DE102014118931B4 - Halbleitervorrichtung und Herstellungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Halbleitervorrichtung (200), die Folgendes aufweist:
ein erstes Substrat (101), das mehrere erste Kontaktstellen (102) aufweist, die auf einer ersten Oberfläche (101c) des ersten Substrats (101) angeordnet sind;
ein zweites Substrat (106), das mehrere zweite Kontaktstellen (107) aufweist, die auf einer zweiten Oberfläche (106a) des zweiten Substrats (106) angeordnet sind;
mehrere leitende Bondhügel (103), die jeweils die mehreren ersten Kontaktstellen (102) mit den mehreren zweiten Kontaktstellen (107) bonden;
ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104), das auf der ersten Oberfläche (101c) angeordnet ist und die mehreren leitenden Bondhügel (103) umgibt;
ein Unterfüllungsmaterial (105), das die mehreren leitenden Bondhügel (103) umgibt und zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) und der zweiten Oberfläche (106a) angeordnet ist; und
eine raue Grenzfläche (108) zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) und
dem Unterfüllungsmaterial (105), wobei die raue Grenzfläche (108) mehrere hervorstehende Abschnitte (104a) und mehrere vertiefte Abschnitte (104b) aufweist;
wobei die raue Grenzfläche (108) eine Linien-Rauheit, Ra, aufweist, deren arithmetische Mittel größer als 1,3 µm ist.

Description

  • GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft eine Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung.
  • HINTERGRUND
  • Elektronische Geräte, die Halbleitervorrichtungen oder Halbleiterbauteile enthalten, sind für unser tägliches Leben unverzichtbar. Durch den Fortschritt der elektronischen Technologie wurden elektronische Geräte komplizierter und beinhalteten eine größere Zahl von integrierten Schaltungen zum Ausführen der erwünschten Multifunktionalität. Daher umfasst die Herstellung einer Halbleitervorrichtung mehr und mehr Schritte zu ihrem Zusammenbau und beinhaltet verschiedene Arten von Materialien mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften. Daher besteht eine fortlaufende Nachfrage nach der Vereinfachung eines Herstellungsverfahrens und der Verbesserung einer Struktur der Halbleitervorrichtung.
  • Während der Herstellung der Halbleitervorrichtung wird die Halbleitervorrichtung mit einer Anzahl von Halbleiterkomponenten zusammengebaut und integriert und somit müssen verschiedene Arten von Materialien mit unterschiedlichen physikalischen und thermischen Eigenschaften verarbeitet werden. Als solche sind die integrierten Halbleiterkomponenten nach dem Aushärten und Aufschmelzen der Halbleitervorrichtung in einer ungünstigen Konfiguration. Die ungünstige Konfiguration würde zu einem Verlust beim Ertrag der Halbleitervorrichtung, schlechter Leistungsfähigkeit der elektrischen Verbindung, schwachen Bonding-Eigenschaften zwischen den Komponenten, der Entwicklung von Rissen in den Komponenten, der Delaminierung der Komponenten etc. führen. Des Weiteren würden die ungünstige Konfiguration der Komponenten und der Ertragsverlust der Halbleitervorrichtung weiter Materialausschuss verstärken und die Herstellungskosten steigern.
  • Da unterschiedliche Halbleiterkomponenten und verschiedene Arten von Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften auftreten und die Komplexität der Herstellungsvorgänge der Halbleitervorrichtung erhöht wird, gibt es größere Herausforderungen, die strukturelle Konfiguration der Halbleitervorrichtung zu verbessern und die obigen Nachteile zu lösen.
  • Aus der US 2009/0096095 A1 ist eine Halbleitervorrichtung bekannt, die ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial („solder resist film“) und ein Unterfüllungsmaterial („underfill film“) aufweist. Eine Linien-Rauheit des ist eine Halbleitervorrichtung bekannt, die ein Lötmittel-Verstärkungsmaterials ist vorzugsweise im Bereich zwischen 0,2 µm und 0,5 µm, um die Entstehung von Blasen und Leerstellen im Unterfüllungsmaterial sowie dessen unkontrollierten Auslauf aus dem Zwischenraum zwischen einem Chip und dem Unterfüllungsmaterial zu verhindern.
  • Die US 2005/0224969 A1 offenbart eine Waferstruktur für eine Halbleitervorrichtung, die einen Träger, einen Chip und ein Unterfüllungsmaterial umfasst.
  • In der US 2012/0222894 A1 wird ein Umleitungssubstrat beschrieben, das eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Umleitungsschicht umfasst, die jeweils durch eine erste, eine zweite und eine dritte isolierende Schicht voneinander getrennt sind. Durchkontaktierungen sind in den isolierenden Schichten ausgebildet, die dem Umleitungssubstrat eine kernlose Struktur verleihen. Eine Oberfläche der ersten isolierenden Schicht weist eine Linien-Rauheit zwischen 0,5 µm und 2 µm auf.
  • Aus der US 2008/0149369 A1 ist eine raue Oberfläche zwischen einer Solder-Resist-Schicht und einer Isolationsschicht bekannt, die eine maximale Oberflächenrauheit im Bereich 0,3 µm bis 7,5 µm aufweist, wobei das arithmetische Mittel der Oberflächenrauheit im Bereich 0,2 µm bis 0,7 µm liegt. Dieses Dokument beschriebt keine raue Oberfläche zwischen der Solder-Resist-Schicht und einem Unterfüllungsmaterial, das Bondhügel umgibt.
