreren Ausführungsformen werden Schichten und Schichtstapel aufeinander aufgebracht oder Materialien auf Schichten aufgebracht oder abgeschieden. Es versteht sich, dass alle solche Ausdrücke wie „aufgebracht” oder „abgeschieden” buchstäblich alle Arten und Techniken des Aufbringens einer Schicht auf einer anderen abdecken sollen. Insbesondere sollen sie Techniken abdecken, bei denen Schichten auf einmal und als Ganzes aufgebracht werden, wie beispielsweise Laminierungstechniken, sowie Techniken, bei denen Schichten auf sequentielle Weise abgeschieden werden, wie beispielsweise Sputtern, Plattieren, Formen, chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CVD) usw. Ein Beispiel für eine aufzubringende Schicht ist die so genannte Umverdrahtungsschicht (RDL – Redistribution Layer). Die Umverdrahtungsschicht kann in Form einer Mehrfachschicht vorliegen, insbesondere einer Mehrfachschicht, die eine sich wiederholende Schichtsequenz umfasst. Die Umverdrahtungsschicht kann auch in Form einer Metallisierungsschicht vorliegen, die eine oder mehrere Ebenen umfasst, in denen metallische oder elektrisch leitende Kontaktbereiche vorgesehen sind.
  • Weiterhin können die unten beschriebenen Halbleiterchips Kontaktelemente oder Kontaktpads auf einer oder mehreren ihrer äußeren Oberflächen umfassen, wobei die Kontaktelemente dazu dienen, die Halbleiterchips elektrisch zu kontaktieren. Die Kontaktelemente können die Form von Kontaktflecken aufweisen, das heißt flache Kontaktschichten auf einer äußeren Oberfläche des Halbleiterchips. Die Metallschicht(en), aus denen die Kontaktelemente hergestellt sind, können mit einer beliebigen gewünschten Materialzusammensetzung hergestellt werden. Als ein Schichtmaterial kann ein beliebiges gewünschtes Metall oder eine beliebige gewünschte Metalllegierung verwendet werden, beispielsweise Aluminium, Titan, Gold, Silber, Kupfer, Palladium, Platin, Nickel, Chrom oder Nickel-Vanadium. Die Metallschicht(en) brauchen nicht homogen oder lediglich aus einem Material hergestellt zu sein, das heißt, verschiedene Zusammensetzungen und Konzentrationen der in der oder den Metallschicht(en) enthaltenen Materialien sind möglich. Die Kontaktelemente können sich auf den aktiven Hauptoberflächen der Halbleiterchips oder auf anderen Oberflächen der Halbleiterchips befinden.
  • Die Halbleiterchips können mit einem Kapselungsmaterial bedeckt werden. Das Kapselungsmaterial kann ein beliebiges, elektrisch isolierendes Material sein wie beispielsweise eine beliebige Art von Formmaterial, eine beliebige Art von Epoxidmaterial oder eine beliebige Art von Harzmaterial. In dem Prozess des Bedeckens der Halbleiterchips oder Dies mit dem Kapselungsmaterial können eingebettete Fan-out-Dies hergestellt werden. Die eingebetteten Fan-out-Dies können in einem Array zum Beispiel mit der Form eines Wafer angeordnet sein und werden somit weiter unten als ein „rekonfigurierter Wafer” bezeichnet. Es versteht sich jedoch, dass das eingebettete Fan-out-Die-Array nicht auf die Form und Gestalt eines Wafer beschränkt ist, sondern eine beliebige Größe und Gestalt und ein beliebiges geeignetes Array von darin eingebetteten Halbleiterchips aufweisen kann.
  • In den Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung werden nun verschiedene Ausführungsformen eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiterchipbausteins als eine bestimmte Sequenz von Prozessen oder Maßnahmenbeschrieben, insbesondere in den Flussdiagrammen. Es ist anzumerken, dass die Ausführungsformen nicht auf die beschriebene bestimmte Sequenz beschränkt sein sollten. Bestimmte einzelne oder alle der Prozesse oder Maßnahmen können auch gleichzeitig oder in irgend einer anderen nützlichen und angemessenen Sequenz ausgeführt werden.
  • Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 10 umfasst einen Halbleiterchip 1, der eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche definiert, wobei der Halbleiterchip 1 Kontaktelemente 1A umfasst, die sich auf der ersten Fläche des Chips 1 befinden. Das Halbleiter-Bauelement 10 umfasst weiterhin einen Kapselungskörper 2, der den Chip 1 kapselt, wobei der Kapselungskörper 2 eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche aufweist. Das Halbleiter-Bauelement 10 umfasst weiterhin eine Umverdrahtungsschicht 3, die sich über dem Halbleiterchip 1 und die erste Fläche des Kapselungskörpers 2 erstreckt, wobei die Umverdrahtungsschicht 3 eine Metallisierungsschicht enthält, die Kontaktbereiche 3A umfasst, die mit den Kontaktelementen 1A des Halbleiterchips 1 verbunden sind. Das Halbleiter-Bauelement 10 umfasst weiterhin ein Array von externen Kontaktelementen 4, die sich auf der zweiten Fläche des Kapselungskörpers 2 befinden.
