DE102013113061A1 - Halbleiterbausteine und Verfahren für deren Herstellung - Google Patents
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- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—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
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—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
- H01L2224/29317—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 400°C and less than 950°C
- H01L2224/29324—Aluminium [Al] as principal constituent
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—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
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—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
- H01L2224/29338—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
- H01L2224/29339—Silver [Ag] as principal constituent
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—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
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—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
- H01L2224/29338—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
- H01L2224/29344—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—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
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—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
- H01L2224/29338—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
- H01L2224/29347—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
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- H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—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
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—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
- H01L2224/29338—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
- H01L2224/29355—Nickel [Ni] as principal constituent
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- H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
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- H01L2224/29001—Core members of the layer connector
- H01L2224/29099—Material
- H01L2224/29198—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
- H01L2224/29298—Fillers
- H01L2224/29299—Base material
- H01L2224/293—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
- H01L2224/29363—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 1550°C
- H01L2224/29364—Palladium [Pd] as principal constituent
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- H01L2224/29363—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 1550°C
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- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
- H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
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- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
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- H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
- H01L2924/1304—Transistor
- H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
- H01L2924/13062—Junction field-effect transistor [JFET]
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- H01L2924/181—Encapsulation
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Abstract
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung einen Halbleiterchip (50) mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite und eine Chipkontaktstelle (150), die auf der ersten Seite des Halbleiterchips (50) angeordnet ist, auf. Eine dielektrische Verkleidung (20) ist über dem Halbleiterchip (50) angeordnet. Die dielektrische Verkleidung (20) weist mehrere Öffnungen (80) über der Chipkontaktstelle (150) auf. Eine Verbindung kontaktiert den Halbleiterchip (50) durch die mehreren Öffnungen (80) hindurch an der Chipkontaktstelle (150).
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Halbleitervorrichtungen und insbesondere Halbleiterbausteine und Verfahren für deren Herstellung.
- Halbleitervorrichtungen werden in einer Vielfalt von elektronischen und anderen Anwendungen verwendet. Halbleitervorrichtungen umfassen unter anderem integrierte Schaltungen oder diskrete Vorrichtungen, die auf Halbleiterwafern durch Abscheiden eines oder mehrerer Typen von drinnen Filmen aus Material über den Halbleiterwafern und Strukturieren der dünnen Filme aus Material, um integrierte Schaltungen auszubilden, ausgebildet werden.
- Die Halbleitervorrichtungen werden typischerweise innerhalb eines keramischen oder Kunststoffkörpers gekapselt, um die Halbleitervorrichtungen vor einer physikalischen Beschädigung oder Korrosion zu schützen. Die Kapselung stützt auch die elektrischen Kontakte ab, die erforderlich sind, um eine Halbleitervorrichtung, die auch als Plättchen oder Chip bezeichnet wird, mit anderen Vorrichtungen außerhalb der Kapselung zu verbinden. Viele verschiedene Typen von Kapselung stehen in Abhängigkeit vom Typ von Halbleitervorrichtung und von der beabsichtigten Verwendung der Halbleitervorrichtung, die gekapselt wird, zur Verfügung. Typische Kapselungsmerkmale wie z. B. die Abmessungen des Bausteins, die Anschlussstiftanzahl usw. können unter anderem offenen Standards vor Joint Electron Devices Engineering Council (JEDEC) entsprechen. Die Kapselung kann auch als Halbleitervorrichtungsmontage oder einfach Montage bezeichnet werden.
- Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung einen Halbleiterchip mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweite Seite und eine Chipkontaktstelle, die auf der ersten Seite des Halbleiterchips angeordnet ist, auf. Eine dielektrische Verkleidung ist über dem Halbleiterchip angeordnet. Die dielektrische Verkleidung weist mehrere Öffnungen über der Chipkontaktstelle auf. Eine Verbindung kontaktiert den Halbleiterchip durch die mehreren Öffnungen hindurch an der Chipkontaktstelle.
- In einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner ein Kapselungsmaterial aufweisen, das um den ersten Halbleiterchip angeordnet ist, wobei die erste Verbindung im Kapselungsmaterial angeordnet ist. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner eine leitfähige Platte aufweisen, wobei der erste Halbleiterchip über der leitfähigen Platte angeordnet ist, wobei die dielektrische Verkleidung über der leitfähigen Platte angeordnet ist, und wobei das Kapselungsmaterial über der dielektrischen Verkleidung angeordnet ist. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner eine leitfähige Platte aufweisen, wobei der erste Halbleiterchip über der leitfähigen Platte angeordnet ist, wobei das Kapselungsmaterial über der leitfähigen Platte angeordnet ist. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner Folgendes aufweisen: eine zweite Chipkontaktstelle, die auf der ersten Seite des ersten Halbleiterchips angeordnet ist; mehrere zweite Öffnungen, die in der dielektrischen Verkleidung über der zweiten Chipkontaktstelle angeordnet sind; und eine zweite Verbindung, die den ersten Halbleiterchip durch die mehreren zweiten Öffnungen an der zweiten Chipkontaktstelle kontaktiert. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner Folgendes aufweisen: einen zweiten Halbleiterchip, wobei der zweite Halbleiterchip eine erste Seite und eine entgegengesetzte zweite Seite aufweist; eine zweite Chipkontaktstelle, die auf der ersten Seite des zweiten Halbleiterchips angeordnet ist, wobei die dielektrische Verkleidung über dem zweiten Chip angeordnet ist, und wobei die dielektrische Verkleidung mehrere zweite Öffnungen über der zweiten Chipkontaktstelle aufweist; und eine zweite Verbindung, die den zweiten Halbleiterchip durch die mehreren zweiten Öffnungen hindurch an der zweiten Chipkontaktstelle kontaktiert. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner eine leitfähige Platte aufweisen, wobei der erste Halbleiterchip und der zweite Halbleiterchip über der leitfähigen Platte angeordnet sind.
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Halbleitervorrichtung einen Halbleiterchip mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite und eine Chipkontaktstelle, die auf der ersten Seite des Halbleiterchips angeordnet ist, auf. Die Chipkontaktstelle weist mehrere Öffnungen auf, Eine Verbindung kontaktiert den Halbleiterchip durch die mehreren Öffnungen hindurch an der Chipkontaktstelle.
- In einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner ein Kapselungsmaterial aufweisen, das um den ersten Halbleiterchip angeordnet ist, wobei die erste Verbindung im Kapselungsmaterial angeordnet ist. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner eine leitfähige Platte aufweisen, wobei der erste Halbleiterchip über der leitfähigen Platte angeordnet ist, wobei das Kapselungsmaterial über der leitfähigen Platte angeordnet ist. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner Folgendes aufweisen: eine zweite Chipkontaktstelle, die auf der ersten Seite des ersten Halbleiterchips angeordnet ist; mehrere zweite Öffnungen, die in der zweiten Chipkontaktstelle angeordnet sind; und eine zweite Verbindung, die den ersten Halbleiterchip durch die mehreren zweiten Öffnungen hindurch an der zweiten Chipkontaktstelle kontaktiert. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner Folgendes aufweisen: einen zweiten Halbleiterchip mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite; eine zweite Chipkontaktstelle, die auf der ersten Seite des zweiten Halbleiterchips angeordnet ist, wobei die zweite Chipkontaktstelle mehrere zweite Öffnungen aufweist; und eine zweite Verbindung, die den zweiten Halbleiterchip durch die mehreren zweiten Öffnungen hindurch an der zweiten Chipkontaktstelle kontaktiert. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner eine leitfähige Platte aufweisen, wobei der erste Halbleiterchip und der zweite Halbleiterchip über der leitfähigen Platte angeordnet sind. In noch einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung ferner Abstandhalter aufweisen, die um Seitenwände der mehreren ersten Öffnungen der ersten Chipkontaktstelle angeordnet sind.
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung auf das Bereitstellen eines Halbleiterchips mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite und das Befestigen der zweiten Seite des Halbleiterchips an einer leitfähigen Platte. Der Halbleiterchip weist eine Chipkontaktstelle auf der ersten Seite auf. Eine dielektrische Verkleidung wird aber dem Halbleiterchip ausgebildet. Ein Teil der dielektrischen Verkleidung über der ersten Chipkontaktstelle wird strukturiert. Ein Kapselungsmaterial wird über dem Halbleiterchip ausgebildet. Eine Verbindung wird durch das Kapselungsmaterial und durch den strukturierten Teil der dielektrischen Verkleidung mit der Chipkontaktstelle ausgebildet.
- In einer Ausgestaltung kann das Ausbilden der Verbindung das Befestigen eines Drahts aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Ausbilden der Verbindung Folgendes aufweisen: Ausbilden einer Verbindungsöffnung im Kapselungsmaterial, um den strukturierten Teil der dielektrischen Verkleidung freizulegen; und Füllen der Verbindungsöffnung mit einem leitfähigen Material. In noch einer Ausgestaltung kann das Ausbilden der Verbindungsöffnung das Entfernen des freigelegten strukturierten Teils der dielektrischen Verkleidung nach dem Ausbilden der Verbindungsöffnung aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Ausbilden der Verbindungsöffnung die Verwendung eines Prozesses mit gepulstem Laser aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Befestigen der zweiten Seite des ersten Halbleiterchips an der leitfähigen Platte die Verwendung eines Lötprozesses oder eines Haftklebstoffs aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die leitfähige Platte eine Chipinsel eines Leiterrahmens sein. In noch einer Ausgestaltung kann das Ausbilden der dielektrisehen Verkleidung über dem ersten Halbleiterchip und das Strukturieren des Teils der dielektrischen Verkleidung über der ersten Chipkontaktstelle Folgendes aufweisen: Ausbilden einer ersten Schicht über dem ersten Halbleiterchip; Strukturieren der ersten Schicht, um die erste Chipkontaktstelle freizulegen; Abscheiden einer zweiten Schicht über der ersten Schicht und der freigelegten ersten Chipkontaktstelle; und Strukturieren der zweiten Schicht, um Teile der ersten Chipkontaktstelle freizulegen. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner das Ausbilden einer Imidschicht über der zweiten Schicht vor dem Ausbilden des Kapselungsmaterials aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner das Ausbilden einer Imidschicht vor dem Ausbilden des Kapselungsmaterials aufweisen.
- Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung das Bereitstellen eines Halbleiterchips mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite und das Befestigen der zweiten Seite des Halbleiterchips an einer leitfähigen Platte, auf. Der Halbleiterchip weist eine Chipkontaktstelle auf der ersten Seite auf. Ein Teil der Chipkontaktstelle wird strukturiert, um Öffnungen in der Chipkontaktstelle auszubilden. Das Verfahren weist ferner das Ausbilden eines Kapselungsmaterials über dem ersten Halbleiterchip und das Ausbilden einer Verbindung durch das Kapselungsmaterial und die Öffnungen der ersten Chipkontaktstelle auf.
- In einer Ausgestaltung kann wobei das Ausbilden der Verbindung Folgendes aufweisen: Ausbilden einer Verbindungsöffnung im Kapselungsmaterial; und Füllen der Verbindungsöffnung mit einen leitfähigen Material. In noch einer Ausgestaltung kann das Ausbilden der Verbindung das Befestigen eines Drahts aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Ausbilden der Verbindungsöffnung die Verwendung eines Prozesses mit gepulstem Laser aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann das Befestigen der zweiten Seite des ersten Halbleiterchips an der leitfähigen Platte die Verwendung eines Lötprozesses oder eines Haftklebstoffs aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die leitfähige Platte eine Chipinsel eines Leiterrahmens sein. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner das Ausbilden einer Imidschicht vor dem Ausbilden des Kapselungsmaterials aufweisen.
- Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und von deren Vorteilen wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung Bezug genommen, in der:
-
1 , die1A –1C aufweist, eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei1A eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung darstellt, während1B eine Schnittdraufsicht der Halbleitervorrichtung darstellt und1C eine Draufsicht darstellt; -
2 , die2A –2I aufweist, eine Halbleitervorrichtung während verschiedener Stufen der Herstellung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt; -
3 , die3A –3E aufweist, eine Halbleitervorrichtung während verschiedener Stufen der Bearbeitung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung darstellt; -
4 , die4A –4F aufweist, eine Halbleitervorrichtung während der Herstellung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; -
5 , die5A –5B aufweist, eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, in der die mehreren Öffnungen in der Chipkontaktstelle beabstandet sind, was die Ausbildung von Abstandhaltern erleichtert; -
6 , die6A –6C aufweist, eine Halbleitervorrichtung in verschiedenen Stufen der Herstellung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; -
7 , die7A –7E aufweist, eine Halbleitervorrichtung während der Herstellung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; -
8 , die8A –8D aufweist, eine Halbleitervorrichtung während der Herstellung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; -
9 , die9A –9D aufweist, eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; -
10 , die10A –10E aufweist, eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der die strukturierte dielektrische Verkleidung segmentierte Kontaktstellenkontakte bildet, wobei10A eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung darstellt,10B –10D die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle darstellen und10E die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung darstellt; -
11 , die11A –11D aufweist, eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der die strukturierte dielektrische Verkleidung während der Ausbildung der Öffnung für die Kontaktverbindung abgehoben wird, wobei11A eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung darstellt,11B –11C die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle darstellen und11D die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung darstellt; -
12 , die12A –12E aufweist, eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der eine dielektrische Verkleidung mit zwei Schichten verwendet wird, um eine strukturierte dielektrische Verkleidung auszubilden, wobei12A eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung darstellt,12B –12D die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle darstellen und12E die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung darstellt; -
13 , die13A –13D aufweist, eine Halbleitervorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der eine dielektrische Verkleidung mit zwei Schichten verwendet wird, um eine strukturierte dielektrische Verkleidung auszubilden, wobei13A eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung darstellt,13B –13C die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle darstellen und13D die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung darstellt; -
14 , die14A –14E aufweist, eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der jede Teilstruktur mit einer strukturierten Chipkontaktfläche mit einem darunterliegenden Kontaktloch gekoppelt ist, wobei14A eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung darstellt,14B –14D die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle darstellen und14E die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung darstellt; -
15 , die15A –15D aufweist, eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der die strukturierte Chipkontaktstelle durch einen äußeren Rand gekoppelt ist, wobei15A eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung darstellt,15B –15C die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle darstellen und15D die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung darstellt; und -
16 , die16A –16D aufweist, eine Halbleitervorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, bei der die strukturierte Chipkontaktstelle durch einen äußeren Rand gekoppelt ist, wobei16A eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung darstellt,16B –16C die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle darstellen und16D die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung darstellt. - Entsprechende Ziffern und Zeichen in den verschiedenen Figuren beziehen sich im Allgemeinen auf entsprechende Teile, wenn nicht anders angegeben. Die Figuren sind gezeichnet, um die relevanten Aspekte der Ausführungsformen deutlich darzustellen, und sind nicht notwendigerweise maßstäblich gezeichnet.
- Die Herstellung und Verwendung von verschiedenen Ausführungsformen werden nachstehend im Einzelnen erörtert. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte schafft, die in einer breiten Vielfalt von spezifischen Zusammenhängen verkörpert sein können. Die erörterten spezifischen Ausführungsformen erläutern lediglich spezifische Weisen zur Herstellung und Verwendung der Erfindung und begrenzen den Schutzbereich der Erfindung nicht.
- Eine strukturelle Ausführungsform der Erfindung wird unter Verwendung von
1 beschrieben. Alternative strukturelle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Verwendung von2G ,2H ,3E ,4F ,5B ,6C ,7E ,8D und9 –16 beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung der Halbleitervorrichtung wird unter Verwendung von2 beschrieben. Alternative Ausführungsformen zur Herstellung der Halbleitervorrichtung werden unter Verwendung von3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,10 –16 beschrieben. -
1 , die1A –1C aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.1A stellt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung dar, während1B eine Schnittdraufsicht der Halbleitervorrichtung darstellt und1C eine Draufsicht darstellt. - Mit Bezug auf
1A kann die Halbleitervorrichtung ein Halbleitermodul1 mit einem Halbleiterchip50 sein. - In verschiedenen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip
50 einen integrierten Schaltungschip oder eine diskrete Vorrichtung aufweisen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Halbleiterchip50 einen Logikchip, einen Speicherchip, einen analogen Chip, einen Mischsignalchip, eine diskrete Vorrichtung und Kombinationen davon, wie z. B. ein System auf einem Chip, aufweisen. Der Halbleiterchip50 kann verschiedene Typen von aktiven und passiven Vorrichtungen wie z. B. Dioden, Transistoren, Thyristoren, Kondensatoren, Induktoren, Widerständen, optoelektronischen Vorrichtungen, Sensoren, mikroelektromechanischen Systemen und andere aufweisen. - In verschiedenen Ausführungsformen ist der Halbleiterchip
50 an einem leitfähigen Substrat10 befestigt. Das leitfähige Substrat10 weist in einer Ausführungsform Kupfer auf In anderen Ausführungsformen weist das leitfähige Substrat10 ein Metallmaterial, das leitfähige Metalle und ihre Legierungen aufweisen kann, auf Das leitfähige Substrat10 kann auch ein intermetallisches Material aufweisen, wenn sie leitend sind. Das leitfähige Substrat10 kann in einer Ausführungsform einen Leiterrahmen aufweisen. In einer Ausführungsform kann das leitfähige Substrat10 beispielsweise eine Chipinsel aufweisen, über der der Halbleiterchip50 befestigt sein kann. In weiteren Ausführungsformen, wie mit Bezug auf7 beschrieben wird, kann das leitfähige Substrat10 eine oder mehrere Chipinseln aufweisen, über denen ein oder mehrere Chips befestigt sein können. - In weiteren alternativen Ausführungsformen kann das Substrat
10 nicht leitfähig sein. In diesen Ausführungsformen ist der elektrische Kontakt mit dem Substrat10 hinfällig. - In verschiedenen Ausführungsformen können mehrere verschiedene oder identische Chips
50 am Substrat10 durch verschiedene Mittel befestigt sein. - In verschiedenen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip
50 auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet sein. In anderen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip50 alternativ auf Siliziumcarbid (SiC) ausgebildet worden sein. In einer Ausführungsform kann der Halbleiterchip50 zumindest teilweise auf Galliumnitrid (GaN) ausgebildet worden sein. - In verschiedenen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip
