DE102016120516A1 - Multi-Die-Package mit verschiedenen Arten von Halbleiter-Dies, an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch angebracht - Google Patents
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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
- H01L2224/291—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
- H01L2224/29101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
- H01L2224/29111—Tin [Sn] 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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- H01L2224/291—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
- H01L2224/29138—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
- H01L2224/29139—Silver [Ag] as principal constituent
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- H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
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- H01L2224/291—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
- H01L2224/29138—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
- H01L2224/29144—Gold [Au] as principal constituent
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- H01L2224/29138—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
- H01L2224/29147—Copper [Cu] as principal constituent
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- H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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- H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/32245—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
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- H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
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- H01L2224/4501—Shape
- H01L2224/45012—Cross-sectional shape
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
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- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4911—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain
- H01L2224/49111—Disposition the connectors being bonded to at least one common bonding area, e.g. daisy chain the connectors connecting two common bonding areas, e.g. Litz or braid wires
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- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/4912—Layout
- H01L2224/49175—Parallel arrangements
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- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8312—Aligning
- H01L2224/83121—Active alignment, i.e. by apparatus steering, e.g. optical alignment using marks or sensors
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8312—Aligning
- H01L2224/83136—Aligning involving guiding structures, e.g. spacers or supporting members
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- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
- H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
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- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/83801—Soldering or alloying
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- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/83801—Soldering or alloying
- H01L2224/83815—Reflow soldering
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/8384—Sintering
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- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/838—Bonding techniques
- H01L2224/8385—Bonding techniques using a polymer adhesive, e.g. an adhesive based on silicone, epoxy, polyimide, polyester
- H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/91—Methods for connecting semiconductor or solid state bodies including different methods provided for in two or more of groups H01L2224/80 - H01L2224/90
- H01L2224/92—Specific sequence of method steps
- H01L2224/922—Connecting different surfaces of the semiconductor or solid-state body with connectors of different types
- H01L2224/9222—Sequential connecting processes
- H01L2224/92242—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector
- H01L2224/92247—Sequential connecting processes the first connecting process involving a layer connector the second connecting process involving a wire connector
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49534—Multi-layer
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49537—Plurality of lead frames mounted in one device
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
- H01L23/49582—Metallic layers on lead frames
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- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/495—Lead-frames or other flat leads
- H01L23/49579—Lead-frames or other flat leads characterised by the materials of the lead frames or layers thereon
- H01L23/49586—Insulating layers on lead frames
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- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
- H01L24/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
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- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
- H01L24/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
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- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
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- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
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Abstract
Description
- Die vorliegende Anmeldung betrifft Multi-Die-Packages, insbesondere Multi-Die-Packages mit verschiedenen Arten von Halbleiter-Dies, an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch angebracht.
- Viele Arten von Leistungsverstärker-Packages enthalten mehr als einen Halbleiter-Die. Beispielsweise enthält ein Doherty-Leistungsverstärker-Package einen Hauptverstärker und einen Peaking-Verstärker im gleichen Package. Für Mobilfunkkommunikationssysteme der nächsten Generation sind eine schnelle Datenrate, eine hohe Kapazität und Überlegungen bezüglich grüner Energie vorherrschende Trends, was Doherty-Leistungsverstärker dazu zwingt, effizienter zu werden und eine breite Bandbreite zu haben. Es ist schwierig, diese Anforderungen mit der aktuellen LDMOS-Technologie (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor) zu realisieren, und zwar aufgrund von LDMOS-Transistorbeschränkungen beim Reduzieren von Bauelement-Störeffekten. Die GaN-Technologie ist eine alternative Lösung, die zusätzliche Leistungen bereitstellen kann, wo die LDMOS-Technologie beschränkt ist. Die GaN-Technologie ist jedoch aufwendiger und nicht so linear wie LDMOS. Als solches besteht ein Bedarf am Integrieren von Dies von verschiedenen Halbleitermaterialarten in das gleiche Leistungsverstärker-Package.
- Gemäß einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Multi-Die-Package umfasst das Verfahren: Anbringen eines aus einem ersten Halbleitermaterial bestehenden ersten Halbleiter-Die an einem thermisch leitfähigen Flansch über ein erstes Die-Attach-Material; Anbringen eines zweiten Halbleiter-Die an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch wie der erste Halbleiter-Die über ein zweites Die-Attach-Material, wobei der zweite Halbleiter-Die aus einem von dem ersten Halbleitermaterial verschiedenen zweiten Halbleitermaterial hergestellt ist und wobei der erste Halbleiter-Die während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die an dem Flansch durch das erste Die-Attach-Material festgehalten wird; und Anbringen von Zuleitungen an dem thermisch leitfähigen Flansch oder an einem an dem Flansch befestigten Isolierglied, wobei die Zuleitungen externen elektrischen Zugang zu dem ersten und zweiten Halbleiter-Die bereitstellen.
- Gemäß einer Ausführungsform eines Multi-Die-Package umfasst das Package einen thermisch leitfähigen Flansch; einen aus einem ersten Halbleitermaterial hergestellten ersten Halbleiter-Die, über ein erstes Die-Attach-Material an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht; einen zweiten Halbleiter-Die, an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch wie der erste Halbleiter-Die über ein zweites Die-Attach-Material angebracht; und Zuleitungen, an dem thermisch leitfähigen Flansch oder an einem an dem Flansch befestigten Isolierglied angebracht. Die Zuleitungen sind konfiguriert zum Bereitstellen von externem elektrischen Zugang zu dem ersten und zweiten Halbleiter-Die. Der zweite Halbleiter-Die ist aus einem von dem ersten Halbleitermaterial verschiedenen zweiten Halbleitermaterial hergestellt.
- Der Fachmann erkennt bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei der Betrachtung der beiliegenden Zeichnungen zusätzliche Merkmale und Vorteile.
- Die unabhängigen Ansprüche definieren die Erfindung in verschiedenen Aspekten. Die abhängigen Ansprüche legen Ausführungsformen gemäß der Erfindung in verschiedenen Aspekten fest.