  • Die US 2009/0243089 A1 beschreibt die Verwendung von Rauheit zur Reduzierung von Stress auf Lötflächen, wobei die Rauheit durch Rauheitsmerkmale verwirklicht wird, die größer als 20 µm sind.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung gemäß dem Anspruch 1, eine Halbleitervorrichtung gemäß dem Anspruch 8 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung gemäß dem Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten aus der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie mit den beigefügten Figuren gelesen wird. Man beachte, dass in Übereinstimmung mit dem üblichen Vorgehen in der Branche verschiedene Einrichtungen nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Einrichtungen zur Klarheit der Beschreibung beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1 ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 1A ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit einer Referenzlinie über eine raue Oberfläche eines Lötmittel-Verstärkungsmaterials in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 1B ist eine vergrößerte Ansicht einer rauen Oberfläche eines Lötmittel-Verstärkungsmaterials in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 2A ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit mehreren leitenden Bondhügeln in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 2B ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit mehreren leitenden Bondhügeln, die in einem Ball-Grid-Array angeordnet sind, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 3 ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 3A ist eine vergrößerte Ansicht einer rauen Oberfläche eines Lötmittel-Verstärkungsmaterials zwischen zwei benachbarten Bondhügeln in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4A ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit einem ersten Substrat in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4B ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit mehreren Kontaktstellen auf einem ersten Substrat in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4C ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit mehreren leitenden Bondhügeln auf Kontaktstellen in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4D ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit Lötmittel-Verstärkungsmaterial, das leitende Bondhügel umgibt, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4E ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit einer Trennfolie, die auf einem ersten Substrat angeordnet ist, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4F ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit einem Lötmittel-Verstärkungsmaterial einer rauen Oberfläche in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4G ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit einem Ätzmittel, das auf einem Lötmittel-Verstärkungsmaterial gesprayt ist, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4H ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit einem Lötmittel-Verstärkungsmaterial in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4I ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung und eines zweiten Substrats in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4J ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung, die Kontaktstellen auf einem ersten Substrat aufweist, die mit Kontaktstellen auf einem zweiten Substrat gebondet sind, in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
    • 4K ist eine schematische Ansicht einer Halbleitervorrichtung mit einem Unterfüllungsmaterial zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Halbleitervorrichtung oder ein Halbleiterbauteil wird durch eine Anzahl von Vorgängen hergestellt. Während der Herstellung werden mehrere leitende Bondhügel wie Lötbondhügel und Lötmittel-Kugeln etc. auf mehreren Bondkontaktstellen auf einer unteren Fläche eines Substrats angeordnet. Die leitenden Bondhügel werden dann durch ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial umgeben, das die leitenden Bondhügel teilweise freilegt und teilweise kapselt.
  • Wenn das Lötmittel-Verstärkungsmaterial ausgehärtet wird, bietet das ausgehärtete Lötmittel-Verstärkungsmaterial Schutz für die leitenden Bondhügel vor Schäden während nachfolgender Herstellungsvorgänge. Das ausgehärtete Lötmittel-Verstärkungsmaterial umfasst eine Oberfläche, die in nachfolgenden Verfahren ein Haftmaterial berührt, etwa eine Unterfüllung. Die leitenden Bondhügel werden mit den Bondkontaktstellen auf einem weiteren Substrat gebondet und das Unterfüllungsmaterial füllt eine Lücke zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial und dem Substrat. Die Oberfläche des Lötmittel-Verstärkungsmaterials wird mit dem Unterfüllungsmaterial gebondet.
  • Das Lötmittel-Verstärkungsmaterial und das Unterfüllungsmaterial haben jedoch unterschiedliche thermomechanische Eigenschaften und daher kann die Haftstärke zwischen ihnen sich in nachfolgenden Herstellungsvorgängen allmählich verringern. Zudem entwickeln sich Risse oder Punkte konzentrierter Belastung zwischen oder innerhalb des Lötmittel-Verstärkungsmaterials und des Unterfüllungsmaterials. Die Risse können sich sogar durch das Lötmittel-Verstärkungsmaterial oder das Unterfüllungsmaterial während nachfolgender Herstellungsvorgänge ausbreiten, um die elektrischen Verbindungen zwischen den Substraten weiter zu schwächen und zu Delaminierung nach Temperaturwechseln führen und schließlich zu einem Ausfall der Halbleitervorrichtung führen.
  • Die Herstellung und Verwendung der Ausführungsformen der Offenbarung sind unten detailliert beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Ausführungsformen in einer breiten Vielfalt von speziellen Kontexten ausgeführt werden können. Es versteht sich, dass die folgende Offenbarung viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiel vorsieht, um unterschiedliche Einrichtungen von verschiedenen Ausführungsformen zu implementieren. Spezielle Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind unten beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen.
  • Ausführungsformen, oder Beispiele, die in den Zeichnungen gezeigt sind, sind unten unter Verwendung von spezifischer Sprache offenbart.
  • Des Weiteren versteht es sich, dass einige Verfahrensschritte und/oder Einrichtungen einer Vorrichtung hier nur kurz beschrieben sein können. Zudem können zusätzliche Verfahrensschritte und/oder Einrichtungen hinzugefügt werden und bestimmte der folgenden Verfahrensschritte und/oder Einrichtungen können entfernt oder geändert werden, während die Ansprüche immer noch implementiert werden. Daher sollte die folgende Beschreibung so verstanden werden, dass sie nur Beispiele wiedergibt, und soll nicht nahelegen, dass ein oder mehrere Schritte oder Einrichtungen notwendig sind.
  • Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung Bezugszeichen und/oder Buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient zur Einfachheit und Klarheit und erzwingt als solche keine Beziehung zwischen den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen.
  • In der vorliegenden Offenbarung ist eine Halbleitervorrichtung mit einer verbesserten Konfiguration offenbart. Die Halbleitervorrichtung umfasst ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial mit einer rauen Oberfläche, das in nachfolgenden Vorgängen ein Unterfüllungsmaterial berührt. Die raue Oberfläche des Lötmittel-Verstärkungsmaterials stellt mehr Kontaktfläche dafür bereit, dass das Unterfüllungsmaterial mit dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial gebondet wird, und daher wird die Haftstärke zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial und dem Unterfüllungsmaterial erhöht. Die raue Oberfläche hat eine ausreichende Oberflächen-Rauheit, um ein Problem mit Delaminierung und der Entwicklung von Rissen in der Halbleitervorrichtung zu verhindern oder sogar auszuschalten. Die Halbleitervorrichtung mit der rauen Oberfläche weist eine verbesserte Zuverlässigkeit mit Bezug auf einen Zugtest oder einen Temperaturwechsel-Test auf Leiterplatten-Ebene auf. Als solche wird die Leistungsfähigkeit der Halbleitervorrichtung verbessert.
  • 1 ist eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung 100. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst ein Substrat 101. In einigen Ausführungsformen trägt das Substrat 101 mehrere Schaltungen und weist mehrere Halbleiterkomponenten auf, die mit den integrierten Schaltungen verbunden sind. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 101 eine Leiterplatte, die einige Schaltungen aufweist, um mit Komponenten darauf elektrisch verbunden zu werden. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 101 ein Siliziumwafer, der so hergestellt wird, dass er zu integrierten Schaltungen (ICs) in nachfolgenden Herstellungsvorgängen wird. In einigen Ausführungsformen ist die Leiterplatte eine gedruckte Leiterplatte (PCB). In einigen Ausführungsformen hat das Substrat 101 eine runde Form.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 101 einen Die 101a. Der Die 101a ist mit den Schaltungen, die in dem Substrat 101 liegen, elektrisch verbunden. Der Die 101a wird mit einer Umverteilungsschicht (RDL) 101b in dem Substrat 101 verbunden. Die RDL 101b umfasst mehrere Leiterbahnen, um den Die 101a mit Schaltungen elektrisch zu verbinden, die außerhalb des Substrats 101 liegen. In einigen Ausführungsformen umfasst die RDL ein leitendes Material wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Aluminium und/oder Legierungen daraus.