50 eine Leistungshalbleitervorrichtung aufweisen, die in einer Ausführungsform eine diskrete Vorrichtung sein kann. In einer Ausführungsform ist der Halbleiterchip50 eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen wie z. B. eine PIN-Diode oder eine Schottky-Diode. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist der Halbleiterchip50 eine Vorrichtung mit drei Anschlüssen wie z. B. ein Leistungs-Metall-Isolator-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MISFET), ein Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET), ein bipolarer Sperrschichttransistor (BJT), ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Thyristor. - In verschiedenen Ausführungsformen weist der Halbleiterchip
50 eine Dicke auf, die geringer ist als 100 μm. In alternativen Ausführungsformen weist der Halbleiterchip50 eine Dicke auf, die geringer ist als 50 μm. In alternativen Ausführungsformen weist der Halbleiterchip50 eine Dicke auf, die geringer ist als 20 μm. - In verschiedenen Ausführungsformen weist der Halbleiterchip
50 eine Dicke zwischen etwa 10 μm und etwa 100 μm auf. In alternativen Ausführungsformen. weist der Halbleiterchip50 eine Dicke zwischen etwa 10 μm und etwa 30 μm auf. In weiteren alternativen Ausführungsformen weist der Halbleiterchip50 eine Dicke zwischen etwa 30 μm und etwa 40 μm auf. - Der Halbleiterchip
50 ist in verschiedenen Ausführungsformen in ein Kapselungsmaterial20 eingebettet. In verschiedenen Ausführungsformen weist das Kapselungsmaterial20 ein dielektrisches Material auf und kann in einer Ausführungsform eine Formverbindung aufweisen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Kapselungsmaterial20 ein Imid aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann das Kapselungsmaterial20 ein oder mehrere eines Polymers, eines Copolymers, eines Biopolymers, eines faserimprägnierten Polymers (z. B. Kohlenstoff oder Glasfasern in einem Harz), eines mit Partikeln gefüllten Polymers und andere organische Materialien aufweisen. In einer oder mehreren Ausführungsformen weist das Kapselungsmaterial20 ein Dichtungsmittel, das nicht unter Verwendung einer Formverbindung ausgebildet wird, und Materialien wie z. B. Epoxidharze und/oder Silikone, auf. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Kapselungsmaterial20 aus irgendeinem geeigneten duroplastischen, thermoplastischen, wärmehärtenden Material oder einem Laminat bestehen. Das Material des Kapselungsmaterials20 kann in einigen Ausführungsformen Füllmaterialien aufweisen. In einer Ausführungsform kann das Kapselungsmaterial20 ein Epoxidmaterial und ein Füllmaterial mit kleinen Partikeln aus Glas oder andere elektrisch isolierende Mineralfüllmaterialien wie Aluminiumoxid oder organische Füllmaterialien aufweisen. - In verschiedenen Ausführungsformen weist das Kapselungsmaterial
20 eine Dicke von etwa 20 μm bis etwa 100 μm auf. In alternativen Ausführungsformen weist das Kapselungsmaterial20 eine Dicke von etwa 50 μm bis etwa 80 μm auf. In weiteren alternativen Ausführungsformen weist das Kapselungsmaterial20 eine Dicke von etwa 20 μm bis etwa 50 μm auf. Alternativ kann in einigen Ausführungsformen ein dünneres Kapselungsmaterial20 verwendet werden. In solchen Ausführungsformen weist das Kapselungsmaterial20 eine Dicke von etwa 10 μm bis etwa 20 μm. - Das Halbleitermodul
1 weist in einigen Ausführungsformen mehrere Kontaktstellen90 zum Montieren des Halbleitermoduls1 über einer Leiterplatte auf. Als Erläuterung weisen die mehreren Kontaktstellen90 eine erste Kontaktstelle91 , eine zweite Kontaktstelle92 und eine dritte Kontaktstelle93 , die zusammen die Kontakte für den Halbleiterchip50 bilden, auf. - Die zweite Kontaktstelle
92 der mehreren Kontaktstellen90 und die dritte Kontaktstelle93 der mehreren Kontaktstellen90 können mit einer Vorderseite des Halbleiterchips50 gekoppelt sein. Die zweite Kontaktstelle92 und die dritte Kontaktstelle93 sind beispielsweise mit Chipkontaktstellen150 am Halbleiterchip50 gekoppelt. In verschiedenen Ausführungsformen sind die mehreren Kontaktstellen90 mit der zweiten Kontaktstelle92 und der dritten Kontaktstelle93 mit den Chipkontaktstellen150 unter Verwendung von Kontaktverbindungen80 gekoppelt. Die Kontaktverbindungen80 sind innerhalb des Kapselungsmaterials20 angeordnet. - Die erste Kontaktstelle
91 der mehreren Kontaktstellen90 kann mit einer Rückseite des Halbleiterchips50 gekoppelt sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste Kontaktstelle91 beispielsweise unter Verwendung von einem oder mehreren Kontaktlöchern85 durch das Kapselungsmaterial, die im Kapselungsmaterial20 angeordnet sind, gekoppelt sein. - In verschiedenen Ausführungsformen bilden die Kontaktstellen
90 eine Umverteilungsschicht. Selbstverständlich können mehrere Ebenen von Umverteilungsschichten im Baustein auf beiden Seiten des Substrats10 ausgebildet sein. - In verschiedenen Ausführungsformen sind die Kontaktverbindungen
80 mit dem Halbleiterchip50 durch eine strukturierte Schicht gekoppelt, wie in1A dargestellt. Jede Kontaktverbindung80 ist durch Segmente der dielektrischen Verkleidung15 gekoppelt. Die strukturierte Schicht weist in einer Ausführungsform eine strukturierte dielektrische Verkleidung15 auf. Die dielektrische Verkleidung15 kann in einer oder mehreren Ausführungsformen ein Nitrid aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann die dielektrische Verkleidung15 andere dielektrische Materialien wie z. B. ein Oxid, Siliziumcarbid, Siliziumoxidnitrid, Hafniumoxid, Aluminiumoxid, andere Materialien mit hoher Dielektrizitätskonstante, andere Materialien mit niedriger Dielektrizitätskonstante, Polyimid und andere organische Materialien aufweisen. - In der dargestellten Ausführungsform ist die Verkleidung
15 nur über dem Halbleiterchip50 ausgebildet. In einigen alternativen Ausführungsformen ist jedoch die Verkleidung15 sowohl über dem Halbleiterchip50 als auch dem Substrat10 ausgebildet. Wie in1B dargestellt, bildet die strukturierte Schicht in einer Ausführungsform mehrere Gräben in der dielektrischen Verkleidung15 , die den Halbleiterchip50 bedeckt. In alternativen Ausführungsformen bildet die strukturierte Schicht mehrere Quadrate oder Säulen oder Kreise. -
2 , die2A –2I aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung während verschiedener Herstellungsstufen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. - Mit Bezug auf
2A wird ein Halbleiterchip50 an einem Substrat10 befestigt. In verschiedenen Ausführungsformen können die in2 beschriebenen Prozesse für jeden Halbleiterchip nacheinander durchgeführt werden oder in alternativen Ausführungsformen können mehrere Halbleiterbausteine unter Verwendung eines Streifens oder Substrats10 mit mehreren leitfähigen Platten ausgebildet werden. Alternativ kann das Substrat10 ein Polymersubstrat umfassen. - In verschiedenen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip
50 einen integrierten Schaltungschip oder eine diskrete Vorrichtung aufweisen. Der Halbleiterchip50 weist mehrere Chipkontaktstellen150 auf einer ersten Seite des Halbleiterchips50 auf. In einigen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip50 auch Kontaktstellen auf der entgegengesetzten zweiten Seite des Halbleiterchips50 aufweisen. Der Halbleiterchip50 kann beispielsweise eine diskrete vertikale Vorrichtung mit Kontaktstellen auf beiden Seiten sein. - Der Halbleiterchip
50 kann innerhalb eines Halbleiterwafers ausgebildet und vereinzelt werden. In verschiedenen Ausführungsformen wird der Halbleiterwafer vor oder nach dem Vereinzelungsprozess gedünnt. In verschiedenen Ausführungsformen weist folglich der Halbleiterchip50 eine Dicke von etwa 10 μm bis etwa 100 μm und in einer Ausführungsform etwa 30 μm bis 50 μm auf. - In verschiedenen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip
50 am Substrat10 unter Verwendung eines Lötprozesses befestigt werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen wird der Halbleiterchip50 am Substrat10 unter Verwendung eines Diffusionsbondprozesses befestigt. - In verschiedenen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip
50 am Substrat10 unter Verwendung einer Chipbefestigungsschicht11 befestigt werden, die in einer Ausführungsform isolierend sein kann. In einigen Ausführungsformen kann die Chipbefestigungsschicht11 leitfähig sein, kann beispielsweise eine nanoleitfähige Paste aufweisen. In alternativen Ausführungsformen ist die Chipbefestigungsschicht11 ein lötfähiges Material, Die Chipbefestigungsschicht11 kann beispielsweise in einer Ausführungsform auf den Halbleiterchip50 aufgebracht und an das Substrat10 gelötet werden. - In einer alternativen Ausführungsform weist die Chipbefestigungsschicht
11 ein Polymer wie z. B. einen Cyanidester oder ein Epoxidmaterial auf und kann Silberpartikel aufweisen. In einer Ausführungsform kann die Chipbefestigungsschicht11 als leitfähige Partikel in einer Polymermatrix aufgebracht werden, um nach dem Härten ein Verbundmaterial auszubilden. In einer alternativen Ausführungsform kann eine leitfähige Nanopaste wie z. B. eine Silbernanopaste aufgebracht werden. In einer anderen Ausführungsform weist die Chipbefestigungsschicht11 alternativ ein Lötmittel wie z. B. ein Blei-Zinn-Material, auf. In verschiedenen Ausführungsformen kann irgendein geeignetes leitfähiges Haftmaterial mit Metallen oder Metalllegierungen wie z. B. Aluminium, Titan, Gold, Silber, Kupfer, Palladium, Platin, Nickel, Chrom oder Nickelvanadium verwendet werden, um die Chipbefestigungsschicht11 auszubilden. - Die Chipbefestigungsschicht
11 kann in gesteuerten Mengen unter den Halbleiterchip50 ausgegeben werden. Eine Chipbefestigungsschicht11 mit einem Polymer kann bei etwa 125°C bis etwa 200°C gehärtet werden, während eine Chipbefestigungsschicht11 auf Lötmittelbasis bei 250°C bis etwa 350°C gehärtet werden kann. Unter Verwendung der Chipbefestigungsschicht11 wird der Halbleiterchip50 am Substrat10 befestigt, das in einer Ausführungsform eine Chipinsel eines Leiterrahmens sein kann. - Mit Bezug auf
