DE102011001556B4 - Herstellungsverfahren für einen gekapselten Halbleiterchip mit externen Kontaktpads - Google Patents
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- H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
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- H01L2224/13139—Silver [Ag] as principal constituent
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- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13144—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13155—Nickel [Ni] as principal constituent
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- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
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- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/13198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/13199—Material of the matrix
- H01L2224/1329—Material of the matrix with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
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- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/13198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/13298—Fillers
- H01L2224/13299—Base material
- H01L2224/133—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13339—Silver [Ag] as principal constituent
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/13198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/13298—Fillers
- H01L2224/13299—Base material
- H01L2224/133—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13344—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
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- H01L2224/13198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/13298—Fillers
- H01L2224/13299—Base material
- H01L2224/133—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13347—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/13001—Core members of the bump connector
- H01L2224/13099—Material
- H01L2224/13198—Material with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials in the form of a matrix with a filler, i.e. being a hybrid material, e.g. segmented structures, foams
- H01L2224/13298—Fillers
- H01L2224/13299—Base material
- H01L2224/133—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
- H01L2224/13338—Base material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
- H01L2224/13355—Nickel [Ni] as principal constituent
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
- H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
- H01L2224/80003—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus
- H01L2224/80006—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding involving a temporary auxiliary member not forming part of the bonding apparatus being a temporary or sacrificial substrate
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
- H01L2224/808—Bonding techniques
- H01L2224/80801—Soldering or alloying
- H01L2224/80815—Reflow soldering
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
- H01L2224/808—Bonding techniques
- H01L2224/80801—Soldering or alloying
- H01L2224/8082—Diffusion bonding
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/80001—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected by connecting a bonding area directly to another bonding area, i.e. connectorless bonding, e.g. bumpless bonding
- H01L2224/808—Bonding techniques
- H01L2224/8084—Sintering
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- H01L2224/93—Batch processes
- H01L2224/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
- H01L2224/97—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/10—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers
- H01L2225/1005—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/1011—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement
- H01L2225/1017—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement the lowermost container comprising a device support
- H01L2225/1035—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement the lowermost container comprising a device support the device being entirely enclosed by the support, e.g. high-density interconnect [HDI]
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- H01L2924/1533—Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate the connection portion being formed both on the die mounting surface of the substrate and outside the die mounting surface of the substrate
- H01L2924/15331—Connection portion the connection portion being formed on the die mounting surface of the substrate the connection portion being formed both on the die mounting surface of the substrate and outside the die mounting surface of the substrate being a ball array, e.g. BGA
Abstract
Verfahren, umfassend:Aufbringen einer dielektrischen Schicht (11) auf einem Träger (10);Strukturieren der dielektrischen Schicht (11), so dass Durchgangslöcher (31) für externe Kontaktpads (24) gebildet werden; Aufbringen einer planaren Metallschicht (12) auf der dielektrischen Schicht (11), wobei die Metallschicht (12) durch Laminieren einer Metallfolie (21) auf die mit den Durchgangslöchern (31) versehene dielektrische Schicht (11) aufgebracht wird;Platzieren eines ersten Halbleiterchips (13) auf der Metallschicht (12), so dass Kontaktpads (14) des ersten Halbleiterchips (13) der Metallschicht (12) zugewandt sind;Bedecken des ersten Halbleiterchips (13) mit einem Kapselungsmaterial (15); undEntfernen des Trägers (10).
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gekapselten Halbleiterchips mit externen Kontaktpads.
- Hersteller von Halbleiterbauelementen streben ständig danach, die Leistung ihrer Produkte zu erhöhen, und gleichzeitig ihre Herstellungskosten zu senken. Ein kostenintensiver Bereich bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen ist das Kapseln der Halbleiterchips. Wie der Fachmann weiß, werden integrierte Schaltungen in Wafern hergestellt, die dann vereinzelt werden, um Halbleiterchips herzustellen. Ein oder mehrere Halbleiterchips werden in einem Baustein platziert, um sie vor Umgebungs- und physischen Beanspruchungen zu schützen. Zudem enthält der Baustein eine oder mehrere Metallschichten, um von außerhalb des Bauelements elektrischen Zugang zu den Halbleiterchips bereitzustellen.
-
US2010/0148360 A1 -
DE 10 2009 012 524 A1 zeigt ebenfalls eine Kapselung von Halbleiterchips. Erst nach dem Entfernen eines Hilfsträgers wird eine Metallschicht aufgebracht. -
US 2006/0208356 A1 - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges Verfahren zur Kapselung von Halbleiterchips anzugeben. Ferner soll ein entsprechendes Bauelement mit einem gekapselten Halbleiterchip geschaffen werden.
- Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung von Prinzipien von Ausführungsformen. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
- Die
1A -1F zeigen schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauelements einschließlich Bereitstellen eines Trägers, Aufbringen einer dielektrischen Schicht, einer Metallschicht und eines Halbleiterchips auf den Träger und Entfernen des Trägers; -
2 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Bauelements einschließlich einer externe Kontaktpads bildenden Keimschicht, einer auf der Keimschicht aufgebrachten Metallschicht und eines Halbleiterchips in Kontakt mit der Metallschicht; -
3A -3K zeigen schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauelements einschließlich Bereitstellen eines Trägers, Aufbringen einer Keimschicht auf dem Träger, galvanisches Abscheiden einer Metallschicht auf der Keimschicht und Montieren eines Halbleiterchips auf der Metallschicht; -
4A -4H zeigen schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Verfahrens einschließlich Kapseln eines Halbleiterchips in einem Kapselungskörper, Herstellen von Vias in dem Kapselungskörper und Aufbringen einer Umverdrahtungsschicht auf dem Kapselungskörper; -
5 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Systems mit einer Leiterplatte und einem auf der Leiterplatte montierten Bauelement; und -
6 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Systems einschließlich zweier aufeinander gestapelter und auf einer Leiterplatte montierter Bauelemente. - Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist.
- Die Ausdrücke „gekoppelt“ und/oder „elektrisch gekoppelt“ sollen, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, nicht bedeuten, dass die Elemente direkt zusammengekoppelt sein müssen; dazwischenliegende Elemente können zwischen den „gekoppelten“ oder „elektrisch gekoppelten“ Elementen vorgesehen sein.