  • In einigen Ausführungsformen ist eine Kontaktstelle 102 auf einer Oberfläche 101c des Substrats 101 angeordnet. Die Kontaktstelle 102 erstreckt sich parallel zu der Oberfläche 101c. In einigen Ausführungsformen hat die Kontaktstelle 102 eine runde oder elliptische Form in der Draufsicht. In einigen Ausführungsformen ist die Kontaktstelle 102 eine Under-Bump-Metallurgie-(UBM)-Kontaktstelle, um einen leitenden Bondhügel 103, etwa einen Lötbondhügel, eine Lötmittel-Kugel, Lötpaste etc., zu empfangen. Die UBM-Kontaktstelle ist eine lötbare Oberfläche, die freigelegt wird, um den leitenden Bondhügel 103 zu empfangen und mit den Schaltungen elektrisch verbunden zu werden, die in dem Substrat 101 liegen. Die Kontaktstelle 102 wird mit dem leitenden Bondhügel 103 nach einer Wärmebehandlung wie einem Aufschmelzen gebondet. In einigen Ausführungsformen umfasst die Kontaktstelle 102 ein leitendes Material wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Aluminium und/oder Legierungen daraus.
  • In einigen Ausführungsformen ist der leitende Bondhügel 103 auf der Kontaktstelle 102 angeordnet. In einigen Ausführungsformen wird der leitende Bondhügel 103 durch Kugel-Tropfen, Schablonendrucken, Kleben, Elektroplattieren etc. angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist der leitende Bondhügel 103 so konfiguriert, dass er mit einer Kontaktstelle elektrisch verbunden wird, die auf einem anderen Substrat angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen ist der leitende Bondhügel 103 aus einem Lötmaterial hergestellt, das Kupfer, Zinn, Aluminium, Zink, Gold, Blei etc. umfasst. In einigen Ausführungsformen hat der leitende Bondhügel 103 eine Kugelform wie eine Lötmittel-Kugel.
  • In einigen Ausführungsformen wird ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 über der Oberfläche 101c und den leitenden Bondhügel 103 umgebend angeordnet. In einigen Ausführungsformen umgibt das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 auch eine Seitenwand der Kontaktstelle 102. In einigen Ausführungsformen ist das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 so konfiguriert, dass es ein Unterfüllungsmaterial empfängt.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 eine flüssige Epoxid-Formmasse, einen dielektrischen Film, ein aufgeschleudertes dielektrisches Material etc. In einigen Ausführungsformen wird das Lötmittel-Verstärkungsmaterial durch Abformen, Laminieren, Rotationsbeschichtung etc. angeordnet.
  • Anspruchsgemäß weist das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 eine raue Oberfläche 1040 auf, die mehrere hervorstehende Abschnitte 104a und mehrere vertiefte Abschnitte 104b umfasst. Die hervorstehenden Abschnitte 104a und die vertieften Abschnitte 104b sind abwechselnd angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die raue Oberfläche 1040 so konfiguriert, dass sie das Unterfüllungsmaterial empfängt. Die raue Oberfläche 1040 stellt eine größere Kontaktfläche bereit, damit das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 mit dem Unterfüllungsmaterial gebondet werden kann. In einigen Ausführungsformen ist die raue Oberfläche 1040 in einer gegen einander versetzten Konfiguration. In einigen Ausführungsformen ist die raue Oberfläche 1040 eine gekrümmte Oberfläche, die gegenüber der Oberfläche 101c des Substrats 101 konkav ist.
  • Anspruchsgemäß hat die raue Oberfläche 1040 eine Linien-Rauheit (Ra), die größer als etwa 1,3 µm ist. In einigen Beispielen hat die raue Oberfläche 1040 eine Linien-Rauheit (Ra) von etwa 1 µm bis etwa 3 µm. Die Linien-Rauheit (Ra) wird durch eine Linien-Rauheit-Messung gemessen, was im Folgenden beschrieben ist.
  • In einigen Ausführungsformen wird die raue Oberfläche 1040 durch eine chemische Behandlung mit einer gesteuerten Temperatur und einem gesteuerten Zeitraum hergestellt, etwa chemisches Ätzen mit einem vorbestimmten Ätzmittel mit einer vorbestimmten Temperatur und einem vorbestimmten Zeitraum. In einigen Ausführungsformen wird die raue Oberfläche 1040 erstellt, indem ein Film abgeschält wird, etwa eine Trennfolie, die auf dem teilweise ausgehärteten Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 angeordnet ist.
  • In einigen Ausführungsformen gibt es einige Lücken 104d auf der rauen Oberfläche 104c. Die Lücken 104d sind zwischen den hervorstehenden Abschnitten 104a und den vertieften Abschnitten 104b angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind die Lücken 104d der rauen Oberfläche 1040 so konfiguriert, dass sie das Unterfüllungsmaterial empfangen. Die Lücken 104d werden mit dem Unterfüllungsmaterial gefüllt, wenn der leitende Bondhügel 103 mit einer Kontaktstelle eines anderen Substrats gebondet wird.
  • Die Rauheit der rauen Oberfläche 1040 des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 wird durch verschiedene Verfahren gemessen. In einigen Ausführungsformen wird die Rauheit des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 durch eine Linien-Rauheit (Ra) ermittelt. Die Linien-Rauheit (Ra) wird in einer vorbestimmten Länge der rauen Grenzfläche 108 gemessen. In einigen Ausführungsformen wird die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Oberfläche 1040 des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 in einer Länge m' gemessen, wie in 1A gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Länge m' etwa 400 µm. In einigen Ausführungsformen ist die Länge m' etwa 200 µm bis etwa 600 µm. In einigen Ausführungsformen ist die Länge m' ein Verhältnis zu einer Größe des leitenden Bondhügels 103, der von dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 umgeben ist. In einigen Ausführungsformen ist die Länge m' geteilt durch die Größe des leitenden Bondhügels 103 ein Verhältnis von 1:3. In einigen Ausführungsformen beträgt das Verhältnis etwa 1:1,5 bis etwa 1:10.
  • 1B ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der rauen Oberfläche 1040 des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104. In einigen Ausführungsformen ist, wie in 1B gezeigt ist, eine Referenzlinie 110 in der Länge m' definiert, um die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Oberfläche 1040 zu messen. In einigen Ausführungsformen ist die Referenzlinie 110 an einer Position definiert, an der eine Summe der Flächen der vertieften Abschnitte 104b (Fläche A) im Wesentlichen gleich einer Summe der Flächen der hervorstehenden Abschnitte 104a (Fläche B) ist. In einigen Ausführungsformen ist die Referenzlinie 110 eine gekrümmte Linie, die durch die raue Oberfläche 1040 geht.