- Unten bezieht sich eine Beschreibung von Ausführungsbeispielen auf Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können kombiniert werden, sofern sie einander nicht ausschließen. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und in der Beschreibung, die folgt, detailliert dargelegt. Zuerst werden die Zeichnungen kurz beschrieben.
-
1 veranschaulicht ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Multi-Die-Package. -
2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Multi-Die-Package von oben. -
3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Multi-Die-Package unter Verwendung mehrerer Prozesskammern. -
4 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Multi-Die-Package unter Verwendung einer einzelnen Prozesskammer. -
5 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Multi-Die-Package von oben. -
6 zeigt eine Draufsicht auf noch eine weitere Ausführungsform eines Multi-Die-Package von oben. -
7 zeigt eine Perspektivansicht einer Ausführungsform des Ausrichtens von aus unterschiedlichem Halbleitermaterial hergestellten Dies vor dem Anbringen an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch. -
8 zeigt eine Perspektivansicht einer weiteren Ausführungsform des Ausrichtens von aus unterschiedlichem Halbleitermaterial hergestellten Dies vor dem Anbringen an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch. - Als nächstes beschrieben werden Ausführungsformen eines Multi-Die-Package mit zwei oder mehr an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch angebrachten Halbleiter-Dies und wobei die Dies aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien hergestellt sind und entsprechende Verfahren zum Herstellen des Multi-Die-Package. Beispielsweise werden im Fall von GaN- und LDMOS-Technologien GaN- und LDMOS-Dies sowohl innerhalb des gleichen Package verwendet als auch an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch angebracht. Eine derartige Anordnung ist preiswerter als eine Voll-GaN-Lösung und leichter zu linearisieren, da die LDMOS-Technologie zusammen mit einem oder mehreren GaN-Bauelementen verwendet werden kann. Beispielsweise kann unter Verwendung eines Doherty-Verstärkers ein in dem Multi-Die-Package enthaltener GaN-Leistungsverstärker-Die als der Hauptverstärker verwendet werden, um die höhere GaN-Leistung zu nutzen. Ein in dem gleichen Multi-Die-Package enthaltener LDMOS-Leistungsverstärker-Die kann als der Peaking-Verstärker verwendet werden, um ausreichend Linearität bereitzustellen und die Gesamtleistung nicht zu verschlechtern.
- Im Allgemeinen kann eine beliebige Kombination aus, aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien wie etwa SiGe, Si, GaN, z. B. auf Si oder SiC, GaAs, InGaAs usw., hergestellten Halbleiter-Dies an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch im gleichen Package angebracht werden. Im Fall eines Leistungsverstärkerdesigns liefert das Multi-Die-Package zwei oder mehr Verstärkungspfade innerhalb des Package. Einer oder mehrere der in dem Package enthaltenen Halbleiter-Dies kann ein passiver Halbleiter-Die ohne aktive Bauelemente wie etwa ein Kondensator, Widerstand oder ein Induktor-Die sein. Das Multi-Die-Package kann einen keramischen Fensterrahmen oder eine andere Art von elektrisch isolierenden Fensterrahmen besitzen, die an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht ist, um Metallzuleitungen des Package zu unterstützen. In einem anderen Fall werden die Zuleitungen als Teil einer Leiterplatte ausgebildet und die Leiterplatte wird an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht. Das Multi-Die-Package kann einen Deckel besitzen, um die Dies innerhalb eines offenen Hohlraums einzuschließen.
-
1 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines Multi-Die-Package mit zwei oder mehr, an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch angebrachten Halbleiter-Dies und wobei die Dies aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien hergestellt sind, und2 zeigt eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines gemäß dem Verfahren von1 hergestellten Multi-Die-Package von oben. - Das in
1 gezeigte Verfahren beinhaltet das Anbringen eines aus einem ersten Halbleitermaterial hergestellten ersten Halbleiter-Die200 an einem thermisch leitenden Flansch202 über ein erstes Die-Attach-Material (in2 nicht zu sehen) (Block100 ). Der thermisch leitfähige Flansch202 kann ein beliebiges thermisch (und optional elektrisch) leitfähiges Material wie etwa Cu, CPC (Kupfer, Kupfer-Molybdän, Kupferlaminatstruktur), CuMo, CuW, Alu, einen Diamant-Heatspreader, einen CuMo-Heatspreader, ein Cu-Composite, ein Al-Composite, ein Diamant-Composite oder ein beliebiges anderes geeignetes thermisch leitfähiges Material und eine beliebige Kombination davon umfassen. - Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Anbringen eines zweiten Halbleiter-Die
204 an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch202 wie der erste Halbleiter-Die200 über ein zweite Die-Attach-Material (in2 nicht zu sehen), wobei der zweite Halbleiter-Die204 aus einem von dem ersten Halbleitermaterial verschiedenen zweiten Halbleitermaterial hergestellt ist (Block110 ). Weil unterschiedliche Halbleitermaterialien für die Dies200 ,204 verwendet werden, können die Die-Attach-Materialien die gleichen oder verschiedene sein. Ebenfalls aufgrund der verwendeten verschiedenen Halbleitermaterialien können die Dies200 ,204 mit verschiedenen Spannungen vorgespannt werden. Beispielsweise verwenden GaN- und LDMOS-Leistungstransistor-Dies oftmals eine Drainspannung von 28 V oder 50 V, und GaAs- und Si-Leistungstransistor-Dies verwenden oftmals eine Drainspannung von 5 V oder 12 V. - In jedem Fall werden die Halbleiter-Dies
200 ,204 aus unähnlichen Halbleitermaterialien an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch202 angebracht. Außerdem wird der erste Halbleiter-Die200 während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 am Flansch202 durch das erste Die-Attach-Material festgehalten. - In einer Ausführungsform sind die zum Anbringen der Halbleiter-Dies
200 ,204 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 verwendeten Die-Attach-Materialien verschieden, so dass der erste Halbleiter-Die200 während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem Flansch202 fest an dem Flansch202 angebracht bleibt. - Der Ausdruck 'Die-Attach-Temperaturbereich', wie hierin verwendet, bezieht sich auf den Temperaturbereich, in dem ein Die-Attach-Material einen Halbleiter-Die an einen thermisch leitfähigen Flansch anfügt oder daran fixiert, d. h. eine teilweise oder volle Erstarrung. Beispielsweise bezieht sich im Fall eines eutektischen Metallsystems, wie etwa AuSi, AuSn, AgSn, CuSn usw. der Die-Attach-Temperaturbereich auf den Temperaturbereich, bei dem sich die eutektische Metalllegierung von einem festen in einen flüssigen Zustand verwandelt. Im Fall eines elektrisch leitfähigen Klebers oder Epoxids bezieht sich der Die-Attach-Temperaturbereich auf den Temperaturbereich, bei dem das Material härtet oder fest wird. Im Fall einer Löt- oder Sinterpaste bezieht sich der Die-Attach-Temperaturbereich auf den Temperaturbereich, bei dem die Löt- oder Sinterpaste schmilzt.