  • Einer der Vorteile des Halbleiter-Bauelements gemäß 1 ist die Tatsache, dass die externen Kontaktelemente 4 auf der zweiten Fläche des Kapselungskörpers 2 den mechanischen Stress reduzieren können, dem die externen Kontaktelemente 4 exponiert sind, wenn das Halbleiter-Bauelement an eine gedruckte Leiterplatte (PCB) gelötet wird, da der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE – Coefficient of thermal Expansion) des Kapselungsmaterials üblicherweise im gleichen Bereich wie der CTE der PCB liegt. Zudem kann mit den externen Kontaktelementen 4 auf der zweiten Fläche des Kapselungskörpers 2 die Umverdrahtungsschicht 3 auf der anderen Seite des Halbleiter Bauelements 10 dazu verwendet werden, verschiedene Arten von Funktionsschichten wie Sensoren, Polymerelektronik, anzu schließen, wie zusammen mit weiteren Ausführungsformen weiter unten erläutert und umrissen wird.
  • Das Halbleiter-Bauelement kann über die „Extended-Wafer-Level-Package”-Technologie hergestellt werden, wie weiter unten ausführlich erläutert wird. Wie bereits oben angedeutet, beinhaltet diese Prozesstechnologie das Herstellen eines rekonfigurierten Wafers, in dem mehrere Halbleiterchips eingebettet sind, wobei die Halbleiterchips einen ausreichenden Abstand voneinander aufweisen, sodass ein Fan-out der elektrischen Kontakte der Halbleiterchips möglich wird. Der „Extended-Wafer-Level-Package”-Prozess beinhaltet auch die Herstellung der Umverdrahtungsschicht für das räumliche Umverteilen von elektrischen Kontakten des Chips. Innerhalb des „Extended-Wafer-Level-Package”-Prozesses kann auch die Fabrikation einer Funktionsschicht über der Umverteilungsschicht enthalten sein, die ebenfalls unten eingehender beschrieben wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements wie in 1 gezeigt, befinden sich das eine oder die mehreren Kontaktelemente 1A des Halbleiterchips 1 nur auf der ersten Fläche der Chips. Gemäß dieser Ausführungsform befinden sich keine Kontaktelemente auf der zweiten Fläche des Halbleiterchips.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements wie in 1 gezeigt, kann mindestens ein weiteres Kontaktelement sich auf der ersten Fläche der Halbleiterchips befinden, wobei das weitere oder die weiteren Kontaktelemente nicht mit den Kontaktbereichen 3A der Metallisierungsschicht verbunden sind und auch nicht mit den externen Kontaktelementen 4 verbunden sind. Stattdessen kann das weitere Kontaktelement beispielsweise mit einer beliebigen Sorte von Funktionsschicht verbunden sein, die über der Metallisierungsschicht aufgebracht ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 umfasst der Halbleiterchip 1 weiterhin mindestens eine/einen einer integrierten Schaltung, eines Sensors, eines Transistors, einer Diode und einer passiven elektrischen Komponente.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 sind die externen Kontaktelemente 4 elektrisch mit den Kontaktbereichen 3A der Metallisierungsschicht gekoppelt.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 sind die externen Kontaktelemente 4 elektrisch mit dem mindestens einen Kontaktelement 1A des Halbleiterchips 1 gekoppelt.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 bestehen die externen Kontaktelemente 4 aus Lotelementen wie etwa beispielsweise Lotkugeln oder Lotbumps.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 umfasst das Halbleiter-Bauelement weiterhin mindestens eine Durchverbindung, die sich durch den Kapselungskörper 2 erstreckt, wobei die Durchverbindung die Umverdrahtungsschicht 3 mit einem der externen Kontaktelemente 4 koppelt.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 umfasst das Halbleiter-Bauelement weiterhin einen über der Umverteilungsschicht 3 aufgebrachten Sensor. Gemäß einer weiteren Ausführungsform davon kann der Sensor einen oder mehrere eines Drucksensors, eines chemischen Sensors, eines biologischen Sensors, eines Gassensors und eines Beschleunigungssensors umfassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 umfasst das Halbleiter-Bauelement weiterhin eine über der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebrachte Polymerschicht, wo bei die Polymerschicht mindestens ein aktives Elektronikbauelement umfassen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 umfasst das Halbleiter-Bauelement weiterhin ein auf der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebrachtes Filterelement. Gemäß einer weiteren Ausführungsform davon umfasst das Filterelement ein oder mehrere eines optischen Filters, eines Schallwellenfilters, eines Interferenzfilters und eines Fabry-Perot-Filters.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 umfasst das Halbleiter-Bauelement weiterhin eine über der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebrachte mechanisch verformbare Schicht. Gemäß einer weiteren Ausführungsform davon kann die mechanisch verformbare Schicht Teil eines über der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebrachten Sensorelements oder zusammen mit dem Sensorelement integriert sein.
