DE102011083879A1 - Transformatoranordnung - Google Patents

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Abstract

Beschrieben werden eine Transformatoranordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Transformatoranordnung. Eine Transformatoranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst: einen ersten Halbleiterkörper (10), mit einer ersten Oberfläche (11) und einer zweiten Oberfläche (12); einen zweiten Halbleiterkörper (20) mit einer ersten Oberfläche (21) und einer zweiten Oberfläche (22), wobei der ersten Halbleiterkörper (10) derart auf dem zweiten Halbleiterkörper (20) angeordnet ist, dass die erste Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) der zweiten Oberfläche (22) des zweiten Halbleiterkörpers (20) zugewandt ist; und einen Transformator mit einer ersten Wicklung (31) und einer zweiten Wicklung (32), die induktiv gekoppelt sind, wobei die erste Wicklung (31) im Bereich der ersten Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) und die zweite Wicklung (32) im Bereich der ersten Oberfläche (21) des zweiten Halbleiterkörpers (20) angeordnet ist, wobei der zweite Halbleiterkörper (20) eine erste Aussparung (24) aufweist, die benachbart zu der zweiten Wicklung (32) angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Transformatoranordnung, insbesondere eine integrierte Transformatoranordnung und insbesondere eine Transformatoranordnung zur Signalübertragung zwischen elektronischen Schaltungen.
  • Transformatoranordnungen, insbesondere integrierte Transformatoranordnungen, können dazu verwendet werden, Signale oder Informationen zwischen elektronischen Schaltungen unterschiedlicher Spannungsdomänen zu übertragen, d. h. zwischen elektronischen Schaltungen, die unterschiedliche Referenzpotentiale aufweisen und die galvanisch entkoppelt sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine integrierte Transformatoranordnung zur Verfügung zu stellen, die klein ist, die einen geringen Leistungsverbrauch besitzt und die robust gegenüber Rauschen ist, und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Transformatoranordnung zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird durch Transformatoranordnungen gemäß der Ansprüche 1 und 18 und durch Verfahren zur Herstellung einer Transformatoranordnung gemäß der Ansprüche 13 und 21 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Transformatoranordnung, die einen ersten Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche und einen zweiten Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aufweist. Der erste Halbleiterkörper ist derart auf dem zweiten Halbleiterkörper angeordnet, dass die erste Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers der zweiten Oberfläche des zweiten Halbleiterkörpers zugewandt ist. Die Transformatoranordnung weist weiterhin einen Transformator mit einer ersten Wicklung und einer zweiten Wicklung auf, die induktiv miteinander gekoppelt sind. Die erste Wicklung ist im Bereich der ersten Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers angeordnet. Die zweite Wicklung ist im Bereich der ersten Oberfläche des zweiten Halbleiterkörpers angeordnet. Der Halbleiterkörper weist außerdem eine erste Aussparung auf, die benachbart zu der zweiten Wicklung angeordnet ist.
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Transformatoranordnung. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer ersten Halbleiteranordnung und einer zweiten Halbleiteranordnung. Die erste Halbleiteranordnung weist einen ersten Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche und einer in einem Bereich der ersten Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers angeordneten ersten Wicklung auf. Die zweite Halbleiteranordnung weist einen zweiten Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche und mit einer in einem Bereich der ersten Oberfläche des zweiten Halbleiterkörpers angeordneten zweiten Wicklung auf. Das Verfahren umfasst außerdem das Herstellen einer Aussparung in dem zweiten Halbleiterkörper benachbart zu der zweiten Wicklung und das Befestigen der zweiten Halbleiteranordnung an der ersten Halbleiteranordnung derart, dass die erste Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers der zweiten Oberfläche des zweiten Halbleiterkörpers zugewandt ist.
  • Ein drittes Ausführungsbeispiel betrifft eine Transformatoranordnung, die einen ersten Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche und einen zweiten Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche aufweist. Der erste Halbleiterkörper ist derart auf dem zweiten Halbleiterkörper angeordnet, dass die erste Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers der zweiten Oberfläche des zweiten Halbleiterkörpers zugewandt ist. Die Transformatoranordnung weist außerdem einen Transformator mit einer ersten Wicklung und einer zweiten Wicklung auf, die induktiv miteinander gekoppelt sind. Die erste Wicklung ist im Bereich der ersten Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers angeordnet und die zweite Wicklung ist im Bereich der ersten Oberfläche des zweiten Halbleiterkörpers angeordnet. Der zweite Halbleiterkörper weist eine Dicke von weniger als 50 μm auf.
