DE102017221082A1

DE102017221082A1 - Halbleitergehäuse mit einem Durchgangsport für Sensor-Anwendungen und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102017221082A1
Application number: DE102017221082.6A
Authority: DE
Inventors: Chau Fatt Chiang; Christian Geissler; Bernd Goller; Thomas Kilger; Johannes Lodermeyer; Dominic Maier; Franz Xaver Muehlbauer; Chee Yang Ng; Beng Keh See; Matthias STEIERT; Claus Waechter
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-11-25
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2037-11-25
Also published as: US10549985B2; CN108100985B; CN108100985A; US20180148322A1; DE102017221082B4

Abstract

Ein Halbleitergehäuse umfasst einen Halbleiter-Die, der eine an einer ersten Seite des Halbleiter-Dies angeordnete Sensorstruktur aufweist, und einen ersten Port, der sich von der ersten Seite zu einer zweiten Seite des Halbleiter-Dies gegenüber der ersten Seite durch den Halbleiter-Die erstreckt, um eine Verbindung zur Außenumgebung bereitzustellen. Entsprechende Herstellungsverfahren werden ebenfalls bereitgestellt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Halbleitergehäuse, insbesondere auf Halbleitergehäuse mit Durchgangsports, und Herstellungsverfahren solcher Gehäuse.
HINTERGRUND
Für MEMS (Mikroelektromechanische Systeme) und andere Sensoranwendungen und -gehäuse wird gewöhnlich eine dedizierte Verbindung (Port) zwischen der Außenumgebung und der Sensorstruktur bereitgestellt. Die meisten Sensorstrukturen reagieren äußerst empfindlich auf Partikel und Verschmutzung. Daher sollte der Port Schutz vor Partikeln und Verschmutzung bieten. Die meisten üblichen MEMS-Gehäuse können mit zwei Grundtypen in Verbindung stehen: Open-Cavity-Gehäuse (OCP - Open Cavity Packages) und Molded-Cavity-Gehäuse (MCP - Molded Cavity Packages).
In OCP-Gehäusen ist ein Hohlraum gebildet, meistens von einer Kappe bzw. einem Deckel, der an einem Substrat befestigt ist. Der Hohlraum wird in der Regel von einem vorgeformten Substrat oder einer speziellen Laminiertechnik ausgebildet. Unterschiedliche Kappen/Deckel-Typen und Materialien, wie z.B. Metallkappen oder geformte Deckel, sind verfügbar. Außerdem sind mehrere Substrate, wie z.B. Leiterplatten (PCBs - Printed Circuit Boards), Leadframes oder vorgeformte Mehrschichtsubstrate, verfügbar. Die Kappe bzw. der Deckel wird in der Regel durch Kleben oder Löten am Substrat angebracht. Der Hohlraum bietet Platz für den Sensor-Die und zusätzliche Vorrichtungen, wie z.B. eine ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung - Applicant-Specific Integrated Circuit).
Für die elektrische Verbindung werden in der Regel Drahtbonden sowie Flip-Chip-Technologien verwendet. Soll das Innenvolumen (Hohlraum) des OCP-Gehäuses mit der Außenumgebung in Kontakt bleiben, z.B. für Sensoranwendungen, wird zu diesem Zweck ein Port in der Kappe bzw. dem Deckel oder im Substrat ausgebildet. Oft ist ein solcher Port über eine kleine Lüftungsöffnung in der Kappe/dem Deckel umgesetzt. Bei einer solchen Konfiguration sind die Dies im Hohlraum zwar vor mechanischen Belastungen geschützt, nicht aber vor Partikeln, korrosiven Gasen oder Flüssigkeiten.
Ein MCP-Gehäuse ist ein umspritzter Gehäusetyp. Leadframes oder PCBs werden im Allgemeinen als Substrate verwendet. Für die elektrische Verbindung wird im Allgemeinen Drahtbonden verwendet. Nach der Die-Anbringung und dem Bonden wird das Gehäuse umspritzt. Zu diesem Zweck wird eine spezielle Umspritztechnologie verwendet, die als foliengestützter Spritzgussprozess (FAM - Film-Assisted-Molding) bezeichnet wird. FAM gestattet die Bildung einer Öffnung in der Gussmasse. Diese Öffnung repräsentiert dann den Port für Sensorstrukturen auf dem Sensor-Die.
Weder der OCP- noch der MCP-Gehäusetyp bieten direkten Schutz vor Partikeln. Ein zusätzlicher Aufwand ist nötig, um Partikelschutz zu bieten, wie z.B. am Port angebrachte Spezialnetze, welche die Gesamtkosten des Gehäuses erhöhen. Darüber hinaus sind die OCP- und MCP-Gehäusetypen auf eine minimale Gehäusebasisfläche und Höhe eingeschränkt. Dies erhöht wiederum die Gesamtkosten des Gehäuses.
Im Falle von OCP-Gehäusen ist die Basisfläche aufgrund von drei Faktoren eingeschränkt: die zusätzliche platzraubende Bondfläche für die Kappe/den Deckel; die Wanddicke der Kappe/des Deckels; und der zwischen den Dies und der Kappe/dem Deckel benötigte Freiraum. Dies erfordert einen zusätzlichen Platz von etwa 700 µm (Mikrometer) in jeder Dimension. Im Falle von Drahtbonden vergrößern Kontaktpads ebenfalls die Gehäuseabmessungen. Außerdem wird der Gehäusepreis für OCP-Gehäuse stark durch die Kappe/den Deckel selbst und die Anbringung der Kappe/des Deckels getrieben, was zusätzliche Prozessschritte wie Klebstoffverteilung und Kappen-/Deckelplatzierung verursacht. Solche Prozesse sind meistens seriell und zeitraubend.
Der für MCP-Gehäuse verwendete FAM-Prozess ist ein äußerst komplexer Prozess und erfordert Konformität mit mehreren oft gegensätzlichen Spezifikationen. Daher ist die minimale Port- oder Öffnungsgröße aufgrund zahlreicher Faktoren begrenzt, einschließlich Substrattoleranz, Die-Anbringungstoleranz, Formwerkzeugtoleranz und Positionierungstoleranz des Substratstreifens im Formwerkzeug. Zusätzliche beeinflussende Faktoren, wie z.B. auf die Sensorstrukturen einwirkender Formdruck und Formwerkzeugkraft, müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Infolgedessen ist der Vorteil in Größenreduzierung von MCP-Gehäusen im Vergleich zu OCP-Gehäusen minimal und wegen teurer Formwerkzeuge und maschineller Ausstattung ist die resultierende Kostensenkung unerheblich.
Die oben aufgeführten Nachteile für standardmäßige OCP- und MCP-Gehäusetypen werden viel wesentlicher, falls monolithisch integrierte Sensor-ASIC-Dies verwendet werden. In diesem Fall nimmt der Prozentsatz zwischen Gehäusegröße und Die-Größe stark ab.
Von daher besteht ein Bedarf für ein kostengünstigeres Sensorgehäuse mit einem Port.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß hier beschriebenen Ausführungsformen wird ein MEMS-Sensorgehäuse bereitgestellt, das einen Silizium-Durchgangsport (TSP - Through Silicon Port) aufweist, um eine Verbindung zur Außenumgebung bereitzustellen. Schutz vor Partikeln und Verschmutzung ist hauptsächlich bestimmt durch und kann durch die Größe oder den Durchmesser des TSP reguliert werden. Der TSP kann als ein einzelnes Loch von der Rückseite des Halbleiter-Dies/Substrats oder als eine Vielzahl von kleineren Löchern, die von der Vorderseite des Substrats vorgeätzt sind und von einer tiefen Ätzgrube von der Rückseite des Substrats gefolgt werden, umgesetzt sein.