  • Gemäß der Ausführungsform wie in 1 dargestellt, ist der Halbleiterchip 1 innerhalb des Halbleiter-Bauelements 10 horizontal angeordnet, was bedeutet, dass die erste und zweite Fläche des Halbleiterchips 1 parallel zu den Hauptflächen der Kapselungsschicht 2 und der Umverdrahtungsschicht 3 angeordnet sind. Es ist jedoch gemäß einer alternativen Ausführungsform auch möglich, dass der Halbleiterchip 1 innerhalb des Halbleiter-Bauelements 10 vertikal angeordnet ist, wie weiter unten ausführlicher gezeigt werden wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Halbleiter-Bauelements von 1 können die geometrischen Abmessungen der Schichten innerhalb der folgenden Bereiche liegen. Der Halbleiterchip 1 kann eine Dicke in einem Bereich von 50 μm bis 10 mm, eine Breite von 50 μm bis 2 cm und eine Länge von 50 μm bis 2 cm aufweisen, und die Umverdrahtungsschicht 3 kann eine Dicke von 100 nm bis 2 cm aufweisen und die Funktionsschicht kann eine Dicke von 10 nm bis 2 cm aufweisen.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 20 umfasst einen Halbleiterchip 1, einen Kapselungskörper 2, eine Umverdrahtungsschicht 3 und externe Kontaktelemente 4 wie etwa jene in Verbindung mit der Ausführungsform von 1 beschriebenen. Das Halbleiter-Bauelement 20 umfasst weiterhin ein über der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebrachtes Sensorelement 25. Das Sensorelement 25 umfasst eine aus einer beliebigen Sorte von quellfähigem Material hergestellte Schicht 25.1. Die Schicht 25.1 soll ihre Dicke ändern, wenn sie mit irgendeinem flüssigen oder gasförmigen Material in Kontakt kommt, das bekannterweise von dem Material der Schicht 25.1 absorbiert wird. Die Schicht 25.1 kann beispielsweise Polyethylen umfassen oder daraus bestehen. Solches Material quellt bekannterweise unter dem Einfluss von oder der Exposition zu Öl auf. Es sind auch andere Materialien für die Schicht 25.1 möglich, insbesondere Schichten, die bekannterweise unter der Exposition von Wasser, Alkohol oder Gasen oder Flüssigkeiten, die Spezifikationen enthalten, aufquellen. Der Sensor 25 umfasst weiterhin erste Kondensatorelektroden 25.2 und eine zweite Kondensatorelektrode 25.3 und Isolationsschichten 25.4, die die Kondensatorelektroden 25.2 und 25.3 elektrisch von der Schicht 25.1 isolieren. Die ersten Kondensatorelektroden 25.2 sind elektrisch mit Kontaktpads auf der ersten Fläche des Halbleiterchips 1 verbunden. Die Kondensatorelektroden 25.2 und 25.3 und die Schicht 25.1 zwischen den Kondensatorelektroden bilden einen Kondensator, dessen Kapazität zum Beispiel durch das Material und die Dicke der Schicht 25.1 bestimmt wird. Eine Änderung bei einer oder mehreren der Dicke und der Konsistenz der Schicht 25.1 aufgrund des Quellens oder Absorbierens irgendeines umgebenden flüssigen oder gasförmigen Materials führt somit zu einer Änderung des Kapazitätswerts des Kondensators, der von dem Halbleiterchip 1 erfasst und, falls angemessen, sogar von ihm ausgewertet werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 30 umfasst einen Halbleiterchip 1, einen Kapselungskörper 2, eine Umverdrahtungsschicht 3 und externe Kontaktelemente 4 wie etwa jene in Verbindung mit der Ausführungsform von 1 beschriebenen. Das Halbleiter-Bauelement 30 umfasst weiterhin einen über der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebrachten Sensor 35. Der Sensor 35 umfasst eine Schicht 35.1 und Elektroden 35.2. Die Schicht 35.1 besteht aus einem Material, das für das Ändern seiner elektrischen Leitfähigkeit beim Absorbieren spezifizierter flussiger oder gasförmiger Materialien bekannt ist. Die beiden Elektrodenschichten 35.2 sind an einer Grenzfläche zwischen der Umverdrahtungsschicht 3 und der Sensorschicht 35.1 ausgebildet. Die Elektrodenschichten 35.2 sind elektrisch mit Kontaktpads auf der ersten Fläche des Halbleiterchips 1 verbunden. Eine Änderung bei der elektrischen Leitfähigkeit der Schicht 35.1 kann beispielsweise dadurch detektiert werden, dass zwischen den beiden Elektrodenschichten 35.2 eine Spannung angelegt und der von einer Elektrodenschicht 35.2 zu der anderen durch das Material der Schicht 35.1 in dem Halbleiterchip 1 fließende Strom gemessen wird. Das Material der Schicht 35.1 kann beispielsweise Chelatkomplexe umfassen.
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 40 umfasst einen Halbleiterchip 1, einen Kapselungskörper 2, eine Umverdrahtungsschicht 3 und externe Kontaktelemente 4 wie etwa jene in Verbindung mit der Ausführungsform von 1 beschriebenen. Das Halbleiter-Bauelement 40 umfasst weiterhin einen Sensor 45 zum Erfassen von flüssigen oder gasförmigen Medien. Der Sensor 45 umfasst eine erste optische Filterschicht 45.1 und eine zweite optische Filterschicht 45.2, wobei beide optische Filterschichten auf der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebracht sind. Die erste optische Filterschicht 45.1 dient als eine Referenz und umfasst ein Material, dessen optische Eigenschaften sich nicht in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen ändern. Andererseits umfasst das zweite optische Filter 45.2 ein Material, das bekannterweise seine optischen Eigenschaften ändert, insbesondere seine optische Absorption bei bestimmten Wellenlängen aufgrund des Einflusses von zu detektierenden spezifischen gasförmigen oder flüssigen Materialien. Die erste optische Filterschicht 45.1 ist mit einem ersten Durchgangsloch 45.3 verbunden, das sich von der ersten optischen Filterschicht 45.1 durch die Umverdrahtungsschicht 3 zu der ersten Fläche des Halbleiterchips 1 erstreckt. Eine erste Fotodiode 45.4 befindet sich auf der ersten Fläche des Halbleiterchips 1, auf das erste Durchgangsloch 45.3 ausgerichtet. Die zweite optische Filterschicht 45.2 ist mit einem zweiten Durchgangsloch 45.5 verbunden, das sich von dem zweiten optischen Filter 45.2 durch die Umverdrahtungsschicht 3 zu der ersten Fläche des Halbleiterchips 1 erstreckt. Eine zweite Fotodiode 45.6 befindet sich auf der ersten Fläche des Halbleiterchips 1, auf das zweite Durchgangsloch 45.5 ausgerichtet. Die Durchgangslöcher 45.3 und 45.5 sind entweder leer oder mit einem optisch transparenten Material gefüllt. Das Licht, das durch die optischen Filterschichten 45.1 und 45.2 übertragen wird, wird von den Fotodioden 45.4 und 45.6 detektiert, und die Signalausgänge der Fotodioden 45.4 und 45.6 können dazu verwendet werden, davon eine Größe abzuleiten, die ein Maß für die Änderung der optischen Eigenschaften der zweiten optischen Filterschicht 45.2 und somit für die Menge oder Konzentration des Gases oder der Flüssigkeit ist, das oder die damit detektiert werden soll.