  • Nachdem die Referenzlinie 110 definiert wurde, werden mehrere Scheitelpunkte auf der rauen Oberfläche 1040 in der Länge m' erhalten. In einigen Ausführungsformen sind die Scheitelpunkte an obersten Positionen der hervorstehenden Abschnitte 104a der rauen Oberfläche 1040 und an obersten Positionen der vertieften Abschnitte 104b der rauen Oberfläche 104c. In einigen Ausführungsformen sind die Scheitelpunkte (P1, P3, P5) an den obersten Positionen der jeweils vertieften Abschnitte 104b definiert und die Scheitelpunkte (P2, P4, P6) sind an den obersten Positionen der jeweils hervorstehenden Abschnitte 104a definiert.
  • Nachdem die Scheitelpunkte (P1, P2, P3, P4, P5, P6) definiert wurden, werden vertikale Abstände zwischen der Referenzlinie 110 und den Scheitelpunkten (P1, P2, P3, P4, P5, P6) erhalten. Anspruchsgemäß ist die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Oberfläche 1040 ein arithmetisches Mittel einer Summe der vertikalen Abstände zwischen der Referenzlinie 110 und den Scheitelpunkten (P1, P2, P3, P4, P5, P6).
  • In einigen Ausführungsformen ist die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Oberfläche 1040 in der Länge m' größer als etwa 1,3 µm. In einigen Beispielen ist die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Oberfläche 1040 etwa 1 µm bis 3 µm.
  • 2A ist eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung 100. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst ein Substrat 101 und einen Die 101a in dem Substrat 101. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 101 ein Die-Substrat. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 101 eine RDL 101b in dem Substrat 101. Die RDL 101b verbindet den Die 101a mit mehreren Kontaktstellen 102, die auf der Oberfläche 101c des Substrats 101 angeordnet sind.
  • In einigen Ausführungsformen sind mehrere leitende Bondhügel 103 jeweils auf den Kontaktstellen 102 angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind die leitenden Bondhügel 103 in einem Ball-Grid-Array (BGA) angeordnet, wie in 2B gezeigt ist, die eine Untersicht von 2A ist. Die leitenden Bondhügel 103 sind in mehreren Reihen und mehreren Spalten als BGA oder Matrix angeordnet.
  • In einigen Ausführungsformen sind die leitenden Bondhügel 103 durch ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 umgeben. Die leitenden Bondhügel 103 sind teilweise durch das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 bedeckt und teilweise freiliegend, um die Kontaktstellen auf einem anderen Substrat zu empfangen. In einigen Ausführungsformen ist das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 zwischen zwei benachbarten leitenden Bondhügeln 103 angeordnet. Das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 füllt eine Lücke 1040 zwischen zwei benachbarten leitenden Bondhügeln 103.
  • In einigen Ausführungsformen weist, wie in 2A gezeigt ist, das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 eine raue Oberfläche 1040 auf, die mehrere hervorstehende Abschnitte 104a und mehrere vertiefte Abschnitte 104b umfasst. Die raue Oberfläche 1040 ist so konfiguriert, dass sie ein Unterfüllungsmaterial empfängt. In einigen Ausführungsformen umgibt, wie in 2B gezeigt ist, die raue Oberfläche 1040 mehrere leitende Bondhügel 103 und ist auf einem Boden der Halbleitervorrichtung 100 angeordnet. Die leitenden Bondhügel 103 sind teilweise von dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 frei, damit sie mit einem anderen Substrat elektrisch verbunden werden können.
  • 3 ist eine Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung 200. Die Halbleitervorrichtung 200 umfasst ein Substrat 101 und einen Die 101a in dem Substrat 101. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 101 ein Die-Substrat. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 101 eine RDL 101b in dem Substrat 101. Die RDL 101b verbindet den Die 101a mit mehreren Kontaktstellen 102, die auf der Oberfläche 101c des Substrats 101 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen sind mehrere leitende Bondhügel 103 jeweils auf den Kontaktstellen 102 angeordnet.
  • In einigen Ausführungsformen sind die leitenden Bondhügel 103 durch ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 umgeben. In einigen Ausführungsformen ist das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 zwischen zwei benachbarten leitenden Bondhügeln 103 angeordnet. Das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 hat eine raue Oberfläche 104c, die mehrere hervorstehende Abschnitte 104a und mehrere vertiefte Abschnitte 104b umfasst. Die raue Oberfläche 1040 ist so konfiguriert, dass sie ein Unterfüllungsmaterial 105 empfängt.
  • In einigen Ausführungsformen gibt es ein Substrat 106, das so konfiguriert ist, dass es elektrisch mit den Schaltungen in dem Substrat 101 verbunden wird. In einigen Ausführungsformen ist das Substrat 106 eine Leiterplatte (PCB). Das Substrat 106 umfasst mehrere Bondkontaktstellen 107 auf einer Oberfläche 106a des Substrats 106. Die Bondkontaktstellen 107 sind so konfiguriert, dass sie die leitenden Bondhügel 103 jeweils auf den Kontaktstellen 102 empfangen. Die leitenden Bondhügel 103 sind teilweise durch das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 bedeckt, während sie teilweise freiliegen, um entsprechende Bondkontaktstellen 107 auf dem Substrat 106 zu empfangen. Die leitenden Bondhügel 103 verbinden die Kontaktstellen 102 auf dem Substrat 101 mit den Bondkontaktstellen 107 auf dem Substrat 106, so dass die Schaltungen auf dem Substrat 101 mit den Schaltungen auf dem Substrat 106 elektrisch verbunden sind.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Unterfüllungsmaterial 105 zwischen der rauen Oberfläche 1040 des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 und der Oberfläche 106a des Substrats 106 angeordnet. Das Unterfüllungsmaterial 105 umgibt die leitenden Bondhügel 103 und füllt die Lücken 105a zwischen zwei benachbarten Bondhügeln 103, so dass die leitenden Bondhügel 103 durch das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 und das Unterfüllungsmaterial 105 gekapselt sind.
  • Das Unterfüllungsmaterial 105 ist ein elektrisch isolierter Klebstoff, um ein Bonding zwischen dem Substrat 101 und dem Substrat 106 sicherzustellen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Unterfüllungsmaterial 105 ein Epoxidharz, eine Epoxid-Formmasse etc.