Gemäß einer Ausführungsform eines Halbleitergehäuses umfasst das Halbleitergehäuse einen Halbleiter-Die, der eine an einer ersten Seite des Halbleiter-Dies angeordnete Sensorstruktur aufweist, und einen ersten Port, der sich von der ersten Seite zu einer zweiten Seite des Halbleiter-Dies gegenüber der ersten Seite durch den Halbleiter-Die erstreckt, um eine Verbindung zur Außenumgebung bereitzustellen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Halbleitergehäuses umfasst das Halbleitergehäuse einen Halbleiter-Die, der eine an einer ersten Seite des Halbleiter-Dies angeordnete Sensorstruktur aufweist, und eine Vielzahl von getrennten Gräben, die sich von der ersten Seite zu einer zweiten Seite des Halbleiter-Dies gegenüber der ersten Seite durch den Halbleiter-Die erstrecken. Die Vielzahl von getrennten Gräben bilden Federstrukturen um die Sensorstruktur, welche die Sensorstruktur von mechanischen Spannungen entkoppeln.
Gemäß einer Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens von Halbleitergehäusen umfasst das Verfahren Folgendes: Ätzen von Hohlräumen in einer ersten Seite eines ersten Wafers; Ätzen von Gräben in der ersten Seite des ersten Wafers, wobei die Hohlräume durch die Gräben voneinander getrennt werden; Anbringen des ersten Wafers auf der ersten Seite an eine zweiten Wafer, wobei der zweite Wafer eine Sensorstruktur aufweist, die den in die erste Seite des ersten Wafers eingeätzten Hohlräume zugewandt ist und von diesen abgedeckt wird; und Verdünnen des ersten Wafers auf einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite, so dass sich die Gräben vollständig durch den verdünnten ersten Wafer erstrecken.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens von Halbleitergehäusen umfasst das Verfahren Folgendes: Anbringen einer Vielzahl von Halbleiter-Dies an einem Träger, wobei jeder Halbleiter-Die eine auf einer ersten Seite des Halbleiter-Dies angeordnete Sensorstruktur, einen ersten Port, der sich von der ersten Seite zu einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite durch den Halbleiter-Die erstreckt, und eine Kappe/einen Deckel, der an der ersten Seite angebracht ist und die Sensorstruktur und den ersten Port abdeckt, aufweist; Ausbilden von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen auf der ersten Seite jedes Halbleiter-Dies außerhalb der Sensorstruktur und der Kappe/des Deckels; Überspritzen des Trägers, der Kappe/des Deckels und der Halbleiter-Dies mit einer Gussmasse; Verdünnen der Gussmasse auf einer vom Träger abgewandten Seite, um die elektrisch leitenden Durchkontaktierungen freizulegen; Ausbilden einer Umverteilungsschicht auf der verdünnten Seite der Gussmasse; Entfernen des Trägers; und Ausbilden von individuellen Halbleitergehäusen durch Durchschneiden der Gussmasse zwischen angrenzenden Exemplaren der Halbleiter-Dies.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens von Halbleitergehäusen umfasst das Verfahren Folgendes: Anbringen einer Vielzahl von Halbleiter-Dies an einem Träger, wobei jeder Halbleiter-Die eine auf einer ersten Seite des Halbleiter-Dies angeordnete Sensorstruktur, einen ersten Port, der sich von der ersten Seite zu einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite durch den Halbleiter-Die erstreckt, und einen Interposer, der an der ersten Seite angebracht ist und die Sensorstruktur und den ersten Port abdeckt, aufweist; Überspritzen des Trägers, des Interposers und der Halbleiter-Dies mit einer Gussmasse; Verdünnen der Gussmasse auf einer vom Träger abgewandten Seite, um eine vom Träger abgewandte Seite des Interposers freizulegen; Ausbilden einer Umverteilungsschicht auf der verdünnten Seite der Gussmasse; Entfernen des Trägers; und Ausbilden von individuellen Halbleitergehäusen durch Durchschneiden der Gussmasse zwischen angrenzenden Exemplaren der Halbleiter-Dies.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden für einen Fachmann bei der Lektüre der folgenden ausführlichen Beschreibung und bei der Betrachtung der begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste
Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise relativ zueinander maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen dargestellten Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, es sei denn, sie schließen sich gegenseitig aus. Ausführungsformen sind in den Zeichnungen dargestellt und ausführlich in der folgenden Beschreibung beschrieben.

Die 1 bis 6 stellen jeweilige Schnittansichten von unterschiedlichen Ausführungsformen eines Sensorgehäuses mit einem Durchgangshalbleiterport dar.
7 stellt eine Draufsicht, eine Schnittansicht und eine Untersicht einer Ausführungsform eines Sensorgehäuses mit einem Durchgangshalbleiterport dar.
8 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens auf Waferebene von den in 7 gezeigten Spannungsentkopplungsstrukturen dar.
Die 9A bis 9I stellen eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens einer eWLB (embedded Wafer Level BGA)-Version eines Sensorgehäuses dar, das einen Durchgangshalbleiterport aufweist.
10 stellt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Sensorgehäuses mit einem Durchgangshalbleiterport dar.
11 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens auf Waferebene von dem in 7 gezeigten Sensorgehäuse dar.
12 stellt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Sensorgehäuses mit einem Durchgangshalbleiterport dar.
13 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens auf Waferebene von dem in 12 gezeigten Sensorgehäuse dar.
14 stellt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Sensorgehäuses mit einem Durchgangshalbleiterport dar.
15 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens auf Waferebene von dem in 14 gezeigten Sensorgehäuse dar.
16 stellt eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Sensorgehäuses mit einem Durchgangshalbleiterport dar.
17 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens auf Waferebene von dem in 16 gezeigten Sensorgehäuse dar.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Ein Durchgangshalbleiterport (TSP - Through Semiconductor Port) wird als Teil eines Sensorgehäuses bereitgestellt, um eine Verbindung zur Außenumgebung bereitzustellen. In einer Ausführungsform wird ein kleines Loch durch das gesamte Halbleitersubstrat, wie z.B. einem Halbleiterwafer oder -Die, ausgebildet. Das Loch kann mithilfe von standardmäßigen Frontend-Prozessen, wie z.B. reaktives Ionentiefenätzen (DRIE - Deep-Reactive-Ion-Etching), ausgebildet werden. Schutz vor Partikeln und Verschmutzung ist hauptsächlich bestimmt durch und kann durch die Größe oder den Durchmesser des Lochs reguliert werden. Aufgrund begrenzter Seitenverhältnisse beim Ätzen der Tiefe und des Durchmessers des Lochs ist ein einzelnes Loch u. U. nicht immer der beste Fall für Partikelschutz. Herstellungsverfahren solcher Gehäuse werden ebenfalls bereitgestellt.