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Transformatoranordnung. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen einer ersten Halbleiteranordnung und einer zweiten Halbleiteranordnung. Die erste Halbleiteranordnung weist einen ersten Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche und mit einer in einem Bereich der ersten Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers angeordneten ersten Wicklung auf. Die zweite Halbleiteranordnung weist einen zweiten Halbleiterkörper mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche und mit einer in einem Bereich der ersten Oberfläche des zweiten Halbleiterkörpers angeordneten zweiten Wicklung auf. Das Verfahren umfasst außerdem das Dünnen des zweiten Halbleiterkörpers bis auf eine Dicke von weniger als 50 μm und das Befestigen der zweiten Halbleiteranordnung auf der ersten Halbleiteranordnung derart, dass die erste Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers der zweiten Oberfläche des zweiten Halbleiterkörpers zugewandt ist.
  • Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Die Figuren dienen zur Erläuterung des Grundprinzips, so dass nur solche Aspekte dargestellt sind, die zum Verständnis des Grundprinzips notwendig sind. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht. In den Figuren bezeichnen, sofern nichts anderes angegeben ist, gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale mit gleicher Bedeutung.
  • 1 veranschaulich ein erstes Ausführungsbeispiel einer Transformatoranordnung, die zwei Halbleiterkörper aufweist.
  • 2 veranschaulicht einen vertikalen Querschnitt durch die Transformatoranordnung gemäß 1 in einer Schnittebene A-A.
  • 3 veranschaulicht ein elektrisches Ersatzschaltbild der Transformatoranordnung.
  • 4 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transformatoranordnung, die zwei Halbleiterkörper aufweist, wobei integrierte Schaltungen in den Halbleiterkörpern integriert sind.
  • 5 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transformatoranordnung, die zwei Halbleiterkörper aufweist.
  • 6 die 6A bis 6D umfasst, veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer Transformatoranordnung.
  • 7 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transformatoranordnung, die zwei Halbleiterkörper aufweist.
  • 1 veranschaulicht einen vertikalen Querschnitt durch eine Transformatoranordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Transformatoranordnung umfasst zwei Halbleiteranordnungen: eine erste Halbleiteranordnung mit einem ersten Halbleiterkörper 10, der eine erste Oberfläche 11 und eine zweite Oberfläche 12 aufweist, die einander abgewandt sind; und eine zweite Halbleiteranordnung mit einem zweiten Halbleiterkörper 20, der eine erste Oberfläche 21 und eine zweite Oberfläche 22 aufweist, die einander abgewandt sind. Die erste Halbleiteranordnung umfasst außerdem eine erste Wicklung 31 eines Transformators, die im Bereich der ersten Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist, und die zweite Halbleiteranordnung umfasst außerdem eine zweite Wicklung 32 des Transformators, die in einem Bereich der ersten Oberfläche 21 des zweiten Halbleiterkörpers angeordnet ist. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Wicklung 31 in einer ersten Dielektrikumsschicht 13 angeordnet oder integriert, die auf der ersten Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers 10 angeordnet ist, und die zweite Wicklung 32 ist ein einer zweiten Dielektrikumsschicht 23 angeordnet oder integriert, die auf der ersten Oberfläche 21 des zweiten Halbleiterkörpers 20 angeordnet ist. Das Anordnen der ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 in Dielektrikumsschichten 13, 23 ist jedoch lediglich ein Beispiel. Diese Wicklungen 31, 32 könnten auch in den Halbleiterkörpern 10, 20 unterhalb der ersten Oberflächen 11, 21 angeordnet sein.