2B wird eine Verkleidung15 über dem Substrat10 auf dem Halbleiterchip50 abgeschieden. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Verkleidung15 ein Nitridmaterial aufweisen. In alternativen Ausführungsformen kann die Verkleidung15 ein Oxid aufweisen. In weiteren Ausführungsformen kann die Verkleidung15 andere geeignete Materialien aufweisen, wie z. B. Siliziumoxynitrid, Hafniumoxid, Siliziumcarbid, organische dielektrische Materialien und andere. In anderen Ausführungsformen wird die Verkleidung15 nur über dem Chip50 angeordnet. - In verschiedenen Ausführungsformen kann die Verkleidung
15 unter Verwendung eines Gasphasenabscheidungsprozesses wie z. B. einer chemischen Gasphasenabscheidung, physikalischen Gasphasenabscheidung, plasmagestützten physikalischen Gasphasenabscheidung, einschließlich Prozessen mit hochdichtem Plasma oder Atomschicht-Abscheidungsprozessen, abgeschieden werden. In anderen Ausführungsformen wird ein organisches Material durch Sprüh-, Druck- oder Aufschleuderprozesse abgeschieden. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Dicke der Verkleidung15 nach der Abscheidung etwa 100 nm bis etwa 300 nm. In alternativen Ausführungsformen ist die Dicke der Verkleidung15 nach der Abscheidung etwa 1 nm bis etwa 40 nm. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Dicke der Verkleidung15 nach der Abscheidung etwa 5 nm bis etwa 20 nm. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Dicke der Verkleidung15 nach der Abscheidung etwa 40 nm bis etwa 100 nm. - Die Verkleidung
15 wird strukturiert, wie in2C und2D dargestellt.2C ist eine Draufsicht, während2D eine Querschnittsansicht ist. In einer oder mehreren Ausführungsformen wird die Verkleidung15 über dem Substrat10 entfernt oder über dem Substrat10 strukturiert. - Mit Bezug auf
2D wird die Verkleidung15 in verschiedenen Ausführungsformen in einem Bereich über dem Halbleiterchip50 strukturiert. In einer oder mehreren Ausführungsformen wird die Verkleidung15 direkt über der Chipkontaktstelle150 strukturiert, wobei die mehreren Öffnungen60 ausgebildet werden, die durch Segmente der Verkleidung15 getrennt sind (2C ). In einigen Ausführungsformen kann der Halbleiterchip50 durch mehrere Öffnungen60 in der Verkleidung15 hindurch auf Funktionalität getestet werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen weisen die mehreren Öffnungen60 , die durch Segmente mit einer Länge von etwa 10 μm getrennt sind, etwa 2 μm bis 10 μm auf. In anderen Ausführungsformen weisen die dielektrischen Segmente eine Ausdehnung in einer Richtung von 5 μm bis 20 μm auf. Ebenso weisen die mehreren Öffnungen60 Öffnungen mit einer Abmessung von etwa 2 μm bis etwa 10 μm auf. In anderen Ausführungsformen weisen die Öffnungen60 eine Abmessung in einer Richtung von 5 bis 20 μm auf. - Wie als nächstes in
2E dargestellt, wird ein Kapselungsmaterial20 über dem (oder den mehreren) Halbleiterchip50 aufgebracht und umschließt teilweise den Halbleiterchip50 . In einer Ausführungsform wird das Kapselungsmaterial20 unter Verwendung eines Formprozesses wie z. B. Formpressen, eines Transferpressprozesses, Spritzgießen, Granulatformen, Pulverformen, Flüssigkeitsformen sowie Druckprozessen wie z. B. Schablonen- oder Siebdrucken aufgebracht. - In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Kapselungsmaterial
20 ein dielektrisches Material, wie vorher mit Bezug auf1 beschrieben. In einer Ausführungsform weist das Kapselungsmaterial20 ein Imid auf. Das Kapselungsmaterial20 kann gehärtet werden, d. h. einem thermischen Prozess unterzogen werden, um eine hermetische Abdichtung zu härten, folglich auszubilden, die den Halbleiterchip50 schützt. - In verschiedenen Ausführungsformen kann das Kapselungsmaterial
20 eine Dicke von etwa 20 μm bis etwa 70 μm und in einer Ausführungsform von etwa 50 μm bis etwa 100 μm aufweisen. - Mit Bezug auf
2F werden mehrere Kontaktöffnungen70 innerhalb des Kapselungsmaterials20 ausgebildet. Die Kontaktöffnungen70 erstrecken sich von der oberen Oberfläche des Kapselungsmaterials20 zur Chipkontaktstelle150 . Mehrere Durchgangskontaktlochöffnungen können auch innerhalb des Kapselungsmaterials20 zum Substrat10 ausgebildet werden. Die Durchgangskontaktlochöffnungen können sich von der oberen Oberfläche des Kapselungsmaterials20 zum Substrat10 bis zur entgegengesetzten unteren Oberfläche des Kapselungsmaterials20 und durch die Verkleidung15 erstrecken. - In einer oder mehreren Ausführungsformen werden die mehreren Kontaktöffnungen
70 und die mehreren Durchgangskontaktlochöffnungen unter Verwendung eines Laserprozesses ausgebildet. Ein Laserbohrer kann beispielsweise verwendet werden, um das Kapselungsmaterial20 zu strukturieren. In einer Ausführungsform kann ein gepulster Kohlenstoffdioxidlaser für das Laserbohren verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Laserbohren einen Nd:YAG-Laser umfassen. In einer alternativen Ausführungsform werden die mehreren Kontaktöffnungen70 und die mehreren Durchgangskontaktlochöffnungen nach einem herkömmlichen Lithographieprozess, beispielsweise unter Verwendung eines Plasmaätzprozesses, ausgebildet. - In verschiedenen Ausführungsformen weisen die mehreren Kontaktöffnungen
70 einen maximalen Durchmesser von weniger als 200 μm auf. Die mehreren Kontaktöffnungen70 weisen in einer oder mehreren Ausführungsformen einen maximalen Durchmesser von weniger als 80 μm auf. Die mehreren Kontaktöffnungen70 weisen in einer Ausführungsform einen maximalen Durchmesser von weniger als 300 μm auf. Die mehreren Kontaktöffnungen70 weisen in verschiedenen Ausführungsformen einen maximalen Durchmesser von etwa 50 μm bis etwa 150 μm auf. - Mit Bezug auf
2G werden die mehreren Kontaktöffnungen70 und die mehreren Durchgangskontaktlochöffnungen mit einem leitfähigen Material gefüllt. - Wie als nächstes in
2G dargestellt, kann eine Metallverkleidung81 innerhalb der mehreren Kontaktöffnungen70 und der mehreren Durchgangskontaktlochöffnungen ausgebildet werden. Die Metallverkleidung81 kann die mehreren Öffnungen60 in der dielektrischen Verkleidung15 in einigen Ausführungsformen füllen. Alternativ kann die Metallverkleidung81 die mehreren Kontaktöffnungen70 auskleiden. Die Metallverkleidung81 kann ein Diffusionssperrmaterial aufweisen und kann auch eine Keimschicht für das anschließende Elektroplattieren oder stromlose Plattieren aufweisen. Als Beispiel kann die Metallverkleidung81 in einer Ausführungsform einen Stapel von Metallen, Metallnitriden (z. B. TiN, TaN), gefolgt von einer Keimschicht (z. B. Cu), aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann nur eine Keimschicht abgeschieden werden. - Die Metallverkleidung
81 kann in einer Ausführungsform beispielsweise unter Verwendung einer Sputterabscheidung abgeschieden werden. In einer Ausführungsform kann die Metallverkleidung81 unter Verwendung von Hochfrequenz-Magnetronsputtern (HF-Magnetronsputtern) abgeschieden werden. In alternativen Ausführungsformen kann die Metallverkleidung81 eine Schicht aus Ta, TaN, W, WN, WCN, WSi, Ti, WTi, TiN und/oder Ru als Beispiele aufweisen. Die Keimschicht kann konform über dem Diffusionssperrmaterial beispielsweise unter Verwendung eines Prozesses zum Sputtern durch Plasmagasphasenabscheidung (PVD) oder einer metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD) abgeschieden werden. In verschiedenen Ausführungsformen weist die Keimschicht dasselbe Material wie das unter Verwendung eines Elektroplattierungs- oder eines stromlosen Abscheidungsprozesses abzuscheidende Material auf. Die Keimschicht weist in einer Ausführungsform Kupfer auf. In einer anderen Ausführungsform kann die Keimschicht mittels eines leitfähigen Polymers abgeschieden werden. - Ein leitfähiges Füllmaterial
82 wird in die mehreren Kontaktöffnungen70 und die mehreren Durchgangskontaktlochöffnungen gefüllt. In verschiedenen Ausführungsformen wird das leitfähige Füllmaterial82 unter Verwendung eines elektrochemischen Abscheidungsprozesses wie z. B. Elektroplattieren abgeschieden. Alternativ kann das leitfähige Füllmaterial82 unter Verwendung eines stromlosen Abscheidungsprozesses abgeschieden werden. - In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das leitfähige Füllmaterial
82 Kupfer, Aluminium und andere derartige aufweisen. In anderen Ausführungsformen kann das leitfähige Füllmaterial82 Wolfram, Titan, Tantal, Ruthenium, Nickel, Kobalt, Platin, Gold, Silber und andere derartige Materialien aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen ist das leitfähige Füllmaterial82 ein Material, das elektrolytisch abgeschieden werden kann. Nach dem Abscheiden des leitfähigen Füllmaterials82 wird folglich eine leitfähige Schicht86 über dem Kapselungsmaterial20 ausgebildet. Diese Schicht86 bildet leitfähige Kontaktstellen und eine Umverteilungsschicht, um eine elektrische Leitweglenkung zwischen verschiedenen Chips zu ermöglichen. - In einer alternativen Ausführungsform kann ein Draht durch die mehreren Kontaktöffnungen
70 eingefügt werden und beispielsweise unter Verwendung eines Lötprozesses befestigt werden, um eine Drahtbondstelle auszubilden. - Wie als nächstes in
2H dargestellt, wird das leitfähige Füllmaterial82 strukturiert, um Kontaktverbindungen80 und Öffnungen durch das Substrat hindurch auszubilden. Die Kontaktverbindungen80 werden folglich innerhalb der mehreren Kontaktöffnungen70 ausgebildet, während Kontaktlöcher durch das Substrat hindurch innerhalb der mehreren Durchgangskontaktlochöffnungen ausgebildet werden. In verschiedenen Ausführungsformen kann das leitfähige Füllmaterial82 unter Verwendung eines Ätzprozesses nach einem Lithographieprozess strukturiert werden. -
2I stellt eine alternative Ausführungsform dar, bei der das Substrat10 einen Streifen wie z. B. einen Leiterrahmenstreifen umfasst. Folglich werden mehrere Halbleiterchips befestigt und gleichzeitig bearbeitet. Folglich wird ein Streifen von Halbleiterbausteinen ausgebildet, die beispielsweise mechanisch vereinzelt werden können. Ein oder mehrere Chips50 können an jedem Segment des Streifens befestigt werden, um einen Baustein mit mehreren Chips auszubilden. - Eine weitere Bearbeitung kann auch in verschiedenen Ausführungsformen fortfahren, die das Ausbilden von Rückseiten- und Vorderseiten-Umverteilungsschichten aufweisen kann.