  • Anspruchsgemäß gibt es eine raue Oberfläche 108 zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 und dem Unterfüllungsmaterial 105. In einigen Ausführungsformen füllt das Unterfüllungsmaterial 105 die Lücken 104d zwischen den leitenden Bondhügeln 103, um die raue Grenzfläche 108 zu konfigurieren. Anspruchsgemäß umfasst die raue Grenzfläche 108 mehrere hervorstehende Abschnitte 104a und mehrere vertiefte Abschnitte 104b. In einigen Ausführungsformen ist die raue Grenzfläche 108 konkav gegenüber der Oberfläche 101c des Substrats 101.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die raue Grenzfläche 108 einen rauen Abschnitt des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 und einen rauen Abschnitt des Unterfüllungsmaterials 105, das den rauen Abschnitt des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 ergänzt. Die raue Grenzfläche 108 bondet das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 mit dem Unterfüllungsmaterial 105.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Rauheit der rauen Grenzfläche 108 des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 durch verschiedene Verfahren gemessen. In einigen Ausführungsformen wird die Rauheit des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 durch eine Linien-Rauheit (Ra) ermittelt. Die Linien-Rauheit (Ra) wird mit einer vorbestimmten Länge der rauen Grenzfläche 108 gemessen. In einigen Ausführungsformen wird die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Grenzfläche 108 in einer Länge m gemessen. Die Länge m entspricht einer Breite des halben Abstands d gemessen zum Zentrum des Abstands d, wobei der Abstand d den Abstand zwischen der Ausbuchtung von zwei benachbarten leitenden Bondhügeln 103 darstellt. In einigen Ausführungsformen wird der Abstand d von einer äußersten Oberfläche eines der benachbarten leitenden Bondhügel 103 zu einer weiteren äußersten Oberfläche eines weiteren leitenden Bondhügels 103 gemessen. In einigen Ausführungsformen ist der Abstand d der kürzeste Abstand zwischen der äußersten Oberfläche eines der benachbarten Bondhügel 103 und der weiteren äußersten Oberfläche eines weiteren der benachbarten leitenden Bondhügel 103.
  • 3A ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der rauen Grenzfläche 108 des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 und des Unterfüllungsmaterials 105. In einigen Ausführungsformen wird, wie in 3A gezeigt ist, eine Referenzlinie 110 in der Länge m definiert, um die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Grenzfläche 108 zu messen. Die Länge m ist die Hälfte des Abstands d. Der Abstand d ist ein Abstand zwischen äußeren Oberfläche von zwei benachbarten leitenden Bondhügeln 103. In einigen Ausführungsformen ist die Referenzlinie 110 an einer Position definiert, an der eine Summe der Flächen der vertieften Abschnitte 104b (Fläche A') im Wesentlichen gleich einer Summe der Flächen der hervorstehenden Abschnitte 104a (Fläche B') ist. In einigen Ausführungsformen ist die Referenzlinie 110 eine gekrümmte Linie, die durch die raue Grenzfläche 108 geht.
  • Nachdem die Referenzlinie 110 definiert wurde, werden mehrere Scheitelpunkte auf der rauen Grenzfläche 108 in der Länge m erhalten. In einigen Ausführungsformen sind die Scheitelpunkte an höchsten Positionen auf den hervorstehenden Abschnitten 104a der rauen Grenzfläche 108 und an höchsten Positionen der vertieften Abschnitte 104b der rauen Grenzfläche 108. In einigen Ausführungsformen sind die Scheitelpunkte (P1', P3') jeweils an den höchsten Positionen der vertieften Abschnitte 104b definiert und die Scheitelpunkte (P2', P4') sind jeweils an den höchsten Positionen der hervorstehenden Abschnitte 104a definiert.
  • Nachdem die Scheitelpunkte (P1', P2', P3', P4') definiert wurden, werden jeweils vertikale Abstände zwischen der Referenzlinie 110 und den Scheitelpunkten (P1', P2', P3', P4') erhalten. Anspruchsgemäß ist die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Grenzfläche 108 ein arithmetisches Mittel einer Summe der vertikalen Abstände zwischen der Referenzlinie 110 und den Scheitelpunkten (P1', P2', P3', P4').
  • Anspruchsgemäß ist die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Grenzfläche 108 in der Länge m größer als etwa 1,3 µm. In einigen Beispielen ist die Linien-Rauheit (Ra) der rauen Grenzfläche 108 etwa 1 µm bis 3 µm.
  • In der vorliegenden Offenbarung ist auch ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung offenbart. In einigen Ausführungsformen wird eine Halbleitervorrichtung durch ein Verfahren ausgebildet. Das Verfahren umfasst eine Anzahl von Vorgängen und die Beschreibung und Zeichnungen sollen keine Einschränkung für die Abfolge der Vorgänge bilden.
  • 4 ist eine Ausführungsform eines Verfahrens 300 zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung. Das Verfahren 300 umfasst eine Anzahl von Vorgängen (301, 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308 und 309).
  • In Vorgang 301 wird ein erstes Substrat 101 bereitgestellt, wie in 4A gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen ist das erste Substrat 101 ein Die-Substrat, das mindestens einen Die 101a in dem ersten Substrat 101 umfasst. In einigen Ausführungsformen ist das erste Substrat 101 so konfiguriert, dass es ein weiteres Substrat empfängt und mit einem weiteren Substrat elektrisch verbunden wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das erste Substrat 101 Silizium. In einigen Ausführungsformen umfasst das erste Substrat 101 Schaltungen in dem ersten Substrat 101. Die Schaltungen umfassen mehrere Leiterbahnen in dem ersten Substrat 101, um mehrere Halbleiterkomponenten auf dem ersten Substrat 101 zu verbinden.
  • In Vorgang 302 werden mehrere Kontaktstellen 102 auf einer ersten Oberfläche 101c des ersten Substrats 101 angeordnet, wie in 4B gezeigt ist. Die Kontaktstellen 102 haben voneinander auf der ersten Oberfläche 101c einen Abstand. In einigen Ausführungsformen ist jede der Kontaktstellen 102 so konfiguriert, dass sie einen leitenden Bondhügel empfängt, um eine elektrische Verbindung zwischen dem ersten Substrat 101 und einem weiteren Substrat herzustellen.
  • In Vorgang 303 werden mehrere leitende Bondhügel 103 jeweils auf den Kontaktstellen 102 angeordnet, wie in 4C gezeigt ist. Die leitenden Bondhügel 103 sind so konfiguriert, dass sie auf einer Oberfläche 102a der entsprechenden Kontaktstelle 102 gebondet werden. In einigen Ausführungsformen werden die leitenden Bondhügel 103 auf der Oberfläche 102a durch Schablonendrucke, Lötmittel-Kleben, Elektroplattieren etc. ausgebildet. In einigen Ausführungsformen ist jeder der leitenden Bondhügel 103 eine Lötmittel-Kugel oder eine Lötpaste etc. In einigen Ausführungsformen hat jeder der leitenden Bondhügel 103 eine Zylinder- Kuppel- oder Kugelform.
  • In Vorgang 304 wird ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 auf der ersten Oberfläche 101c angeordnet und umgibt die leitenden Bondhügel 103, wie in 4D gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen ist das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 zwischen mindestens zwei benachbarten leitenden Bondhügeln 103 angeordnet. In einigen Ausführungsformen wird das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 durch Formen, Laminieren oder Rotationsbeschichtung angeordnet.