  • Bei der Transformatoranordnung sind die ersten und zweiten Halbleiterkörper 10, 20 bzw. die ersten und zweiten Halbleiteranordnungen übereinander angeordnet, wobei die zweite Halbleiteranordnung mit dem zweiten Halbleiterkörper 20 auf der ersten Halbleiteranordnung mit dem ersten Halbleiterkörper 10 angeordnet ist. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Halbleiteranordnung derart auf der ersten Halbleiteranordnung angeordnet, dass die erste Oberfläche 11 des ersten Halbleiterkörpers 10 der zweiten Oberfläche 22 des zweiten Halbleiterkörpers 20 zugewandt ist, wobei die erste Dielektrikumsschicht 13 zwischen diesen zwei Oberflächen 11, 22 angeordnet ist. Optional ist eine Befestigungsschicht 41, die auch als Chipbefestigung (engl.: die attach) bezeichnet wird, zwischen den ersten und zweiten Halbleiterordnungen angeordnet. Diese Befestigungsschicht 41 befestigt die zweite Halbleiteranordnung an der ersten Halbleiteranordnung. Die Befestigungsschicht 41 umfasst beispielsweise einen Kleber, ein Lot, eine Klebeschicht oder eine Klebefolie. Es ist auch möglich, den zweiten Halbleiterkörper 20 an den ersten Halbleiterkörper 10 zu bonden.
  • Die zweite Halbleiteranordnung ist derart auf der ersten Halbleiteranordnung befestigt, dass die ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 in einer vertikalen Richtung der Transformatoranordnung beabstandet zueinander angeordnet sind und sich in einer horizontalen Richtung der Transformatoranordnung wenigstens teilweise überlappen. Die ”vertikale Richtung” der Transformatoranordnung ist eine Richtung, die senkrecht verläuft zu den Oberflächen 11, 12, 21, 22 der ersten und zweiten Halbleiterkörper 10, 20. Eine ”horizontale Richtung” ist eine Richtung parallel zu diesen Oberflächen 11, 12, 21, 22 der ersten und zweiten Halbleiterkörper 10, 20.
  • Die ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 sind induktiv gekoppelt und bilden einen Transformator. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind diese Wicklungen 31, 32 planare Wicklungen, d. h. jede dieser Wicklungen 31, 32 ist durch einen spiralförmigen Leiter gebildet, der in einer Ebene angeordnet ist. Die Leiter, die die ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 bilden, weisen ein elektrisch leitendes Material auf, wie z. B. ein Metall, wie Kupfer, Aluminium oder Titan, oder ein hochdotiertes polykristallines Halbleitermaterial, wie hochdotiertes Polysilizium. Aufgrund der induktiven Kopplung zwischen den ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 kann der Transformator mit den ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 dazu verwendet werden, Daten zwischen einer ersten Schaltung 51 (in gestrichelten Linien dargestellt), die an die erste Wicklung 31 gekoppelt ist, und einer zweiten Schaltung 52 (in gestrichelten Linien dargestellt), die an die zweite Wicklung 32 gekoppelt ist, zu übertragen. Eine dieser Schaltungen ist als Senderschaltung (Transmitter-Schaltung) ausgebildet, während die andere Schaltung als Empfängerschaltung ausgebildet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass jede dieser Schaltungen eine Sender- und Empfängerfunktion besitzen kann, wobei zu jedem Zeitpunkt eine dieser Schaltungen als Sender funktioniert, während die andere Schaltung als Empfänger funktioniert. Die ersten und zweiten Schaltungen 51, 52 können in herkömmlicher Weise ausgebildet sein, so dass diesbezüglich keine weiteren Erläuterungen notwendig sind.
  • Die Signalübertragungs-Leistungsfähigkeit der Transformatoranordnung ist abhängig vom induktiven Kopplungsfaktor. Dieser induktive Kopplungsfaktor ist abhängig von verschiedenen Parametern, wie beispielsweise dem Abstand zwischen den ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 in der vertikalen Richtung, dem Überlapp der ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 in der horizontalen Richtung und der Art des zwischen den ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 angeordneten Materials. Der induktive Kopplungsfaktor nimmt zu, wenn der Abstand zwischen den ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 in der vertikalen Richtung abnimmt und wenn der Überlapp zwischen den ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 in der horizontalen Richtung zunimmt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel überlappen sich die ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 in der horizontalen Richtung vollständig. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine der ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 in der horizontalen Ebene größer als die andere der ersten und zweiten Wicklungen 31, 32. Das Ausbilden einer der Wicklungen 31, 32 mit größeren Abmessungen als die andere der Wicklungen, d. h. mit einem größeren Durchmesser als die andere Wicklung, reduziert den Einfluss von Herstellungstoleranzen bei der Positionierung der zweiten Halbleiteranordnung auf der ersten Halbleiteranordnung, so dass die ”kleinere” Wicklung durch die ”größere” Wicklung vollständig überlappt wird.