- Halbleiterchips enthaltende Bauelemente werden im Folgenden beschrieben. Die Halbleiterchips können unterschiedlichen Typs sein, können durch verschiedene Technologien hergestellt sein und können beispielsweise integrierte elektrische, elektrooptische oder elektromechanische Schaltungen oder passive Elemente enthalten. Die integrierten Schaltungen können beispielsweise als integrierte Logikschaltungen, integrierte Analogschaltungen, integrierte Mischsignalschaltungen, integrierte Leistungsschaltungen, Speicherschaltungen oder integrierte passive Elemente ausgelegt sein. Weiterhin können die Halbleiterchips als sogenannte MEMS (mikroelektromechanische Systeme) konfiguriert sein und können mikromechanische Strukturen wie etwa Brücken, Membranen oder Zungenstrukturen enthalten. Die Halbleiterchips können als Sensoren oder Aktuatoren, beispielsweise Drucksensoren, Beschleunigungssensoren, Drehungssensoren, Mikrofone usw. konfiguriert sein. Die Halbleiterchips können als Antennen und/oder diskrete passive Elemente und/oder Chipstapel konfiguriert sein. Halbleiterchips, in die solche funktionalen Elemente eingebettet sind, enthalten im Allgemeinen Elektronikschaltungen, die dazu dienen, die funktionalen Elemente anzusteuern oder von den funktionalen Elementen generierte Signale weiter zu verarbeiten. Die Halbleiterchips brauchen nicht aus einem spezifischen Halbleitermaterial hergestellt zu sein, beispielsweise Si, SiC, SiGe, GaAs, und können weiterhin anorganische und/oder organische Materialien enthalten, die keine Halbleiter sind, wie etwa beispielsweise diskrete passive Elemente, Antennen, Isolatoren, Kunststoffe oder Metalle.
- Die Halbleiterchips können Kontaktpads (oder Elektroden oder Kontaktelemente oder Kontaktflächen) besitzen, die das Herstellen eines elektrischen Kontakts mit den in den Halbleiterchips enthaltenen integrierten Schaltungen gestatten. Die Kontaktpads können eine oder mehrere Metallschichten enthalten, die auf das Halbleitermaterial der Halbleiterchips aufgebracht werden. Die Metallschichten können mit einer beliebigen gewünschten geometrischen Gestalt und einer beliebigen gewünschten Materialzusammensetzung hergestellt werden. Die Metallschichten können beispielsweise in der Form einer einen Bereich bedeckenden Schicht ausgebildet sein. Als das Material kann jedes gewünschte Metall oder jede gewünschte Metalllegierung verwendet werden, beispielsweise Aluminium, Titan, Gold, Silber, Kupfer, Palladium, Platin, Nickel, Chrom oder Nickel-Vanadium. Die Metallschichten brauchen nicht homogen oder nur aus einem Material hergestellt zu sein, das heißt, verschiedene Zusammensetzungen und Konzentrationen der in den Metallschichten enthaltenen Materialien sind möglich. Die Kontaktpads können sich auf den aktiven Hauptflächen der Halbleiterchips oder auf anderen Flächen der Halbleiterchips befinden.
- Eine oder mehrere Metallschichten mit der Gestalt von Leiterlinien (oder Leiterbahnen) können bereitgestellt werden und können elektrisch an den Halbleiterchip gekoppelt sein. Die Metallschichten können beispielsweise verwendet werden, um eine Umverdrahtungsschicht herzustellen. Die Leiterlinien können als Verdrahtungsschichten verwendet werden, um von außerhalb des Bauelements einen elektrischen Kontakt mit den Halbleiterchips herzustellen und/oder einen elektrischen Kontakt mit anderen Halbleiterchips und/oder in dem Bauelement enthaltenen Komponenten herzustellen. Die Leiterlinien können die Kontaktpads der Halbleiterchips an die externen Kontaktpads koppeln. Die Leiterlinien können mit einer beliebigen gewünschten geometrischen Gestalt und einer beliebigen gewünschten Materialzusammensetzung hergestellt werden. Als das Material kann jedes gewünschte Metall verwendet werden, beispielsweise Aluminium, Nickel, Palladium, Silber, Zinn, Gold oder Kupfer, oder es können Metalllegierungen verwendet werden. Die Leiterlinien brauchen nicht homogen oder nur aus einem Material hergestellt zu sein, das heißt, verschiedene Zusammensetzungen und Konzentrationen der in den Leiterlinien enthaltenen Materialien sind möglich. Weiterhin können die Leiterlinien über oder unter oder zwischen elektrisch isolierenden Schichten angeordnet sein.
- Die unten beschriebenen Bauelemente enthalten externe Kontaktpads (oder externe Kontaktelemente), die von beliebiger Gestalt und Größe sein können. Die externen Kontaktpads können von außerhalb der Bauelemente zugänglich sein und können somit das Herstellen eines elektrischen Kontakts mit den Halbleiterchips von außerhalb der Bauelemente gestatten. Weiterhin können die externen Kontaktpads wärmeleitend sein und können als Kühlkörper zum Ableiten der von den Halbleiterchips generierten Wärme dienen. Die externen Kontaktpads können aus einem beliebigen gewünschten elektrisch leitenden Material bestehen, beispielsweise einem Metall wie etwa Kupfer, Aluminium oder Gold, einer Metalllegierung oder einem elektrisch leitenden organischen Material. Die externen Kontaktpads können durch Abschnitte der Metallschichten gebildet werden. Lötmaterial wie etwa Lötkugeln oder Löthöcker können auf den externen Kontaktpads abgeschieden werden.
- Die Halbleiterchips oder mindestens Teile der Halbleiterchips können mit einem Kapselungsmaterial bedeckt sein, das elektrisch isolieren kann und das einen Kapselungskörper bilden kann. Das Kapselungsmaterial kann ein beliebiges entsprechendes duroplastisches, thermoplastisches oder wärmehärtendes Material oder Laminat (Prepreg) sein und kann Füllmaterialien enthalten. Es können verschiedene Techniken eingesetzt werden, um die Halbleiterchips mit dem Kapselungsmaterial zu kapseln, beispielsweise Formpressen, Spritzgießen, Pulversintern, Flüssigmolden oder Laminierung. Es können Hitze und/oder Druck eingesetzt werden, um das Kapselungsmaterial aufzubringen.