  • In einigen Ausführungsformen wird das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 angeordnet und füllt eine Lücke zwischen zwei benachbarten leitenden Bondhügeln 103 über der Oberfläche 101c und dann wird das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 durch eine Wärmebehandlung ausgehärtet, etwa ein Aufschmelzen, so dass das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 auf der Oberfläche 101c und der Lücke zwischen den leitenden Bondhügeln 103 ausgebildet wird. In einigen Ausführungsformen werden die leitenden Bondhügel 103 durch das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 gekapselt. Die leitenden Bondhügel 103 werden teilweise freigelegt, so dass sie mit einem anderen Substrat gebondet werden.
  • Anspruchsgemäß wird eine raue Oberfläche 1040 des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 durch Vorgänge (305a, 306a) ausgebildet, wie in 4E und 4F gezeigt ist. In Vorgang 305a wird eine Trennfolie 109 auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 und den leitenden Bondhügeln 103 angeordnet, wie in 4E gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen ist die Trennfolie 109 vorläufig befestigt und bedeckt die freiliegenden Abschnitte der leitenden Bondhügel 103 und des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104. In einigen Ausführungsformen wird die Trennfolie 109 ausgebildet, in dem sie auf den leitenden Bondhügeln 103 und dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 geformt oder aufgeschleudert wird. Die Trennfolie 109 wird dann durch ein Aufschmelzen oder eine andere Wärmebehandlung ausgehärtet. In einigen Ausführungsformen umfasst die Trennfolie 109 einen Klebstoff wie Epoxidharz.
  • In Vorgang 306a wird die Trennfolie 109 entfernt, um eine raue Oberfläche 1040 auszubilden, wie in 4F gezeigt ist. Anspruchsgemäß wird die Trennfolie 109 von dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 abgeschält, wenn das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 teilweise ausgehärtet wird, um einen Teil des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 zu entfernen, wodurch die raue Oberfläche 1040 ausgebildet wird.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Trennfolie 109 entfernt, nachdem die Trennfolie 109 auf den leitenden Bondhügeln 103 und dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 in einem vorbestimmten Zeitraum und mit einer vorbestimmten Temperatur angeordnet wurde, so dass die raue Oberfläche einschließlich mehrerer hervorstehender Abschnitte 104a und mehrerer vertiefter Abschnitte 104b ausgebildet wird. In einigen Ausführungsformen weist die raue Oberfläche 1040 eine ausreichende Linien-Rauheit (Ra) auf, um ein Unterfüllungsmaterial in einem nachfolgenden Vorgang zu empfangen.
  • In einigen Ausführungsformen wird die raue Oberfläche 1040 des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 durch Vorgänge (305b, 306b) ausgebildet, wie in 4G und 4H gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen wird die raue Oberfläche 1040 durch Ätzen ausgebildet. In Vorgang 305b wird ein Ätzmittel 111 auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 angeordnet, wie in 4G gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen wird die Halbleitervorrichtung 100 vor dem Ätzen umgedreht. Die leitenden Bondhügel 103 sind nach oben gerichtet, wie in 4G gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen wird das Ätzmittel 111 auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 durch Sprayen angeordnet, nachdem die Halbleitervorrichtung 100 umgedreht wurde. Das Ätzmittel 111 wird auf das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 gesprayt. In einigen Ausführungsformen wird das Ätzmittel 111 selektiv auf das Lötmittel-Verstärkungsmaterial gesprayt.
  • In Vorgang 306b wird die raue Oberfläche 1040 ausgebildet, indem ein Teil des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 durch das Ätzmittel 111 weggeätzt wird, wie in 4H gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen wird das Ätzmittel 111 auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 mit einer vorbestimmten Temperatur und einem vorbestimmten Zeitraum angeordnet, so dass das Ätzmittel 111 einen Teil des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 entfernt und ätzt, um die raue Oberfläche 104c des Lötmittel-Verstärkungsmaterials auszubilden. In einigen Ausführungsformen wird die raue Oberfläche 104c einschließlich mehrerer hervorstehender Abschnitte 104a und mehrerer vertiefter Abschnitte 104b in einem vorbestimmten Zeitraum und mit einer vorbestimmten Temperatur ausgebildet, so dass die raue Oberfläche 104c eine ausreichende Linien-Rauheit (Ra) aufweist, um ein Unterfüllungsmaterial in einem nachfolgenden Vorgang zu empfangen. In einigen Ausführungsformen wird die Halbleitervorrichtung 100 umgedreht, so dass die leitenden Bondhügel für nachfolgende Vorgänge nach dem Ätzen nach unten gerichtet sind.
  • In Vorgang 307 wird ein zweites Substrat 106 bereitgestellt, wie in 4I gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen ist das zweite Substrat 106 eine PCB, die Schaltungen in dem zweiten Substrat 106 umfasst. In einigen Ausführungsformen ist das zweite Substrat 106 so konfiguriert, dass es die Schaltungen des zweiten Substrats 106 mit den Schaltungen des ersten Substrats 101 elektrisch verbindet. In einigen Ausführungsformen liegt das zweite Substrat 106 in Streifenform vor. In einigen Ausführungsformen umfasst das zweite Substrat 106 Keramik, Kupfer etc.
  • In einigen Ausführungsformen werden mehrere Bondkontaktstellen 107 auf dem zweiten Substrat 106 angeordnet. In einigen Ausführungsformen erstrecken sich die Bondkontaktstellen 107 entlang einer Oberfläche 106a des zweiten Substrats 106. In einigen Ausführungsformen sind die Bondkontaktstellen 107 so konfiguriert, dass sie jeweils die leitenden Bondhügel 103 auf dem ersten Substrat 101 empfangen.
  • In Vorgang 308 werden die leitenden Bondhügel 103 auf dem ersten Substrat 101 jeweils mit den Bondkontaktstellen 107 des zweiten Substrats 106 gebondet, wie in 4J gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen werden die leitenden Bondhügel 103 an den Bondkontaktstellen 107 befestigt, um die Schaltungen in dem ersten Substrat 101 und dem zweiten Substrat 106 elektrisch zu verbinden. Die Kontaktstellen 102 des ersten Substrats 101 und die Bondkontaktstellen 107 des zweiten Substrats 106 werden durch die leitenden Bondhügel 103 gebondet.
  • In einigen Ausführungsformen werden die leitenden Bondhügel 103 als Lötbondhügel oder Lötmittel-Kugeln ausgebildet, wenn die Kontaktstellen 102 des ersten Substrats 101 mit den Bondkontaktstellen 107 des zweiten Substrats 106 gebondet werden. In einigen Ausführungsformen haben die leitenden Bondhügel 103 eine Kugelform. In einigen Ausführungsformen werden die leitenden Bondhügel 103 zwischen den Kontaktstellen 102 und den Bondkontaktstellen 107 durch Lötmittel-Kleben angeordnet.