  • Als eine Alternative zu der Ausführungsform wie in 4 gezeigt, ist es auch möglich, eine einzelne optische Filterschicht zu verwenden und nur die Änderung von optischen Eigenschaften der einzelnen optischen Filterschicht mit einer einzelnen Fotodiode auf dem Halbleiterchip zu messen. Als eine weitere Ausführungsform können die eine oder die zwei optischen Filterschichten, die auf der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebracht sind, auch aus einem Interferenzfilter oder einem mikromechanischen abstimmbaren Fabry-Perot-Filter bestehen.
  • Unter Bezugnahme auf 5 wird eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 50 umfasst einen Halbleiterchip 1, einen Kapselungskörper 2, eine Umverdrahtungsschicht 3 und externe Kontaktelemente 4 wie etwa jene in Verbindung mit der Ausführungsform von 1 beschriebenen. Das Halbleiter-Bauelement 50 umfasst weiterhin eine auf die Umverdrahtungsschicht 3 aufgebrachte Polymerschicht 51. Die Polymerschicht 51 kann eine beliebige Art von elektronischen oder optoelektronischen Komponenten umfassen, um verschiedene Funktionen zu erfüllen. Die Polymerschicht 51 beispielsweise kann OLED-Bauelemente (organische lichtemittierende Dioden) umfassen, oder sie kann auch Elektronikkomponenten wie etwa beispielsweise Transistoren oder Dioden umfassen. Es wird auch gezeigt, dass die Polymerschicht 51 durch zwei Durchverbindungen, die sich durch die Umverdrahtungsschicht 3 erstrecken, mit dem Halbleiterchip 1 verbunden ist.
  • Unter Bezugnahme auf 6 wird eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 60 umfasst einen Halbleiterchip 1, einen Kapselungskörper 2, eine Umverdrahtungsschicht 3 und externe Kontaktelemente 4 wie etwa jene in Verbindung mit der Ausführungsform von 1 beschriebenen. Das Halbleiter-Bauelement 60 umfasst weiterhin eine Polymerschicht 61, die in diesem Fall dem Zweck eines Drucksensors dient. Polymermaterialien ändern bekannterweise ihre elektrische Leitfähigkeit, wenn auf eine Oberfläche davon ein Druck ausgeübt wird. Die Polymerschicht 61 kann deshalb einfach durch Durchverbindungen, die sich durch die Umverdrahtungsschicht 3 erstrecken, mit Kontaktpads auf der ersten Fläche des Halbleiterchips 1 verbunden sein. Eine Spannung kann von dem Halbleiterchip 1 zwischen den beiden Kontaktpunkten der Durchverbindungen mit der Polymerschicht 1 angelegt werden, und der zwischen den beiden Kontaktpunkten fließende Strom kann in Abhängigkeit von dem Druck gemessen werden, der auf die obere Oberfläche der Polymerschicht 61 ausgeübt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 7 wird eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 70 umfasst einen Halbleiterchip 1, einen Kapselungskörper 2, eine Umverdrahtungsschicht 3 und externe Kontaktelemente 4 wie etwa jene in Verbindung mit der Ausführungsform von 1 beschriebenen. Das Halbleiter-Bauelement 70 umfasst weiterhin einen auf der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebrachten Sensor 75. Der Sensor 75 umfasst eine verformbare Schicht 75.1, die beispielsweise aus Silikon hergestellt sein kann. Der Sensor 75 umfasst weiterhin erste Elektroden 75.2 und eine zweite Elektrode 75.3. Die ersten Elektroden 75.2 und die zweite Elektrode 75.3 bilden einen Kondensator, dessen Kapazitätswert zum Beispiel durch die Dicke und das Material der verformbaren Schicht 75.1 bestimmt wird. Die ersten Elektroden 75.2 sind durch Durchverbindungen, die sich durch die Umverdrahtungsschicht 3 erstrecken, mit Kontaktpads des Halbleiterchips 1 verbunden. Die Änderung des Kapazitätswerts des Kondensators kann ähnlich wie bei der Ausführungsform von 2 gemessen werden, und die gemessenen Kapazitätsänderungen können als ein Maß für die externe Kraft oder den externen Druck genommen werden, der auf die verformbare Schicht 75.1 ausgeübt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 8A, B wird eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform (A) gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 80 umfasst einen Halbleiterchip 1, einen Kapselungskörper 2, eine Umverdrahtungsschicht 3 und externe Kontaktelemente 4 wie etwa jene in Verbindung mit der Ausführungsform von 1 beschriebenen. Das Halbleiter-Bauelement 80 umfasst weiterhin einen Sensor 85, der ein mechanischer Sensor ist, der Beschleunigungs- und Schwingungsbewegungen erfassen soll. Der Sensor 85 ist ähnlich dem Sensor 75 von 7 und umfasst auch eine verformbare Schicht 85.1 und erste und zweite Elektroden auf der unteren und oberen Oberfläche der verformbaren Schicht 85.1. Zusätzlich ist eine Masse 85.4 auf der oberen Elektrode 85.3 aufgebracht. Bei Beschleunigung oder Schwingung eines Objekts wie etwa eines Fahrzeugs wird sich die Masse 85.4 aufgrund ihrer inerten Masse bewegen. Die resultierende Verformung der verformbaren Schicht 85.1 kann dann durch die Änderung des Kapazitätswerts des Kondensators detektiert werden. 8B zeigt eine Draufsicht auf eine vollständige Bauelementstruktur, die zeigt, dass auf einer rechteckig geformten verformbaren Schicht 85.1 vier Massenkörper 85.4 nahe den vier Ecken der rechteckig geformten verformbaren Schicht 85.1 angebracht sein können.