- Das zum Anbringen jedes Halbleiter-Die
200 ,204 an den thermisch leitfähigen Flansch202 verwendete Die-Attach-Material hängt von der Art von Halbleitermaterial ab, aus dem jeder Die hergestellt ist. Beispielsweise können im Fall eines Si- oder GaN-Die die folgenden Die-Attach-Materialien verwendet werden: im Voraus auf der Die-Rückseite angebrachtes AuSn, AuSn-Vorform, Lötpaste; Lötvorform; Sintermaterial; leitfähiger oder nicht leitfähiger Klebstoff wie etwa Kleber oder Epoxid; usw. - Bei einer weiteren Ausführungsform erstarrt das erste Die-Attach-Material teilweise oder vollständig während des Anbringens des ersten Halbleiter-Die
200 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 und bleibt während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem Flansch202 teilweise oder vollständig erstarrt. Eine zumindest teilweise Erstarrung des ersten Die-Attach-Materials stellt sicher, dass der erste Halbleiter-Die200 während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an den Flansch202 durch das erste Die-Attach-Material festgehalten wird. Bei noch einer weiteren Ausführungsform besitzt das erste Die-Attach-Material eine Oberflächenspannung, die verhindert, dass sich der erste Halbleiter-Die200 während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 bewegt. - Das in
1 gezeigte Verfahren beinhaltet auch das Anbringen von Zuleitungen206 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 z. B. im Fall einer Leiterplattenimplementierung, wie später hierin beschrieben, oder an einem an dem Flansch202 befestigten Isolierglied208 im Fall separater Metallpads/Zuleitungen wie in2 gezeigt (Block120 ). Jede Zuleitung206 ist eine elektrische Verbindung, die ein Metallpad oder eine Metallbahn umfasst, die von dem Package kommt. Die Zuleitungen206 liefern externen elektrischen Zugang zu den in dem Multi-Die-Package enthaltenen Halbleiter-Dies200 ,204 . Im Fall des in2 gezeigten Multi-Die-Package sind die Zuleitungen206 separate Metallpads/Zuleitungen, die an einem Isolierglied208 angebracht sind, wie etwa einem keramischen oder Kunststofffensterrahmen, der an dem Flansch202 befestigt ist, um eine ordnungsgemäße elektrische Trennung sicherzustellen. Das Isolierglied208 bildet einen Hohlraum210 um die an dem Flansch202 angebrachten Dies200 ,204 . Der Hohlraum210 kann offen bleiben oder kann je nach der Art des Package zum Beispiel mit einem Epoxid oder Gel gefüllt werden. Ein nicht gezeigter Deckel kann vorgesehen werden, um die Dies200 ,204 einzuschließen, oder das Package kann überspritzt werden, um die Dies200 ,204 zu kapseln. Das Multi-Die-Package kann an dem thermisch leitfähigen Flansch202 angebrachte zusätzliche Komponenten enthalten wie etwa Eingangs- und Ausgangskondensatoren212 ,214 wie etwa MOSCAPS, regelmäßige (Metallplatten-)Kondensatoren, integrierte passive Bauelemente, passive Kondensator-Dies usw. Diese zusätzlichen Komponenten können je nach den verwendeten Die-Altach-Materialien vor oder nach dem Die-Attach-Prozess oder als Teil des Die-Attach-Prozesses angebracht werden. Elektrische Leiter216 wie etwa Bonddrähte, Bändchen usw. liefern elektrische Verbindungen zwischen den Zuleitungen206 und den jeweiligen Halbleiter-Dies200 ,204 und anderen, in dem Multi-Die-Package enthaltenen Komponenten212 ,214 . - Der in
2 gezeigte erste und zweite Halbleiter-Die200 ,204 können beide Leistungstransistor-Dies sein. Beispielsweise kann im Fall einer Doherty-Verstärkerschaltung der erste Leistungstransistor-Die200 der Hauptverstärker der Doherty-Verstärkerschaltung sein, und der zweite Leistungstransistor-Die204 kann der Peaking-Verstärker der Doherty-Verstärkerschaltung sein. Bei einer Ausführungsform besteht der erste Halbleiter-Die200 aus GaN, und der zweite Halbleiter-Die204 besteht aus Si, um die höhere GaN-Leistung zu nutzen, während gleichzeitig ausreichend Linearität über dem breitbandigen Arbeitsbereich der Doherty-Verstärkerschaltung aufrechterhalten wird. Bei anderen Beispielen kann der zweite Halbleiter-Die204 ein Leistungstransistor-Die wie etwa ein Leistungsverstärker-Die sein, der z. B. aus GaN, GaAs, SiGe usw. hergestellt ist, und der erste Halbleiter-Die200 kann ein Logik-Die wie etwa ein Treiber-Die zum Ansteuern des Leistungstransistor-Die und z. B. aus Si hergestellt sein. -
3 veranschaulicht eine Ausführungsform des in1 gezeigten Herstellungsverfahrens, gemäß dem der erste Halbleiter-Die200 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 vor dem zweiten Halbleiter-Die204 angebracht wird und das erste Die-Attach-Material218 während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 in einem festen Zustand bleibt. Der thermisch leitfähige Flansch202 wird in einer ersten Die-Attach-Kammer300 platziert zum Anbringen des ersten Halbleiter-Die200 an dem Flansch202 . Der erste Die-Attach-Prozess wird auf der linken Seite von3 gezeigt. Der Flansch202 wird von einer Basis302 innerhalb der ersten Kammer300 gestützt. In einigen Fällen ist die Basis302 ein Heatspreader, der an der Bodenseite des thermisch leitfähigen Flansches202 angebracht ist, von dem ersten Halbleiter-Die200 wegweisend. Der Heatspreader302 kann während des Anbringens des ersten Halbleiter-Die200 an dem Flansch202 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 angebracht werden. - Das erste Die-Attach-Material