-
3 , die3A –3E aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung während verschiedener Stufen der Bearbeitung gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung dar. - Mit Bezug auf
3A wird im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform in dieser Ausführungsform die Verkleidung15 in kleinere Segmente strukturiert. Mit anderen Worten sind in dieser Ausführungsform die mehreren Öffnungen60 enger beabstandet als in der in2 beschriebenen Ausführungsformen. -
3B und3C stellen die Halbleitervorrichtung nach dem Ausbilden des Kapselungsmaterials20 dar.3B stellt eine Draufsicht dar, während3C eine Querschnittsansicht darstellt. -
3D stellt die Halbleitervorrichtung nach der Ausbildung der Kontaktöffnungen dar. Wie in3D dargestellt, sind mehrere Kontaktöffnungen70 im Kapselungsmaterial20 ausgebildet. Im Gegensatz zu der in2 beschriebenen vorherigen Ausführungsform wird die Verkleidung15 , die die mehreren Öffnungen60 bildet, entfernt, während die mehreren Kontaktöffnungen70 ausgebildet werden. Das Laserbohren des Kapselungsmaterials20 kann beispielsweise die Verkleidung15 entfernen. Alternativ kann ein Nassätzprozess, der verwendet wird, um die mehreren Kontaktöffnungen70 nach dem Laserbohrprozess zu reinigen, die Verkleidung15 abheben. Wie in3E dargestellt, können folglich die Kontaktverbindungen80 die Chipkontaktstellen150 direkt kontaktieren. Mit anderen Worten, im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform kontaktieren die Kontaktverbindungen80 den Halbleiterchip50 direkt durch eine große Öffnung in der Verkleidung15 . -
4 , die4A –4F aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung während der Herstellung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. - In dieser Ausführungsform sind die Chipkontaktstellen
150 selbst segmentiert. In dieser Ausführungsform können die Metallschicht M4 und die Kontaktlochschicht V4 durch einen Doppeldamaszenerprozess oder ein Kontaktloch und einen Einzeldamaszenerprozess ausgebildet werden. In einer anderen Ausführungsform können die Metallschicht M4 und die Kontaktlochschicht V4 durch einen Musterplattierungsprozess ausgebildet werden. - Mit Bezug auf
4A wird eine segmentierte Chipkontaktstelle150 über einem Substrat110 ausgebildet. In dem Substrat110 können aktive Vorrichtungen ausgebildet sein. Ein Satz von Metallisierungsschichten130 wird über dem Substrat110 angeordnet, die in verschiedenen Ausführungsformen eine oder mehrere Ebenen von Metallleitungen und Kontaktlöchern aufweisen können. Die Metallisierungsschicht130 kann in einer Ausführungsform beispielsweise zehn oder mehr Metallebenen aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann die Schicht130 drei Metallschichten aufweisen. In einer anderen Ausführungsform kann die Metallisierungsschicht130 vier oder mehr Metallebenen aufweisen. Die Metallisierungsschicht130 kann in einer Ausführungsform verschiedene Vorrichtungen innerhalb des Halbleiterchips50 koppeln. In einer anderen Ausführungsform bildet die Metallisierungsschicht130 Kontakte mit verschiedenen Bereichen einer diskreten Halbleitervorrichtung. - In verschiedenen Ausführungsformen ist die Chipkontaktstelle
150 mit aktiven Vorrichtungen im Substrat110 wie z. B. einer ersten Vorrichtung105 gekoppelt. Die erste Verrichtung105 kann in verschiedenen Ausführungsformen ein Transistor, ein Kondensator, eine Diode, ein Thyristor und andere Vorrichtungen sein. Die Chipkontaktstelle150 kann in einer Ausführungsform eine obere Metallisierungsschicht einer Metallisierung mit mehreren Ebenen sein. Mehrere Metallleitungen und Kontaktlöcher, die innerhalb der Metallisierungsschicht130 angeordnet sind, können die aktiven Vorrichtungen im Substrat110 mit der Chipkontaktstelle150 koppeln. -
4A stellt eine Metallisierung mit vier Ebenen mit einer ersten Kontaktlochebene V1, einer ersten Metallebene M1, einer zweiten Kontaktlochebene V2, einer zweiten Metallebene M2, einer dritten Kontaktlochebene V3, einer dritten Metallebene M3, einer vierten Kontaktlochebene V4, die mit der Chipkontaktstelle150 gekoppelt ist, dar. In einer Ausführungsform ist die Chipkontaktstelle150 eine Metallebene, die auf der obersten Metallebene des Halbleiterchips50 ausgebildet ist. - Jede Metallisierungsebene kann eine dielektrische Schicht zwischen den Ebenen aufweisen. Eine erste dielektrische Schicht
131 zwischen den Ebenen ist beispielsweise über dem Substrat110 abgeschieden. Eine zweite dielektrische Schicht zwischen den Ebenen ist über der ersten dielektrischen Schicht131 zwischen den Ebenen abgeschieden. Eine dritte dielektrische Schicht133 zwischen den Ebenen ist über der zweiten dielektrischen Schicht132 zwischen den Ebenen abgeschieden. Eine vierte dielektrische Schicht134 zwischen den Ebenen ist über der dritten dielektrischen Schicht133 zwischen den Ebenen abgeschieden. Eine fünfte dielektrische Schicht135 zwischen den Ebenen ist über der vierten dielektrischen Schicht134 zwischen den Ebenen abgeschieden. - Die dielektrischen Schichten zwischen den Ebenen können durch Ätzstoppverkleidungen getrennt sein. Eine erste Ätzstoppverkleidung
121 ist beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht131 und132 zwischen den Ebenen abgeschieden. Eine zweite Ätzstoppverkleidung122 ist zwischen der zweiten und der dritten dielektrischen Schicht132 und133 zwischen den Ebenen abgeschieden. Ebenso ist eine dritte Ätzstoppverkleidung123 zwischen der dritten und der vierten dielektrischen Schicht133 und134 zwischen den Ebenen abgeschieden. - In den dargestellten Ausführungsformen werden die leitfähigen Merkmale, die die Metallleitungen und Kontaktlöcher bilden (z. B. in M1, V1, M2, V2, M3, V3), unter Verwendung eines Doppeldamaszierungsprozesses ausgebildet. In alternativen Ausführungsformen können die leitfähigen Merkmale unter Verwendung eines Damaszierungsprozesses oder einer Kombination von Einzel- und Doppeldamaszenerprozessen ausgebildet werden.
