DE102018119298B4 - Halbleiter-Packages - Google Patents

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Abstract

Halbleiter-Package (100), umfassend:einen bloßen Halbleiterchip (102A);einen gekapselten Halbleiterchip (102B) in Nachbarschaft zu dem bloßen Halbleiterchip;eine Umverteilungsstruktur (108), die mit dem bloßen Halbleiterchip und dem gekapselten Halbleiterchip verbunden ist, wobei die Umverteilungsstruktur umfasst:eine erste Umverteilungsschicht (116C) mit einer ersten Dicke;eine zweite Umverteilungsschicht (116A) mit einer zweiten Dicke; undeine dritte Umverteilungsschicht (116B) zwischen der ersten Umverteilungsschicht und der zweiten Umverteilungsschicht, wobei die dritte Umverteilungsschicht eine dritte Dicke aufweist, welche größer ist als die erste Dicke und die zweite Dicke;eine Unterfüllung (112), welche zwischen dem bloßen Halbleiterchip und der Umverteilungsstruktur angeordnet ist, undeine Formmasse (114), welche den bloßen Halbleiterchip, den gekapselten Halbleiterchip und die Unterfüllung verkapselt, wobei eine erste Fläche des bloßen Halbleiterchips und eine zweite Fläche des gekapselten Halbleiterchips von der Formmasse freigelassen werden.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die Halbleiterindustrie ist aufgrund von ständigen Verbesserungen der Integrationsdichte einer Vielfalt elektronischer Komponenten (z.B. Transistoren, Dioden, Widerständen, Kondensatoren usw.) schnell gewachsen. Hauptsächlich resultiert die Verbesserung der Integrationsdichte aus einer wiederholten Verringerung der minimalen Elementgröße, was ermöglicht, dass mehr Komponenten in eine gegebene Fläche integriert werden. Da die Nachfrage nach kleiner werdenden elektronischen Vorrichtungen gestiegen ist, ist ein Bedarf für kleinere und kreativere Packaging-Techniken von Halbleiter-Dies entstanden. Ein Beispiel für solche Packaging-Systeme ist die Package-on-Package(PoP)-Technologie. In einer PoP-Vorrichtung wird ein oberes Halbleiter-Package auf ein unteres Halbleiter-Package gestapelt, um für ein hohes Maß an Integration und Komponentendichte zu sorgen. Die PoP-Technologie ermöglicht im Allgemeinen die Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit verbesserten Funktionalitäten und kleineren Standflächen auf einer Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB).
  • Die US 2017/0011993 A1 betrifft eine Schaltungsanordnung umfassend eine Silizium-Pad-Schicht mit einer Vielzahl von Metall-Pads, wobei jedes Metall-Pad so konfiguriert ist, dass es einen entsprechenden Höcker aus einer Vielzahl von Höckern aufnimmt; und einen Chip mit integrierter Schaltung (IC), der an einer Vielzahl von Leiterbahnen an der oberen Oberfläche einer dielektrischen Zwischenschicht unter Verwendung einer Vielzahl von IC-Höckern befestigt ist.
  • Die WO 2016/ 165 074 A1 betrifft einen Chip umfassend eine Umverteilungsschicht, die einen Hauptkörper enthält, der durch ein Isolationsmaterial gebildet wird; und mindestens eine in dem Hauptkörper gebildete Schicht, die Metalle umfasst; wobei mindestens ein Umverteilungsmetall einen ersten Signalpfad in dem Hauptkörper bilden, um mindestens einen der zwei oder mehr Dies kommunikativ mit Verbindungselementen an der Unterseite des Hauptkörpers zu koppeln.
  • Die US 2011/0068 484 A1 betrifft eine Vorrichtung umfassend einen Halbleiterchip und eine erste Metallschicht, die sich seitlich über den Halbleiterchip erstreckt und eine dielektrische Schicht, die direkt auf Abschnitten der ersten Metallschicht angeordnet ist.
  • Die US 2016 / 0218 082 A1 betrifft eine Halbleitervorrichtung umfassend einen ersten Halbleiterchip und eine Passivierungsschicht, die den ersten Halbleiterchip trägt, wobei die Passivierungsschicht ein erstes Via mit einer Barriereschicht und eine erste leitende Zwischenverbindung mit einer Umverteilungsschicht umfasst.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Erscheinungsformen der vorliegenden Offenbarung sind am besten zu verstehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Figuren. Es sei angemerkt, dass gemäß der üblichen Praxis in der Technik verschiedene Elemente nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Tatsächlich können die Abmessungen der verschiedenen Elemente zur Verdeutlichung der Beschreibung beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C und 3 zeigen Querschnittsansichten eines Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 4A, 4B, 4C, 4D, 4E, 4F, 4G, 4H, 4I, 4J und 4K zeigen Querschnittsansichten verschiedener Zwischenschritte beim Herstellen eines Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 5A und 5B zeigen Querschnittsansichten verschiedener Zwischenschritte beim Herstellen eines Halbleiter-Package gemäß einigen alternativen Ausführungsformen.
    • 6A und 6B zeigen Querschnittsansichten verschiedener Zwischenschritte beim Herstellen eines Halbleiter-Package gemäß einigen alternativen Ausführungsformen.
    • 7A, 7B, 7C, 7D und 7E zeigen Querschnittsansichten verschiedener Zwischenschritte beim Herstellen eines Halbleiter-Package gemäß einigen alternativen Ausführungsformen.
    • 8A, 8B, 8C, 8D und 8E zeigen Querschnittsansichten verschiedener Zwischenschritte beim Herstellen eines Halbleiter-Package gemäß einigen alternativen Ausführungsformen.