  • Unter Bezugnahme auf 9A, B wird eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform (A) gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 90 umfasst einen Halbleiterchip 1, einen Kapselungskörper 2, eine Umverdrahtungsschicht 3 und externe Kontaktelemente 4 wie etwa jene in Verbindung mit der Ausführungsform von 1 beschriebenen. Das Halbleiter-Bauelement 90 umfasst weiterhin ein Filter 95 für akustische Oberflächenwellen (AOW). Das AOW-Filter 95 umfasst eine Schicht 95.1, die aus Materialien wie ZnO oder AlN oder irgend einem anderen piezoelektrischen Material hergestellt sein kann. Das AOW-Filter 95 umfasst weiterhin eine Elektrodenstruktur, wie etwa die in 9B gezeigte. Die in 9B gezeigte Elektrodenstruktur ist prinzipiell von AOW-Filtern bekannt und wird hier nicht ausführlich beschrieben. Die auf die obere Oberfläche der Filterschicht 95.1 aufgebrachten Elektroden sind durch jeweilige Durchverbindungen durch die Umverdrahtungsschicht 3 und das Filter 95.1 elektrisch mit Kontaktpads auf der ersten Fläche des Halbleiterchips 1 verbunden.
  • Unter Bezugnahme auf 10 ist eine Querschnittsdarstellung eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Halbleiter-Bauelement 100 umfasst einen Halblei terchip 101, der eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche definiert, wobei der Halbleiterchip 101 Kontaktelemente 101A, die sich auf der ersten Fläche des Chips 101 befinden, und Kontaktelemente 101B, die sich auf der zweiten Fläche des Chips 101 befinden, umfasst. Das Halbleiter-Bauelement 100 umfasst weiterhin einen Kapselungskörper 102, der den Chip 101 kapselt, wobei der Kapselungskörper 102 eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche aufweist. Das Halbleiter-Bauelement 100 umfasst weiterhin eine Umverdrahtungsschicht 103, die sich über den Halbleiterchip 101 und die erste Fläche des Kapselungskörpers 102 erstreckt, wobei die Umverdrahtungsschicht 103 eine Metallisierungsschicht enthält, die Kontaktbereiche 103A umfasst, die mit den Kontaktelementen 101A und 101B des Halbleiterchips 101 verbunden sind. Das Halbleiter-Bauelement 100 umfasst weiterhin ein Array von externen Kontaktelementen 104, die sich auf der zweiten Fläche des Kapselungskörpers 102 befinden.
  • Ein wesentliches Merkmal des Halbleiter-Bauelements 100 von 10 besteht darin, dass der Halbleiterchip 101 innerhalb des Halbleiter-Bauelements 100 vertikal orientiert ist, was bedeutet, dass die erste und zweite Fläche des Halbleiterchips 101 senkrecht zu den Hauptflächen der Kapselungsschicht 102 orientiert sind und die Umverdrahtungsschicht 103 und seitlichen Flächen des Halbleiterchips 101 parallel zu den Hauptflächen der Kapselungsschicht 102 und der Umverdrahtungsschicht 103 orientiert sind. Tatsächlich ruht bei der Ausführungsform, wie in 10 gezeigt, der Halbleiterchip 101 mit einer seiner seitlichen Flächen auf einer oberen Oberfläche der Umverdrahtungsschicht 103. Die Kontaktelemente 101A und 101E des Halbleiterchips 101 sind mit Hilfe von elektrisch leitenden Elementen 105, die an den Kontaktelementen 101A und 102A auf der ersten und zweiten Fläche des Halbleiterchips 101 angebracht sind, mit den Kontaktbereichen 103A elektrisch verbunden. Die elektrisch leitenden Elemente 105 können derart ausgebildet und angeordnet sein, dass sie auch als Stützstrukturen für den Halbleiterchip 101 fungieren können, da der Halbleiterchip 101 nur 50 μm dünn sein kann, sodass die seitliche Fläche dementsprechend eine Breite von 50 μm aufweist, und die Stützstrukturen helfen, den Flächeninhalt der seitlichen Fläche, die auf der Umverdrahtungsschicht 103 ruht, zu vergrößern. Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die Kontaktelemente 101A, 101B auch nur auf einer der ersten und zweiten Oberfläche des Halbleiterchips 101 angeordnet sein, wobei dann die oben erwähnten Stützstrukturen immer noch auf beiden Oberflächen angeordnet sein können, von denen nur eine benötigt werden wird, um die Kontaktelemente elektrisch mit den Kontaktbereichen der Umverdrahtungsschicht zu kontaktieren.