  • In Vorgang 309 wird ein Unterfüllungsmaterial 105 zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 und dem zweiten Substrat 106 angeordnet, wie in 4K gezeigt ist. In einigen Ausführungsformen fließt das Unterfüllungsmaterial 105 in mehrere Lücken 104d zwischen den hervorstehenden Abschnitten 104a und den vertieften Abschnitten 104b der rauen Oberfläche 104c und füllt sie auf, so dass die freiliegenden Abschnitte der leitenden Bondhügel 103 von dem Unterfüllungsmaterial 105 umgeben werden. Die leitenden Bondhügel 103 werden schließlich durch das Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 und das Unterfüllungsmaterial 105 gekapselt.
  • In einigen Ausführungsformen wird ein Bonden zwischen dem ersten Substrat 101 und dem zweiten Substrat 106 erleichtert, indem eine raue Oberfläche 104c zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 und dem Unterfüllungsmaterial 105 beim dem Anordnen des Unterfüllungsmaterials 105 ausgebildet wird. In einigen Ausführungsformen umfasst die raue Oberfläche 104c einen rauen Abschnitt des Lötmittel-Verstärkungsmaterials und einen rauen Abschnitt des Unterfüllungsmaterials, der den rauen Abschnitt des Lötmittel-Verstärkungsmaterials 104 ergänzt.
  • In einigen Ausführungsformen stellt die raue Oberfläche 104c ein gewisses Maß an Reibung zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 und dem Unterfüllungsmaterial 105 bereit, um das Bonden zwischen dem ersten Substrat 101 und dem zweiten Substrat 106 zu erleichtern.
  • Die raue Oberfläche 104c erhöht die Stärke der Bonds zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial 104 und dem Unterfüllungsmaterial 105 sowie zwischen dem ersten Substrat 101 und dem zweiten Substrat 106. Daher wird die Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung 200 verbessert. Die Halbleitervorrichtung 200, die die raue Oberfläche 104c zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial und dem Unterfüllungsmaterial umfasst, minimiert die Entwicklung von Rissen und Delaminierung und hat eine verbesserte Leistungsfähigkeit in einem Zugtest, einem Temperaturwechsel-Test auf Leiterplatten-Ebene etc.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst eine Halbleitervorrichtung ein erstes Substrat, das mehrere erste Kontaktstellen umfasst, die auf einer ersten Oberfläche des ersten Substrats angeordnet sind, ein zweites Substrat, das mehrere zweite Kontaktstellen umfasst, die auf einer zweiten Oberfläche des Substrats angeordnet sind, mehrere leitende Bondhügel, die jeweils die mehreren ersten Kontaktstellen mit den mehreren zweiten Kontaktstellen bonden, ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial, das auf der ersten Oberfläche angeordnet ist und die mehreren leitenden Bondhügel umgibt, ein Unterfüllungsmaterial, das die mehreren leitenden Bondhügel umgibt und zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial und der zweiten Oberfläche angeordnet ist, und eine raue Oberfläche zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial und dem Unterfüllungsmaterial, wobei die raue Oberfläche mehrere hervorstehende Abschnitte und mehrere vertiefte Abschnitte umfasst.
  • Anspruchsgemäß weist die raue Oberfläche eine Linien-Rauheit (Ra) auf, deren arithmetische Mittel größer als etwa 1,3 µm ist. Die raue Oberfläche umfasst einen rauen Abschnitt des Lötmittel-Verstärkungsmaterials und einen rauen Abschnitt des Unterfüllungsmaterials, der den rauen Abschnitt des Lötmittel-Verstärkungsmaterials ergänzt.
  • In einigen Ausführungsformen weist die raue Oberfläche eine Breite auf, die im Wesentlichen gleich dem halben Abstand zwischen zwei benachbarten leitenden Bondhügeln ist. In einigen Ausführungsformen ist das Unterfüllungsmaterial auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial angeordnet und füllt die mehreren hervorstehenden Abschnitte und mehreren vertieften Abschnitte.
  • In einigen Ausführungsformen ist die raue Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche konkav. In einigen Ausführungsformen ist das erste Substrat ein Die-Substrat und das zweite Substrat eine Leiterplatte (PCB). In einigen Ausführungsformen ist die raue Oberfläche eine gegen einander versetzte Konfiguration.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst eine Halbleitervorrichtung ein Substrat, das eine Oberfläche aufweist, mehrere leitende Bondhügel, die auf der Oberfläche angeordnet sind und in einem Ball-Grid-Array (BGA) angeordnet sind, ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial, das über der Oberfläche angeordnet ist und die mehreren Bondhügel umgibt, wobei das Lötmittel-Verstärkungsmaterial eine raue Oberfläche aufweist, die mehrere hervorstehende Abschnitte und mehrere vertiefte Abschnitte aufweist, um ein Unterfüllungsmaterial zu empfangen.
  • Anspruchsgemäß weist die raue Oberfläche eine Linien-Rauheit (Ra) auf, deren arithmetische Mittel größer als etwa 1,3 µm ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Lötmittel-Verstärkungsmaterial eine flüssige Epoxid-Formmasse, einen dielektrischen Film oder aufgeschleudertes dielektrisches Material.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung das Bereitstellen eines Substrats, das Anordnen mehrerer Kontaktstellen auf einer Oberfläche des Substrats, das Anordnen mehrerer leitender Bondhügel jeweils auf den mehreren Kontaktstellen, das Anordnen eines Lötmittel-Verstärkungsmaterials die mehreren leitenden Bondhügel umgebend und über der Oberfläche des Substrats und das Ausbilden einer rauen Oberfläche des Lötmittel-Verstärkungsmaterials, das mehrere hervorstehende Abschnitte und mehrere vertiefte Abschnitte aufweist.
  • Anspruchsgemäß wird die raue Oberfläche mit einer Linien-Rauheit (Ra) von mehr als etwa 1,3 µm ausgebildet, indem eine Trennfolie auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial und den mehreren leitenden Bondhügeln angeordnet wird und indem die Trennfolie, die auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial und den mehreren leitenden Bondhügeln angeordnet ist, entfernt wird, wenn das Lötmittel-Verstärkungsmaterial teilweise ausgehärtet ist.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiter das Messen einer Linien-Rauheit (Ra) der rauen Oberfläche in einer Breite des halben Abstands zwischen zwei benachbarten leitende Bondhügeln. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiter das Definieren einer Referenzlinie über die raue Oberfläche, um eine Linien-Rauheit (Ra) der rauen Oberfläche zu messen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahre weiter das Messen einer Linien-Rauheit (Ra) der rauen Oberfläche, indem mehrere Punkte auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial durch eine Sonde berührt werden.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiter das Entfernen von mehreren Abschnitten des Lötmittel-Verstärkungsmaterials zwischen den mehreren leitenden Bondhügeln, um die raue Oberfläche auszubilden. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiter das Ätzen des Lötmittel-Verstärkungsmaterials mit einer vorbestimmten Temperatur und einem vorbestimmten Zeitraum durch ein vorbestimmtes Ätzmittel, um die raue Oberfläche auszubilden.