    • 9A, 9B und 9C zeigen Querschnittsansichten verschiedener Zwischenschritte beim Herstellen eines Halbleiter-Package gemäß einigen alternativen Ausführungsformen.
    • 10A, 10B und 10C zeigen Querschnittsansichten verschiedener Zwischenschritte beim Herstellen eines Halbleiter-Package gemäß einigen alternativen Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • In der folgenden Offenbarung werden viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele für die Realisierung verschiedener Merkmale der Erfindung vorgestellt. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Bildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei welchen das erste und zweite Merkmal in direktem Kontakt gebildet werden, und kann auch Ausführungsformen umfassen, bei welchen zwischen dem ersten und zweiten Merkmal zusätzliche Merkmale gebildet werden, so dass das erste und zweite Merkmal nicht in direktem Kontakt stehen. Außerdem können in der vorliegenden Offenbarung in den verschiedenen Beispielen Bezugszahlen und/oder -buchstaben wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Vereinfachung und Verdeutlichung und bestimmt als solche keine Beziehung zwischen den verschiedenen beschriebenen Ausführungsformen und/oder Konfigurationen.
  • Ferner können hierin zur Vereinfachung der Beschreibung Begriffe der räumlichen Beziehung wie „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu (einem) anderen Element(en) oder Merkmal(en) zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Die Begriffe der räumlichen Beziehung sollen zusätzlich zu der Orientierung, die in den Figuren abgebildet sind, andere Orientierungen des in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Bauelements umfassen. Das Bauelement kann anders orientiert sein (um 90 Grad gedreht sein oder andere Orientierungen aufweisen) und die hierin verwendeten Deskriptoren der räumlichen Beziehung können gleichermaßen entsprechend interpretiert werden.
  • Verschiedene Ausführungsformen stellen eine Package-Struktur mit Auffächerungs-Umverteilungsstrukturen zur Verbesserung der Flexibilität der Integration heterogener Chips bereit. Beispielsweise können Flip-Chip-Ball-Grid-Array(BGA)-Packages für hochdichte Verbindungen an die Grenzen der Substrat-Leitungsführungsfähigkeit stoßen. Als ein spezielles Beispiel kann bei einem dynamischen Direktzugriffsspeicher (Dynamic Random Access Memory, DRAM) als Hybridspeicher (Hybrid Memory, HBM) eine Leiterbahnführung mit feinem Mittenabstand (z.B. mit Mittenabständen von etwa 2 µm oder weniger) erwünscht sein und Auffächerungs-Umverteilungsstrukturen und -verfahren einer Ausführungsform bieten einen Ansatz für die Herstellung solcher hochdichten Verbindungen. Wärmebudget-Probleme hinsichtlich der DRAM-Verschlechterung sind ebenfalls ein Faktor und verschiedene Ausführungsformen bekämpfen dieses Wärmebudget-Problem, indem Vorrichtungen (z.B. bloße Chips und gekapselte Chips) nach der Herstellung der Umverteilungsstruktur montiert werden, um den Wärmeeinfluss auf die Vorrichtungen zu verringern. Für eine verbesserte elektrische Leistungsfähigkeit kann es sein, dass die oberen Umverteilungsschichten feine Leitungen umfassen müssen; es ist jedoch wahrscheinlicher, dass diese feinen Leitungen aufgrund der Spannung durch externe Verbinder des Package brechen. Ausführungsformen können Spannungsverringerungsmerkmale vorsehen, z.B. eine erhöhte Dicke der oberen Polymerschicht (z.B. der Polymerschicht, wo die externen Verbinder angeordnet sind), um für eine Spannungspufferschicht zwischen den Umverteilungsschichten und den Verbindern zu sorgen. Probleme des Abblätterns von Dummy-Verbindern (z.B. während eines Trägerablösungserfahrens) können ebenfalls durch verschiedene Ausführungsformen bekämpft werden.
  • 1A zeigt eine Querschnittsansicht eines Package 100 einer Ausführungsform, welches eine erste Vorrichtung 102A und eine zweite Vorrichtung 102B umfasst. 1B und 1C zeigen Querschnittsansichten der Packages 100A/100B der Ausführungsform, welche detaillierte Ansichten des Package 100 liefern, zur Verdeutlichung ohne eine Formmasse 114 oder eine Unterfüllung 112.
  • In einigen Ausführungsformen kann es sich bei den Vorrichtungen 102A und 102B um Halbleiter-Dies bloßer Chips (z.B. ungekapselte Halbleiter-Dies) handeln. In anderen Ausführungsformen kann mindestens eine der Vorrichtungen 102A und 102B ein Halbleiter-Package sein, welches ein oder mehrere gekapselte Halbleiter-Dies, passive Vorrichtungen, Umverteilungsstrukturen, Verkapselungsmittel und dergleichen umfasst. In einigen Ausführungsformen umfassen die Vorrichtungen 102A und 102B eine Kombination von Halbleiter-Die(s) bloßer Chips und Halbleiter-Package(s). Beispielsweise können die Vorrichtungen 102A und 102B Logik-Dies (z.B. Zentralprozessoreinheit, Mikrocontroller usw.), Speicher-Dies (z.B. ein Die mit einem dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM), ein hybrider Speicherwürfel (Hybrid Memory Cube, HBC), ein Die mit einem statischen Direktzugriffsspeicher (SRAM), ein Wide-Input/Output(wideIO)-Speicher-Die, ein Die mit einem magnetoresistiven Direktzugriffsspeicher (mRAM), ein Die mit einem resistiven Direktzugriffsspeicher (rRAM) usw.), Energieverwaltungs-Dies (z.B. ein Die mit einer integrierten Energieverwaltungsschaltung (Power Management Integrated Circuit, PMIC)), Funkfrequenz(RF)-Dies, Sensor-Dies, Dies mit mikroelektromechanischen Systemen (MEMS), Signalverarbeitungs-Dies (z.B. ein Die für digitale Signalverarbeitung (Digital Signal Processing, DSP)), Front-End-Dies (z.B. analoge Front-End(AFE)-Dies), eine Kombination davon oder Ähnliches sein und/oder umfassen. Die Vorrichtungen 102A und 102B können dieselbe Art von Funktionen oder verschiedene Arten von Funktionen ausüben. In einigen Ausführungsformen können die Vorrichtungen 102A und 102B unterschiedliche Größen (z.B. unterschiedliche Höhen und/oder Oberflächen) aufweisen und in anderen Ausführungsformen können die Vorrichtungen 102A und 102B die gleiche Größe (z.B. gleiche Höhen und/oder Oberflächen) aufweisen.