- Jedes leitfähige Merkmal kann eine Metallverkleidung
102 aufweisen, die mehrere Schichten aufweisen kann. Die Metallverkleidung102 kann in einigen Ausführungsformen beispielsweise eine erste Metallverkleidung152 und eine zweite Metallverkleidung154 aufweisen. Die erste Metallverkleidung152 kann eine Diffusionssperre sein, während die zweite Metallverkleidung154 eine Keimschicht sein kann, - Wie in
4A dargestellt, weist die Chipkontaktstelle150 mehrere Kontaktstellenöffnungen170 auf.4B stellt eine Draufsicht dar und zeigt, dass die mehreren Kontaktstellenöffnungen170 innerhalb der Chipkontaktstelle150 verteilt sind. Jede Chipkontaktstelle150 kann eine Matrix aus mehreren Kontaktstellenöffnungen170 aufweisen.4B stellt nur als Veranschaulichung drei Reihen und fünf Spalten dar. In verschiedenem Ausführungsformen können mehr als zehn Öffnungen innerhalb der Chipkontaktstelle150 ausgebildet werden, die die Matrix der mehreren Kontaktstellenöffnungen170 bilden.4B stellt auch dar, dass benachbarte Chipkontaktstellen150 ähnliche Öffnungen aufweisen können. Jede Kontaktunterkontaktstelle150 kann entweder durch Kontaktlöcher V4 mit der unteren Metallschicht M3 (z. B.14 ) oder durch eine elektrische Verbindung am Metall4 (z. B.15 –16 ) elektrisch verbunden sein. -
4C stellt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung nach dem Ausbilden einer Verkleidung und eines Kapselungsmaterials gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. - Eine optionale Verkleidung
15 wird über der Chipkontaktstelle150 ausgebildet, gefolgt von der Ausbildung eines Kapselungsmaterials20 , wie in vorherigen Ausführungsformen beschrieben. Die Verkleidung15 kann in verschiedenen Ausführungsformen ausgelassen werden, In einigen Ausführungsformen kann die Verkleidung15 nur über dem Halbleiterchip50 ausgebildet werden, wie in8 und9 beschrieben. Die Verkleidung15 kann als konforme Verkleidung über den mehreren Kontaktstellenöffnungen170 ausgebildet werden. Alternativ kann die Verkleidung15 vollständig oder teilweise die mehreren Kontaktstellenöffnungen170 füllen. -
4D stellt eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung nach dem Ausbilden der Kontaktöffnungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. - Wie in vorherigen Ausführungsformen beschrieben, werden Kontaktöffnungen
70 innerhalb des Kapselungsmaterials20 ausgebildet. Die Kontaktöffnungen70 können nach einem Lithographieprozess, beispielsweise unter Verwendung eines anisotropen Ätzprozesses, ausgebildet werden. Alternativ können die Kontaktöffnungen70 unter Verwendung eines Abschmelzprozesses wie z. B. eines Laserabschmelzprozesses ausgebildet werden. Die Verkleidung15 , die nach der Entfernung des Kapselungsmaterials20 freiliegt, kann unter Verwendung eines Nassätzprozesses entfernt werden. - In anderen Ausführungsformen wird die Verkleidung
15 auf der Kontaktstellenfläche150 auf der Waferebene entfernt. -
4E und4F stellen eine Querschnittsansicht der Halbleitervorrichtung nach dem Füllen der Kontaktöffnungen mit einem leitfähigen Material gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.4F stellt eine vergrößerte Querschnittsansicht der in4E dargestellten Halbleitervorrichtung dar. - Mit Bezug auf
4E werden Kontaktöffnungen70 mit einem leitfähigen Material gefüllt, das eine Metallverkleidung81 (4F ) und ein leitfähiges Füllmaterial82 aufweisen kann, wie in vorherigen Ausführungsformen beschrieben. Die Metallverkleidung81 kann eine Diffusionssperre (Diffusionsbarriere) und eine Keimschicht aufweisen. Das leitfähige Füllmaterial82 kann beispielsweise unter Verwendung eines Plattierungsprozesses gefüllt werden. - Wie in
4F dargestellt, kann das leitfähige Füllmaterial82 die Kontaktöffnungen70 (in4D dargestellt) und die mehreren Kontaktstellenöffnungen170 (in der vergrößerten Ansicht von4A dargestellt) füllen. Alternativ kann in einigen Ausführungsformen nur die Metallverkleidung81 die mehreren Kontaktstellenöffnungen170 füllen. Vorteilhafterweise weist in dieser Ausführungsform die Kontaktverbindung80 eine Verriegelungsstruktur auf, die zu einer verbesserten Haftung an der Chipkontaktstelle150 führt. -
5 , die5A –5B aufweist, stellt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der die mehreren Öffnungen in der Chipkontaktstelle beabstandet sind, was die Ausbildung von Abstandhaltern erleichtert. -
5A stellt eine Quersschnittsansicht der Halbleitervorrichtung nach dem Ausbilden von Kontaktöffnungen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. - In dieser Ausführungsform kann die vorherige Bearbeitung vor sich gehen, wie in Bezug auf
4A –4D beschrieben. In einigen Ausführungsformen können jedoch die mehreren Öffnungen170 der Chipkontaktstelle150 beabstandet sein. Die mehreren Kontaktöffnungen70 können beispielsweise unter Verwendung eines Laserprozesses durch das Kapselungsmaterial20 hindurch ausgebildet werden. Der Laserprozess kann jedoch die freigelegte Verkleidung15 nicht entfernen, die anschließend unter Verwendung eines Nassätzprozesses entfernt werden kann. In dieser Ausführungsform wird ein anisotroper Ätzprozess verwendet, um die Verkleidung15 zu entfernen, was Abstandhalter16 um die Seitenwände der mehreren Kontaktstellenöffnungen170 der Chipkontaktstelle150 hinterlässt. - Mit Bezug auf
5B werden die mehreren Kontaktstellenöffnungen170 und die mehreren Kontaktöffnungen70 mit einem leitfähigen Material gefüllt, wie in vorherigen Ausführungsformen beschrieben. Die anschließende Bearbeitung kann wie bei der herkömmlichen Bearbeitung vor sich gehen. -
6 , die6A –6C aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß verschiedenen Herstellungsstufen gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. -
6A und6B stellen eine Halbleitervorrichtung nach dem Ausbilden von mehreren Kontaktstellenöffnungen mit einer Chipkontaktstellenöffnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.6A stellt eine Querschnittsansicht dar, während6B eine Draufsicht darstellt. - In dieser Ausführungsform ist die Chipkontaktstelle
150 teilweise segmentiert. Nur ein Teil der fünften dielektrischen Schicht135 zwischen den Ebenen wird beispielsweise nach dem Öffnen der Chipkontaktstelle150 geätzt. Das Ätzen der freigelegten fünften dielektrischen Schicht135 zwischen den Ebenen kann beispielsweise zeitgesteuert werden, so dass es stoppt, bevor die darunterliegende vierte Ätzstoppverkleidung124 erreicht ist. Folglich sind die mehreren Kontaktstellenöffnungen170 in den Chipkontaktstellen150 flacher als in vorherigen Ausführungsformen der Erfindung. - Da jedoch die dielektrische Schicht
135 viel dünner ist als der Abstand zwischen den Unterkontaktstellen150 , wird die dielektrische Schicht135 zwischen den Kontaktstellen durch entweder ein Kontaktstellenoffenätzen auf Waferebene oder durch den Laserbohrprozess entfernt. Folglich ähnelt die endgültige Struktur in dieser Ausführungsform der in4 dargestellte endgültigen Struktur. - Mit Bezug als nächstes auf
6C wird das leitfähige Füllmaterial82 abgeschieden, wie in vorherigen Ausführungsformen beschrieben. Die anschließende Bearbeitung fährt fort, wie vorher in vorherigen Ausführungsformen beschrieben. -
7 , die7A –7E aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung während der Herstellung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. - In dieser Ausführungsform wird die Verkleidung
15 während des Waferherstellungsprozesses abgeschieden. Nach der Vollendung der Metallisierungsebenen mit den Chipkontaktstellen150 wird eine Verkleidung15 über dem Wafer100 abgeschieden. Dies wird vorteilhafterweise als Waferebenenprozess vor der Vereinzelung des Wafers100 in individuelle Chips50 durchgeführt. Folglich kann ein einzelner Prozess die Verkleidung15 als Deckschicht über dem Wafer100 abscheiden. - In weiteren Ausführungsformen kann eine optionale dicke Passivierungsschicht über der Kontaktstellenfläche auf einer Waferebene ausgebildet und geöffnet werden. Eine Imidschicht kann über der Passivierungsschicht ausgebildet werden und kann die Kontaktstellenfläche während des Montageprozesses bedecken. Die Imidschicht über der Kontaktstellenfläche kann während der Ausbildung der Öffnung der Chipverbindung entfernt werden. Solche alternativen Ausführungsformen werden in weiteren Ausführungsformen von
10 –16 beschrieben. - Mit Bezug als nächstes auf
7B wird die Verkleidung15 strukturiert, um mehrere Öffnungen60 auszubilden. Die Verkleidung15 kann in einer Ausführungsform unter Verwendung von herkömmlichen Lithographieprozessen strukturiert werden. - Mit Bezug auf
7C wird der Wafer100 vereinzelt, um individuelle Halbleiterchips50 auszubilden, die über dem Substrat100 angeordnet werden, wie vorher mit Bezug auf3 beschrieben. - Die anschließende Bearbeitung kann der mit Bezug auf
2 beschriebenen Bearbeitung folgen. Wie als nächstes in7D dargestellt, wird folglich ein Kapselungsmaterial20 über dem (oder den mehreren) Halbleiterchip(s)50 aufgebracht und umschließt teilweise den Halbleiterchip50 . Mehrere Kontaktöffnungen70 werden innerhalb des Kapselungsmaterials20 ausgebildet. - Mit Bezug als nächstes auf
7E werden die mehreren Kontaktöffnungen70 und die mehreren Durchgangskontaktlochöffnungen mit einem leitfähigen Material gefüllt. Eine Metallverkleidung81 kann innerhalb der mehreren Kontaktöffnungen70 und der mehreren Durchgangskontaktlochöffnungen ausgebildet werden. Ein leitfähiges Füllmaterial82 wird in die mehreren Kontaktöffnungen70 und die mehreren Durchgangskontaktlochöffnungen gefüllt. Das leitfähige Füllmaterial82 wird strukturiert, um Kontaktverbindungen80 und Öffnungen durch das Substrat auszubilden. -
8 , die8A –8D aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung während der Herstellung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. - Ähnlich zu der in
7 beschriebenen Ausführungsform und im Gegensatz zu denn Bezug auf2 und3 beschriebenen Ausführungsformen wird in dieser Ausführungsform die Verkleidung15 während der Waferebenenbearbeitung ausgebildet. - Mit Bezug auf
8A wird im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform in dieser Ausführungsform die Verkleidung15 in kleinere Segmente strukturiert. Mit anderen Worten, in dieser Ausführungsform und ähnlich zu der unter Verwendung von3 beschriebenen Ausführungsform sind die mehreren Öffnungen60 enger beabstandet als in den in2 und7 beschriebenen Ausführungsformen. -
8B stellt die Halbleitervorrichtung nach dem Vereinzeln des Wafers100 und Befestigen des vereinzelten Halbleiterchips50 an einem Substrat10 dar. -
8C stellt die Halbleitervorrichtung nach dem Ausbilden des Kapselungsmaterials20 und der mehreren Kontaktöffnungen70 dar. Wie in8C dargestellt, werden mehrere Kontaktöffnungen70 im Kapselungsmaterial20 ausgebildet. Im Gegensatz zu der in2 und7 beschriebenen vorherigen Ausführungsform wird die Verkleidung15 , die die mehreren Öffnungen60 bildet, entfernt, während die mehreren Kontaktöffnungen70 ausgebildet werden. - Wie als nächstes in
8D dargestellt, können die Kontaktverbindungen80 direkt die Chipkontaktstellen150 kontaktieren. Mit anderen Worten, im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen von2 und7 können die Kontaktverbindungen80 den Halbleiterchip50 direkt kontaktieren. -
9 , die9A –9D aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. - Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in verschiedenen Ausführungsformen auf mehrere Chips angewendet werden. Folglich kann das Halbleitermodul