1 stellt eine Ausführungsform eines Sensorgehäuses 100 mit einem TSP 102 dar, der verbesserten Partikel- und Verschmutzungsschutz bietet. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine Vielzahl von kleinen Löchern 104 von der Vorderseite 106 eines Halbleiter-Dies/Substrats 108 geätzt, um einen Mikroport für Partikelfiltrierung auszubilden. Während des Vorderseiten-Ätzprozesses können auch andere Strukturen, wie z.B. Gitter, Gräben oder Ringe, ausgebildet werden. Für einige Anwendungen, wie z.B. Drucksensoren, können Gräben, die in Form von Federn in der Struktur angeordnet sind, verwendet werden. Solche Federstrukturen, wie z.B. eine MEMS-Sensorstruktur, stellen für den Sensorbereich 110 eine Entkopplung von mechanischer Spannung bereit. Die Vorderseite 106 kann auch Bondpads 112 enthalten, um externe elektrische Kontakte für das Sensorgehäuse 100 bereitzustellen. Ein Deckel 114, wie z.B. ein Glasdeckel, schützt den Sensorbereich 110.
Nachdem die Vorderseitenätzung zur Ausbildung des Mikroport-Partikelfilters abgeschlossen ist, wird eine Tiefätzung von der Rückseite 114 des Halbleiter-Dies/Substrats 108 durchgeführt. Die Rückseitenätzung ist tief genug, um die von der Vorderseite 106 geätzten Mikroport-Partikelfiltrierungsstrukturen 104 zu erreichen, so dass der TSP 102 vollendet und eine Verbindung zur Außenumgebung ausgebildet werden kann. Mit einem solchen TSP 102 in Kombination mit einem Deckel 116, wie z.B. einem Glasdeckel, oder einer beliebigen anderen geeigneten geschlossenen Kappe auf Waferebene, ist der Sensorbereich 110 äußerst gut vor Partikeln und Verschmutzung geschützt. Außerdem bietet die TSP-Lösung Zugang zu einigen äußerst vorteilhaften Kapselungstechnologien.
2 stellt eine Ausführungsform eines standardmäßigen umspritzten LGA(Land Grid Array)-Sensorgehäuses 200 mit einem TSP 202 dar. Der TSP 202 wird durch Ätzen einer Vielzahl von kleinen Löchern 204 in die Vorderseite 206 eines Halbleiter-Dies/Substrats 208 ausgebildet, um einen Mikroport-Partikelfilter auszubilden, gefolgt von einer Tiefätzung von der Rückseite 210 des Halbleiter-Dies/Substrats 208, um den TSP 202 zu vollenden und eine Verbindung zur Außenumgebung auszubilden, wie oben in Verbindung mit 1 beschrieben. Gemäß der LGA-Ausführungsform gestattet der TSP 202 den Einsatz von standardmäßigen Formverfahren. Ein Loch 212 wird in einem darunterliegenden Substrat 214 ausgebildet, das den Halbleiter-Die/das Substrat 208 stützt, wie z.B. ein Laminatsubstrat, um die Verbindung auf der Unterseite des Gehäuses (Bodenport) zu vollenden. Elektrische Verbindungen 216, wie z.B. Bonddrähte, werden bereitgestellt, um Bondpads 218 auf der Vorderseite 206 des Halbleiter-Dies/Substrats 208 mit leitenden Pads oder Metallspuren 220 des darunterliegenden Substrats 214, das an der Rückseite des Halbleiter-Dies/Substrats 208 angebracht ist, elektrisch zu verbinden. Der Halbleiter-Die/das Substrat 208 und die Seite des darunterliegenden Substrats 214, an dem der Halbleiter-Die/das Substrat 208 angebracht ist, kann durch eine Gussmasse 222 abgedeckt werden. Die entgegengesetzte Seite des darunterliegenden Substrats 214 ist frei von Gussmasse, so dass externe elektrische Verbindungen mit dem Sensorgehäuse 200 über die leitenden Pads oder Metallspuren 220 des darunterliegenden Substrats 214 hergestellt werden können. Ein Deckel 224, wie z.B. ein Glasdeckel, oder eine beliebige andere geschlossene Kappe auf Waferebene schützt den Sensorbereich 226 des Halbleiter-Dies/Substrats 208 und verhindert das Eindringen von Gussmasse in den Hohlraum um den Sensorbereich 226.
3 stellt eine Ausführungsform eines Flip-Chip-Gehäuses 300 mit einem TSP 302 dar. Der TSP 302 wird durch Ätzen einer Vielzahl von kleinen Löchern 304 von der Vorderseite 306 eines Halbleiter-Dies/Substrats 308 ausgebildet, um einen Mikroport-Partikelfilter auszubilden, gefolgt von einer Tiefätzung von der Rückseite 310 des Halbleiter-Dies/Substrats 308, um den TSP 302 zu vollenden und eine Verbindung zur Außenumgebung auszubilden, wie oben in Verbindung mit 1 beschrieben. Gemäß der Flip-Chip-Ausführungsform wird eine Umverteilungsschicht (RDL - Redistribution Layer) 312 für die Umverteilung des Signalpfads zu/von dem Halbleiter-Die/Substrat 308 bereitgestellt. Mehrere Montagetechniken können verwendet werden, um die Verbindung zwischen dem Halbleiter-Die/Substrat 308 und dem darunterliegenden RDL-basierten Substrat 312 zu realisieren, wie z.B. Cu-Bumps, Stud-Bumps, Bump-on-Bump oder Wire-on-Bump.
3 zeigt eine Wire-on-Bump-Verbindung 314 von der Rückseite 310 des Halbleiter-Dies/Substrats 308 an leitfähige Pads oder Metallspuren 316 auf der Seite des darunterliegenden RDL-basierten Substrats 312, das dem Halbleiter-Die/Substrat 308 zugewandt ist. Durchkontaktierungsverbindungen (außerhalb der Ansicht) erstrecken sich durch einen isolierenden Körper 318 des darunterliegenden RDL-basierten Substrats 312 zu leitfähigen Pads oder Metallspuren 320 auf der entgegengesetzten Seite des RDL-basierten Substrats 312, um externe elektrische Verbindungen zum Sensorgehäuse 300 bereitzustellen.
Der Halbleiter-Die/das Substrat 308 kann von einer Gussmasse 322 abgedeckt werden, und das RDL-basierte Substrat 312 kann an der Gussmasse 322 angebracht werden. Ein Deckel 324, wie z.B. ein Glasdeckel, oder eine beliebige andere geschlossene Kappe auf Waferebene schützt den Sensorbereich 326 des Halbleiter-Dies/Substrats 308 und verhindert das Eindringen von Gussmasse in den Hohlraum um den Sensorbereich 326.
4 stellt eine Ausführungsform eines eWLB (embedded Wafer Level BGA)-Gehäuses 400 mit einem TSP 402 dar. Der TSP 402 wird durch Ätzen einer Vielzahl von kleinen Löchern 404 von der Vorderseite 406 eines Halbleiter-Dies/Substrats 408 ausgebildet, um einen Mikroport-Partikelfilter auszubilden, gefolgt von einer Tiefätzung von der Rückseite 410 des Halbleiter-Dies/Substrats 408, um den TSP 402 zu vollenden und eine Verbindung zur Außenumgebung auszubilden, wie oben in Verbindung mit 1 beschrieben.