  • Bevor sie in das Package 100 eingebaut werden, können die Vorrichtungen 102A und 102B gemäß anwendbaren Herstellungsverfahren zur Herstellung von integrierten Schaltungen in den Vorrichtungen 102A und 102B verarbeitet werden. Beispielsweise können die Vorrichtungen 102A und 102B jeweils ein Halbleitersubstrat wie Silizium, dotiert oder undotiert, oder eine aktive Schicht eines Halbleiter-auf-Isolator(Semiconductor-On-Insulator, SOI)-Substrats umfassen. Das Halbleitersubstrat kann andere Halbleitermaterialien umfassen, wie z.B. Germanium; einen Verbindungshalbleiter, z.B. Siliziumcarbid, Galliumarsen, Galliumphosphid, Indiumphosphid, Indiumarsenid und/oder Indiumantimonid; einen Legierungshalbleiter, z.B. SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP und/oder GaInAsP oder Kombinationen davon. Andere Substrate, wie z.B. mehrschichtige oder Gradientensubstrate, können ebenfalls verwendet werden. Vorrichtungen, wie z.B. Transistoren, Dioden, Kondensatoren, Widerstände usw., können in und/oder auf dem Halbleitersubstrat hergestellt werden und können durch die Verbindungsstrukturen 120 verbunden werden, welche beispielsweise durch Metallisierungsstrukturen in einer oder mehreren Dielektrikumsstrukturen auf dem Halbleitersubstrat 118 gebildet werden, um eine integrierte Schaltung zu bilden.
  • Die Vorrichtungen 102A und 102B umfassen ferner Kontaktflecken, z.B. Aluminium-Kontaktflecken, zu welchen externe Verbindungen hergestellt werden. Die Kontaktflecken befinden sich auf den Seiten, die als jeweilige aktive Seiten der Dies mit integrierten Schaltungen bezeichnet werden kann. Auf den Vorrichtungen 102A und 102B und auf Teilen der Kontaktflecken befinden sich Passivierungsfilme. Durch die Passivierungsfilme verlaufen Öffnungen zu den Kontaktflecken.
  • Vorrichtungsverbinder 104 sind elektrisch mit den jeweiligen Kontaktflecken innerhalb der Vorrichtungen 102A und 102B verbunden. In Ausführungsformen, bei denen die Vorrichtungen 102A und/oder 102B bloße Chips sind, können die Vorrichtungsverbinder 104 außerdem mechanisch mit Kontaktflecken in den Vorrichtungen 102A und 102B verbunden sein, beispielsweise durch die Öffnungen in den Passivierungsfilmen. In Ausführungsformen, bei denen die Vorrichtungen 102A und/oder 102B gekapselte Chips sind, können zwischen den Vorrichtungsverbindern 104 und bloßen Chips innerhalb der Vorrichtungen 102A/102B Umverteilungsstrukturen angeordnet sein und diese elektrisch miteinander verbinden. Die Die-Verbinder 104 können beispielsweise durch Plattieren oder Ähnliches hergestellt werden. In einigen Ausführungsformen umfassen die Die-Verbinder 104 jeweils eine Nickelschicht 104b, welche zwischen zwei Kupferschichten 104a und 1040 angeordnet ist (siehe z.B. 1B und 1C). In anderen Ausführungsformen können die Die-Verbinder 104 eine andere Konfiguration aufweisen und/oder eine andere Materialzusammensetzung aufweisen. Die Die-Verbinder 104 verbinden die jeweiligen integrierten Schaltungen der Vorrichtungen 102A und 102B elektrisch.
  • Die Vorrichtungen 102A und 102B sind mit einer Umverteilungsstruktur 108 verbunden. In einigen Ausführungsformen werden die Vorrichtungen 102A und 102B durch Flip-Chip-Verbindung unter Verwendung von Lötmittel 106 mit Kontakten 110 der Umverteilungsstruktur 108 verbunden. Die Kontakte 110 können beispielsweise Mikrohöcker (µ-Höcker) sein. Die Konfiguration der Kontakte 110 kann die gleiche sein wie bei den Vorrichtungsverbindern 104. Beispielsweise können die Kontakte 110 jeweils eine Nickelschicht 110b umfassen, welche zwischen zwei Kupferschichten 110a und 110c angeordnet ist (siehe z.B. 1B und 1C). In anderen Ausführungsformen kann die Konfiguration und/oder die Materialzusammensetzung der Kontakte 110 anders sein als bei den Vorrichtungsverbindern 104. Beispielsweise können in anderen Ausführungsformen die Kontakte 110 eine Kupferschicht, eine Nickelschicht über der Kupferschicht, eine Palladiumschicht über der Nickelschicht und eine Goldschicht über der Palladiumschicht umfassen. Andere Konfigurationen und/oder Materialzusammensetzungen sind in anderen Ausführungsformen ebenso für die Kontakte 110 vorgesehen.