  • Unter Bezugnahme auf 11 wird ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Verfahren umfasst: Platzieren von mehreren Halbleiterchips auf einem Träger, wobei jeder der Halbleiterchips eine dem Träger zugewandte erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche aufweist (s1), Aufbringen eines Kapselungsmaterials über den mehreren Halbleiterchips und dem Träger, um einen Kapselungskörper mit einer dem Träger zugewandten ersten Fläche und einer zweiten Fläche gegenüber der ersten Fläche auszubilden (s2), Aufbringen einer Umverteilungsschicht über den ersten Flächen der mehreren Halbleiterchips und der ersten Fläche des Kapselungskörpers (s3) und Aufbringen eines Arrays von externen Kontaktelementen auf der zweiten Fläche des Kapselungskörpers (s4).
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das Entfernendes Kapselungskörpers von dem Träger.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das Erzeugen mindestens einer Durchverbindung, die sich durch den Kapselungskörper er streckt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform davon umfasst das Erzeugen der mindestens einen Durchverbindung das Erzeugen mindestens eines Durchgangslochs durch den Kapselungskörper und das Füllen des Durchgangslochs mit einem elektrisch leitenden Material. Gemäß einer weiteren Ausführungsform davon umfasst das Erzeugen des mindestens einen Durchgangslochs mindestens eines von Ätzen des mindestens einen Durchgangslochs, Bohren des mindestens einen Durchgangslochs oder Laserätzen des mindestens einen Durchgangslochs. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Erzeugen der mindestens einen Durchverbindung das Anbringen von Metallstäben an dem Träger und danach das Aufbringen des Kapselungsmaterials, sodass die Metallstäbe in die Kapselungsschicht eingebettet sind, wobei die Metallstäbe eine Länge aufweisen, sodass sie durch die Kapselungsschicht vorstehen (ViaBars). Die Metallstäbe können in einem Pick-and-Place-Prozess an dem Träger angebracht werden, wobei im Wesentlichen die gleiche Pick-and-Place-Anlage verwendet werden kann wie die, die zum Platzieren der Halbleiterchips verwendet wird, und das Platzieren der Metallstäbe kann unmittelbar vor oder nach dem Platzieren der Halbleiterchips erfolgen.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das elektrische Koppeln der Umverdrahtungsschicht mit dem mindestens einen Kontaktelement.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das elektrische Koppeln der externen Kontaktelemente mit den Kontaktbereichen der Metallisierungsschicht.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das elektrische Koppeln der externen Kontaktelemente mit dem mindestens einen Kontaktelement des Chips.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das Aufbringen eines Sensors, insbesondere von einem oder mehreren eines Drucksensors, eines chemischen Sensors, eines biologischen Sensors, eines Gassensors und eines Beschleunigungssensors, über der Umverdrahtungsschicht.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das Aufbringen einer Polymerschicht über der elektrisch leitenden Schicht, wobei die Polymerschicht mindestens ein aktives Elektronikbauelement umfasst.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das Aufbringen eines Filterelements, insbesondere eines oder mehrerer eines optischen Filters, eines Schallwellenfilters, eines Interferenzfilters und eines Fabry-Perot-Filters, auf der Umverdrahtungsschicht.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das Aufbringen einer mechanisch verformbaren Schicht auf der Umverdrahtungsschicht.
  • Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens von 11 umfasst das Verfahren weiterhin das Vereinzeln der erhaltenen Struktur in mehrere Halbleiter-Bauelemente.
  • Unter Bezugnahme auf die 12A–F werden Querschnittsdarstellungen von Zwischenprodukten gezeigt, um ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements gemäß einer Ausführungsform zu veranschaulichen.
  • Wie in 12A gezeigt, werden Halbleiterchips 1 mit einem ausreichenden Abstand voneinander auf einem Träger 5 platziert, um ein Fan-out des elektrischen Kontakts zu gestatten, wie später zu sehen sein wird. Eine Pick-and-Place-Maschine kann verwendet werden, um die Halbleiterchips 1 auf den Trä ger 5 zu platzieren. Die Halbleiterchips 1 umfassen jeweils mehrere elektrische Kontaktelemente 1A auf einer ersten Hauptfläche. Der Träger 5 kann prinzipiell aus einem beliebigen Material hergestellt sein, und in den meisten Fällen wird der Träger vollständig entfernt werden, nachdem das Kapselungsmaterial aufgebracht worden ist, und um stattdessen eine Umverdrahtungsschicht aufzubringen. Es ist jedoch auch möglich, den Träger nicht zu beseitigen oder nur einen Teil des Trägers zu beseitigen und den verbleibenden Abschnitt des Trägers als Teil der herzustellenden Umverdrahtungsschicht zu nutzen. In diesem Fall kann der Träger selbst oder der Teil des Trägers, der zurückgelassen werden soll, eine dielektrische oder elektrisch isolierende Schicht sein.
  • Nachfolgend wird ein rekonfigurierter Wafer während des Aufbringens einer Kapselungsschicht 2 wie in 12B gezeigt hergestellt. Beispielsweise kann eine Form verwendet werden, die die Gestalt eines Wafers aufweist, sodass durch diese Art des Waferformens beispielsweise ein rekonfigurierter 200 mm- oder 300 mm-Wafer hergestellt wird.