Durch Anwendung von eWLB-Technologie wird das Sensorgehäuse 400 weiter vereinfacht. Beispielsweise kann jede Umverteilungsschicht (RDL - Redistribution Layer) unter Anwendung von standardmäßigen eWLB-Techniken ausgebildet werden. Die Verbindung zwischen dem Halbleiter-Die/Substrat 408 und den leitfähigen Pads oder Metallspuren 412 des RDL-basierten Substrats (nicht gezeigt) kann durch Wire-on-Bump- oder Bump-on-Bump-Verbindungen 414 realisiert werden. Der Halbleiter-Die/das Substrat 408 kann von einer Gussmasse 416 abgedeckt werden. Ein Deckel 418, wie z.B. ein Glasdeckel, oder eine beliebige andere geschlossene Kappe auf Waferebene schützt den Sensorbereich 420 des Halbleiter-Dies/Substrats 408 und verhindert das Eindringen von Gussmasse in den Hohlraum um den Sensorbereich 420.
5 stellt eine Ausführungsform eines Leadframe-basierten Gehäuses 500 mit einem TSP 502 dar. Der TSP 502 wird durch Ätzen einer Vielzahl von kleinen Löchern 504 von der Vorderseite 506 eines Halbleiter-Dies/Substrats 508 ausgebildet, um einen Mikroport-Partikelfilter auszubilden, gefolgt von einer Tiefätzung von der Rückseite 510 des Halbleiter-Dies/Substrats 508, um den TSP 502 zu vollenden und eine Verbindung zur Außenumgebung auszubilden, wie oben in Verbindung mit 1 beschrieben.
Um die Anwendung von standardmäßigen Formverfahren zu ermöglichen, kann der Halbleiter-Die/das Substrat 508 direkt am Leadframe 512 angebracht werden. Bei einer solchen Konfiguration kann der Halbleiter-Die/das Substrat 508 ohne zusätzlichen Aufwand mit einer Gussmasse 514 umspritzt werden. Für jede RDL können mehrere Beschichtungstechnologien verwendet werden. Außerdem kann die Gussmasse 514 laseraktiviert werden. In diesem Fall können die aktivierten Bereiche galvanisiert 516 werden, so dass die nicht aktivierten Bereiche nicht beschichtet werden. Die Verbindung zwischen dem Halbleiter-Die/Substrat 508 und der RDL kann durch Wire-on-Bump-Technologie 518 realisiert werden. Ein Deckel 520, wie z.B. ein Glasdeckel, oder eine beliebige andere geschlossene Kappe auf Waferebene schützt den Sensorbereich 522 des Halbleiter-Dies/Substrats 508 und verhindert das Eindringen von Gussmasse in den Hohlraum um den Sensorbereich 522.
6 stellt eine Ausführungsform dar, bei der TSPs mit Film-Assisted-Molding (FAM) verwendet werden. Gemäß dieser Ausführungsform stellt ein erster TSP 602 eine Verbindung zur Außenumgebung bereit, und zwar durch eine Öffnung 603 in der Gussmasse 604, die als Teil des FAM-Prozesses ausgebildet wird. Ein zweiter TSP 606, der einen auf der Vorderseite 610 eines Halbleiter-Dies/Substrats 612 ausgebildeten Mikroport-Partikelfilter 608 enthält, wie vorher hier beschrieben, steht in offener Kommunikation mit dem ersten TSP 602. Gemäß dieser Ausführungsform wird keine Öffnung in dem darunterliegenden Substrat 614 benötigt. Elektrische Verbindungen 616, wie z.B. Bonddrähte, werden bereitgestellt, um Bondpads 618 auf der Vorderseite 610 des Halbleiter-Dies/Substrats 612 mit leitenden Pads oder Metallspuren 620 des darunterliegenden Substrats 614, das an der Rückseite 622 des Halbleiter-Dies/Substrats 612 angebracht ist, elektrisch zu verbinden.
Externe elektrische Verbindungen mit dem Sensorgehäuse 600 können über die leitenden Pads oder Metallspuren 620 des darunterliegenden Substrats 614 hergestellt werden. Ein Deckel 624, wie z.B. ein Glasdeckel, oder eine beliebige andere geschlossene Kappe auf Waferebene schützt den Sensorbereich 626 des Halbleiter-Dies/Substrats 612 und verhindert das Eindringen von Gussmasse in den Hohlraum um den Sensorbereich 626.
7 stellt eine Ausführungsform eines Sensorgehäuses 700 dar, bei der ein TSP als Anordnung unterschiedlicher Gräben 702 realisiert ist, die auch Federstrukturen um eine Art von Tisch-/Hohlraumregion 704 eines Halbleiter-Dies/Substrats 706 ausbilden. Sensorstrukturen 708, wie z.B. auf der Tischregion 704 ausgebildete MEMS-Sensorstrukturen, werden durch die Federstrukturen 702 von mechanischen Spannungen entkoppelt.
8 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens auf Waferebene von den in 7 gezeigten Spannungsentkopplungsstrukturen dar. Grundsätzlich sind drei unterschiedliche übliche Prozesse verfügbar. Die Art und Herstellungstechnologie der Kappe/des Deckels 800 ist unbedeutend. Es können unterschiedliche Polymerkappen/-deckel, aber auch unterschiedliche Prozesstechnologien, wie z.B. Trockenresist- oder SU8-basierte Verfahren, verwendet werden. Beispielsweise ist SU-8 ein allgemein verwendeter epoxybasierter negativer Photoresist, der verwendet werden kann. In Schritt a) wird ein Wafer 800, wie z.B. ein Si-Wafer oder eWLB, bereitgestellt. Der Wafer 800 wird verwendet, um Deckel für die nachfolgend hergestellten Drucksensorgehäuse auszubilden. In Schritt b) werden Hohlräume 802 in dem Wafer 800 ausgebildet. Im Falle eines Si-Wafers kann standardmäßige Ätzchemie zur Ausbildung der Hohlräume 802 verwendet werden. Im Falle eines eWLB-Wafers können die Hohlräume 802 durch Formen ausgebildet werden. In Schritt c) werden Gräben 804 in dem Wafer zwischen den Hohlräumen 802 ausgebildet, z.B. mithilfe einer standardmäßigen Trennsäge. In Schritt d) wird ein Klebstoff 806, wie z.B. Kleber, auf einen Halbleiterwafer 808 aufgetragen, z.B. durch Dispensieren oder Siebdruck. Der Halbleiterwafer 808 enthält Sensorstrukturen 810, wie z.B. MEMS-Sensorstrukturen, Bondpads 812 und optionale Sensorlogikschaltungen, wie z.B. ASIC-Schaltungen. In Schritt e) wird der Deckelwafer 800 über den Klebstoff 806 an den Sensorwafer 808 gebondet. In Schritt f) wird der Deckelwafer 800 verdünnt, z.B. durch Schleifen oder CMP (chemisch-mechanisches Polieren), um einzelne Deckel 814 freizugeben und die Bondpads 812 zu öffnen.
9A bis 9I stellen eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens einer eWLB-Version eines Sensorgehäuses mit einem TSP dar. Für eWLB-Technologie sind mehrere Prozesse verfügbar, die für den Bau einer solchen Vorrichtung verwendet werden können. Demgemäß kann sich der endgültige Prozessablauf von dem in den 9A bis 9I gezeigten Prozessablauf unterscheiden, ohne von der Hauptgenese des erfinderischen TSP-Konzepts abzuweichen.
9A zeigt einen einzelnen von mehreren nackten Sensor-Dies 900 vor der Montage des eWLB-Trägers. Jeder Sensor-Die 900 weist eine Kappe/einen Deckel 902 auf Waferebene auf, die/der den Sensorbereich 904 des Dies schützt, und Bondpads 906 zur Herstellung elektrischer Verbindungen mit dem Die 900. Der TSP wird von mehreren kleinen Löchern 908 ausgebildet, die in die Vorderseite des Sensor-Dies 900 geätzt sind, um einen Mikroport-Partikelfilter auszubilden, und tiefen Gräben 910, die auf der entgegengesetzten Seite des Dies 900 geätzt sind.