  • Zwischen den Kontakten 110 und den Vorrichtungsverbindern 104 ist Lötmittel 106 angeordnet und verbindet diese miteinander. Wie nachstehend noch detaillierter beschrieben wird, kann das Lötmittel 106 vor dem Verbinden vollständig auf den Kontakten 110 angeordnet sein, vor dem Verbinden vollständig auf den Vorrichtungsverbindern 104 angeordnet sein oder vor dem Verbinden teilweise auf den Kontakten 110 und teilweise auf den Vorrichtungsverbindern 104 angeordnet sein. Das Verbindungsverfahren kann Anordnen der Vorrichtungen 102A und 102B auf der Umverteilungsstruktur 108 (z.B. unter Verwendung eines Pick-and-Place-Werkzeugs) und Aufschmelzen des Lötmittels 106 umfassen. Während des Aufschmelzens kann an einer Grenzfläche zwischen den Vorrichtungsverbindern 104 und dem Lötmittel 106 eine Intermetallverbindung gebildet werden und in ähnlicher Weise kann eine Intermetallverbindung an der Grenzfläche zwischen den Kontakten 110 und dem Lötmittel 106 gebildet werden. Die Materialzusammensetzungen der Intermetallverbindungen an diesen Grenzflächen kann dieselbe oder eine andere sein und kann von einer Zusammensetzung der Kontakte 110, der Vorrichtungsverbinder 104 und des Lötmittels 106 abhängen. Beispielhafte Zusammensetzungen der Intermetallverbindungen umfassen eine Kupfer-, Nickel- und Lötmittel(z.B. Zinn/Silber/Kupfer)-Zusammensetzung oder Ähnliches.
  • Zwischen der Umverteilungsstruktur 108 und den Vorrichtungen 102A/102B kann eine optionale Unterfüllungsstruktur angeordnet sein. In solchen Ausführungsformen kann die Unterfüllung 112 um die Kontakte 110, das Lötmittel 106 und die Vorrichtungsverbinder 104 herum angeordnet sein. Ferner kann um die Vorrichtungen 102A und 102B herum ein Verkapselungsmittel 114 angeordnet sein, um die Vorrichtungen 102A und 102B zu verkapseln. Das Verkapselungsmittel 114 kann eine Formmasse, Epoxidharz oder Ähnliches umfassen. Das Verkapselungsmittel 114 kann ferner Füllstoffe umfassen, wie z.B. Siliziumdioxid oder Ähnliches. In Ausführungsformen, bei denen die Unterfüllung 112 enthalten ist, kann das Verkapselungsmittel 114 Grenzflächen mit Auskehlungen der Unterfüllung 112 bilden. In anderen Ausführungsformen kann das Verkapselungsmittel 114 eine geformte Unterfüllung sein, welche zwischen der Umverteilungsstruktur 108 und den Vorrichtungen 102A/102B angeordnet ist, z.B. um die Kontakte 110, das Lötmittel 106 und die Vorrichtungsverbinder 104 herum. In solchen Ausführungsformen wird die Unterfüllung 112 weggelassen und durch das Verkapselungsmittel 114 ersetzt. Ferner können, obwohl 1A das Verkapselungsmittel 114 so zeigt, dass es obere Flächen der Vorrichtungen 102A und 102B frei lässt, die Vorrichtungen 102A und 102B in einigen Ausführungsformen von dem Verkapselungsmittel 114 bedeckt sein. In Ausführungsformen, wobei die Vorrichtungen 102A und 102B frei liegen, kann eine verbesserte Wärmeableitung der Wärme von den Vorrichtungen 102A und/oder 102B erreicht werden.
  • Die Vorrichtungen 102A und 102B können so mit der Umverteilungsstruktur 108 verbunden sein, dass die Vorrichtung 102A mit einem Abstand D1 (siehe 1B und 1C) physisch von der Vorrichtung 102B getrennt ist. Der Abstand D1 kann entlang einer Linie parallel zu einer Hauptfläche der Umverteilungsstruktur 108 (z.B. einer oberen oder unteren Fläche der Umverteilungsstruktur 108, wie in 1B und 1C dargestellt) gemessen werden. In einigen Ausführungsformen wird der Abstand D1 so gewählt, dass er für Änderungen der Vorrichtungsgröße verantwortlich ist und Spannungen verringert, die auf Leiterbahnen der Umverteilungsstruktur 108 wirken, die direkt unterhalb eines Bereichs zwischen den Vorrichtungen 102A und 102B angeordnet sind. In Ausführungsformen, bei denen diese Faktoren eine Rolle spielen, kann der Abstand im Bereich von 50 µm bis 300 µm liegen.
  • Die Umverteilungsstruktur 108 umfasst mehrere Umverteilungsschichten (manchmal als Umverteilungsleitungen bezeichnet) 116A, 116B und 116C, welche jeweils Leiterbahnen umfassen. Die Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C können beliebiges geeignetes Metall umfassen, wie z.B. Kupfer, Aluminium oder Ähnliches. In der Ausrichtung der 1A ist die Umverteilungsschicht 116C über der Umverteilungsschicht 116B angeordnet, welche wiederum über der Umverteilungsschicht 116A angeordnet ist. Beispielsweise ist die Umverteilungsschicht 116C am nächsten zu den Vorrichtungen 102A und 102B gelegen angeordnet und die Umverteilungsschicht 116A ist am weitesten weg von den Vorrichtungen 102A und 102B angeordnet. Obwohl in der Umverteilungsstruktur 108 drei Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C dargestellt sind, versteht es sich, dass die Umverteilungsstruktur 108 eine beliebige Anzahl an Umverteilungsschichten umfassen kann.