  • Die Verfahren und Einrichtungen dieser Erfindung wurden in den obigen Beispielen und Beschreibungen ausreichend beschrieben.

Claims (15)

  1. Halbleitervorrichtung (200), die Folgendes aufweist: ein erstes Substrat (101), das mehrere erste Kontaktstellen (102) aufweist, die auf einer ersten Oberfläche (101c) des ersten Substrats (101) angeordnet sind; ein zweites Substrat (106), das mehrere zweite Kontaktstellen (107) aufweist, die auf einer zweiten Oberfläche (106a) des zweiten Substrats (106) angeordnet sind; mehrere leitende Bondhügel (103), die jeweils die mehreren ersten Kontaktstellen (102) mit den mehreren zweiten Kontaktstellen (107) bonden; ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104), das auf der ersten Oberfläche (101c) angeordnet ist und die mehreren leitenden Bondhügel (103) umgibt; ein Unterfüllungsmaterial (105), das die mehreren leitenden Bondhügel (103) umgibt und zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) und der zweiten Oberfläche (106a) angeordnet ist; und eine raue Grenzfläche (108) zwischen dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) und dem Unterfüllungsmaterial (105), wobei die raue Grenzfläche (108) mehrere hervorstehende Abschnitte (104a) und mehrere vertiefte Abschnitte (104b) aufweist; wobei die raue Grenzfläche (108) eine Linien-Rauheit, Ra, aufweist, deren arithmetische Mittel größer als 1,3 µm ist.
  2. Halbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die raue Grenzfläche (108) einen rauen Abschnitt des Lötmittel-Verstärkungsmaterials (104) und einen rauen Abschnitt des Unterfüllungsmaterials (105) aufweist, der den rauen Abschnitt des Lötmittel-Verstärkungsmaterials (104) ergänzt.
  3. Halbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die raue Grenzfläche (108) eine Breite aufweist, die im Wesentlichen gleich der Hälfte des Abstands zwischen zwei benachbarten leitenden Bondhügeln (103) ist.
  4. Halbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei das Unterfüllungsmaterial (105) auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) angeordnet ist und die mehreren hervorstehenden Abschnitte (104a) und die mehreren vertieften Abschnitte (104b) füllt.
  5. Halbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die raue Grenzfläche (108) gegenüber der ersten Oberfläche (101c) konkav ist.
  6. Halbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei das erste Substrat (101) ein Die-Substrat ist und das zweite Substrat (106) eine Leiterplatte, PCB, ist.
  7. Halbleitervorrichtung (200) nach Anspruch 1, wobei die raue Grenzfläche (108) aus einer versetzten Konfiguration besteht.
  8. Halbleitervorrichtung (100), die Folgendes aufweist: ein Substrat (101), das eine Oberfläche (101c) aufweist; mehrere leitende Bondhügel (103), die auf der Oberfläche (101c) in einem Ball-Grid-Array, BGA, angeordnet sind; Ein Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104), das über der Oberfläche (101c) angeordnet ist und die mehreren leitenden Bondhügel (103) umgibt, wobei das Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) eine raue Oberfläche (104c) aufweist, die mehrere hervorstehende Abschnitte (104a) und mehrere vertiefte Abschnitte (104b) aufweist, um ein Unterfüllungsmaterial (105) zu empfangen; wobei die raue Oberfläche (104c) eine Linien-Rauheit, Ra, aufweist, deren arithmetische Mittel mehr als 1,3 µm beträgt.
  9. Halbleitervorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei das Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) eine flüssige Epoxid-Formmasse, einen dielektrischen Film oder ein Spin-on-dielektrisches Material aufweist.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung (100), das Folgendes aufweist: Bereitstellen eines Substrats (101); Anordnen mehrerer Kontaktstellen (102) auf einer Oberfläche (101c) des Substrats (101); Anordnen mehrerer leitender Bondhügel (103) jeweils auf den mehreren Kontaktstellen (102); Anordnen eines Lötmittel-Verstärkungsmaterials (104) um die mehreren leitenden Bondhügel (103) herum und über der Oberfläche (101c) des Substrats (101); und Ausbilden einer rauen Oberfläche (104c) des Lötmittel-Verstärkungsmaterials (104), das mehrere hervorstehende Abschnitte (104a) und mehrere vertiefte Abschnitte (104b) aufweist; wobei die raue Oberfläche (104c) mit einer Linien-Rauheit, Ra, von mehr als 1,3 µm ausgebildet wird; wobei die raue Oberfläche (104c) ausgebildet wird indem ein Trennfilm (109) auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) und den mehreren Bondhügeln (103) angeordnet wird und indem der Trennfilm (109) entfernt wird, wenn das Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) teilweise ausgehärtet ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, das weiter das Messen einer Linien-Rauheit, Ra, der rauen Oberfläche (104c) in einer Breite des halben Abstands zwischen zwei benachbarten leitenden Bondhügeln (103) umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, das weiter das Definieren einer Referenzlinie (110) über der rauen Oberfläche (104c) umfasst, um eine Linien-Rauheit, Ra, der rauen Oberfläche (104c) zu messen, wobei die Linien-Rauheit, Ra, der rauen Oberfläche (104c) als arithmetisches Mittel einer Summe vertikaler Abstände zwischen der Referenzlinie (110) und Scheitelpunkten (P1- P6) auf der rauen Oberfläche (104c) gemessen wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, das weiter das Messen einer Linien-Rauheit, Ra, der rauen Oberfläche umfasst, indem mehrere Punkte auf dem Lötmittel-Verstärkungsmaterial (104) durch eine Sonde berührt werden.
  14. Verfahren nach Anspruch 10, das weiter das Entfernen mehrerer Abschnitte des Lötmittel-Verstärkungsmaterials (104) zwischen den mehreren leitenden Bondhügeln (103) umfasst, um die raue Oberfläche (104c) auszubilden.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, das weiter das Ätzen des Lötmittel-Verstärkungsmaterials (104) mit einer vorbestimmten Temperatur und einem vorbestimmten Zeitraum durch ein vorbestimmtes Ätzmittel umfasst, um die raue Oberfläche (104c) auszubilden.
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