218 kann ein höher schmelzendes Rückseitenmetall- und/oder -lötsystem mit einem Die-Attach-Temperaturbereich sein, der sicherstellt, dass sich der erste Halbleiter-Die200 nicht bewegt, d. h. während des nachfolgenden Die-Attach-Prozesses für den zweiten Halbleiter-Die204 festgehalten wird. Alternativ kann das erste Die-Attach-Material218 ein Sintermaterial sein, das eine thermisch und elektrisch ausreichende Verbindung zu dem Flansch202 bereitstellt und das während des nachfolgenden Die-Attach-Prozesses fest bleibt. Bei einem weiteren Beispiel kann das erste Die-Attach-Material218 einen niedrigeren Schmelzpunkt besitzen, doch erstarrt das erste Die-Attach-Material218 teilweise oder ganz während des Anbringens des ersten Halbleiter-Die200 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 und bleibt während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem Flansch202 teilweise oder ganz erhärtet. Bei noch einem weiteren Beispiel besitzt das erste Die-Altach-Material218 eine Oberflächenspannung, die verhindert, dass sich der erste Halbleiter-Die200 während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 bewegt. Zu noch weiteren Optionen für das erste Die-Attach-Material218 zählen Kleber oder Epoxid, solange die Integrität und Zuverlässigkeit des Klebers/des Epoxids während des nachfolgenden Die-Attach-Prozesses nicht beeinträchtigt wird. - Das erste Die-Attach-Material
218 kann mehr als eine Schicht oder Komponente umfassen und kann auf der Rückseite des ersten Die200 , auf der Oberseite des Flansches204 oder sowohl auf der Rückseite des ersten Die200 als auch der Oberseite des Flansches202 aufgebracht werden. Der erste Halbleiter-Die200 wird in der ersten Die-Attach-Kammer300 über das erste Die-Attach-Material218 an dem thermisch leitenden Flansch202 angebracht, wie durch Schritt (a) in3 angegeben. Nachdem der erste Halbleiter-Die200 ausgerichtet worden ist, wird der erste Die200 über das erste Die-Attach-Material218 an dem Flansch202 angebracht. Mehr als ein Die und passive Elemente, Kondensatoren usw. können in Schritt (a) angebracht werden, solange das verwendete Die-Attach-Material mit den Prozessparametern (z. B. Temperatur, Druck, usw.) für den Die-Attach-Prozess von Schritt (a) kompatibel ist. - Der thermisch leitfähige Flansch
202 wird dann von der ersten Die-Attach-Kammer300 zu einer anderen Die-Attach-Kammer304 bewegt, um den zweiten Halbleiter-Die204 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 anzubringen, was durch Schritt (b) in3 angegeben ist. Der Flansch202 wird durch die gleiche oder eine andere Basis302 innerhalb der zweiten Kammer304 unterstützt. In einigen Fällen ist der Die-Attach-Temperaturbereich des zweiten Die-Attach-Materials220 kleiner als der des ersten Die-Attach-Materials218 , so dass der erste Halbleiter-Die200 während des zweiten Die-Attach-Prozesses fest an dem Flansch202 angebracht bleibt. Der zweite Die-Attach-Prozess gestattet, dass Komponenten mit einem Die-Attach-System mit niedrigerer Temperatur platziert werden, ohne die Erstarrung der Grenzfläche zwischen dem Flansch202 und den zuvor platzierten Komponenten200 aufzuheben. Geeignete Die-Attach-Systeme für das zweite Die-Attach-Material220 , sind aber nicht beschränkt auf: eutektische Lote wie etwa AuSn oder andere eutektische Metallsysteme wie etwa AgSn, CuSn, usw.; Kleber und Epoxide mit einer geeigneten niedrigen Härtetemperatur; usw. In anderen Fällen erstarrt das erste Die-Attach-Material218 teilweise oder vollständig während des Anbringens des ersten Halbleiter-Die200 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 und bleibt während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem Flansch202 teilweise oder ganz erstarrt oder das erste Die-Attach-Material218 besitzt mindestens eine Oberflächenspannung, die verhindert, dass sich der erste Halbleiter-Die200 während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 bewegt. - Je nach der Art des verwendeten Materials kann das zweite Die-Attach-Material
220 an der Rückseite des zweiten Die204 , auf der Oberseite des Flansches202 oder sowohl auf der Rückseite des zweiten Die204 als auch der Oberseite des Flansches202 aufgebracht werden. Nachdem der zweite Halbleiter-Die204 ausgerichtet worden ist, wird der zweite Die204 über das zweite Die-Attach-Material220 am Flansch202 angebracht, was durch Schritt (c) in3 angegeben ist. Mehr als ein Die kann in Schritt (c) angebracht werden, solange das verwendete Die-Attach-Material mit den Prozessparametern (z. B. Temperatur, Druck usw.) für den Die-Attach-Prozess von Schritt (c) kompatibel ist. Der oben beschriebene sequenzielle Die-Attach-Prozess kann verschiedene Die-Attach-Kammern300 ,304 verwenden, wie in3 gezeigt. Mehr als zwei Die-Attach-Durchgänge können durchgeführt werden, um viele verschiedene Komponentenarten zu platzieren. -
4 zeigt eine weitere Ausführungsform des in1 gezeigten Herstellungsverfahrens, gemäß dem der Die-Attach-Prozess sequenziell sein kann, wie oben in Verbindung mit3 beschrieben, aber in einer einzelnen Kammer400 sogar mit unterschiedlichen Die-Attach-Prozessparametern (z. B. Temperatur, Druck usw.) für die verschiedenen Arten von Dies200 ,204 , die an dem Flansch202 angebracht werden sollen, durchgeführt wird. Zu dem Beispiel von2 mit zwei verschiedenen Die-Arten zurückkehrend, wird der erste Die200 während des in4 mit (a) markierten Die-Attach-Prozesses an dem Flansch202 angebracht, und der zweite Die204 wird während eines anschließenden, in4 mit (b) markierten Die-Attach-Prozesses am Flansch202 angebracht. Der erste Die200 wird durch das erste Die-Attach-Material218 während des nachfolgenden Die-Attach-Prozesses festgehalten, z. B. weil