  • Die Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C können jeweils Leiterbahnen mit Breiten von etwa 2 µm oder weniger aufweisen und ein Abstand zwischen Leiterbahnen der Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C kann etwa 2 µm oder weniger betragen. In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Breite einer Leiterbahn verwendet werden, um in einer Draufsicht einen Abstand zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden der Leiterbahn zu bezeichnen. Leiterbahnen dieser Abmessungen/dieses Abstands können als welche mit „feinem Mittenabstand“ bezeichnet werden. In einigen Ausführungsformen können die Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C jeweils Leiterbahnen mit Breiten von nicht weniger als 1 µm aufweisen und ein Abstand zwischen Leiterbahnen der Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C kann nicht weniger als 1 µm betragen.
  • Ferner kann eine Dicke jeder der Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C im Bereich von 1 µm bis 5 µm liegen. In verschiedenen Ausführungsformen kann eine Dicke einer Leiterbahn verwendet werden, um in einer Querschnittsansicht einen Abstand zwischen einer oberen und unteren Fläche der Leiterbahn zu bezeichnen. In einigen Ausführungsformen können die Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C jeweils die gleiche Dicke, die gleiche Breite und/oder den gleichen Abstand zwischen Leiterbahnen aufweisen wie andere Umverteilungsschichten in der Umverteilungsstruktur 108. In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere der Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C eine(n) andere(n) (z.B. größere(n)) Dicke, Breite und/oder Abstand aufweisen. Beispielsweise können in einigen Ausführungsformen die Umverteilungsschichten 116A und 116C Signalschichten sein, welche für ein Leiten von Signalen zu/von den Vorrichtungen 102A und 102B sorgen, und die Umverteilungsschichten 116A und 116C umfassen Leiterbahnen mit feinem Mittenabstand, um eine erhöhte Leitungsdichte zu schaffen. Ferner kann die Umverteilungsschicht 116B in einigen Ausführungsformen Stromversorgungs- und/oder Masseleitungen bereitstellen, welche Leiterbahnen mit einer größeren Dicke, einer größeren Breite und/oder einem größeren Abstand umfassen als bei den Leiterbahnen der Umverteilungsschichten 116A und 116C. In solchen Ausführungsformen können die relativ dicken Leiterbahnen der Umverteilungsschicht 116B außerdem für eine elektromagnetische (EM) Abschirmung sorgen und Interferenzen zwischen den Signalleitungen der Umverteilungsschichten 116A und 116C verringern. Beispielsweise können die Umverteilungsschichten 116B in solchen Ausführungsformen eine Dicke im Bereich von 4 µm bis 5 µm aufweisen, um für eine angemessene Abschirmung zwischen den Umverteilungsschichten mit feinem Mittenabstand 116A und 116C zu sorgen (welche beispielsweise Dicken von 2 µm oder weniger aufweisen). Die EM-Abschirmung kann durch die Umverteilungsschicht 116B erreicht werden, da sie zwischen den Umverteilungsschichten 116A und 116C angeordnet ist. In anderen Ausführungsformen sind auch andere Abmessungen und Konfigurationen der Umverteilungsschichten vorgesehen.
  • Die Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C sind durch leitfähige Durchkontaktierungen 120B, 120C und 120D elektrisch untereinander verbunden. Speziell erstrecken sich die leitfähigen Durchkontaktierungen 120B von der Umverteilungsschicht 116A zu der Umverteilungsschicht 116B und verbinden diese elektrisch miteinander; die leitfähigen Durchkontaktierungen 120C erstrecken sich von der Umverteilungsschicht 116B zu der Umverteilungsschicht 116C und verbinden diese elektrisch miteinander und die leitfähigen Durchkontaktierungen 120D erstrecken sich von der Umverteilungsschicht 116C zu den Kontakten 110 und verbinden diese elektrisch miteinander. Die Umverteilungsstruktur umfasst ferner leitfähige Durchkontaktierungen 120A und 120E, welche sich von der Umverteilungsschicht 120A zu leitfähigen Verbindern 122 erstrecken und diese elektrisch miteinander verbinden.
  • Die leitfähigen Verbinder 122 sind auf einer den Vorrichtungen 102A und 102B gegenüberliegenden Seite der Umverteilungsstruktur 108 angeordnet. Die Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C zusammen mit den leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E verbinden die Vorrichtungen 102A und 102B elektrisch mit den leitfähigen Verbindern 122. Bei den leitfähigen Verbindern 122 kann es sich um BGA-Verbinder, Lötkugeln, Lötkappen, Metallstifte, C4-Höcker, Mikrohöcker, Höcker, die durch die Electroless-Nickel-Electroless-Palladium-Immersion-Gold(ENEPIG)-Technik gebildet werden, oder Ähnliches handeln. Die leitfähigen Verbinder 122 können ein leitfähiges Material, wie z.B. Lötmittel, Kupfer, Aluminium, Gold, Nickel, Silber, Palladium, Zinn, Ähnliches oder eine Kombination davon umfassen. In einigen Ausführungsformen umfassen die leitfähigen Verbinder 122 eine Kupferschicht, eine Nickelschicht auf der Kupferschicht und eine Lötmittelschicht auf der Nickelschicht. Außerdem können auch andere Konfigurationen für die leitfähigen Verbinder 122 verwendet werden.