  • Um den Kopplungsfaktor zu erhöhen weist der zweite Halbleiterkörper 20 eine reduzierte Dicke von kleiner als 50 μm, kleiner als 20 μm, kleiner als 10 μm oder sogar kleiner als 5 μm auf. Die reduzierte Dicke des zweiten Halbleiterkörpers 20 wird beispielsweise erreicht durch Entfernen von Abschnitten des zweiten Halbleiterkörpers 20 im Bereich von dessen zweiter Oberfläche 22 nach Herstellen der zweiten Wicklung 32 und vor Befestigen der zweiten Halbleiteranordnung auf der ersten Halbleiteranordnung. Ein Verfahren zum Entfernen von Abschnitten des zweiten Halbleiterkörpers 20 bzw. zum Dünnen des zweiten Halbleiterkörpers 20 umfasst beispielsweise eine chemischen und/oder mechanischen Ätz- oder Polierprozess, wie beispielsweise einen CMP-Prozess (CMP = chemical-mechanical polishing, chemisch-mechanisches Polieren)
  • Alternativ oder zusätzlich dazu, dass der zweite Halbleiterkörper 20 eine reduzierte Dicke von weniger als 50 μm aufweist, kann der Halbleiterkörper 20 eine Aussparung 24 benachbart zu der zweiten Wicklung 32 und zwischen den ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 aufweisen. Diese Aussparung 24 ist mit einem dielektrischen Material, wie beispielsweise Luft, einem Oxid, einem Nitrid, einem Imid oder einem porösen Siliziumoxid gefüllt. Eine Dicke des zweiten Halbleiterkörpers 20 am Boden der Aussparung 24, d. h. eine Dicke zwischen der ersten Aussparung 24 und der ersten Oberfläche des ersten Halbleiterkörpers 10 beträgt beispielsweise zwischen 0 bzw. einigen Nanometern (nm) und einigen Mikrometern (μm), wie beispielsweise 1 bis 3 μm.
  • 2 veranschaulicht eine Draufsicht auf die Transformatoranordnung gemäß 1. Wie ersichtlich ist, weist die zweite Halbleiteranordnung bei diesem Ausführungsbeispiel kleinere Abmessungen in der horizontalen Ebene als die erste Halbleiteranordnung auf. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Die ersten und zweiten Halbleiteranordnungen könnten auch identische Abmessungen in der horizontalen Ebene besitzen. Zum besseren Verständnis ist in 2 eine Draufsicht auf die zweite Wicklung 32 gezeigt. Diese zweite Wicklung 32 ist als planare Wicklung ausgebildet. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass die erste Wicklung 31 wie die zweite Wicklung 32 ausgebildet sein kann.
  • Die in 2 dargestellte zweite Wicklung 32 weist Wicklungsabschnitte mit einer im Wesentlichen rechteckförmigen Geometrie auf. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Die ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 können auch mit Wicklungsabschnitten ausgebildet sein, die eine andere Geometrie als eine rechteckförmige Geometrie besitzen, wie beispielsweise mit Wicklungsabschnitten, die eine hexagonale, eine oktogonale, oder eine kreisförmige Geometrie besitzen.
  • 3 veranschaulicht ein elektrisches Ersatzschaltbild der Transformatoranordnungen gemäß der 1 und 2. Bezugnehmend auf die vorangehende Erläuterung bilden die ersten und zweiten Wicklungen 31, 32 einen Transformator 30, der Teil eines Signalübertragungspfads zwischen ersten und zweiten elektronischen Schaltungen 51, 52 ist. Eine dieser Schaltungen funktioniert als Sender, der Daten über den Transformator 30 überträgt, und eine dieser Schaltungen funktioniert als Empfänger, der die übertragenen Daten von dem Transformator 30 erhält. Der Transformator ist insbesondere ein kernloser Transformator bzw. ein Luftspulenübertrager, d. h. ein Transformator, der keinen Transformatorkern besitzt.