das erste Die-Attach-Material218 einen höheren Die-Attach-Temperaturbereich besitzt als das zweite Die-Attach-Material220 und deshalb die Erstarrung während des nachfolgenden Die-Attach-Prozesses nicht aufgehoben wird (schmilzt). In anderen Fällen erstarrt das erste Die-Attach-Material218 während des Anbringens des ersten Halbleiter-Die200 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 teilweise oder vollständig und bleibt während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem Flansch202 teilweise oder vollständig erstarrt oder das erste Die-Attach-Material218 besitzt mindestens eine Oberflächenspannung, die verhindert, dass sich der erste Halbleiter-Die200 während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die204 an dem thermisch leitfähigen Flansch202 bewegt. Mehr als zwei Die-Attach-Durchgänge können in der einzelnen Kammer400 durchgeführt werden, um viele verschiedene Komponentenarten zu platzieren, wie oben beschrieben. - Alternativ können der erste Halbleiter-Die
200 und der zweite Halbleiter-Die204 als Teil eines gemeinsamen Die-Attach-Prozesses, der in der einzelnen Die-Attach-Kammer400 durchgeführt wird, an dem thermisch leitfähigen Flansch202 angebracht werden, d. h. Schritt (a) und Schritt (b) in4 werden zur gleichen Zeit durchgeführt. Gemäß dieser Ausführungsform werden Komponenten unter Verwendung verschiedener Die-Attach-Systeme in der gleichen Die-Attach-Kammer400 zur gleichen Zeit am Flansch202 angebracht. Ähnlich zu einem beliebigen diskreten Die-Attach-Prozess können alle Komponenten auf der gleichen Werkzeughalterung gebondet werden, obwohl verschiedene Die-Attach-Systeme verwendet werden. Alle Komponenten können unter Verwendung der gleichen Bezüge (Ausrichtungsmarken) auf den thermisch leitfähigen Flansch202 ausgerichtet werden, und eine Referenzposition (0/0) kann so eingestellt werden, dass alle Komponenten zur gleichen Zeit platziert werden, bis alle Komponenten am gleichen Flansch202 angebracht sind. Auf diese Weise können verschiedene Die-Attach-Systeme verwendet und beliebig kombiniert werden. Außerdem wird eine hohe Platzierungsgenauigkeit erzielt, weil der Flansch202 erst nach der Beendigung des Ausrichtens und des Die-Attach aller Komponenten bewegt wird. Verschiedene Die-Ausrichtungsausführungsformen werden später ausführlicher beschrieben. -
5 zeigt eine Draufsicht von oben auf eine weitere Ausführungsform eines Multi-Die-Package mit aus verschiedenen Halbleitermaterialien hergestellten Halbleiter-Dies, an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch angebracht. Die in5 gezeigte Ausführungsform ist der in2 gezeigten Ausführungsform ähnlich. Anders jedoch enthält das Package eine Mehrheit von Halbleiter-Dies200 ,200' , die aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellt und über das erste Die-Attach-Material218 (in5 nicht zu sehen) an dem thermisch leitfähigen Flansch202 angebracht sind, und eine Mehrheit von Halbleiter-Dies204 ,204' , die aus dem zweiten Halbleitermaterial hergestellt und über das zweite Die-Attach-Material220 (in5 ebenfalls nicht zu sehen) an dem Flansch202 angebracht sind. Beispielsweise kann im Fall der Doherty-Verstärkerschaltung der Hauptverstärker unter Verwendung von zwei oder mehr Leistungstransistor-Dies200 ,200' aus dem ersten Halbleitermaterial realisiert werden. Der Peaking-Verstärker kann analog unter Verwendung von zwei oder mehr Leistungstransistor-Dies204 ,204' aus dem zweiten Halbleitermaterial realisiert werden. Andere Arten von Leistungstransistorschaltungsdesigns können bei ihrer physischen Implementierung eine ähnliche Die-Redundanz nutzen. Im Fall von Si als einem Halbleitermaterial können einige der aus Si hergestellten und an dem Flansch202 angebrachten Halbleiter-Dies passive Kondensator-Dies sein, z. B. Eingangs- und/oder Ausgangskondensatoren212 ,214 , wie zuvor hierin beschrieben. -
6 zeigt eine seitlich Perspektivansicht nach einer weiteren Ausführungsform eines Multi-Die-Package mit aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien hergestellten, an dem gleichen thermisch (und optional elektrisch) leitfähigen Flansch606 angebrachten Halbleiter-Dies600 ,602 ,604 . Die in6 gezeigte Ausführungsform ist ähnlich der in2 gezeigten Ausführungsform. Anders jedoch sind die Zuleitungen des Package als Metallbahnen608 ,610 realisiert, ausgebildet als Teil einer Leiterplatte612 wie etwa einer PCB (Printed Circuit Board). Die Leiterplatte612 wird z. B. unter Verwendung von Kleber oder Lot (elektrisch leitfähig oder nicht leitfähig) direkt an dem Metallflansch606 angebracht. Die Leiterplatte612 kann wie in der am 31. März 2015 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 14/673,928 konstruiert sein, wobei der Inhalt der Anmeldung hierin in ihrer Gänze durch Bezugnahme aufgenommen ist. - Gemäß der in
6 gezeigten Ausführungsform sind die Package-Zuleitungen608 ,610 als Teil der Leiterplatte612 und ohne ein zusätzliches Isolierglied wie etwa einen keramischen Fensterrahmen vorgesehen, während sie immer noch eine ordnungsgemäße elektrische Trennung besitzen. Verschiedene Leistungsverstärkerfunktionen wie etwa die Ausgangsanpassung für Doherty-Verstärkerdesign, Eingangsanpassung, Treiber + Eingangs- + Ausgangsanpassung usw. können auf der Package-Ebene durch verschiedene Metallbahnen614 ,616 ,618 integriert werden, die Teil der Package-Zuleitungen608 ,610 der Leiterplatte612 bilden. Außerdem sind die Zuleitungen608 ,610 des Multi-Die-Package als Teil der Leiterplatte612 vorgesehen, ohne dass zusätzliche externe Verbinder für den Signalweg erforderlich sind. Elektrisch Leiter620 wie etwa Drahtbonds, Bändchen usw. verbinden elektrisch jeweilige einzelne der Metallbahnen608 ,610 ,614 (616 ,618 ) mit verschiedenen Anschlüssen der Halbleiter-Dies600 ,602 ,604 , um die gewünschte Schaltung auszubilden. - Die Halbleiter-Dies