  • Die leitfähigen Verbinder 122 umfassen funktionelle Verbinder 122A. Die funktionellen Verbinder 122A können verwendet werden, um das Package 100 elektrisch mit einer anderen elektronischen Komponente (z.B. einem Package-Substrat 400, siehe 4K) zu verbinden, wie z.B. mit einer anderen Vorrichtung, einem Package-Substrat, einem Interposer, einer Hauptplatine oder Ähnlichem. In verschiedenen Ausführungsformen sind die funktionellen Verbinder 122A durch elektronische Komponenten der Umverteilungsstruktur 108 elektrisch mit den Vorrichtungen 102A und 102B verbunden. Speziell sind die funktionellen Verbinder 122A durch die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E elektrisch mit der Umverteilungsschicht 116A verbunden. Die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E sind in einigen Ausführungsformen gestapelt. Beispielsweise erstreckt sich eine Längsachse, die sich durch eine Mitte der leitfähigen Durchkontaktierung 120A erstreckt, auch durch eine Mitte der leitfähigen Durchkontaktierung 120E. In einigen Ausführungsformen können aufgrund der Verfahren, die angewendet werden, um die Durchkontaktierungen 120A und 120E zu bilden (wie nachstehend noch detaillierter beschrieben wird), die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E jeweils eine Kegelstumpfform aufweisen, mit einem kleineren Durchmesser jeder der kegelstumpfförmigen Durchkontaktierungen an einer Grenzfläche zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E. Beispielsweise vergrößert sich ein Durchmesser der leitfähigen Durchkontaktierung 120A in eine Richtung von der leitfähigen Durchkontaktierung 120E weg auf die Umverteilungsschicht 116A zu und ein Durchmesser der leitfähigen Durchkontaktierung 120E vergrößert sich in eine Richtung von der leitfähigen Durchkontaktierung 120A weg auf die Verbinder 122 zu.
  • 2A, 2B und 2C zeigen detaillierte Ansichten eines funktionellen Verbinders 122A, der leitfähigen Durchkontaktierung 120A und der leitfähigen Durchkontaktierung 120E (z.B. im Bereich 200 der 1A). 2A, 2B und 2C zeigen drei mögliche Konfigurationen 200A, 200B bzw. 200C der Durchkontaktierungen 120A und 120E, welche den funktionellen Verbinder 122A elektrisch mit der Umverteilungsschicht 116A verbinden.
  • Die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E umfassen eine oder mehrere Keimschichten 202, die an einer Grenzfläche zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E angeordnet sind. Die Keimschichten 202 können außerdem entlang den Seitenwänden und seitlichen Flächen der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen umfassen die Keimschichten 202 jeweils ein oder mehrere leitfähige Materialien, z.B. eine auf einer Titanschicht angeordnete Kupferschicht.
  • Wie oben beschrieben, können die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E jeweils eine Kegelstumpfform mit einem kleineren Durchmesser eines jeweiligen Kegelstumpfes an einer Grenzfläche zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E aufweisen. Speziell weist die leitfähige Durchkontaktierung 120A einen Durchmesser D2 an der Grenzfläche zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E auf und die leitfähige Durchkontaktierung 120E weist einen Durchmesser D3 an der Grenzfläche zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E auf. Der Durchmesser D2 ist in einigen Ausführungsformen kleiner als (wie z.B. in 2A dargestellt) oder gleich groß wie (wie z.B. in 2B und 2C dargestellt) der Durchmesser D3. In einer Ausführungsform kann der Durchmesser D2 im Bereich von etwa 5 µm bis 45 µm liegen und der Durchmesser D3 kann im Bereich von 25 µm bis 60 µm liegen. Beispielsweise kann in 2A der Durchmesser D2 im Bereich von 25 µm bis 45 µm liegen und der Durchmesser D3 kann 45 µm betragen. Als ein anderes Beispiel können in 2B die Durchmesser D2 und D3 jeweils 45 µm betragen. In einer Ausführungsform kann ein Verhältnis des Durchmessers D2 zum Durchmesser D3 im Bereich von 0,2 bis 1,0 liegen. Ferner kann in einigen Ausführungsformen (wie in 2C dargestellt) eine einzelne leitfähige Durchkontaktierung 120E mit mehreren physisch getrennten leitfähigen Durchkontaktierungen 120E verbunden sein. In einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E in einer Draufsicht kreisförmig. In solchen Ausführungsformen, wenn die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E kreisförmig sind, kann die Spannungskonzentration an der Grenzfläche zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E verringert werden. In anderen Ausführungsformen können die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E andere Abmessungen, Formen und/oder Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise können eine oder mehrere der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und 120E in einer Draufsicht eine ovale, rechteckige oder andere vieleckige Form aufweisen.
  • Wie nachstehend noch detaillierter beschrieben wird, können die leitfähigen Durchkontaktierungen 120E gleichzeitig mit den leitfähigen Verbindern 122 gebildet werden, so dass zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungen 120E und den leitfähigen Verbindern 122 keine Grenzfläche existiert. In einigen Ausführungsformen ist ein Durchmesser D4 der leitfähigen Verbinder 122 größer als ein Durchmesser D2 der leitfähigen Durchkontaktierung 120E. Ein Verhältnis des Durchmessers D4 zum Durchmesser D2 kann beispielsweise im Bereich von 4:1 bis 5:1 liegen. In einigen Ausführungsformen können die leitfähigen Verbinder 122 in einer Draufsicht jeweils eine ovale Form aufweisen. In solchen Ausführungsformen, wenn die leitfähigen Verbinder 122 oval sind, kann sich der Durchmesser D4 auf eine Abmessung der kleineren Achse des Ovals beziehen. In einer anderen Ausführungsform weist jeder der leitfähigen Verbinder 122 in einer Draufsicht eine Kreisform auf, was die Spannung an Grenzflächen zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungen 120E und den leitfähigen Verbindern 122 verringern oder verhindern kann. In anderen Ausführungsformen weist jeder der leitfähigen Verbinder 122 eine andere Form auf, z.B. rechteckig oder vieleckig.