- Das Kapselungsmaterial kann verwendet werden, um Packages (Kapselungen) vom Fan-Out-Typ herzustellen. Bei einem Package vom Fan-Out-Typ.befinden sich mindestens einige der externen Kontaktpads und/oder Leiterlinien, die den Halbleiterchip mit den externen Kontaktpads verbinden, seitlich außerhalb des Umrisses des Halbleiterchips oder schneiden mindestens den Umriss des Halbleiterchips. Bei Packages vom Fan-Out-Typ wird somit ein peripher äußerer Teil des Package des Halbleiterchips in der Regel (zusätzlich) dazu verwendet, das Package elektrisch mit externen Anwendungen wie etwa Anwendungsplatinen usw. zu verbinden. Dieser äußere Teil des Package, der den Halbleiterchip umgibt, vergrößert effektiv den Kontaktbereich des Package in Relation zu der Bodenfläche des Halbleiterchips, was zu gelockerteren Beschränkungen hinsichtlich der Packagepadgröße und der Teilung bezüglich der späteren Verarbeitung führt, zum Beispiel Montage auf dem zweiten Level.
-
1A -1F zeigen schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements100 . Ein Querschnitt des durch das Verfahren erhaltenen Bauelements100 ist in1F gezeigt. Wie in1A gezeigt, wird ein Träger10 bereitgestellt. Eine dielektrische Schicht11 wird auf den Träger10 aufgebracht, wie in1B gezeigt. Eine Metallschicht12 wird auf die dielektrische Schicht11 aufgebracht, wie in1C gezeigt.1D zeigt, dass ein Halbleiterchip13 auf der Metallschicht12 platziert wird. Der Halbleiterchip13 weist Kontaktpads14 auf, die der Metallschicht12 zugewandt sind, wenn der Halbleiterchip13 auf der Metallschicht12 platziert wird. Der Halbleiterchip13 wird dann mit einem Kapselungsmaterial15 bedeckt, wie in1E gezeigt. Danach wird der Träger10 entfernt, wie in1F gezeigt. -
2 zeigt schematisch ein Bauelement200 im Querschnitt. Das Bauelement200 enthält eine Keimschicht21 (englisch: seed layer) mit einer ersten Fläche22 und einer zweiten Fläche23 gegenüber der ersten Fläche22 . Abschnitte der ersten Fläche22 der Keimschicht21 bilden externe Kontaktpads24 . Eine galvanisch aufgewachsene Metallschicht20 wird auf der zweiten Fläche23 der Keimschicht21 aufgebracht. Das Bauelement200 enthält weiterhin einen Halbleiterchip13 mit Kontaktpads14 . Die Kontaktpads14 stehen in Kontakt mit der galvanisch aufgewachsenen Metallschicht20 . Der Halbleiterchip13 kann mit einem Kapselungsmaterial15 bedeckt werden, wodurch ein Kapselungskörper ausgebildet wird. - Die
3A -3K zeigen schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements300 , von dem ein Querschnitt in3K gezeigt ist. Das in3A -3K gezeigte Verfahren ist eine Implementierung des in1A -1F gezeigten Verfahrens. Die Einzelheiten des Produktionsverfahrens, die unten beschrieben sind, können deshalb gleichermaßen auf das Verfahren von1A -1F angewendet werden. Weiterhin ist das Bauelement300 eine Implementierung des in2 gezeigten Bauelements200 . Die Einzelheiten des Bauelements300 , die unten beschrieben sind, können deshalb gleichermaßen auf das Bauelement200 angewendet werden. -
3A zeigt schematisch einen Träger10 , der eine aus einem starren Material hergestellte Platte sein kann, beispielsweise ein Metall wie etwa Nickel, Stahl oder rostfreier Stahl, Laminat, Film oder ein Materialstapel. Der Träger10 kann mindestens eine ebene Fläche aufweisen, auf der Komponenten des Bauelements300 platziert werden können. Die Gestalt des Trägers10 ist nicht auf irgendeine geometrische Gestalt beschränkt, beispielsweise kann der Träger10 rund oder quadratisch sein. Der Träger10 kann eine beliebige angemessene Größe aufweisen. - Ein Klebeband
30 , beispielsweise ein doppelseitiges Klebeband, kann auf den Träger10 laminiert werden. Die Funktion des Klebebands30 besteht darin, eine lösbare Fixierung der auf dem Träger10 platzierten Komponenten während nachfolgender Verarbeitungsschritte bereitzustellen. Anstelle des Klebebands30 können beliebige andere geeignete Mittel verwendet werden, die der gleichen Funktion dienen. Zu diesem Zweck kann der Träger10 eine bestimmte Beschichtung aufweisen, beispielsweise eine Gold- oder Teflonbeschichtung, die das Lösen des Trägers10 von den Komponenten gestattet, die auf dem Träger10 platziert sind. -
3B zeigt schematisch eine dielektrische Schicht11 , die auf dem Klebeband30 abgeschieden ist. Die dielektrische Schicht11 kann auf verschiedene Weisen hergestellt werden. Beispielsweise kann die dielektrische Schicht11 aus einer Gasphase oder aus einer Lösung abgeschieden werden oder kann auf den Träger10 gedruckt oder laminiert werden. Weiterhin können Dünnschichttechnologieverfahren oder ein standardmäßiger PCB-Industrieprozessfluss für das Aufbringen der dielektrischen Schicht11 verwendet werden. Die dielektrische Schicht11 kann aus einem Polymer wie etwa Parylen, Fotolackmaterial, Imid, Epoxid, Epoxidharz, Duroplast, Silikon, Siliziumnitrid oder einem anorganischen keramikartigen Material wie etwa Silikon-Kohlenstoff-Verbindungen hergestellt sein. Die Dicke der dielektrischen Schicht11 kann bis zu 10 µm betragen oder noch höher liegen. - Die dielektrische Schicht