600 ,602 ,604 werden, wie hierin zuvor beschrieben, durch Öffnungen622 in der Leiterplatte612 am Flansch606 angebracht. Einige Halbleiter-Dies600 ,602 ,604 sind aktive Halbleiter-Dies wie etwa Leistungstransistor-Dies, Leistungsdioden-Dies, usw., und/oder enthalten passive Komponenten wie etwa Kondensatoren, Induktoren und Widerstände. Jeder aktive Halbleiter-Die600 ,602 ,604 kann ein laterales oder vertikales Bauelement oder irgendeine andere Form von Transistor sein, wie sie z. B. für die Verstärkung verwendet wird. - Ein oder mehrere zusätzliche Halbleiter-Dies
624 –644 , in den in der Leiterplatte612 ausgebildeten Öffnungen622 angeordnet und an dem Flansch606 angebracht, können passive Halbleiter-Dies sein ohne aktive Bauelemente wie etwa Kondensator-, Widerstands- oder Induktor-Dies. Im Fall eines Kondensator-Die befindet sich einer der Kondensatoranschlüsse an der Bodenseite des Kondensator-Die und an dem thermisch leitfähigen Flansch606 angebracht. Der andere Kondensatoranschluss ist an der entgegengesetzten Seite des Kondensator-Die angeordnet, d. h. die von dem Flansch606 wegweisende Seite. Das Multi-Die-Package kann mit einem nicht gezeigten optionalen Deckel eingeschlossen sein, so dass das Package ein Package mit offenem Hohlraum ist, wie hierin zuvor beschrieben. - Gemäß einer Ausführungsform ist einer der aktiven Halbleiter-Dies
600 ein Treiberstufen-Die einer Doherty-Verstärkerschaltung, ein zweiter der aktiven Halbleiter-Dies602 ist ein Haupt-(oder Träger-)Verstärker-Die der Doherty-Verstärkerschaltung, und ein dritter der aktiven Halbleiter-Dies604 ist ein Peaking-Verstärker-Die der Doherty-Verstärkerschaltung. Passive Halbleiter-Dies624 –644 , die einen Teil verschiedener Anpassungsnetzwerke der Doherty-Verstärkerschaltung bilden, wie etwa Eingangs- und Ausgangsanpassungsnetzwerke, können ebenfalls in den Leiterplattenöffnungen622 platziert und an dem thermisch leitfähigen Flansch606 angebracht werden, wie in6 gezeigt. Die Halbleiter-Dies600 –604 ,624 –644 sind durch die Metallbahnen608 ,610 ,614 ,616 ,618 der Leiterplatte612 und Drahtbonds oder andere Arten elektrischer Leiter620 zusammengeschaltet, um eine Schaltung wie etwa eine Doherty-Verstärkerschaltung, eine Leistungsverstärkerschaltung usw. auszubilden. -
7 zeigt eine Ausführungsform des Ausrichtens der Dies700 ,702 , die aus unterschiedlichem Halbleitermaterial hergestellt sind, bevor sie an dem gleichen thermisch (und optional elektrisch) leitfähigen Flansch704 angebracht werden. Gemäß dieser Ausführungsform werden erste Halbleiter-Dies700 , z. B. mit einem höheren Die-Attach-Temperaturbereich, bezüglich einer Mehrheit von Bezügen (Ausrichtungsmarken)706 an dem thermisch leitfähigen Flansch704 ausgerichtet, z. B. über Mustererkennung vor dem Anbringen dieser Halbleiter-Dies700 an dem Flansch704 . Einer der Bezüge706 dient als eine Referenzposition (x = 0, y = 0). Zweite Halbleiter-Dies702 , z. B. mit einem niedrigeren Die-Attach-Temperaturbereich, werden dann bezüglich der gleichen Bezüge706 an dem Flansch704 wie die erste Gruppe von Halbleiter-Dies700 vor dem Anbringen der zweiten Gruppe von Halbleiter-Dies702 an dem Flansch704 ausgerichtet. Die x-y-Ausrichtungskoordinaten für die verschiedenen Halbleiter-Dies700 ,702 sind in7 als xn, ym gezeigt. -
8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ausrichtens von aus unterschiedlichem Halbleitermaterial hergestellten Dies800 ,802 , bevor sie an dem gleichen thermisch (und optional elektrisch) leitfähigen Flansch804 angebracht werden. Gemäß dieser Ausführungsform werden erste Halbleiter-Dies800 , z. B. mit einem höheren Die-Attach-Temperaturbereich, bezüglich einer Mehrheit von Bezügen (Ausrichtungsmarken)806 an dem thermisch leitfähigen Flansch804 ausgerichtet, z. B. über Mustererkennung vor dem Anbringen dieser Halbleiter-Die800 an dem Flansch804 . Zweite Halbleiter-Dies802 z. B. mit einem niedrigeren Die-Attach-Temperaturbereich, werden dann bezüglich einer Mehrheit von Bezügen808 an der ersten Gruppe von Halbleiter-Dies800 ausgerichtet, z. B. über Mustererkennung vor dem Anbringen der zweiten Gruppe von Halbleiter-Dies802 am Flansch804 . Das heißt, anders als bei der in7 gezeigten Ausführungsform wird die zuerst platzierte Gruppe von Halbleiter-Dies800 als Ausrichtungsmarken für die Platzierung der zweiten Gruppe von Dies802 verwendet. Die x-y-Ausrichtungskoordinaten für die verschiedenen Halbleiter-Dies800 ,802 werden in8 als xn, ym gezeigt. - Räumlich relative Ausdrücke wie etwa ”unter”, ”darunter”, ”unterer”, ”über”, ”oberer” und dergleichen werden zur Erleichterung der Beschreibung verwendet, um die Positionierung eines Elements relativ zu einem zweiten Element zu erläutern. Diese Ausdrücke sollen verschiedene Orientierungen des Bauelements zusätzlich zu anderen Orientierungen als denen in den Figuren dargestellten einschließen. Weiterhin werden auch Ausdrücke wie ”erster”, ”zweiter” und dergleichen verwendet, um verschiedene Elemente, Gebiete, Sektionen usw. zu beschreiben, und sie sollen ebenfalls nicht beschränkend sein. Gleiche Ausdrücke beziehen sich in der Beschreibung auf gleiche Elemente.