  • Wieder Bezug nehmend auf 1A, können die leitfähigen Verbinder 122 in einigen Ausführungsformen ferner Dummy-Verbinder 122B umfassen. Die Dummy-Verbinder 122B sind in Nachbarschaft zu den funktionellen Verbindern 122A angeordnet. Die Dummy-Verbinder 122B können verwendet werden, um Spannungen auf den funktionellen Verbindern 122A zu verringern und um das kapillare Fließen während des Aufbringens einer Unterfüllung zwischen der Umverteilungsstruktur 108 und einer anderen elektronischen Komponente, die durch die Verbinder 122 mit der Umverteilungsstruktur 108 verbunden wird, zu verbessern. Die Dummy-Verbinder 122B müssen überhaupt keine elektronische Funktionalität bereitstellen. Beispielsweise können die Dummy-Verbinder 122B von den Vorrichtungen 102A und 102B elektrisch isoliert sein.
  • Da die Dummy-Verbinder 122B von den Vorrichtungen 102A und 102B elektrisch isoliert sind, sind die Dummy-Verbinder durch keine leitfähigen Elemente mit einer Umverteilungsschicht der Umverteilungsstruktur 108 physisch verbunden. Daher können die Dummy-Verbinder 122B eine schwächere Haftung an Dielektrikumsschichten der Umverteilungsstruktur 108 (z.B. den Dielektrikumsschichten 118A und 118E, die nachstehend noch detaillierter beschrieben werden) aufweisen. Um Haftungsprobleme anzugehen, können die Dummy-Verbinder 122B in solchen Ausführungsformen mechanisch mit den leitfähigen Durchkontaktierungen 120E verbunden werden, welche helfen, die Dummy-Verbinder 122B für eine bessere Haftung in die Dielektrikumsschicht 118E einzubetten.
  • 3 zeigt eine detaillierte Ansicht eines Dummy-Verbinders 122B und einer leitfähigen Durchkontaktierung 120E (z.B. im Bereich 300 der 1A). Die leitfähige Durchkontaktierung 120E umfasst eine oder mehrere Keimschichten 202, die an einer Grenzfläche zwischen der leitfähigen Durchkontaktierung 120E und den Dielektrikumsschichten 118A/118E angeordnet sind. Beispielsweise können die Keimschichten 202 entlang den Seitenwänden und seitlichen Flächen der leitfähigen Durchkontaktierung 120E angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen umfassen die Keimschichten 202 ein oder mehrere leitfähige Materialien, z.B. eine auf einer Titanschicht angeordnete Kupferschicht.
  • Die leitfähige Durchkontaktierung 120E muss den Dummy-Verbinder 122B nicht physisch oder elektrisch mit irgendwelchen anderen leitfähigen Elementen (z.B. leitfähigen Durchkontaktierungen 120A oder Umverteilungsschichten) in der Umverteilungsstruktur 108 verbinden. Beispielsweise kann die Dielektrikumsschicht 118F durchgängig eine gesamte Fläche der leitfähigen Durchkontaktierung 120E gegenüber dem Dummy-Verbinder 122B bedecken. Daher beeinflusst der Einbau der leitfähigen Durchkontaktierungen 120E, verbunden mit den Dummy-Verbindern 122B, nicht den Leitwegraum innerhalb der Umverteilungsstruktur 108 (z.B. den Abstand der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A oder der Umverteilungsschicht 116A). Beispielsweise können, da die Umverteilungsschicht 116A Leiterbahnen mit feinem Mittenabstand umfassen kann, Bereiche um die Leiterbahnen mit feinem Mittenabstand herum in unmittelbar benachbarten Polymerschichten (z.B. der Dielektrikumsschicht 118A) verbotene Zonen gemäß einer Entwurfsregel sein und leitfähige Durchkontaktierungen können in diesen Zonen verboten sein. Daher können die Dummy-Verbinder 122B verankert werden, ohne gegen irgendwelche Entwurfsregeln zu verstoßen, indem einfach leitfähige Durchkontaktierungen 120E in die Dielektrikumsschicht 118E eingebaut werden. Die leitfähigen Durchkontaktierungen 120E, die mit den Dummy-Verbindern 122B verbunden sind, können gleichzeitig mit den leitfähigen Durchkontaktierungen 120E gebildet werden, die mit den funktionellen Verbindern 122A verbunden sind, und die gleiche Größe und Konfiguration wie diese aufweisen (siehe 1A, 2A, 2B, 2C). In anderen Ausführungsformen sind die Dummy-Verbinder 122B nicht mechanisch oder elektrisch mit irgendwelchen Durchkontaktierungen in der Umverteilungsstruktur 108 verbunden.
  • Die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E werden in Öffnungen in einer entsprechenden Dielektrikumsschicht 118A, 118B, 118C, 118D und 118E gebildet, durch welche sich die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E erstrecken. Die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E können ein beliebiges leitfähiges Material umfassen, wie z.B. Kupfer oder Ähnliches. In einigen Ausführungsformen können eine oder mehrere der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E derart formangepasst in den Öffnungen vorliegen, dass eine Dicke der leitfähigen Durchkontaktierungen entlang einer Seitenwand einer entsprechenden Dielektrikumsschicht im Wesentlichen die gleiche ist wie eine Dicke von seitlichen Teilen der leitfähigen Durchkontaktierungen (siehe z.B. die leitfähigen Durchkontaktierungen 120B, 120C und 120D der 1B). In anderen Ausführungsformen können eine oder mehrere der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E nicht-formangepasst sein und eine Dicke der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E entlang einer Seitenwand einer entsprechenden Dielektrikumsschicht kann eine andere sein als eine Dicke von seitlichen Teilen der leitfähigen Durchkontaktierungen. In einigen Ausführungsformen können die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E jeweils mindestens 50 % einer entsprechenden Öffnung füllen, in welcher die leitfähige Durchkontaktierung angeordnet ist. In einigen Ausführungsformen können die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E gefüllte Durchkontaktierungen sein und eine entsprechende Öffnung, in welcher die leitfähige Durchkontaktierung angeordnet ist, vollständig füllen (siehe z.B. die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E der 1C).