11 kann Durchgangslöcher31 aufweisen, die rund oder quadratisch sein können oder eine beliebige andere Geometrie aufweisen können. Ein Durchmesser d1 der Durchgangslöcher31 kann im Bereich von 100 bis 400 µm liegen oder kann auch außerhalb dieses Bereichs liegen. Die Durchgangslöcher31 in der dielektrischen Schicht11 können beispielsweise unter Einsatz fotolithografischer Verfahren und/oder Ätzverfahren nach der Abscheidung der dielektrischen Schicht11 hergestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform enthält die dielektrische Schicht11 bereits die Durchgangslöcher31 , wenn die dielektrische Schicht11 abgeschieden wird. In diesem Fall kann die dielektrische Schicht11 unter Verwendung von Laminierung, Drucken oder einer beliebigen anderen angemessenen Technik abgeschieden werden. -
3C zeigt schematisch eine Keimschicht21 , die über der dielektrischen Schicht11 platziert ist. Die Keimschicht21 kann beispielsweise eine Metallfolie sein, die aus beispielsweise Kupfer, Platin, Palladium oder Titan oder irgendeinem anderen geeigneten Metall oder irgendeiner anderen geeigneten Metalllegierung hergestellt ist. Eine Dicke d2 der Keimschicht21 kann im Bereich von 500 nm bis 3 µm oder sogar außerhalb dieses Bereichs liegen. Die Keimschicht21 kann abgeschieden werden, indem die Metallfolie unter Verwendung von Hitze und/oder Druck auf die dielektrische Schicht11 laminiert wird. - Die Keimschicht
21 weist eine erste Fläche22 auf, die der dielektrischen Schicht11 zugewandt ist, und eine zweite Fläche23 gegenüber der ersten Fläche22 . Beide Flächen22 und 23 der Keimschicht21 können im Wesentlichen planar sein. Die Dicke der Keimschicht21 kann vergrößert werden, indem beispielsweise durch galvanische Abscheidung eine Metallschicht auf der zweiten Fläche23 der Keimschicht21 abgeschieden wird. Zu diesem Zweck kann ein Galvanoresist auf der zweiten Fläche23 der Keimschicht21 abgeschieden werden. -
3D zeigt schematisch eine Fotolackschicht32 , die auf die zweite Fläche23 der Keimschicht21 gedruckt, elektrisch abgeschieden oder aufgeschleudert werden kann. Durch Exposition zu Licht mit einer geeigneten Wellenlänge durch eine Maske und nachfolgende Entwicklung oder Lasereinwirkung werden in der Fotolackschicht32 Vertiefungen33 ausgebildet. -
3E zeigt schematisch eine Metallschicht20 , die galvanisch aufgewachsen wird und die Abschnitte der Keimschicht21 verstärkt, die durch die Vertiefungen33 in der Fotolackschicht32 exponiert sind. Als Material für die Metallschicht 20 können Kupfer oder andere Metalle oder Metalllegierungen verwendet werden. Während der galvanischen Abscheidung des Metallmaterials kann die Keimschicht21 als Elektrode verwendet werden. Eine Dicke d3 der Metallschicht20 kann über 3 µm liegen. -
3F zeigt schematisch, dass nach dem Plattieren der Metallschicht20 die Fotolackschicht32 durch Einsatz eines entsprechenden Lösemittels abgelöst wird. Die nun exponierten Abschnitte der Keimschicht21 , die nicht mit der Metallschicht20 bedeckt worden sind, können durch einen kurzen Ätzschritt entfernt werden, wodurch eine strukturierte Metallschicht12 hergestellt wird, wie in3F gezeigt. - In einer Richtung parallel zu der Hauptfläche des Trägers
10 besteht die strukturierte Metallschicht12 aus getrennten Leiterlinien, und in einer Richtung orthogonal zu der Hauptfläche des Trägers10 besteht die strukturierte Metallschicht 12 aus der Keimschicht21 , die direkt an der dielektrischen Schicht11 angebracht ist, und der galvanisch aufgewachsenen Metallschicht20 , die direkt an der Keimschicht21 angebracht ist. Die Metallschicht12 weist eine Dicke d4 auf, die üblicherweise über 3 µm und insbesondere über 6 µm beträgt. - Gemäß einer Ausführungsform besteht die Metallschicht
12 aus nur einer Metallschicht (nicht gezeigt). Bei dieser Ausführungsform kann die Metallschicht12 als eine Folie mit einer Dicke d4 auf die dielektrische Schicht11 laminiert werden. Danach kann die Metallschicht12 unter Verwendung von fotolithografischen und Ätzverfahren oder anderen angemessenen Techniken strukturiert werden. -
3G zeigt schematisch einen ersten Halbleiterchip13 und einen zweiten Halbleiterchip40 , die auf der oberen Fläche der galvanisch aufgewachsenen Metallschicht20 montiert sind. Der erste Halbleiterchip13 weist auf einer ersten Hauptfläche 41 des ersten Halbleiterchips13 angeordnete Kontaktpads 14 auf. Der zweite Halbleiterchip40 weist auf einer ersten Hauptfläche43 des zweiten Halbleiterchips40 angeordnete Kontaktpads42 auf. Die ersten Hauptflächen41 ,43 sind der Metallschicht20 zugewandt, und die Kontaktpads14 ,42 können elektrisch an eine jeweilige der Leiterlinien der Metallschicht20 gekoppelt sein. - Wenngleich in
3G nur zwei Halbleiterchips13 ,40 gezeigt sind, kann auf der Metallschicht20 eine beliebige Anzahl von Halbleiterchips montiert werden. Beispielsweise können mehr als 50 oder 500 oder 1000 Halbleiterchips auf dem Träger10 platziert werden. Die Halbleiterchips können beispielsweise in einem Array angeordnet werden. Die Halbleiterchips werden mit einem größeren Abstand als dem, in dem sie sich in dem Wafer-Verbund befanden, auf dem Träger10 umgesetzt. Die Halbleiterchips können auf dem gleichen Halbleiter-Wafer hergestellt worden sein, können aber alternativ auf anderen Halbleiter-Wafern hergestellt worden sein. Weiterhin können die Halbleiterchips physisch identisch sein, können aber auch verschiedene integrierte Schaltungen enthalten und/oder andere Komponenten darstellen. - Die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktpads
14 ,42 der Halbleiterchips13 ,40 und der Metallschicht20 kann beispielsweise durch Aufschmelzlöten, Vakuumlöten, Diffusionslöten, Sintern, adhäsives Bonden mit Hilfe eines elektrisch leitenden Klebers oder andere angemessene Techniken hergestellt werden. - Im Fall eines Lötprozesses können Lötabscheidungen auf den Kontaktpads
14 ,42 der Halbleiterchips13 ,40 platziert werden, bevor die Halbleiterchips13 ,40 auf der Metallschicht 20 platziert werden. Alternativ können die Lötabscheidungen auf der Metallschicht20 platziert werden. Falls die Halbleiterchips13 ,40 adhäsiv an die Metallschicht20 gebondet werden, ist es möglich, leitende Kleber zu verwenden, die auf Epoxidharzen basieren können und mit Gold, Silber, Nickel oder Kupfer angereichert sein können, um die elektrische Leitfähigkeit herzustellen. Als eine weitere Alternative kann eine Paste, die Metallpartikel (Nanopartikel) enthält, auf den Kontaktpads14 ,42 abgeschieden werden. Die Metallpartikel können beispielsweise aus einem Metall wie etwa Silber, Gold, Kupfer, Zinn oder Nickel bestehen. Mindestens ein Bruchteil der Metallpartikel können Durchmesser von unter 100 nm oder 50 nm oder 10 nm aufweisen. Die Metallpartikel können auf eine Temperatur unter der Schmelztemperatur des Metalls erhitzt werden, aus dem sie bestehen. Die Temperatur kann hoch genug sein, um einen Sinterprozess zu initiieren, wodurch zwischen den Kontaktpads14 ,42 und der Metallschicht20 eine gesinterte Schicht entsteht. Die Schicht aus den gesinterten Metallpartikeln liefert dann eine elektrische Kopplung zwischen den Kontaktpads14 ,42 und der Metallschicht20 . -
3H zeigt schematisch ein Kapselungsmaterial15 , das zum Kapseln der Halbleiterchips13 ,40 verwendet wird. Bei der in3H gezeigten Ausführungsform besitzt das Kapselungsmaterial15 die Gestalt einer aus einem elektrisch isolierenden Polymermaterial hergestellten Lage. Das Polymermaterial kann beispielsweise ein Prepreg sein (abgekürzt für vorimprägnierte Fasern), dies ist eine Kombination aus einer Fasermatte, beispielsweise Glas- oder Kohlenstofffasern, und einem Harz, beispielsweise einem duroplastischen Material. Prepreg-Materialien werden üblicherweise zum Herstellen von PCBs (gedruckten Leiterplatten) verwendet. Zu wohlbekannten Prepreg-Materialien, die in der PCB-Industrie verwendet werden und die hier als das Polymermaterial verwendet werden können, zählen: FR-2 , FR-3 , FR-4 , FR-5 , FR-6 , G-10, CEM-1 , CEM-2 , CEM-3 , CEM-4 und CEM-5 . - Das Kapselungsmaterial
15 mit der Gestalt einer Lage, wie in3H gezeigt, kann Durchgangslöcher44 besitzen. Das Kapselungsmaterial15 wird derart über dem Träger10 platziert, dass die Halbleiterchips13 ,40 in den Durchgangslöchern44 des Kapselungsmaterials15 angeordnet sind. Das Kapselungsmaterial15 kann durch Einwirken von Hitze und Druck für eine geeignete Zeit auf die darunter liegende Struktur laminiert werden. -
3I zeigt schematisch das Kapselungsmaterial15 , nachdem es auf den Träger10 laminiert worden ist, um einen Kapselungskörper auszubilden. Das Kapselungsmaterial15 bedeckt möglicherweise nicht nur Seitenflächen45 ,46 der Halbleiterchips13 ,40 sondern auch zweite Hauptflächen47 ,48 der Halbleiterchips13 ,40 . Die zweiten Hauptflächen47 ,48 befinden sich gegenüber den ersten Hauptflächen41 bzw.43 . - Gemäß einer Ausführungsform ist das Kapselungsmaterial
15 ein duroplastisches oder wärmehärtendes Formmaterial. In diesem Fall kann das Kapselungsmaterial15 auf einem Epoxidmaterial basieren und kann ein Füllmaterial enthalten, das aus kleinen Partikeln aus Glas (SiO2) oder anderen, elektrisch isolierenden mineralischen Füllmaterialien wie Al2O3 oder organischen Füllmaterialien besteht. Das Formmaterial kann beispielsweise durch Formpressen, Spritzgießen, Granulatformen, Pulversintern oder Flüssigmolden aufgebracht werden. -
3J zeigt schematisch, dass die in das Kapselungsmaterial 15 gekapselten Halbleiterchips13 ,40 von dem Träger10 gelöst werden. Zu diesem Zweck kann das Klebeband30 Thermo-Release-Eigenschaften aufweisen, die das Entfernen des Klebebands30 und des Trägers10 während einer Wärmebehandlung gestatten. Das Entfernen des Klebebands30 und des Trägers10 von der dielektrischen Schicht11 wird bei einer entsprechenden Temperatur ausgeführt, die von den Thermo-Release-Eigenschaften des Klebebands30 abhängt und üblicherweise über 150 °C liegt. Durch das Entfernen des Trägers10 und des Klebebands30 wird ein Werkstück50 erhalten. -
3K zeigt schematisch, dass die Bauelemente300 voneinander getrennt werden, indem das Werkstück50 zerlegt wird. Das Zerlegen des Werkstücks50 kann beispielsweise durch Verwenden von Sägen, Schneiden, Fräsen, Ätzen oder einem Laserstrahl durchgeführt werden. - Diejenigen Abschnitte der ersten Fläche
22 der Keimschicht 21, die durch die Durchgangslöcher31 in der dielektrischen Schicht11 exponiert sind, bilden externe Kontaktpads24 der Bauelemente300 . Die externen Kontaktpads24 sind elektrisch an die Kontaktpads14 ,42 der Halbleiterchips13 ,40 über die Keimschicht und die galvanisch aufgewachsene Metallschicht20 gekoppelt. Somit gestatten die externen Kontaktpads24 das elektrische Kontaktieren der integrierten Schaltungen, die in die Halbleiterchips13 ,40 integriert sind. Die dielektrische Schicht11 hat die Funktion einer Lötstoppschicht. - Die durch das oben beschriebene Verfahren hergestellten Bauelemente