  • Bezugnehmend auf 4, die einen vertikalen Querschnitt durch eine Transformatoranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt, kann die erste elektronische Schaltung 51, die mit der ersten Wicklung 31 gekoppelt ist bzw. an diese angeschlossen ist, in dem ersten Halbleiterkörper 10 integriert sein, und die zweite elektronische Schaltung 52, die mit der zweiten Wicklung 32 gekoppelt ist bzw. an diese angeschlossen ist, kann in den zweiten Halbleiterkörper 20 integriert sein. Diese elektronischen Schaltungen 51, 52 sind in 4 nur schematisch dargestellt und können wie herkömmliche integrierte Schaltungen mit integrierten elektronischen Bauelemente, wie beispielsweise Transistoren, Dioden und Widerständen, ausgebildet sein.
  • Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste elektronische Schaltung 51 über eine erste Verdrahtungsanordnung 54 an die erste Wicklung 31 angeschlossen, wobei die erste Verdrahtungsanordnung 54 auch die einzelnen Bauelemente der ersten elektronischen Schaltung 51 miteinander verbindet. Die zweite elektronische Schaltung 52 ist über eine zweite Verdrahtungsanordnung 53 an die zweite Wicklung 32 angeschlossen, die in der zweiten dielektrischen Schicht 23 angeordnet ist, wobei die zweite Verdrahtungsanordnung 53 auch die einzelnen Bauelemente der zweiten elektronischen Schaltung 52 miteinander verbindet. Die ersten und zweiten Verdrahtungsanordnungen 54, 53 können wie herkömmliche Verdrahtungsanordnungen mit elektrischen Leitern in verschiedenen Leiter- oder Metallisierungsebenen der ersten und zweiten dielektrischen Schichten 13, 23 ausgebildet sein, wobei Leiter in verschiedenen Metallisierungsebenen einer Verdrahtungsanordnung über Durchkontakte (engl.: vias) miteinander verbunden sein können.
  • 5 veranschaulicht einen vertikalen Querschnitt durch eine Transformatoranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Diese Transformatoranordnung weist eine zweite Aussparung 14 in dem ersten Halbleiterkörper 10 benachbart zu der ersten Wicklung 31 auf. Die zweite Aussparung 14 ist – wie die erste Aussparung 24 – mit einem dielektrischen Material, wie z. B. Luft, einem Oxid, einem Nitrid, einem Imid oder einem porösen Siliziumoxid gefüllt. Die mit einem dielektrischen Material gefüllte zweite Aussparung hilft, Wirbelströme in dem ersten Halbleiterkörper 10 zu reduzieren, die durch die erste Wicklung 31 induziert sind. Das Reduzieren dieser Wirbelströme hilft, Verluste zu reduzieren und hilft dadurch, die Spulenqualität (den Q-Faktor) der ersten Wicklung 31 zu erhöhen und trägt dadurch dazu bei, die Signalübertragungs-Leistungsfähigkeit zu erhöhen.
  • Bezugnehmend auf 5 kann die Transformatoranordnung in der ersten und zweiten Halbleiteranordnung auf einem Träger 60, wie beispielsweise einer Leiterplatte, einem Leiterrahmen (Leadframe) einem DCB-Substrat (DCB = Direct Copper Bonding), usw., angeordnet sein.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen einer Transformatoranordnung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 6A bis 6D erläutert, die jeweils vertikale Querschnitte durch die Transformatoranordnung während des Herstellungsprozesses zeigen. Das in den 6A bis 6D dargestellte Verfahren betrifft ein Verfahren zum Herstellen der Transformatoranordnung gemäß der 4 oder 5. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Die grundsätzlichen Verfahrensschritte sind für die Herstellung jeder der zuvor erläuterten Transformatoranordnungen identisch.
  • Bezugnehmend auf 6A wird die erste Halbleiteranordnung mit dem ersten Halbleiterkörper 10 und der ersten Wicklung 31 bereitgestellt. Die erste Halbleiteranordnung kann unter Verwendung herkömmlicher Verfahrensschritte hergestellt bzw. bereitgestellt werden. Die erste Halbleiteranordnung kann unter Verwendung herkömmlicher Verfahrensschritte zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper 10 und einer planaren Wicklung 31 in einer dielektrische Schicht 13 auf dem Halbleiterkörper 10 hergestellt werden. Optional wird die zweite Aussparung in dem ersten Halbleiterkörper 10 hergestellt. Das Herstellen der zweiten Aussparung 14 umfasst beispielsweise ein Ätzverfahren, das das Halbleitermaterial des Halbleiterkörpers 10 in einem Bereich benachbart zu der ersten Wicklung 31 und ausgehend von der zweiten Oberfläche 12 des ersten Halbleiterkörpers 10 anisotrop ätzt.