1 mehr als einen Halbleiterchip50 aufweisen. Nur als Veranschaulichung sind nur zwei Halbleiterchips50 in9 gezeigt. - Mit Bezug auf
9A werden Halbleiterchips50 über einem Substrat10 angeordnet, das ein Leiterrahmen oder andere Rahmen sein kann. Die Halbleiterchips50 können mehrere Chipkontaktstellen150 auf einer Seite und Rückseitenkontakte151 auf der anderen Seite aufweisen. Die Rückseitenkontakte151 können mit dem Substrat10 unter Verwendung einer leitfähigen Bondstelle gekoppelt werden, die in einer Ausführungsform eine Lötbondstelle sein kann. Das Substrat10 kann mit einer ersten Seite der Halbleitervorrichtung unter Verwendung von Kontaktlöchern85 durch das Kapselungsmaterial gekoppelt werden. Ferner können die mehreren Chipkontaktstellen150 mit externen Kontaktstellen durch Kontaktverbindungen80 gekoppelt werden. -
9B stellt eine weitere alternative Ausführungsform dar, bei der die Halbleiterchips50 über elektrisch getrennten Substraten10 , beispielsweise über einer ersten Chipinsel und einer zweiten Chipinsel eines Leiterrahmens, angeordnet sind. -
9C stellt eine alternative Ausführungsform von9A dar, bei der die Verkleidung15 während der Waferebenenbearbeitung ausgebildet wird. Daher ist die Verkleidung15 nicht über dem Substrat10 angeordnet. - Ebenso stellt
9D eine alternative Ausführungsform von9B dar, bei der die Verkleidung15 während der Waferebenenbearbeitung ausgebildet wird. Daher ist die Verkleidung15 nicht über dem Substrat10 angeordnet. -
10 –16 stellen weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar und stellen nur die Halbleitervorrichtung nach der Vollendung der Waferebenenprozesse und nach der Vollendung des Montageprozesses dar. Der Kürze halber werden die Zwischenstufen nicht beschrieben, die den vorherigen Ausführungsformen folgen können. -
10 , die10A –10E aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der die strukturierte dielektrische Verkleidung segmentierte Kontaktstellenkontakte bildet.10A stellt eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung dar,10B –10D stellen die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle dar und10E stellt die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung dar. - In dieser Ausführungsform wird eine Polyimidschicht
210 über der strukturierten dielektrischen Verkleidung15 ausgebildet. Die Polyimidschicht210 kann in einigen Ausführungsformen ausgelassen werden, beispielsweise wie in7 dargestellt. - Wie in der Draufsicht von
10B –10D dargestellt, kann die strukturierte dielektrische Verkleidung15 als rechteckige Bereiche, kreisförmige Bereiche oder mehrere Linien ausgebildet werden. -
10E stellt die Halbleitervorrichtung nach dem Ausbilden eines Kapselungsmaterials20 und einer Chipverbindung80 durch das Kapselungsmaterial20 dar. Die Polyimidschicht210 über der Kontaktstellenfläche kann während der Ausbildung der Öffnung für die Chipverbindung80 entfernt werden. Beispielsweise kann ein Laserbohrprozess durch das Kapselungsmaterial20 hindurch und in die Polyimidschicht210 fortschreiten. -
11 , die11A –11D aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der die strukturierte dielektrische Verkleidung während der Ausbildung der Öffnung für die Kontaktverbindung abgehoben wird.11A stellt eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung dar,11B –11C stellen die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle dar und11D stellt die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung dar. - Ähnlich zu
3 oder8 wird in dieser Ausführungsform die segmentierte oder strukturierte dielektrische Verkleidung15 während der anschließenden Bearbeitung abgehoben. Die strukturierte dielektrische Verkleidung15 wird beispielsweise während der Ausbildung der Öffnung für die Chipverbindung80 entfernt. - Die in
11 dargestellte Ausführungsform umfasst die zusätzliche Polyimidschicht210 , die optional sein kann, beispielsweise wie in3 oder8 nicht dargestellt. -
12 , die12A –12E aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der eine dielektrische Verkleidung mit zwei Schichten verwendet wird, um eine strukturierte dielektrische Verkleidung auszubilden.12A stellt eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung dar,12B –12D stellen die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle dar und12E stellt die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung dar. - In dieser Ausführungsform kann die strukturierte dielektrische Verkleidung
15 eine erste Schicht15A und eine zweite Schicht15B umfassen. Die erste Schicht15A kann von über der Chipkontaktstellenfläche entfernt werden und eine zweite Schicht15B kann abgeschieden werden. Die zweite Schicht15B wird dann strukturiert. Folglich bleiben die anderen Bereiche des Chips durch eine dicke Passivierungsschicht geschützt. - Wie in vorherigen Ausführungsformen beschrieben, kann die Polyimidschicht
210 , obwohl in12 dargestellt, optional sein und kann in anderen alternativen Ausführungsformen ausgelassen werden. Alternativ kann die Polyimidschicht210 von über der Kontaktstellenfläche entfernt werden. -
13 , die13A –13D umfasst, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der eine dielektrische Verkleidung mit zwei Schichten verwendet wird, um eine strukturierte dielektrische Verkleidung auszubilden.13A stellt eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung dar,13B –13C stellen die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle dar und13D stellt die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung dar. - Obwohl diese Ausführungsform zur vorherigen Ausführungsform ähnlich ist und eine erste Schicht
15A und eine zweite Schicht15B umfasst, wird in dieser Ausführungsform die zweite Schicht15B während des Ätzens zum Ausbilden der Öffnung für die Chipverbindung vollständig abgehoben. Wie in vorherigen Ausführungsformen kann die Polyimidschicht210 ausgelassen werden oder kann nur über der Kontaktstellenfläche entfernt werden. -
14 , die14A –14E aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der jede Teilstruktur mit einer strukturierten Chipkontaktfläche mit einem darunterliegenden Kontaktloch gekoppelt ist.14A stellt eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung dar,14B –14D stellen die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle dar und14E stellt die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung dar. - Diese Ausführungsform ist ähnlich zu der mit Bezug auf
4 beschriebenen Ausführungsform. Im Gegensatz zu4 ist jedoch in dieser Ausführungsformjede strukturierte Chipkontaktstelle150 mit einer darunterliegenden Metallleitung der obersten Metallebene durch eine Kontaktlochebene gekoppelt. Die Kontaktlöcher sind durch eine dielektrische Schicht zwischen dem Metall (IMD) getrennt. Im Gegensatz zur Ausführungsform von4 wird folglich die Möglichkeit eines höheren Kontaktwiderstandes (z. B. aufgrund von Fehlausrichtungen) der Chipverbindung80 gemildert. - Wie in
14A dargestellt, ist eine dielektrische Verkleidung15 über der strukturierten Chipkontaktstelle150 ausgebildet. Eine optionale Polyimidschicht210 kann über der dielektrischen Verkleidung15 ausgebildet sein. Alternativ kann die Polyimidschicht210 nur von über der Kontaktstellenfläche entfernt werden. Wie als nächstes in14E dargestellt, wird die Halbleitervorrichtung durch Einkapseln in einem Kapselungsmaterial20 und Ausbilden einer Chipverbindung80 gekapselt. -
15 , die15A –15D aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der die strukturierte Chipkontaktstelle durch einen äußeren Rand gekoppelt ist.15A stellt eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung dar,15B –15C stellen die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle dar und15D stellt die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung dar. - Im Gegensatz zur vorherigen Ausführungsform von
14 ist in dieser Ausführungsform jede der Teilstrukturen der Chipkontaktstelle150 durch einen äußeren Abschnitt miteinander gekoppelt. Die Chipkontaktstellen150 sind beispielsweise als mehrere Linien strukturiert, die durch einen anderen Abschnitt miteinander gekoppelt worden sein können (z. B.15C ). Wie in vorherigen Ausführungsformen kann die Polyimidschicht210 ausgelassen werden oder kann nur über der Kontaktstellenfläche entfernt werden. -
15D stellt den Halbleiterbaustein nach dem Ausbilden der Chipverbindung80 durch das Kapselungsmaterial20 hindurch dar. -
16 , die16A –16D aufweist, stellt eine Halbleitervorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar, bei der die strukturierte Chipkontaktstelle durch einen äußeren Rand gekoppelt ist.16A stellt eine Querschnittsansicht nach der Waferebenenbearbeitung dar,16B –16C stellen die entsprechende Draufsicht der Chipkontaktstelle dar und16D stellt die Querschnittsansicht des Halbleiterbausteins nach der Ausbildung der Kontaktverbindung dar. - Diese Ausführungsform ist ähnlich zu
15 und weist einen äußeren Randabschnitt, der die Teilstrukturen der strukturierten Chipkontaktstelle150 koppelt, auf. Diese Ausführungsform weist jedoch auch eine zweilagige Verkleidung, wie vorher in12 und13 beschrieben, auf. Wie bei vorherigen Ausführungsformen kann die Polyimidschicht210 ausgelassen werden oder kann nur über der Kontaktstellenfläche entfernt werden. - Obwohl diese Erfindung mit Bezug auf erläuternde Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einer begrenzenden Hinsicht aufgefasst werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der erläuternden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung sind für den Fachmann auf dem Gebiet bei der Bezugnahme auf die Beschreibung ersichtlich. Als Erläuterung können die in
1 –16 beschriebenen Ausführungsformen in verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden. Daher ist beabsichtigt, dass die beigefügten Ansprüche beliebige derartige Modifikationen oder Ausführungsformen umfassen, - Obwohl die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile im Einzelnen beschrieben wurden, sollte verständlich sein, dass verschiedene Änderungen, Substitutionen und Veränderungen hier durchgeführt werden können, ohne vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, abzuweichen. Beispielsweise ist für den Fachmann auf dem Gebiet leicht verständlich, dass viele der hier beschriebenen Merkmale, Funktionen, Prozesse und Materialien verändert werden können, während innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung geblieben wird.
- Überdies soll der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf die speziellen Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, der Herstellung, der Stoffzusammensetzung, der Mittel, Verfahren und Schritte, die in der Patentbeschreibung beschrieben sind, begrenzt sein. Wie ein üblicher Fachmann auf dem Gebiet leicht aus der Offenbarung der vorliegenden Erfindung erkennt, können Prozesse, Maschinen, die Herstellung, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte, die derzeit existieren oder später entwickelt werden sollen, die im Wesentlichen dieselbe Funktion durchführen oder im Wesentlichen dasselbe Ergebnis erreichen wie die hier beschriebenen entsprechenden Ausführungsformen, gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Folglich sollen die beigefügten Ansprüche innerhalb ihres Schutzbereichs solche Prozesse, Maschinen, eine solche Herstellung, solche Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte aufweisen.