300 können Packages vom Fan-Out-Typ sein. Das Kapselungsmaterial15 gestattet, dass die durch die Keimschicht21 und die Metallschicht20 ausgebildete Umverdrahtungsschicht sich über den Umriss der Halbleiterchips13 ,40 erstreckt. Die externen Kontaktpads24 brauchen deshalb nicht innerhalb des Umrisses der Halbleiterchips13 ,40 angeordnet zu sein, sondern können über einen größeren Bereich verteilt sein. Der vergrößerte Bereich, der für die Anordnung der externen Kontaktpads24 infolge des Kapselungskörpers15 zur Verfügung steht, bedeutet, dass die externen Kontaktpads24 nicht nur in einer größeren Distanz voneinander angeordnet sein können, sondern dass die größte Anzahl externer Kontaktpads24 , die dort angeordnet werden kann, gleichermaßen im Vergleich zu der Situation vergrößert ist, wenn alle externen Kontaktpads 24 innerhalb des Umrisses der Halbleiterchips13 ,40 angeordnet sind. - Das oben beschriebene Herstellungsverfahren, wo die Halbleiterchips
13 ,40 auf die Umverdrahtungsschicht aufgebracht werden (anstatt die Umverdrahtungsschicht auf den Halbleiterchips anzubringen) gestattet es, Leiterlinien mit reduzierten seitlichen Abmessungen zu verwenden. Beispielsweise können die Breiten der aus der strukturierten Keimschicht21 und der Metallschicht20 ausgebildeten Leiterlinien sowie die Abstände zwischen benachbarten Leiterlinien nur bis zu 1 µm betragen. Der Grund dafür ist, dass die Halbleiterchips13 ,40 auf der Umverdrahtungsschicht montiert werden, bevor die Halbleiterchips13 ,40 mit dem Kapselungsmaterial15 bedeckt werden. Falls die Halbleiterchips13 ,40 mit dem Kapselungsmaterial 15 bedeckt werden, bevor die Umverdrahtungsschicht hergestellt wird, würden die Halbleiterchips13 ,40 während des Kapselungsprozesses seitlich verschoben werden, was eine größere Breite der Leiterlinien und größere Abstände zwischen benachbarten Leiterlinien erfordern würde. - Für einen Fachmann ist es offensichtlich, dass die in
3K gezeigten Bauelemente300 und deren Herstellung wie oben beschrieben nur ein Ausführungsbeispiel sein sollen und viele Variationen möglich sind. Jedes der oben beschriebenen Bauelemente300 enthält einen einzigen Halbleiterchip. Alternativ können zwei oder mehr Halbleiterchips oder passive Elemente unterschiedlichen Typs in dem gleichen Bauelement300 enthalten sein. Die Halbleiterchips und passiven Elemente können hinsichtlich Funktion, Größe, Herstellungstechnologie usw. differieren. Weiterhin enthält die Umverdrahtungsschicht der Bauelemente300 nur eine Schicht von Leiterbahnen. Alternativ können zwei oder mehr Schichten von Leiterbahnen bereitgestellt werden. Diese Schichten können aufeinander gestapelt werden und dieleketrische Schichten können zwischen benachbarten Schichten von Leiterbahnen angeordnet werden. - Gemäß einer Ausführungsform ist die dielektrische Schicht
11 nicht strukturiert, wenn sie auf dem Träger10 abgeschieden wird (siehe3B ). Stattdessen besitzt die dielektrische Schicht11 eine im Wesentlichen planare obere Fläche. Die Metallschicht12 , die beispielsweise aus der Keimschicht21 und der galvanisch aufgewachsenen Metallschicht20 oder alternativ einer einzelnen Metallschicht bestehen kann, wird dann auf die im Wesentlichen planare obere Oberfläche der dielektrischen Schicht11 aufgebracht und strukturiert. Bei dieser Ausführungsform werden die Durchgangslöcher31 mit dem Durchmesser d1 in der dielektrischen Schicht11 ausgebildet, nachdem der Träger10 entfernt worden ist (siehe3J ). Die Durchgangslöcher31 können mit einem Laserstrahl hergestellt werden. - Die
4A -4H zeigen schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements400 , von dem ein Querschnitt in4H gezeigt ist. Das in den4A -4H gezeigte Verfahren ist eine Variation des in den3A -3K gezeigten Verfahrens. Viele der Herstellungsschritte des unten vorgelegten Verfahrens sind ähnlich oder identisch mit den oben beschriebenen Herstellungsschritten. Deshalb wird nachfolgend, wo angebracht, auf die Beschreibung des Verfahrens der3A -3K Bezug genommen. -
4A zeigt schematisch das Werkstück50 von3J . Die Herstellung des Werkstücks50 kann identisch oder ähnlich den oben beschriebenen, und in3A -3J gezeigten Herstellungsschritten sein. -
4B zeigt schematisch Durchgangslöcher51 , die in dem Kapselungsmaterial15 ausgebildet sind. Die Durchgangslöcher 51 erstrecken sich von der oberen Fläche zu der unteren Fläche des Kapselungsmaterials15 und exponieren Abschnitte der oberen Fläche der galvanisch aufgewachsenen Metallschicht20 . Die Durchgangslöcher51 können mit einem Laserstrahl, einem Ätzverfahren oder irgendeinem anderen angemessenen Verfahren gebohrt werden. -
4C zeigt schematisch eine Keimschicht52 , die auf der oberen Fläche des Kapselungsmaterials15 und den Wänden der Durchgangslöcher51 abgeschieden ist. Die Keimschicht52 kann aus Platin, Palladium, Titan, Kupfer oder irgendeinem anderen angemessenen Metall oder irgendeiner anderen angemessenen Metalllegierung bestehen und kann durch stromlose Abscheidung, Sputtern, Aufdampfen oder irgendeine andere angemessene Technik abgeschieden werden. Die Keimschicht52 kann eine Dicke d5 in dem Bereich von 50 nm bis mehrere 100 nm aufweisen. -