  • Bezugnehmend auf 6B wird die zweite Halbleiteranordnung mit dem zweiten Halbleiterkörper 20 und der zweiten Wicklung 32 in einem weiteren Verfahrensschritt bereitgestellt. Diese zweite Halbleiteranordnung kann unter Verwendung herkömmlicher Verfahrensschritte zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper 20, einer optionalen elektronischen Schaltung, die in dem Halbleiterkörper 20 integriert ist, und einer in einer Dielektrikumsschicht 23 auf dem Halbleiterkörper 20 angeordneten planaren Wicklung 32 hergestellt werden.
  • Bezugnehmend auf 6C wird die Dicke des zweiten Halbleiterkörpers 20 durch Entfernen von Halbleitermaterial des zweiten Halbleiterkörpers 20 im Bereich der zweiten Oberfläche 22 reduziert. Das Entfernen von Halbleitermaterial des zweiten Halbleiterkörpers 20 im Bereich der zweiten Oberfläche 22 umfasst beispielsweise einen Polierprozess, wie beispielsweise einen CMP-Prozess, oder einen Ätzprozess, wie beispielsweise einen isotropen Ätzprozess. Alternativ oder zusätzlich zum Reduzieren der Dicke des zweiten Halbleiterkörpers 20 wird die erste Aussparung 24 in dem zweiten Halbleiterkörper 20 benachbart zu der zweiten Wicklung 32 hergestellt. Das Herstellen der ersten Aussparung 24 umfasst beispielsweise ein Ätzverfahren, das Halbleitermaterial des zweiten Halbleiterkörpers 20 in einem Bereich benachbart zu der zweiten Wicklung 32 und ausgehend von der zweiten Oberfläche 22 des zweiten Halbleiterkörpers 20 anisotrop ätzt.
  • Bezugnehmend auf 6D wird die zweite Halbleiteranordnung dann auf der ersten Halbleiteranordnung unter Verwendung der optionalen Befestigungsschicht 41 befestigt. Bei dem in 6D dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Befestigungsschicht 41 auf der ersten Halbleiteranordnung angeordnet, bevor die zweite Halbleiteranordnung auf der ersten Halbleiteranordnung befestigt wird. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Die Befestigungsschicht 41 kann auch auf der zweiten Oberflache 22 des zweiten Halbleiterkörpers 20 vor dem Befestigungsprozess angeordnet sein.
  • Bei den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen umfasst die Transformatoranordnung einen Transformator mit einer ersten Wicklung 31 und einer zweiten Wicklung 32. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel. Das zuvor erläuterte Grundprinzip kann auch auf eine Transformatoranordnung mit mehreren Transformatoren angewendet werden, wobei jeder dieser Transformatoren eine erste und eine zweite Wicklung aufweist.
  • 7 veranschaulicht schematisch einen vertikalen Querschnitt durch eine Transformatoranordnung mit zwei Transformatoren, wobei jeder dieser Transformatoren eine erste Wicklung 311, 312, die in einem Bereich der ersten Oberfläche 11 des ersten Halbleiterkörpers 10 angeordnet sind, und eine zweite Wicklung 321, 322, die im Bereich der ersten Oberfläche 21 des zweiten Halbleiterkörpers 20 angeordnet sind, aufweist. Die ersten und zweiten Wicklungen jedes dieser Transformatoren überlappen sich wenigstens teilweise und sind in vertikaler Richtung der Transformatoranordnung beabstandet zueinander angeordnet. Alles was im Zusammenhang mit dem anhand der 1 bis 6 erläuterten Transformator ausgeführt wurde, gilt für jeden der in 7 dargestellten ersten und zweiten Transformatoren entsprechend. Der zweite Halbleiterkörper 20 weist optional erste Aussparungen 241, 242 benachbart zu den zweiten Wicklungen 321, 322 auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der zweite Halbleiterkörper 20 nur eine Aussparung, die jede der ersten und zweiten Wicklungen 321, 322 in der horizontalen Ebene überlappt. Optional sind in dem ersten Halbleiterkörper 10 benachbart zu den ersten Wicklungen 311, 312 Aussparungen angeordnet, wobei gemäß einem Ausführungsbeispiel in dem ersten Halbleiterkörper 10 nur eine Aussparung angeordnet ist, die jede der ersten Wicklungen 311, 312 überlappt.