Claims (27)
- Halbleitervorrichtung, die Folgendes aufweist: einen ersten Halbleiterchip (
50 ) mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite; eine erste Chipkontaktstelle (150 ), die auf der ersten Seite des ersten Halbleiterchips (50 ) angeordnet ist; eine dielektrische Verkleidung (20 ), die über dem ersten Halbleiterchip (50 ) angeordnet ist, wobei die dielektrische Verkleidung (20 ) mehrere erste Öffnungen (80 ) über der ersten Chipkontaktstelle (150 ) aufweist; und eine erste Verbindung, die den ersten Halbleiterchip (50 ) durch die mehreren ersten Öffnungen (80 ) hindurch an der ersten Chipkontaktstelle (150 ) kontaktiert. - Vorrichtung nach Anspruch 1, die ferner ein Kapselungsmaterial aufweist, das um den ersten Halbleiterchip (
50 ) angeordnet ist, wobei die erste Verbindung in Kapselungsmaterial angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner eine leitfähige Platte aufweist, wobei der erste Halbleiterchip (
50 ) über der leitfähigen Platte angeordnet ist, wobei die dielektrische Verkleidung (20 ) über der leitfähigen Platte angeordnet ist, und wobei das Kapselungsmaterial über der dielektrischen Verkleidung (20 ) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 2, die ferner eine leitfähige Platte aufweist, wobei der erste Halbleiterchip (
50 ) über der leitfähigen Platte angeordnet ist, wobei das Kapselungsmaterial über der leitfähigen Platte angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner Folgendes aufweist: eine zweite Chipkontaktstelle (
92 ), die auf der ersten Seite des ersten Halbleiterchips (50 ) angeordnet ist; mehrere zweite Öffnungen, die in der dielektrischen Verkleidung (20 ) über der zweiten Chipkontaktstelle angeordnet sind; und eine zweite Verbindung, die den ersten Halbleiterchip (50 ) durch die mehreren zweiten Öffnungen an der zweiten Chipkontaktstelle kontaktiert. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner Folgendes aufweist: einen zweiten Halbleiterchip, wobei der zweite Halbleiterchip eine erste Seite und eine entgegengesetzte zweite Seite aufweist; eine zweite Chipkontaktstelle (
91 ), die auf der ersten Seite des zweiten Halbleiterchips angeordnet ist, wobei die dielektrische Verkleidung (20 ) über dem zweiten Chip angeordnet ist, und wobei die dielektrische Verkleidung (20 ) mehrere zweite Öffnungen über der zweiten Chipkontaktstelle aufweist; und eine zweite Verbindung, die den zweiten Halbleiterchip durch die mehreren zweiten Öffnungen hindurch an der zweiten Chipkontaktstelle kontaktiert; wobei die Vorrichtung vorzugsweise ferner eine leitfähige Platte aufweist, wobei der erste Halbleiterchip (50 ) und der zweite Halbleiterchip über der leitfähigen Platte angeordnet sind. - Halbleitervorrichtung, die Folgendes aufweist: einen ersten Halbleiterchip (
50 ) mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite; eine erste Chipkontaktstelle (150 ), die auf der ersten Seite des ersten Halbleiterchips (50 ) angeordnet ist, wobei die erste Chipkontaktstelle (150 ) mehrere erste Öffnungen (80 ) aufweist; und eine erste Verbindung, die den ersten Halbleiterchip (50 ) durch die mehreren ersten Öffnungen (80 ) hindurch an der ersten Chipkontaktstelle (150 ) kontaktiert. - Vorrichtung nach Anspruch 7, die ferner ein Kapselungsmaterial aufweist, das um den ersten Halbleiterchip (
50 ) angeordnet ist, wobei die erste Verbindung im Kapselungsmaterial angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, die ferner eine leitfähige Platte aufweist, wobei der erste Halbleiterchip (
50 ) über der leitfähigen Platte angeordnet ist, wobei das Kapselungsmaterial über der leitfähigen Platte angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, die ferner Folgendes aufweist: eine zweite Chipkontaktstelle (
91 ), die auf der ersten Seite des ersten Halbleiterchips (50 ) angeordnet ist; mehrere zweite Öffnungen, die in der zweiten Chipkontaktstelle angeordnet sind; und eine zweite Verbindung, die den ersten Halbleiterchip (50 ) durch die mehreren zweiten Öffnungen hindurch an der zweiten Chipkontaktstelle (91 ) kontaktiert. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, die ferner Folgendes aufweist: einen zweiten Halbleiterchip mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite; eine zweite Chipkontaktstelle (
91 ), die auf der ersten Seite des zweiten Halbleiterchips angeordnet ist, wobei die zweite Chipkontaktstelle mehrere zweite Öffnungen aufweist; und eine zweite Verbindung, die den zweiten Halbleiterchip durch die mehreren zweiten Öffnungen hindurch an der zweiten Chipkontaktstelle kontaktiert; wobei die Vorrichtung vorzugsweise ferner eine leitfähige Platte aufweist, wobei der erste Halbleiterchip (50 ) und der zweite Halbleiterchip über der leitfähigen Platte angeordnet sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, die ferner Abstandhalter aufweist, die um Seitenwände der mehreren ersten Öffnungen (
80 ) der ersten Chipkontaktstelle (150 ) angeordnet sind. - Verfahren zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bereitstellen eines ersten Halbleiterchips (
50 ) mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite; Befestigen der zweiten Seite des ersten Halbleiterchips (50 ) an einer leitfähigen Platte, wobei der erste Halbleiterchip (50 ) eine erste Chipkontaktstelle (150 ) auf der ersten Seite aufweist; Ausbilden einer dielektrischen Verkleidung (20 ) über dem ersten Halbleiterchip (50 ); Strukturieren eines Teils der dielektrischen Verkleidung (20 ) über der ersten Chipkontaktstelle (150 ); Ausbilden eines Kapselungsmaterials über dem ersten Halbleiterchip (50 ); und Ausbilden einer Verbindung durch das Kapselungsmaterial und den strukturierten; Teil der dielektrischen Verkleidung (20 ) hindurch zur ersten Chipkontaktstelle (150 ). - Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ausbilden der Verbindung das Befestigen eines Drahts aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Ausbilden der Verbindung Folgendes aufweist: Ausbilden einer Verbindungsöffnung (
80 ) im Kapselungsmaterial (20 ), um den strukturierten Teil der dielektrischen Verkleidung (20 ) freizulegen; und Füllen der Verbindungsöffnung mit einem leitfähigen Material; wobei vorzugsweise das Ausbilden der Verbindungsöffnung das Entfernen des freigelegten strukturierten Teils der dielektrischen Verkleidung (20 ) nach dem Ausbilden der Verbindungsöffnung (80 ) aufweist; und/oder wobei vorzugsweise das Ausbilden der Verbindungsöffnung (80 ) die Verwendung eines Prozesses mit gepulstem Laser aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Befestigen der zweiten Seite des ersten Halbleiterchips (
50 ) an der leitfähigen Platte die Verwendung eines Lötprozesses oder eines Haftklebstoffs aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die leitfähige Platte eine Chipinsel eines Leiterrahmens ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Ausbilden der dielektrischen Verkleidung (
20 ) über dem ersten Halbleiterchip (50 ) und das Strukturieren des Teils der dielektrischen Verkleidung (20 ) über der ersten Chipkontaktstelle (150 ) Folgendes aufweisen: Ausbilden einer ersten Schicht über dem ersten Halbleiterchip (50 ); Strukturieren der ersten Schicht, um die erste Chipkontaktstelle (150 ) freizulegen; Abscheiden einer zweiten Schicht über der ersten Schicht und der freigelegten ersten Chipkontaktstelle (150 ); und Strukturieren der zweiten Schicht, um Teile der ersten Chipkontaktstelle (150 ) freizulegen. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, das ferner das Ausbilden einer Imidschicht über der zweiten Schicht vor dem Ausbilden des Kapselungsmaterials aufweist.
- Verfahren nach einen der Ansprüche 13 bis 19, das ferner das Ausbilden einer Imidschicht vor dem Ausbilden des Kapselungsmaterials aufweist.
- Verfahren zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bereitstellen eines ersten Halbleiterchips (
50 ) mit einer ersten Seite und einer entgegengesetzten zweiten Seite; Befestigen der zweiten Seite des ersten Halbleiterchips (50 ) an einer leitfähigen Platte, wobei der erste Halbleiterchip (50 ) eine erste Chipkontaktstelle (150 ) auf der ersten Seite aufweist; Strukturieren eines Teils der ersten Chipkontaktstelle (150 ), um Öffnungen (80 ) in der ersten Chipkontaktstelle (150 ) auszubilden; Ausbilden eines Kapselungsmaterials über dem ersten Halbleiterchip (50 ); und Ausbilden einer Verbindung durch das Kapselungsmaterial und die Öffnungen (80 ) der ersten Chipkontaktstelle (150 ). - Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Ausbilden der Verbindung Folgendes aufweist: Ausbilden einer Verbindungsöffnung (
80 ) im Kapselungsmaterial (20 ); und Füllen der Verbindungsöffnung (80 ) mit einem leitfähigen Material. - Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, wobei das Ausbilden der Verbindung das Befestigen eines Drahts aufweist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei das Ausbilden der Verbindungsöffnung (
80 ) die Verwendung eines Prozesses mit gepulstem Laser aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei das Befestigen der zweiten Seite des ersten Halbleiterchips (
50 ) an der leitfähigen Platte die Verwendung eines Lötprozesses oder eines Haftklebstoffs aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei die leitfähige Platte eine Chipinsel eines Leiterrahmens ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, das ferner das Ausbilden einer Imidschicht vor dem Ausbilden des Kapselungsmaterials aufweist.
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