4D zeigt schematisch eine Fotolackschicht53 , die auf die Keimschicht52 gedruckt, elektrisch abgeschieden oder aufgeschleudert werden kann. Durch Exposition zu Licht mit einer geeigneten Wellenlänge durch eine Maske und nachfolgende Entwicklung oder Lasereinwirkung werden Vertiefungen in der Fotolackschicht53 ausgebildet, die Abschnitte der Keimschicht52 exponiert. -
4E zeigt schematisch ein Metallmaterial54 , das galvanisch abgeschieden ist und die Abschnitte der Keimschicht52 verstärkt, die durch die Vertiefungen in der Fotolackschicht 53 exponiert sind. Kupfer oder andere Metalle oder Metalllegierungen können als das Metallmaterial54 verwendet werden. Während der galvanischen Abscheidung des Metallmaterials54 kann die Keimschicht52 als Elektrode verwendet werden. Das Metallmaterial54 kann bis zu einer gewünschten Höhe plattiert werden. Die aus dem Metallmaterial54 ausgebildete Schicht kann eine Dicke d6 von über 3 µm aufweisen. Bei einer Ausführungsform bedecken die Keimschicht52 und das Metallmaterial54 nur die Wände der Durchgangslöcher51 in dem Kapselungsmaterial15 , so dass Abschnitte der Durchgangslöcher51 ungefüllt bleiben. Gemäß einer weiteren Ausführungsform füllen die Keimschicht52 und das Metallmaterial54 ganz die Durchgangslöcher51 . Die Keimschicht52 und das in den Durchgangslöchern51 abgeschiedene Metallmaterial54 bilden elektrisch leitende Vias in dem Kapselungskörper15 . -
4F zeigt schematisch, dass nach dem Plattieren des Metallmaterials54 die Fotolackschicht53 unter Verwendung eines entsprechenden Lösemittels abgelöst wird. Die nun exponierten Abschnitte der Keimschicht52 , die nicht mit dem Metallmaterial54 bedeckt worden sind, können durch einen kurzen Ätzschritt entfernt werden, wodurch eine strukturierte Metallschicht erzeugt wird, wie in4F gezeigt. -
4G zeigt schematisch eine dielektrische Schicht55 , die auf dem Metallmaterial54 und den exponierten Abschnitten des Kapselungsmaterials15 abgeschieden ist. Die dielektrische Schicht55 kann auf unterschiedliche Weisen hergestellt werden. Beispielsweise kann die dielektrische Schicht55 aus einer Gasphase oder einer Lösung abgeschieden oder kann auf die darunter liegende Struktur gedruckt oder laminiert werden. Weiterhin können Dünnschichttechnologieverfahren oder ein standardmäßiger PCB-Industrieprozessfluss für das Aufbringen der dielektrischen Schicht55 verwendet werden. Die dielektrische Schicht55 kann aus einem Polymer wie etwa Parylen, Fotolackmaterial, Imid, Epoxid, Epoxidharz, Duroplast, Silikon, Siliziumnitrid oder einem anorganischen keramikartigen Material wie etwa Silikon-Kohlenstoff-Verbindungen hergestellt sein. Die Dicke der dielektrischen Schicht55 kann bis zu 10 µm betragen oder noch höher liegen. - Die dielektrische Schicht
55 kann Durchgangslöcher56 aufweisen, die rund oder quadratisch sein können oder eine beliebige andere Geometrie aufweisen können. Ein Durchmesser d7 der Durchgangslöcher56 kann im Bereich von 100 bis 400 µm liegen oder kann auch außerhalb dieses Bereichs liegen. Die Durchgangslöcher56 in der dielektrischen Schicht55 können beispielsweise unter Einsatz fotolithografischer Verfahren und/oder Ätzverfahren nach der Abscheidung der dielektrischen Schicht55 hergestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform enthält die dielektrische Schicht55 bereits die Durchgangslöcher56 , wenn die dielektrische Schicht55 abgeschieden wird. In diesem Fall kann die dielektrische Schicht55 unter Verwendung von Laminierung, Drucken oder einer beliebigen anderen angemessenen Technik abgeschieden werden. Durch die in4A -4G dargestellten Prozessschritte wird ein Werkstück60 erhalten. -
4H zeigt schematisch, dass die Bauelemente400 voneinander getrennt werden, indem das Werkstück60 zerlegt wird. Das Zerlegen des Werkstücks60 kann beispielsweise durch Verwenden von Sägen, Schneiden, Fräsen, Ätzen oder einem Laserstrahl durchgeführt werden. - Diejenigen Abschnitte der ersten Fläche
22 der Keimschicht 21, die durch die Durchgangslöcher31 in der dielektrischen Schicht11 exponiert sind, bilden die externen Kontaktpads24 der Bauelemente400 . Die externen Kontaktpads24 sind elektrisch an die Kontaktpads14 ,42 der Halbleiterchips13 ,40 über die Keimschicht21 und die galvanisch aufgewachsene Metallschicht20 gekoppelt. Somit gestatten die externen Kontaktpads24 das elektrische Zugreifen auf die integrierten Schaltungen, die in die Halbleiterchips13 ,40 integriert sind. Die dielektrische Schicht11 hat die Funktion einer Lötstoppschicht. - Die Abschnitte der oberen Fläche der Metallschicht
54 , die durch die Durchgangslöcher56 in der dielektrischen Schicht 55 exponiert sind, bilden externe Kontaktpads57 der Bauelemente400 . Die externen Kontaktpads57 sind über die Metallschichten20 ,54 und die Keimschichten21 ,52 elektrisch an die Kontaktpads14 ,42 der Halbleiterchips13 ,40 gekoppelt. Somit gestatten die externen Kontaktpads57 den elektrischen Zugriff auf die integrierten Schaltungen, die in die Halbleiterchips13 ,40 integriert sind. Die dielektrische Schicht55 hat die Funktion einer Lötstoppschicht. -
5 zeigt schematisch ein System500 , das das auf einer Leiterplatte70 , beispielsweise einer PCB, montierte Bauelement300 enthält. Die Leiterplatte70 kann Kontaktpads71 aufweisen, und das Bauelement300 kann mit Hilfe von Lötkugeln72 an die Kontaktpads71 gelötet sein. -