  • Die Transformatoren mit den ersten und zweiten Wicklungen 311, 312, 321, 322 können an die Sender- und Empfängerschaltungen 51, 52 angeordnet sein, wobei diese Schaltungen in den ersten und zweiten Halbleiterkörpern 10, 20 angeordnet sein können. Selbstverständlich kann auch für jeden der Transformatoren eine Sender- und Empfängerschaltung zur Verfügung gestellt werden.
  • Abschließend sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel erläutert wurden, auch mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele kombiniert werden können, auch wenn dies zuvor nicht explizit erwähnt wurde.

Claims (23)

  1. Transformatoranordnung, die aufweist: einen ersten Halbleiterkörper (10), mit einer ersten Oberfläche (11) und einer zweiten Oberfläche (12); einen zweiten Halbleiterkörper (20) mit einer ersten Oberfläche (21) und einer zweiten Oberfläche (22), wobei der ersten Halbleiterkörper (10) derart auf dem zweiten Halbleiterkörper (20) angeordnet ist, dass die erste Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) der zweiten Oberfläche (22) des zweiten Halbleiterkörpers (20) zugewandt ist; und einen Transformator mit einer ersten Wicklung (31) und einer zweiten Wicklung (32), die induktiv gekoppelt sind, wobei die erste Wicklung (31) im Bereich der ersten Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) und die zweite Wicklung (32) im Bereich der ersten Oberfläche (21) des zweiten Halbleiterkörpers (20) angeordnet ist, wobei der zweite Halbleiterkörper (20) wenigstens eine erste Aussparung (24) aufweist, die benachbart zu der zweiten Wicklung (32) angeordnet ist.
  2. Transformatoranordnung nach Anspruch 1, wobei der zweite Halbleiterkörper (20) eine Dicke von weniger als 50 μm aufweist.
  3. Transformatoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine erste Aussparung (24) als Graben ausgebildet ist, der sich von der zweiten Oberfläche (22) in den zweiten Halbleiterkörper (20) erstreckt.
  4. Transformatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: wenigstens eine zweite Aussparung (14), die in dem ersten Halbleiterkörper (10) benachbart zu der ersten Wicklung (32) angeordnet ist.
  5. Transformatoranordnung nach Anspruch 4, bei der die zweite Aussparung (14) als Graben ausgebildet ist, der sich von der zweiten Oberfläche (12) in den ersten Halbleiterkörper (10) hinein erstreckt.
  6. Transformatoranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die erste Aussparung (24) ein dielektrische Material aufweist.
  7. Transformatoranordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die zweite Aussparung (14) ein dielektrisches Material aufweist.
  8. Transformatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: eine erste Dielektrikumsschicht (13), die auf der ersten Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist, wobei die erste Wicklung (31) in der ersten Dielektrikumsschicht angeordnet ist.
  9. Transformatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: eine zweite Dielektrikumsschicht (23), die auf der ersten Oberfläche (21) des zweiten Halbleiterkörpers (20) angeordnet ist, wobei die zweite Wicklung (32) in der zweiten Dielektrikumsschicht angeordnet ist.
  10. Transformatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der wenigstens eine der ersten und zweiten Wicklungen (31, 32) eine planare Wicklung ist.
  11. Transformatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: eine erste integrierte Schaltung (51), die in dem ersten Halbleiterkörper (10) integriert ist und die an die erste Wicklung (31) gekoppelt ist, und/oder eine zweite integrierte Schaltung, die in dem zweiten Halbleiterkörper (20) integriert ist und die an die zweite Wicklung (32) gekoppelt ist.