9B zeigt die Vielzahl von nackten Sensor-Dies 900, die an einem eWLB-Träger 910 angebracht sind.
9C zeigt Wire-on-Bump-, Ball-on-Bump- oder Drahtschleifenverbindungen mit den Bondpads der Vielzahl von nackten Sensor-Dies 900, die an einem eWLB-Träger 910 angebracht sind.
9D zeigt den eWLB-Träger 910 und eine Vielzahl von nackten Sensor-Dies 900, die mit einer Gussmasse 914 umspritzt sind, um einen eWLB-Wafer 916 auszubilden.
9E zeigt den eWLB-Wafer 916 während des Schleifens, z.B. durch CMP, bis die Wire-on-Bump-, Ball-on-Bump- oder Drahtschleifenverbindungen 914 freigelegt sind. Durch Schleifen/CMP der Gussmasse 914 werden alle Höhentoleranzen auf das gleiche (einfache) planarisierte Niveau gebracht. Nur die Toleranz der Schleifmaschine steuert. Der Schleifprozess kann durch Infrarotlinie und Messung eines speziellen im eWLB-Wafer 916 umgesetzten Dies gestoppt werden, wobei die Dicke des Dies während des Schleifprozesses gemessen wird. In einer weiteren Ausführungsform sind eWLB-Wafer nach Dicke gruppiert, und jede Gruppe wird auf eine andere Art geschliffen.
9F zeigt RDL-Schichten 918, die Lotpads enthalten, die auf der verdünnten Seite des eWLB-Wafers 916 ausgebildet sind.
9G zeigt den eWLB-Wafer 916 nach dem Entfernen des eWLB-Trägers 910.
9H zeigt den eWLB-Wafer 916 nach der Vereinzelung in einzelne Sensorgehäuseeinheiten 920.
9I zeigt ein einzelnes Exemplar der Sensorgehäuseeinheiten 920 nach der Vereinzelung.
10 stellt eine weitere Ausführungsform eines Sensorgehäuses 1000 dar, das ein Halbleitersubstrat/einen Die 1002, wie z.B. einen Si-Die mit einem Schutzdeckel 1004 über einem Erfassungsbereich 1006 aufweist, wie z.B. eine MEMS-Sensorstruktur, und in einer Gussmasse 1008 eingebettet ist, die Verbindungen durch die Gussmasse 1010 aufweist, die Bondpads 1012 des Substrats/Dies 1002 mit einer Umverteilungsschicht 1014 verbinden. Die Verbindungen durch die Gussmasse 1010 können durch einen Plattierungs- oder Stud-Bumping-Prozess realisiert werden. Die RDL 1014 weist Metallspuren 1016 auf, die zu Lotpads (nicht gezeigt) im Fan-Out-Bereich führen. Lotpad-Finish (nicht gezeigt) kann durch Lotpastendruck, Lotkugelauftrag, stromloses Padplattieren (z.B. NiPPdAu), galvanisierte Lötkappe usw. durchgeführt werden. Ein Schutznetz 1018 kann auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses 1000 als die RDL-Schicht 1014 bereitgestellt werden. Ein optionaler Abstandsrahmen 1020 kann bereitgestellt werden, um den Hohlraum zwischen dem Deckel 1004 und dem Substrat/Die 1002 zu versiegeln. Der TSP ist in 10 außerhalb der Ansicht.
11 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens des in 10 gezeigten Sensorgehäuses 1000 dar. In Schritt a) wird ein Halbleiterwafer 1100 mit Umleitungspads 1102 versehen. In Schritt b) wird ein Abstandsrahmen 1104 auf dem Wafer 1100 ausgebildet. In Schritt c) wird eine Sensorstruktur 1106, wie z.B. eine MEMS-Sensorstruktur, unter Anwendung von standardmäßigen Ätzprozessen in dem Wafer 1100 ausgebildet. Der TSP ist in 11 außerhalb der Ansicht. In Schritt d) wird ein Deckelsubstrat 1108, wie z.B. ein Glassubstrat, an dem Abstandsrahmen 1104 angebracht. In Schritt e) wird das Deckelsubstrat 1108 abgeschliffen, um einen Deckel 1110 zum Schutz der Sensorstruktur 1106 auszubilden. In Schritt f) werden Verbindungen 1112 zu den Umleitungspads 1102 ausgebildet, z.B. durch standardmäßiges Stud-Bumping, Lotkugeln, Säulen usw. In Schritt g) werden individuelle Sensor-Dies mithilfe eines Trennwerkzeugs 1114 vereinzelt. In Schritt h) werden die individuellen Sensor-Dies an einem eWLB-Träger 1116 angebracht, z.B. mit einem Klebstoff 1118. In Schritt i) werden die individuellen Sensor-Dies mit einer Gussmasse 1120 umspritzt. In Schritt j) wird der eWLB-Träger entfernt. In Schritt k) wird ein Klebstoff 1122, wie z.B. Kleber, auf die Rückseite jedes individuellen Sensor-Dies und die Rückseite der Gussmasse 1120 aufgetragen. In Schritt 1) wird die Die-/Gussmassenstruktur über den Klebstoff 1122 auf einen Träger 1124, und einen optionalen zusätzlichen Klebstoff 1126 auf den Träger 1124 geklebt.
In Schritt m) wird die Gussmasse 1120 verdünnt, um die Verbindungen 1112 freizulegen. Daher sind unterschiedliche Höhentoleranzen für den Deckel 1110, die Verbindungen 1112 und die Gussmasse 1120 irrelevant und haben keinen Einfluss auf die gesamte Höhentoleranz der produzierten Sensorgehäuse. In einer Ausführungsform wird die Gussmasse 1120 durch Schleifen verdünnt, z.B. durch CMP. Durch Schleifen / CMP der Gussmasse 1120 werden alle Höhentoleranzen auf das gleiche (einfache) planarisierte Niveau gebracht. Nur die Toleranz der Schleifmaschine steuert. Der Schleifprozess kann durch Infrarotlinie und Messung eines speziellen im eWLB-Wafer umgesetzten Dies gestoppt werden, wobei die Dicke dieses Dies während des Schleifprozesses gemessen wird. In einer weiteren Ausführungsform sind eWLB-Wafer nach Dicke gruppiert, und jede Gruppe wird auf eine andere Art geschliffen. In Schritt n) wird ein Dielektrikum 1128 als Teil des RDL-Prozesses in der verdünnten Oberfläche des eWLB-Wafers deponiert. Das Dielektrikum 1128 hat Öffnungen 1130, welche die Verbindungen 1112 freilegen. In Schritt o) wird eine metallische Umverteilungsschicht 1132 auf der dielektrischen Schicht 1128 ausgebildet. Die metallische Umverteilungsschicht 1132 kontaktiert die Verbindungen 1112 durch die Öffnungen 1130 im Dielektrikum 1128. In Schritt p) wird eine Lötstoppschicht 1334 auf der metallischen Umverteilungsschicht 1132 ausgebildet. Die Lötstoppschicht 1334 dient zum Eindämmen des Lots, das später auf der metallischen Umverteilungsschicht 1132 ausgebildet wird. In Schritt q) wird Lotpad-Finish 1136 auf die metallische Umverteilungsschicht 1132 aufgetragen, z.B. durch Lotpastendruck, Lotkugelauftrag, stromloses Padplattieren (z.B. NiPPdAu), galvanisierte Lötkappe usw. In Schritt r) wird der Träger 1124 vom eWLB-Substrat entfernt (abgelöst). In Schritt s) wird ein Schutznetz 1138 an der Rückseite des eWLB-Substrats angebracht, z.B. durch Laminierung. In Schritt t) wird das eWLB-Substrat mit dem Schutznetz 1138 an einem Rahmen 1140 montiert. In Schritt u) wird das eWLB-Substrat einem Vereinzelungsprozess unterzogen, um individuelle geformte Drucksensorgehäuse 1142 zu erhalten.