6 zeigt schematisch ein System600 , das das auf einer Leiterplatte73 , beispielsweise einer PCB, montierte Bauelement400 enthält. Die Leiterplatte73 kann Kontaktpads74 aufweisen, und das Bauelement400 kann mit Hilfe von Lötkugeln75 an die Kontaktpads74 gelötet sein. Das System enthält weiterhin ein Bauelement80 , das beispielsweise ein oder mehrere Halbleiterchips enthalten kann. Auf diese Halbleiterchips kann über externe Kontaktpads81 elektrisch zugegriffen werden. Das Bauelement80 ist derart auf dem Bauelement400 gestapelt, dass die externen Kontaktpads81 des Bauelements 80 den externen Kontaktpads57 des Bauelements400 zugewandt sind. Die externen Kontaktpads81 des Bauelements80 können mit Hilfe von Lötkugeln82 an die externen Kontaktpads57 des Bauelements400 gelötet sein. - Wenngleich ein bestimmtes Merkmal einer Ausführungsform der Erfindung bezüglich nur einer von mehreren Implementierungen offenbart worden sein mag, kann außerdem ein derartiges Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie für eine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht und vorteilhaft sein kann. Weiterhin soll in dem Ausmaß, in dem 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. Weiterhin versteht sich, dass Ausführungsformen der Erfindung in diskreten Schaltungen, teilweise integrierten Schaltungen oder ganz integrierten Schaltungen oder Programmierungsmitteln implementiert sein können. ist auch zu verstehen, dass hierin dargestellte Merkmale und/oder Elemente mit bestimmten Abmessungen relativ zueinander zum Zweck der Vereinfachung und zum leichten Verständnis dargestellt worden sind und dass tatsächliche Abmessungen von den hierin dargestellten wesentlich differieren können.
Claims (17)
- Verfahren, umfassend: Aufbringen einer dielektrischen Schicht (11) auf einem Träger (10); Strukturieren der dielektrischen Schicht (11), so dass Durchgangslöcher (31) für externe Kontaktpads (24) gebildet werden; Aufbringen einer planaren Metallschicht (12) auf der dielektrischen Schicht (11), wobei die Metallschicht (12) durch Laminieren einer Metallfolie (21) auf die mit den Durchgangslöchern (31) versehene dielektrische Schicht (11) aufgebracht wird; Platzieren eines ersten Halbleiterchips (13) auf der Metallschicht (12), so dass Kontaktpads (14) des ersten Halbleiterchips (13) der Metallschicht (12) zugewandt sind; Bedecken des ersten Halbleiterchips (13) mit einem Kapselungsmaterial (15); und Entfernen des Trägers (10).
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei ein zweiter Halbleiterchip (40) auf der Metallschicht (12) platziert wird und der zweite Halbleiterchip (40) mit dem Kapselungsmaterial (15) bedeckt wird. - Verfahren nach
Anspruch 2 , wobei der erste und der zweite Halbleiterchip (13, 40) voneinander durch teilweises Entfernen des Kapselungsmaterials (15) getrennt werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Klebeband (30) auf dem Träger (10) aufgebracht wird, bevor die dielektrische Schicht (11) auf dem Träger (10) aufgebracht wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dielektrische Schicht (11) eine Lötstoppschicht umfasst.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Metallschicht (12) strukturiert wird.
- Verfahren nach
Anspruch 8 , wobei eine Dicke der Metallschicht (12) durch galvanische Abscheidung von Metallmaterial (20) nach dem Strukturieren der Metallschicht (12) vergrößert wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktpads (14) des ersten Halbleiterchips (13) elektrisch an die Metallschicht (12) gekoppelt werden.
- Verfahren nach
Anspruch 8 , wobei die Kontaktpads (14) des ersten Halbleiterchips (13) durch Löten, Sintern von Metallpartikeln und/oder Kleben unter Verwendung eines elektrisch leitenden Klebers elektrisch an die Metallschicht (12) gekoppelt werden. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Abschnitte einer von dem ersten Halbleiterchip (13) wegweisenden Fläche der Metallschicht (12) als externe Kontaktpads (24) dienen.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Durchgangsloch (51) in dem Kapselungsmaterial (15) ausgebildet wird.
- Verfahren nach
Anspruch 11 , wobei das Durchgangsloch (51) zumindest teilweise mit einem Metallmaterial (52) gefüllt wird. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine weitere Metallschicht (54) auf das Kapselungsmaterial (15) aufgebracht wird.
- Verfahren nach
Anspruch 13 , wobei Abschnitte der weiteren Metallschicht (54) als weitere externe Kontaktpads (57) dienen. - Verfahren, umfassend: Bereitstellen eines Trägers (10); Aufbringen einer dielektrischen Schicht (11) auf dem Träger (10), wobei die dielektrische Schicht Durchgangslöcher aufweist; Aufbringen einer Keimschicht (21) auf der dielektrischen Schicht (11), wobei die Keimschicht (21) eine Metallfolie ist, die die Durchgangslöcher überspannt; Abscheiden von Metallmaterial (20) auf der Keimschicht (21) durch galvanische Abscheidung; Platzieren eines Halbleiterchips (13) auf dem Metallmaterial (20), wobei Kontaktpads (14) des Halbleiterchips (13) dem Metallmaterial (20) zugewandt sind; und Entfernen des Trägers (10) ohne die dielektrische Schicht (11) zu entfernen.
- Verfahren nach
Anspruch 15 , wobei eine weitere Keimschicht (52) auf dem Halbleiterchip (13) aufgebracht wird. - Verfahren nach
Anspruch 16 , wobei Metallmaterial (54) auf der weiteren Keimschicht (52) durch galvanische Abscheidung aufgebracht wird.
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