  12. Transformatoranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: eine Verbindungsschicht (41), die zwischen den ersten und zweiten Halbleiterkörpern (10, 20) angeordnet ist.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Transformatoranordnung, das aufweist: Bereitstellen einer ersten Halbleiteranordnung mit einem ersten Halbleiterkörper (10), der eine erste Oberfläche (11) und eine zweite Oberfläche (12) aufweist, und mit einer ersten Wicklung (31), die in einem Bereich der ersten Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist; Bereitstellen einer zweiten Halbleiteranordnung mit einem zweiten Halbleiterkörper (20), der eine erste Oberfläche (21) und eine zweite Oberfläche (22) aufweist, und mit einer zweiten Wicklung (32), die im Bereich der ersten Oberfläche (21) des zweiten Halbleiterkörpers (20) angeordnet ist; Herstellen einer ersten Aussparung (24) in dem zweiten Halbleiterkörper (20) benachbart zu der zweiten Wicklung (32); und Befestigen der zweiten Halbleiteranordnung derart an der ersten Halbleiteranordnung, dass die erste Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) der zweiten Oberfläche (22) des zweiten Halbleiterkörpers (20) zugewandt ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin aufweist: Herstellen einer zweiten Aussparung (14) in dem ersten Halbleiterkörper (10) benachbart zu der ersten Wicklung (31) vor Befestigen der zweiten Halbleiteranordnung an der ersten Halbleiteranordnung.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem das Herstellen der ersten Aussparung (24) das Herstellen eines Grabens in dem zweiten Halbleiterkörper (20) aufweist, wobei sich der Graben von der zweiten Oberfläche (22) in den zweiten Halbleiterkörper (20) erstreckt.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, das weiterhin aufweist: wenigstens teilweises Füllen der ersten Aussparung (24) mit einem dielektrischen Material.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem das Befestigen der zweiten Halbleiteranordnung an der ersten Halbleiteranordnung einen Lötprozess oder einen Klebeprozess beinhaltet.
  18. Transformatoranordnung, die aufweist: einen ersten Halbleiterkörper (10) mit einer ersten Oberfläche (11) und einer zweiten Oberfläche (12); einen zweiten Halbleiterkörper (20) mit einer ersten Oberfläche (21) und einer zweiten Oberfläche (22), wobei der erste Halbleiterkörper (10) derart auf dem zweiten Halbleiterkörper (20) angeordnet ist, dass die erste Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) der zweiten Oberfläche (22) des zweiten Halbleiterkörpers (20) zugewandt ist; und einen Transformator mit einer ersten Wicklung (31) und einer zweiten Wicklung (32), die induktiv gekoppelt sind, wobei die erste Wicklung (31) im Bereich der ersten Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist und die zweite Wicklung (32) im Bereich der ersten Oberfläche (11) des zweiten Halbleiterkörpers (20) angeordnet ist, wobei der zweite Halbleiterkörper (20) eine Dicke von weniger als 50 μm (Mikrometern) aufweist.
  19. Transformatoranordnung nach Anspruch 18, bei dem der Halbleiterkörper (20) eine Dicke von weniger als 10 μm aufweist.
  20. Transformatoranordnung nach Anspruch 18 oder 19, bei dem der zweite Halbleiterkörper (20) eine erste Aussparung (24) aufweist, die benachbart zu der zweiten Wicklung (32) angeordnet ist.
  21. Verfahren zum Herstellen einer Transformatoranordnung, das aufweist: Bereitstellen einer ersten Halbleiteranordnung mit einem ersten Halbleiterkörper (10), der eine erste Oberfläche (11) und eine zweite Oberfläche (12) aufweist, und mit einer ersten Wicklung (31), die im Bereich der ersten Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) angeordnet ist; Bereitstellen einer zweiten Halbleiteranordnung mit einem zweiten Halbleiterkörper (20), der eine erste Oberfläche (21) und eine zweite Oberfläche (22) aufweist, und mit einer zweiten Wicklung, die im Bereich der ersten Oberfläche (21) des zweiten Halbleiterkörpers (20) angeordnet ist; Dünnen des zweiten Halbleiterkörpers (20) bis zu einer Dicke von weniger als 50 μm; und Befestigen der zweiten Halbleiteranordnung auf der ersten Halbleiteranordnung derart, dass die erste Oberfläche (11) des ersten Halbleiterkörpers (10) der zweiten Oberfläche (21) des zweiten Halbleiterkörpers (20) zugewandt ist.
  22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem das Dünnen das Dünnen des zweiten Halbleiterkörpers bis auf eine Dicke von weniger als 10 μm aufweist.
  23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, das weiterhin aufweist: Herstellen einer ersten Aussparung (24) in dem zweiten Halbleiterkörper (20) benachbart zu der zweiten Wicklung (32)
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