  • Unter Bezugnahme auf 12C kann in einem ersten Schritt des Herstellens einer Umverdrahtungsschicht (RDL) der Träger 5 beseitigt werden, und eine erste Isolierschicht 3.1 kann stattdessen aufgebracht werden. Wie oben umrissen wurde, kann die erste Isolierschicht 3.1 Teil des Trägers 5 sein, sodass nur der andere Teil des Trägers 5 entfernt wird, oder die erste Isolierschicht 3.1 ist identisch mit dem Träger 5, sodass der Träger 5 tatsächlich nicht entfernt wird, sondern genutzt wird, um Teil der herzustellenden Umverdrahtungsschicht zu werden. Es ist auch möglich, dass der Träger 5 beseitigt wird und keine Schicht aktiv aufgebracht wird, um den Träger 5 zu ersetzen, wobei stattdessen die letzte Schicht auf der Oberfläche des Halbleiterchips 1 und der Kontaktelemente 1A als die erste Isolierschicht 3.1 dient.
  • Danach werden elektrische Durchverbindungen in die erste Isolierschicht 3.1 ausgebildet, wobei die Durchverbindungen auf bestimmte einzelne der elektrischen Kontaktelemente 1A ausgerichtet sind. Danach werden elektrische Kontaktbereiche 3A auf der Oberfläche der ersten Isolierschicht 3.1 ausgebildet, wobei die elektrischen Kontaktbereiche 3A mit den Durchverbindungen verbunden sind.
  • Unter Bezugnahme auf 12D sind Durchverbindungen in die Kapselungsschicht und die erste Isolationsschicht 3.1 ausgebildet, wobei die Durchverbindungen auf die elektrischen Kontaktbereiche 3A ausgerichtet sind. Wie oben umrissen wurde, können die Durchverbindungen durch die Kapselungsschicht 2 auch in einem früheren Schritt dadurch hergestellt werden, dass Metallstäbe aufgenommen und auf dem Träger 5 platziert und sie in das Kapselungsmaterial eingebettet werden, sodass später nur Durchverbindungen durch die erste Isolationsschicht 3.1 ausgebildet werden müssen. Danach werden Lotbumps auf der Oberfläche der Kapselungsschicht 2 ausgebildet, wobei die Lotbumps elektrisch mit den Durchverbindungen verbunden sind. Zu diesem Zweck ist es auch möglich, eine nicht gezeigte Lötstoppschicht auf der Oberfläche der Kapselungsschicht 2 auszubilden, wobei die Lötstoppschicht Öffnungen aufweist, die auf die Durchverbindungen durch die Kapselungsschicht 2 ausgerichtet sind. Nach dem Aufbringen der Lötstoppschicht können die Lotbumps in die Öffnungen der Lötstoppschicht ausgebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 12E ist auf der anderen Seite der Struktur eine zweite Isolationsschicht 3.2 auf den Kontaktbereichen 3A und der ersten Isolationsschicht 3.1 ausgebildet, sodass infolgedessen die Umverdrahtungsschicht 3 durch die erste Isolationsschicht 3.1, die zweite Isolationsschicht 3.2 und die zwischen der ersten und zweiten Isolationsschicht 3.1 und 3.2 eingebetteten Kontaktbereiche 3A ausgebildet wird. Danach werden Durchverbindungen durch die zweite Isolationsschicht 3.2 und die erste Isolationsschicht 3.1 ausgebildet, wobei die Durchverbindungen auf verbleibende Kontaktelemente 1A der Halbleiterchips 1 ausgerichtet sind.
  • Unter Bezugnahme auf die 12F wird eine Funktionsschicht 7 auf der Umverdrahtungsschicht 3 aufgebracht, wobei die Funktionsschicht 7 eine beliebige Funktion erfüllen kann, die oben in Verbindung mit den Ausführungsformen von 2 bis 10 beschrieben wurde, insbesondere irgendeine der Sensor- oder Filterfunktionen, wie darin beschrieben. Die Funktionsschicht 7 umfasst mindestens ein Kontaktelement 7A, das auf die in der ersten und zweiten Isolationsschicht 3.1 und 3.2 ausgebildete Durchverbindung ausgerichtet ist, sodass die Funktionsschicht 7 elektrisch mit dem Halbleiterchip 1 verbunden werden kann. Schließlich wird die erhaltene Struktur in mehrere Halbleiter-Bauelemente vereinzelt, wie durch die gestrichelte Linie angegeben.
  • Wenngleich hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, versteht der Durchschnittsfachmann, dass eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Implementierungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen substituiert werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Anmeldung soll alle Adaptationen oder Varianten der hierin erörterten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Deshalb soll die vorliegende Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente davon beschränkt werden.

Claims (29)

  1. Halbleiter-Bauelement, das Folgendes umfasst: einen Halbleiterchip, der eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche definiert, wobei der Halbleiterchip mindestens ein Kontaktelement auf der ersten Fläche des Halbleiterchips umfasst; einen Kapselungskörper, der den Halbleiterchip kapselt, wobei der Kapselungskörper eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche aufweist; eine Umverdrahtungsschicht, die sich über den Halbleiterchip und die erste Fläche des Kapselungskörpers erstreckt und eine Metallisierungsschicht enthält, die Kontaktbereiche umfasst, die mit den Kontaktelementen des Halbleiterchips verbunden sind; und ein Array von externen Kontaktelementen, die sich auf der zweiten Fläche des Kapselungskörpers befinden.
  2. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, wobei die Kontaktelemente des Halbleiterchips sich nur auf der ersten Fläche des Halbleiterchips befinden.
  3. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Halbleiterchip weiterhin mindestens eine/einen einer integrierten Schaltung, eines Sensors, eines Transistors, einer Diode und einer passiven elektrischen Komponente umfasst, elektrisch mit dem mindestens einen Kontaktelement gekoppelt.