12 stellt noch eine weitere Ausführungsform eines Sensorgehäuses 1200 dar, das ein Halbleitersubstrat/einen Die 1202, wie z.B. einen Si-Die mit einem Erfassungsbereich 1204 aufweist, wie z.B. eine MEMS-Sensorstruktur. Ein Interposer 1206, wie z.B. ein Si-Substrat/Die, ist auf das Halbleitersubstrat/den Die 1202 gebondet und wirkt als Schutzdeckel für den Die-Erfassungsbereich 1204, so dass kein zusätzlicher Deckel auf dem Die 1202 erforderlich ist. Das/Der mit dem Interposer 1206 verklebte Halbleitersubstrat/Die 1202, ist in eine Gussmasse 1208 eingebettet. Eine RDL 1210 auf der eWLB-Rückseite ist mit dem Interposer 1206 verbunden. Der Interposer 1206 enthält vertikale Verbindungen 1212, wie z.B. Silizium-Durchkontaktierungen (TSVs - Through-Silicon Vias), um Bondpads 1214 des Halbleitersubstrats/Dies 1202 mit Metallspuren 1216 der RDL 1210 zu verbinden. Lot 1218 kann verwendet werden, um die Die-Bondpads 1214 mit den vertikalen Verbindungen 1212 des Interposers 1206 zu verbinden. Die RDL 1210 führt zu Lotpads (nicht gezeigt), die im Fan-Out-Bereich platziert sind. Lotpad-Finish (nicht gezeigt) kann durch Lotpastendruck, Lotkugelauftrag, stromloses Padplattieren (z.B. NiPPdAu), galvanisierte Lötkappe usw. durchgeführt werden. Ein Schutznetz 1220 kann auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses 1200 als die RDL 1210 bereitgestellt werden. Ein optionaler Abstandsrahmen 1222 kann als Abstandhalter zwischen dem Interposer 1206 und dem Halbleitersubstrat/Die 1202 bereitgestellt werden, um die dazwischen liegenden elektrischen Verbindungen unterzubringen. Der TSP ist in 12 außerhalb der Ansicht.
13 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens des in 12 gezeigten Sensorgehäuses 1200 dar. In Schritt a) wird ein Halbleiterwafer 1300 mit Umleitungspads 1302 versehen. In Schritt b) wird ein Abstandsrahmen 1304 auf dem Wafer 1300 ausgebildet. In Schritt c) wird eine Sensorstruktur 1306, wie z.B. eine MEMS-Sensorstruktur, unter Anwendung von standardmäßigen Ätzprozessen in dem Wafer 1100 ausgebildet. Der TSP ist in 13 außerhalb der Ansicht. In Schritt d) wird ein Interposer 1308, z.B. von der vorher hier beschriebenen und in 12 dargestellten Art, an die Umleitungspads 1302 des Halbleiterwafers 1300 gelötet. In Schritt e) werden individuelle Sensor-Dies mithilfe eines Trennwerkzeugs 1310 vereinzelt. In Schritt f) werden die individuellen Sensor-Dies an einem eWLB-Träger 1312 angebracht, z.B. mit einem Klebstoff 1314. In Schritt g) werden die individuellen Sensor-Dies mit einer Gussmasse 1316 umspritzt. In Schritt h) wird der eWLB-Träger entfernt. In Schritt i) wird ein Klebstoff 1318, wie z.B. Kleber, auf die Rückseite jedes individuellen Sensor-Dies und die Rückseite der Gussmasse 1316 aufgetragen. In Schritt j) wird die Die-/Gussmassenstruktur über den Klebstoff 1318 auf einen Träger 1320, und einen optionalen zusätzlichen Klebstoff 1322 auf den Träger 1312 gebondet.
In Schritt k) wird die Gussmasse 1316 verdünnt, um die Verbindungen 1324 des Interposers 1308 freizulegen. Daher sind unterschiedliche Höhentoleranzen für den Interposer 1308, die Verbindungen 1324 und die Gussmasse 1316 irrelevant und haben keinen Einfluss auf die gesamte Höhentoleranz der produzierten Sensorgehäuse. In einer Ausführungsform wird die Gussmasse 1316 durch Schleifen verdünnt, z.B. durch CMP. Durch Schleifen/CMP der Gussmasse 1316 werden alle Höhentoleranzen auf das gleiche (einfache) planarisierte Niveau gebracht. Nur die Toleranz der Schleifmaschine steuert. Der Schleifprozess kann durch Infrarotlinie und Messung eines speziellen im eWLB-Wafer umgesetzten Dies gestoppt werden, wobei die Dicke dieses Dies während des Schleifprozesses gemessen wird. In einer weiteren Ausführungsform sind eWLB-Wafer nach Dicke gruppiert, und jede Gruppe wird auf eine andere Art geschliffen. In Schritt 1) wird ein Dielektrikum 1326 als Teil des RDL-Prozesses in der verdünnten Oberfläche des eWLB-Wafers deponiert. Das Dielektrikum 1326 hat Öffnungen 1328, welche die Verbindungen 1324 freilegen. In Schritt m) wird eine metallische Umverteilungsschicht 1330 auf der dielektrischen Schicht 1326 ausgebildet. Die metallische Umverteilungsschicht 1330 kontaktiert die Verbindungen 1324 durch die Öffnungen 1328 im Dielektrikum 1326. In Schritt n) wird eine Lötstoppschicht 1332 auf der metallischen Umverteilungsschicht 1330 ausgebildet. Die Lötstoppschicht 1332 dient zum Eindämmen des Lots, das später auf der metallischen Umverteilungsschicht 1330 ausgebildet wird. In Schritt o) wird Lotpad-Finish 1334 auf die metallische Umverteilungsschicht 1330 aufgetragen, z.B. durch Lotpastendruck, Lotkugelauftrag, stromloses Padplattieren (z.B. NiPPdAu), galvanisierte Lötkappe usw. In Schritt p) wird der Träger 1320 vom eWLB-Substrat entfernt (abgelöst). In Schritt q) wird ein Schutznetz 1336 an der Rückseite des eWLB-Substrats angebracht, z.B. durch Laminierung. In Schritt r) wird das eWLB-Substrat mit dem Schutznetz 1336 an einem Rahmen 1338 montiert. In Schritt s) wird das eWLB-Substrat einem Vereinzelungsprozess unterzogen, um individuelle geformte Drucksensorgehäuse 1338 zu erhalten.