- Wie hierin verwendet, sind die Ausdrücke ”haben”, ”enthalten”, ”mit”, ”umfassend” und dergleichen offene Ausdrücke, die das Vorliegen erwähnter Elemente oder Merkmale anzeigen, zusätzliche Elemente oder Merkmale aber nicht ausschließen. Die Artikel ”ein/einer/eine” und ”der/die/das” sollen den Plural sowie den Singular beinhalten, sofern der Kontext nicht deutlich etwas anderes angibt.
- Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angemerkt ist.
- In einem Aspekt umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Multi-Die-Package. Das Verfahren umfasst: Anbringen eines aus einem ersten Halbleitermaterial bestehenden ersten Halbleiter-Die an einem thermisch leitfähigen Flansch über ein erstes Die-Attach-Material; Anbringen eines zweiten Halbleiter-Die an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch wie der erste Halbleiter-Die über ein zweites Die-Attach-Material, wobei der zweite Halbleiter-Die aus einem von dem ersten Halbleitermaterial verschiedenen zweiten Halbleitermaterial hergestellt ist und wobei der erste Halbleiter-Die während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die an dem Flansch durch das erste Die-Attach-Material festgehalten wird; und Anbringen von Zuleitungen an dem thermisch leitfähigen Flansch oder an einem an dem Flansch befestigten Isolierglied, wobei die Zuleitungen externen elektrischen Zugang zu dem ersten und zweiten Halbleiter-Die bereitstellen.
- Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Halbleiter-Die ein Hauptverstärker einer Doherty-Verstärkerschaltung, und der zweite Halbleiter-Die ist ein Peaking-Verstärker der Doherty-Verstärkerschaltung. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Halbleiter-Die aus GaN hergestellt und der zweite Halbleiter-Die ist aus Si hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Halbleiter-Die ein Leistungstransistor-Die, und der zweite Halbleiter-Die ist ein Leistungstransistor-Die.
- Bei einigen Ausführungsformen wird eine Mehrheit von Halbleiter-Dies, die aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellt sind, über das erste Die-Attach-Material an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht und wobei eine Mehrheit von Halbleiter-Dies, aus dem zweiten Halbleitermaterial hergestellt, über das zweite Die-Attach-Material an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht werden.
- Bei einigen Ausführungsformen sind einige der aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies Leistungstransistor-Dies, und wobei andere der aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies passive Kondensator-Dies sind.
- Bei einigen Ausführungsformen besitzt das erste Die-Attach-Material einen ersten Die-Attach-Temperaturbereich, wobei das zweite Die-Attach-Material einen zweiten Die-Attach-Temperaturbereich besitzt, der von dem ersten Die-Attach-Temperaturbereich verschieden ist. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Die-Attach-Temperaturbereich größer als der zweite Die-Attach-Temperaturbereich, wobei der erste Halbleiter-Die vor dem zweiten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht wird, und wobei das erste Die-Attach-Material während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch in einem festen Zustand bleibt.
- Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Platzieren des thermisch leitfähigen Flansches in einer ersten Die-Attach-Kammer zum Anbringen des ersten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Bewegen des thermisch leitfähigen Flansches von der ersten Die-Attach-Kammer zu einer zweiten Die-Attach-Kammer zum Anbringen des zweiten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch.
- Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausrichten des ersten Halbleiter-Die bezüglich einer Mehrheit von Bezügen auf dem thermisch leitfähigen Flansch vor dem Anbringen des ersten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausrichten des zweiten Halbleiter-Die bezüglich der gleichen Bezüge wie der erste Halbleiter-Die vor dem Anbringen des zweiten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch.
- Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausrichten des ersten Halbleiter-Die bezüglich einer Mehrheit von Bezügen auf dem thermisch leitfähigen Flansch vor dem Anbringen des ersten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch.
- Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausrichten des zweiten Halbleiter-Die bezüglich einer Mehrheit von Bezügen an dem ersten Halbleiter-Die vor dem Anbringen des zweiten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch. Bei einigen Ausführungsformen werden der erste Halbleiter-Die und der zweite Halbleiter-Die als Teil eines gemeinsamen Die-Attach-Prozesses, der in einer einzelnen Die-Attach-Kammer durchgeführt wird, an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht.
- Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Ausrichten des ersten Halbleiter-Die und des zweiten Halbleiter-Die bezüglich einer Mehrheit von Bezügen auf dem thermisch leitfähigen Flansch vor dem Anbringen des ersten Halbleiter-Die und des zweiten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch. Bei einigen Ausführungsformen erstarrt das erste Die-Attach-Material teilweise oder ganz während des Anbringens des ersten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch und bleibt während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die an dem Flansch teilweise oder ganz erstarrt.
- Bei einigen Ausführungsformen besitzt das erste Die-Attach-Material eine Oberflächenspannung, die verhindert, dass sich der erste Halbleiter-Die während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die an dem thermisch leitfähigen Flansch bewegt.