  4. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die externen Kontaktelemente elektrisch mit den Kontaktbereichen der Metallisierungsschicht gekoppelt sind.
  5. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die externen Kontaktelemente elektrisch mit dem mindestens einen Kontaktelement des Halbleiterchips gekoppelt sind.
  6. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei die externen Kontaktelemente Lotelemente, insbesondere Lotkugeln oder Lotbumps, umfassen.
  7. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend: mindestens eine Durchverbindung, die sich durch den Kapselungskörper erstreckt, wobei die Durchverbindung die Metallisierungsschicht mit einem der externen Kontaktelemente koppelt.
  8. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend: einen über der Metallisierungsschicht aufgebrachten Sensor.
  9. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 8, wobei der Sensor einer oder mehrere eines Drucksensors, eines chemischen Sensors, eines biologischen Sensors, eines Gassensors und eines Beschleunigungssensors ist.
  10. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend: eine über der Metallisierungsschicht aufgebrachte Polymerschicht, wobei die Polymerschicht mindestens ein aktives elektronisches Bauelement umfasst.
  11. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend: ein auf der Metallisierungsschicht aufgebrachtes Filterelement.
  12. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 11, wobei das Filterelement ein oder mehrere eines optischen Filters, eines Schallwellenfilters, eines Interferenzfilters, eines Fabry-Perot-Filters umfasst.
  13. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend: eine über der Metallisierungsschicht aufgebrachte mechanisch verformbare Schicht.
  14. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, wobei: der Halbleiterchip innerhalb des Halbleiter-Bauelements horizontal orientiert ist.
  15. Halbleiter-Bauelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, wobei: der Halbleiterchip innerhalb des Halbleiter-Bauelements vertikal orientiert ist.
  16. Halbleiter-Bauelement, das Folgendes umfasst: einen Halbleiterchip, der mindestens ein Kontaktelement auf einer Hauptfläche davon umfasst; eine Kapselungsschicht, die den Halbleiterchip kapselt, wobei die Kapselungsschicht eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche aufweist; eine Umverdrahtungsschicht, die sich über dem Halbleiterchip und der ersten Fläche der Kapselungsschicht erstreckt und eine Metallisierungsschicht enthält, die Kontaktbereiche umfasst, die mit den Kontaktelementen des Halbleiterchips verbunden sind; und ein Array von auf der zweiten Fläche der Kapselungsschicht angeordneten externen Kontaktelementen.
  17. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, das Folgendes umfasst: Platzieren von mehreren Halbleiterchips auf einem Träger, wobei jeder der Halbleiterchips eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche aufweist; Aufbringen eines Kapselungsmaterials über den mehreren Halbleiterchips und dem Träger, um einen Kapselungskörper mit einer dem Träger zugewandten ersten Fläche und einer zweiten Fläche gegenüber der ersten Fläche auszubilden; Aufbringen einer Umverteilungsschicht über den mehreren Halbleiterchips und der ersten Fläche des Kapselungskörpers; und Aufbringen eines Arrays von externen Kontaktelementen auf der zweiten Fläche des Kapselungskörpers.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Halbleiterchips jeweils mindestens ein Kontaktelement umfassen, wobei sich die Kontaktelemente des Halbleiterchips nur auf der ersten Fläche des Halbleiterchips befinden.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, weiterhin umfassend: Beseitigen des Kapselungskörpers von dem Träger.
  20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 19, weiterhin umfassend: Erzeugen mindestens einer Durchverbindung, die sich durch den Kapselungskörper erstreckt.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Erzeugen der mindestens einen Durchverbindung das Erzeugen mindestens eines Durchgangslochs durch den Kapselungskörper umfasst.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Erzeugen mindestens eines Durchgangslochs mindestens eines von Ätzen des mindestens einen Durchgangslochs, Bohren des mindestens einen Durchgangslochs oder Laserätzen des mindestens einen Durchgangslochs umfasst.
  23. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 22, weiterhin umfassend: Aufbringen eines Sensors über der Umverdrahtungsschicht.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Sensor einer oder mehrere eines Drucksensors, eines chemischen Sensors, eines biologischen Sensors, eines Gassensors und eines Beschleunigungssensors ist.
  25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 24, weiterhin umfassend: Aufbringen einer Polymerschicht über der Umverdrahtungsschicht, wobei die Polymerschicht mindestens ein aktives Elektronikbauelement umfasst.
  26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 25, weiterhin umfassend: Aufbringen eines Filterelements über der Umverdrahtungsschicht.
  27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei das Filterelement ein oder mehrere eines optischen Filters, eines Schallwellenfilters, eines Interferenzfilters, eines Fabry-Perot-Filters umfasst.
  28. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 17 bis 27, weiterhin umfassend: Aufbringen einer mechanisch verformbaren Schicht über der Umverdrahtungsschicht.
  29. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiter-Bauelements, das Folgendes umfasst: Platzieren von mehreren Halbleiterchips auf einem Träger, wobei jeder der Halbleiterchips eine erste Fläche und eine zweite Fläche gegenüber der ersten Fläche aufweist; Aufbringen eines Kapselungsmaterials über den mehreren Halbleiterchips und dem Träger, um einen Kapselungskörper mit einer dem Träger zugewandten ersten Fläche und einer zweiten Fläche gegenüber der ersten Fläche auszubilden; Aufbringen einer Umverteilungsschicht über den mehreren Halbleiterchips und der ersten Fläche des Kapselungskörpers; und Aufbringen eines Arrays von externen Kontaktelementen auf der zweiten Fläche des Kapselungskörpers.
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