14 stellt eine Ausführungsform eines Sensorgehäuses 1400 dar. Die in 14 dargestellte Ausführungsform ist der in 10 dargestellten Ausführungsform ähnlich. Im Gegensatz dazu hat das in 14 gezeigte Sensorgehäuse 1400 jedoch keinen eWLB-Fanout. Das Sensorgehäuse 1400 weist ein Halbleitersubstrat/einen Die 1402, wie z.B. einen Si-Die mit einem Schutzdeckel 1404 über einem Erfassungsbereich 1406, wie z.B. einer MEMS-Sensorstruktur, und eine RDL 1408 auf, die Verbindungen 1410 aufweist, an denen Verbindungslotkugeln 1412 angebracht sind, um externe elektrische Verbindungen mit dem Substrat/Die 1002 bereitzustellen. Ein Schutznetz 1414 kann auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses 1400 als RDL-Schicht 1408 bereitgestellt werden. Ein optionaler Abstandsrahmen 1416 kann bereitgestellt werden, z.B. als Teil der RDL 1408, um den Hohlraum zwischen dem Deckel 1404 und dem Substrat/Die 1402 zu versiegeln. Der TSP ist in 14 außerhalb der Ansicht.
15 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens des in 14 gezeigten Sensorgehäuses 1400 dar. In Schritt a) wird ein Halbleiterwafer 1500 mit Umleitungspads 1502 versehen. In Schritt b) wird ein Abstandsrahmen 1504 auf dem Wafer 1500 ausgebildet. In Schritt c) wird eine Sensorstruktur 1506, wie z.B. eine MEMS-Sensorstruktur, unter Anwendung von standardmäßigen Ätzprozessen in dem Wafer 1500 ausgebildet. Der TSP ist in 15 außerhalb der Ansicht. In Schritt d) wird ein Deckelsubstrat 1508, wie z.B. ein Glassubstrat, an dem Abstandsrahmen 1504 angebracht. In Schritt e) wird das Deckelsubstrat 1508 abgeschliffen, um einen Deckel 1510 zum Schutz der Sensorstruktur 1506 auszubilden. In Schritt f) wird ein Schutznetz 1512 an der Rückseite des eWLB-Substrats angebracht, z.B. durch Laminierung. In Schritt g) werden Lotkugeln 1514 auf den Umleitungspads 1502 des Halbleiterwafers 1500 ausgebildet. In Schritt h) wird das eWLB-Substrat mit dem Schutznetz 1512 an einem Rahmen 1516 montiert. In Schritt i) wird das eWLB-Substrat einem Vereinzelungsprozess unterzogen, um individuelle geformte Drucksensorgehäuse 1518 zu erhalten.
16 stellt eine Ausführungsform eines Sensorgehäuses 1600 dar. Die in 16 dargestellte Ausführungsform ist der in 12 dargestellten Ausführungsform ähnlich. Im Gegensatz dazu hat das in 16 gezeigte Sensorgehäuse 1600 jedoch keinen eWLB-Fanout. Das Sensorgehäuse 1600 weist ein Halbleitersubstrat/einen Die 1602 auf, wie z.B. einen Si-Die mit einem Erfassungsbereich 1604, wie z.B. eine MEMS-Sensorstruktur. Ein Interposer 1606, wie z.B. ein Si-Substrat/Die, ist auf das Halbleitersubstrat/den Die 1602 gebondet und wirkt als Schutzdeckel für den Die-Erfassungsbereich 1604, so dass kein zusätzlicher Deckel auf dem Die 1602 erforderlich ist. Der Interposer 1606 enthält vertikale Verbindungen 1608, wie z.B. Silizium-Durchkontaktierungen (TSVs - Through-Silicon Vias), die mittels Lot oder Klebstoff 1612 mit den Bondpads 1610 des Halbleitersubstrats/Dies 1602 verbunden sind. Löthöcker 1614 werden auf Metallpads 1616 auf der entgegengesetzten Seite des Interposers 1606 ausgebildet, um externe elektrische Verbindungen mit dem Halbleitersubstrat/Die 1602 bereitzustellen. Ein Schutznetz 1618 kann auf der entgegengesetzten Seite des Gehäuses 1600 als RDL 1210 bereitgestellt werden. Ein optionaler Abstandsrahmen 1620 kann als Abstandhalter zwischen dem Interposer 1606 und dem Halbleitersubstrat/Die 1602 bereitgestellt werden, um die dazwischen liegenden elektrischen Verbindungen unterzubringen. Der TSP ist in 16 außerhalb der Ansicht.
17 stellt eine Ausführungsform eines Herstellungsverfahrens des in 16 gezeigten Sensorgehäuses 1600 dar. In Schritt a) wird ein Halbleiterwafer 1700 mit Umleitungspads 1702 versehen. In Schritt b) wird ein Abstandsrahmen 1704 auf dem Wafer 1700 ausgebildet. In Schritt c) wird eine Sensorstruktur 1706, wie z.B. eine MEMS-Sensorstruktur, unter Anwendung von standardmäßigen Ätzprozessen in dem Wafer 1700 ausgebildet. Der TSP ist in 17 außerhalb der Ansicht. In Schritt d) wird ein Interposer 1708, z.B. von der vorher hier beschriebenen und in 12 dargestellten Art, an die Umleitungspads 1702 des Halbleiterwafers 1700 gelötet. In Schritt e) wird ein Schutznetz 1710 an der Rückseite des eWLB-Substrats angebracht, z.B. durch Laminierung. In Schritt f) werden Löthöcker 1712 auf den Umleitungspads 1702 des Halbleiterwafers 1700 ausgebildet. In Schritt g) wird das eWLB-Substrat mit dem Schutznetz 1712 an einem Rahmen 1714 montiert. In Schritt h) wird das eWLB-Substrat einem Vereinzelungsprozess unterzogen, um individuelle geformte Drucksensorgehäuse 1716 zu erhalten.
Die hier beschriebenen Ausführungsformen liefern Partikel- und Verschmutzungsschutz auf Wafer-Ebene, während sie den Einsatz von standardmäßigen Formtechnologien für MEMS-Vorrichtungen ermöglichen. Von daher kann ein MEMS-Gehäuse mit niedrigeren Gesamtkosten und verringerter Gehäusegröße realisiert werden.
Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen werden verwendet, um verschiedene Elemente, Gebiete, Abschnitte usw. zu beschreiben, und es wird nicht beabsichtigt, dass diese beschränkend sind. Gleiche Begriffe beziehen sich auf gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
Wie hier verwendet, sind die Begriffe „aufweisend“, „enthaltend“, „beinhaltend“, „umfassend“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein der angegebenen Elemente oder Merkmale anzeigen, die aber zusätzliche Elemente oder Merkmale nicht ausschließen. Es wird beabsichtigt, dass die Artikel „ein“, „eine“ und „der/die/das“ sowohl den Plural als auch den Singular umfassen, es sei denn, dass der Zusammenhang eindeutig etwas anderes angibt.
In Anbetracht der obigen Bandbreite an Variationen und Anwendungen versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung weder durch die vorangehende Beschreibung beschränkt wird, noch durch die beigefügten Zeichnungen beschränkt wird. Stattdessen wird die vorliegende Erfindung lediglich durch die folgenden Ansprüche und deren rechtliche Äquivalente beschränkt.