- Bei einem Aspekt umfasst die Erfindung ein Multi-Die-Package. Das Multi-Die-Package umfasst einen thermisch leitfähigen Flansch; einen aus einem ersten Halbleitermaterial hergestellten ersten Halbleiter-Die, über ein erstes Die-Attach-Material an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht; einen zweiten Halbleiter-Die, an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch wie der erste Halbleiter-Die über ein zweites Die-Attach-Material angebracht; und Zuleitungen, an dem thermisch leitfähigen Flansch oder an einem an dem Flansch befestigten Isolierglied angebracht. Bei einigen Ausführungsformen sind die Zuleitungen konfiguriert zum Bereitstellen eines externen elektrischen Zugangs zu dem ersten und zweiten Halbleiter-Die.
- Bei einigen Ausführungsformen besteht der zweite Halbleiter-Die aus einem von dem ersten Halbleitermaterial verschiedenen zweiten Halbleitermaterial. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Halbleiter-Die ein Hauptverstärker einer Doherty-Verstärkerschaltung, und der zweite Halbleiter-Die ist ein Peaking-Verstärker der Doherty-Verstärkerschaltung. Bei einigen Ausführungsformen besteht der erste Halbleiter-Die aus GaN, und der zweite Halbleiter-Die besteht aus Si.
- Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Halbleiter-Die ein Leistungstransistor-Die, und der zweite Halbleiter-Die ist ein Leistungstransistor-Die.
- Bei einigen Ausführungsformen wird eine Mehrheit von aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies über das erste Die-Attach-Material an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht, und wobei eine Mehrheit von aus dem zweiten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies über das zweite Die-Attach-Material an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht wird. Bei einigen Ausführungsformen sind einige der aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies Leistungstransistor-Dies, und wobei andere der aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies passive Kondensator-Dies sind.
- Bei einigen Ausführungsformen besitzt das erste Die-Attach-Material einen ersten Die-Attach-Temperaturbereich, und wobei das zweite Die-Attach-Material einen zweiten Die-Attach-Temperaturbereich besitzt, der von dem ersten Die-Attach-Temperaturbereich verschieden ist. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Die-Attach-Material eines von AuSn, AgSn oder CuSn, und wobei der erste Die-Attach-Temperaturbereich größer ist als der zweite Die-Attach-Temperaturbereich.
- Wenngleich hier spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, versteht der Durchschnittsfachmann, dass eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Implementierungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen substituiert werden kann, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll alle Adaptationen oder Variationen der hierin erörterten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Deshalb soll die vorliegende Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente davon beschränkt sein.
Claims (10)
- Verfahren zum Herstellen eines Multi-Die-Package, umfassend: Anbringen eines aus einem ersten Halbleitermaterial bestehenden ersten Halbleiter-Die an einem thermisch leitfähigen Flansch über ein erstes Die-Attach-Material; Anbringen eines zweiten Halbleiter-Die an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch wie der erste Halbleiter-Die über ein zweites Die-Attach-Material, wobei der zweite Halbleiter-Die aus einem von dem ersten Halbleitermaterial verschiedenen zweiten Halbleitermaterial hergestellt ist und wobei der erste Halbleiter-Die während des Anbringens des zweiten Halbleiter-Die an dem Flansch durch das erste Die-Attach-Material festgehalten wird; und Anbringen von Zuleitungen an dem thermisch leitfähigen Flansch oder an einem an dem Flansch befestigten Isolierglied, wobei die Zuleitungen externen elektrischen Zugang zu dem ersten und zweiten Halbleiter-Die bereitstellen.
- Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Halbleiter-Die ein Hauptverstärker einer Doherty-Verstärkerschaltung ist und der zweite Halbleiter-Die ein Peaking-Verstärker der Doherty-Verstärkerschaltung ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei der erste Halbleiter-Die ein Leistungstransistor-Die ist und der zweite Halbleiter-Die ein Leistungstransistor-Die ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Mehrheit von aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies über das erste Die-Attach-Material an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht sind und wobei eine Mehrheit von aus dem zweiten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies über das zweite Die-Attach-Material an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht sind.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei einige der aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies Leistungstransistor-Dies sind und wobei andere der aus dem ersten Halbleitermaterial hergestellten Halbleiter-Dies passive Kondensator-Dies sind.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Die-Attach-Material einen ersten Die-Attach-Temperaturbereich besitzt und wobei das zweite Die-Attach-Material einen zweiten Die-Attach-Temperaturbereich besitzt, der von dem ersten Die-Attach-Temperaturbereich verschieden ist.
- Multi-Die-Package, umfassend: einen thermisch leitfähigen Flansch; einen aus einem ersten Halbleitermaterial hergestellten ersten Halbleiter-Die, über ein erstes Die-Attach-Material an dem thermisch leitfähigen Flansch angebracht; einen zweiten Halbleiter-Die, an dem gleichen thermisch leitfähigen Flansch wie der erste Halbleiter-Die über ein zweites Die-Attach-Material angebracht; und Zuleitungen, an dem thermisch leitfähigen Flansch oder an einem an dem Flansch befestigten Isolierglied angebracht, wobei die Zuleitungen konfiguriert sind zum Bereitstellen von externem elektrischen Zugang zu dem ersten und zweiten Halbleiter-Die, wobei der zweite Halbleiter-Die aus einem von dem ersten Halbleitermaterial verschiedenen zweiten Halbleitermaterial hergestellt ist.
- Multi-Die-Package nach Anspruch 7, wobei der erste Halbleiter-Die ein Hauptverstärker einer Doherty-Verstärkerschaltung ist und der zweite Halbleiter-Die ein Peaking-Verstärker der Doherty-Verstärkerschaltung ist.
- Multi-Die-Package nach Anspruch 8, wobei der erste Halbleiter-Die aus GaN hergestellt ist und der zweite Halbleiter-Die aus Si hergestellt ist.
- Multi-Die-Package nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das erste Die-Attach-Material einen ersten Die-Attach-Temperaturbereich besitzt und wobei das zweite Die-Attach-Material einen zweiten Die-Attach-Temperaturbereich besitzt, der von dem ersten Die-Attach-Temperaturbereich verschieden ist.
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