Claims

Halbleitergehäuse, das Folgendes umfasst: einen Halbleiter-Die, der eine Sensorstruktur aufweist, die an einer ersten Seite des Halbleiter-Dies angeordnet ist; und einen ersten Port, der sich von der ersten Seite zu einer zweiten Seite des Halbleiter-Dies gegenüber der ersten Seite durch den Halbleiter-Die erstreckt, um eine Verbindung zur Außenumgebung bereitzustellen.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 1, wobei der erste Port ein Loch größeren Durchmessers umfasst, das sich von der zweiten Seite zur ersten Seite erstreckt und vor dem Erreichen der Sensorstruktur endet, und mehrere Löcher kleineren Durchmessers, die sich von der ersten Seite zur zweiten Seite erstrecken und um die Sensorstruktur angeordnet sind, und wobei die Löcher kleineren Durchmessers in offener Kommunikation mit dem Loch größeren Durchmessers in einer Region des Halbleiter-Dies außerhalb der Sensorstruktur stehen.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 2, das ferner eine Kappe/einen Deckel umfasst, der an der ersten Seite des Halbleiter-Dies angebracht ist und die Sensorstruktur und die Löcher kleineren Durchmessers abdeckt.
Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Substrat umfasst, an dem der Halbleiter-Die auf der zweiten Seite angebracht ist, wobei das Substrat eine Öffnung aufweist, die zumindest teilweise auf den ersten Port ausgerichtet ist.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 1, das ferner Folgendes umfasst: eine Kappe/einen Deckel, die/der an der ersten Seite des Halbleiter-Dies angebracht ist und die Sensorstruktur abdeckt; und eine Gussmasse, welche die Kappe/den Deckel und die erste Seite des Halbleiter-Dies einkapselt.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 5, das ferner Folgendes umfasst: ein Substrat, das an der Gussmasse angebracht ist; und elektrische Leiter, die sich von der ersten Seite des Halbleiters durch die Gussmasse zum Substrat erstrecken.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 5, das ferner einen Leadframe umfasst, der auf der zweiten Seite des Halbleiters am Substrat angebracht ist, wobei der Leadframe eine Öffnung aufweist, die zumindest teilweise auf den ersten Port ausgerichtet ist.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 5, das ferner Folgendes umfasst: ein Substrat, das an der zweiten Seite des Halbleiter-Dies angebracht ist; einen zweiten Port, der sich von der ersten Seite zur zweiten Seite außerhalb der Sensorstruktur durch den Halbleiter-Die erstreckt; und eine Öffnung in der Gussmasse, die sich zu der ersten Seite des Halbleiter-Dies erstreckt und zumindest teilweise auf den zweiten Port ausgerichtet ist, wobei der zweite Port in offener Kommunikation mit dem ersten Port steht.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 5, das ferner Formdurchgangsverbindungen umfasst, die sich durch die Gussmasse erstrecken und Bondpads des Halbleiter-Dies mit einer Umverteilungsschicht auf der Gussmasse verbinden.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 9, wobei die Gussmasse und die Formdurchgangsverbindungen auf der gleichen planarisierten Ebene auf einer vom Halbleiter-Die abgewandten Seite der Gussmasse enden.
Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorstruktur eine MEMS-Sensorstruktur ist.
Halbleitergehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner Folgendes umfasst: einen Interposer, der an der ersten Seite des Halbleiter-Dies angebracht ist und die Sensorstruktur abdeckt; und eine Gussmasse, die den Interposer und die erste Seite des Halbleiter-Dies einkapselt.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 12, das ferner eine Umverteilungsschicht auf der Gussmasse und dem Interposer umfasst, wobei der Interposer elektrische Verbindungen zwischen dem Halbleiter-Die und der Umverteilungsschicht bereitstellt.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 13, wobei die Gussmasse und der Interposer auf der gleichen planarisierten Ebene auf einer vom Halbleiter-Die abgewandten Seite der Gussmasse enden.
Halbleitergehäuse, das Folgendes umfasst: einen Halbleiter-Die, der eine Sensorstruktur aufweist, die an einer ersten Seite des Halbleiter-Dies angeordnet ist; und mehrere getrennte Gräben, die sich von der ersten Seite zu einer zweiten Seite des Halbleiter-Dies gegenüber der ersten Seite durch den Halbleiter-Die erstrecken, wobei die mehreren getrennten Gräben Federstrukturen um die Sensorstruktur ausbilden, welche die Sensorstruktur von mechanischen Spannungen entkoppeln.
Halbleitergehäuse nach Anspruch 15, wobei die Sensorstruktur eine MEMS-Sensorstruktur ist.
Verfahren zum Herstellen von Halbleitergehäusen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Ätzen von Hohlräumen in eine erste Seite eines ersten Wafers; Ätzen von Gräben in die erste Seite des ersten Wafers, wobei die Hohlräume durch die Gräben voneinander getrennt sind; Anbringen des ersten Wafers auf der ersten Seite an einem zweiten Wafer, wobei der zweite Wafer eine Sensorstruktur aufweist, die den in die erste Seite des ersten Wafers eingeätzten Hohlräumen zugewandt ist und von diesen abgedeckt wird; und Verdünnen des ersten Wafers auf einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite, so dass sich die Gräben vollständig durch den verdünnten ersten Wafer erstrecken.
Verfahren zum Herstellen von Halbleitergehäusen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Anbringen mehrerer Halbleiter-Dies an einem Träger, wobei jeder Halbleiter-Die Folgendes aufweist: eine Sensorstruktur, die auf einer ersten Seite des Halbleiter-Dies angeordnet ist, einen ersten Port, der sich von der ersten Seite zu einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite durch den Halbleiter-Die erstreckt, und eine Kappe/einen Deckel, die/der an der ersten Seite angebracht ist und die Sensorstruktur und den ersten Port abdeckt; Ausbilden von elektrisch leitenden Durchkontaktierungen auf der ersten Seite jedes Halbleiter-Dies außerhalb der Sensorstruktur und der Kappe/des Deckels; Umspritzen des Trägers, der Kappe/des Deckels und der Halbleiter-Dies mit einer Gussmasse; Verdünnen der Gussmasse auf einer vom Träger abgewandten Seite, um die elektrisch leitenden Durchkontaktierungen freizulegen; Ausbilden einer Umverteilungsschicht auf der verdünnten Seite der Gussmasse; Entfernen des Trägers; und Ausbilden individueller Halbleitergehäuse durch Durchschneiden der Gussmasse zwischen angrenzenden Exemplaren der Halbleiter-Dies.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Gussmasse durch Schleifen verdünnt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Gussmasse durch CMP (chemisch-mechanisches Polieren) verdünnt wird.
Verfahren zum Herstellen von Halbleitergehäusen, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Anbringen mehrerer Halbleiter-Dies an einem Träger, wobei jeder Halbleiter-Die Folgendes aufweist: eine Sensorstruktur, die auf einer ersten Seite des Halbleiter-Dies angeordnet ist, einen ersten Port, der sich von der ersten Seite zu einer zweiten Seite gegenüber der ersten Seite durch den Halbleiter-Die erstreckt, und einen Interposer, der an der ersten Seite angebracht ist und die Sensorstruktur und den ersten Port abdeckt; Umspritzen des Trägers, des Interposers und der Halbleiter-Dies mit einer Gussmasse; Verdünnen der Gussmasse auf einer vom Träger abgewandten Seite, um eine vom Träger abgewandte Seite des Interposers freizulegen; Ausbilden einer Umverteilungsschicht auf der verdünnten Seite der Gussmasse; Entfernen des Trägers; und Ausbilden individueller Halbleitergehäuse durch Durchschneiden der Gussmasse zwischen angrenzenden Exemplaren der Halbleiter-Dies.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Gussmasse durch Schleifen verdünnt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Gussmasse durch CMP (chemisch-mechanisches Polieren) verdünnt wird.