  • Jede der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E kann mit anderen leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E, die oberhalb und/oder unterhalb einer entsprechenden leitfähigen Durchkontaktierung 120A, 120B, 120C, 120D und 120E angeordnet sind, gestapelt sein oder nicht. 1 veranschaulicht leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E, welche nicht gestapelt sind, während 1C gestapelte leitfähige Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E (bezeichnet als gestapelte Durchkontaktierungen 120F) veranschaulicht. Die gestapelten Durchkontaktierungen 120F können eine beliebige Anzahl von mehreren leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E umfassen. Beispielsweise umfassen in 3C die ersten gestapelten Durchkontaktierungen 120F die leitfähigen Durchkontaktierungen 120B und 120C; die zweiten gestapelten Durchkontaktierungen 120F umfassen die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C und 120E und die dritten gestapelten Durchkontaktierungen 120F umfassen die leitfähigen Durchkontaktierungen 120B, 120C und 120D. Diese Konfigurationen sollen nicht beschränkend sein und andere Konfigurationen gestapelter Durchkontaktierungen können ebenfalls verwendet werden. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich eine Längsachse der gestapelten Durchkontaktierungen 120F durch eine Mitte jeder der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und/oder 120E, die Teil der gestapelten Durchkontaktierungen 120F sind. In einigen Ausführungsformen weisen leitfähige Durchkontaktierungen, die nicht gestapelt sind, jeweils eine Längsachse auf, welche von einer entsprechenden Längsachse anderer leitfähiger Durchkontaktierungen oberhalb und/oder unterhalb der leitfähigen Durchkontaktierungen versetzt ist. Obwohl die gestapelten Durchkontaktierungen 120F so dargestellt sind, dass sie gefüllte Durchkontaktierungen sind, können in anderen Ausführungsformen eine oder mehrere der mehreren Durchkontaktierungen der gestapelten Durchkontaktierungen 120F formangepasste Durchkontaktierungen sein.
  • Die Umverteilungsstruktur 108 umfasst ferner Dielektrikumsschichten 118A, 118B, 118C, 118D und 118E, in welchen die Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C und die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B, 120C, 120D und 120E angeordnet sind. Wie nachstehend noch detaillierter beschrieben wird, werden die Dielektrikumsschichten 118A, 118B, 118C und 118D in einigen Ausführungsformen nacheinander vor dem Verbinden der Vorrichtungs-Dies 102A und 102B mit der Umverteilungsstruktur 108 gebildet. Daher ein Wärmebudget der Dielektrikumsschichten 118A, 118B, 118C und 118D relativ hoch sein, da nicht das Problem besteht, dass Hochtemperatur-Härtungsverfahren für die Dielektrikumsschichten 118A, 118B, 118C und 118D die Leistungsfähigkeit der Vorrichtungen 102A oder 102B negativ beeinflusst. Daher können die Erwägungen hinsichtlich der Härtungstemperatur für die Dielektrikumsschichten 118A, 118B, 118C und 118D minimal sein und die Dielektrikumsschichten 118A, 118B, 118C und 118D können jeweils ein Polymer umfassen, wie z.B. Polybenzoxazol (PBO), Benzocyclobuten (BCB), ein Polyimid mit hoher Härtungstemperatur (z.B. mit einer Härtungstemperatur von mehr als 170 °C), ein Polyimid mit niedriger Härtungstemperatur (z.B. mit einer Härtungstemperatur von weniger als 170 °C) oder Ähnliches. Jede der Dielektrikumsschichten 118A, 118B, 118C, 118D und 118E kann eine Dicke in einem Bereich von 2 µm bis 7 µm aufweisen.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst eine Spannungspufferschicht 118F die Dielektrikumsschichten 118A und 118E und wird verwendet, um eine Spannung zwischen den leitfähigen Verbindern 122 und der Umverteilungsschicht 116A abzuschwächen. Eine Spannungsabschwächung kann besonders vorteilhaft sein in Ausführungsformen, wobei die Umverteilungsschicht 116A Bahnen mit feinem Mittenabstand (z.B. mit einem Mittenabstand von 2 µm oder weniger) umfasst und für eine Signalführung mit hoher Dichte verwendet wird. Wie in 2A, 2B und 2C dargestellt, weist die Spannungspufferschicht 118F eine Dicke T3 auf, welche eine gemeinsame Dicke der Dielektrikumsschicht 118A (mit einer Dicke T1) und der Dielektrikumsschicht 118E (mit einer Dicke T2) ist. In einigen Ausführungsformen liegt die Dicke T3 der Spannungspufferschicht 118F im Bereich von 5 µm bis 25 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T3 der Spannungspufferschicht 118F mindestens 15 µm, wenn die Umverteilungsschicht 116A in 1A, 1B und 1C einen Mittenabstand von 2 µm oder weniger aufweist, um für eine ausreichende Spannungsmilderung zwischen den leitfähigen Verbindern 122 und der Umverteilungsschicht 116A zu sorgen.
  • Ferner kann die Dicke T1 der Dielektrikumsschicht 118A die gleiche sein wie die Dicke T2 der Dielektrikumsschicht 118E oder nicht. Die Dielektrikumsschichten 118A und 118E können eine gleiche Materialzusammensetzung aufweisen oder nicht. Beispielsweise kann die Dielektrikumsschicht 118E weicher sein (z.B. einen niedrigeren Elastizitätsmodul aufweisen) als die Dielektrikumsschicht 118A, um Spannung abzuschwächen, die durch die leitfähigen Verbinder 122 auf die Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C ausgeübt wird. Beispielsweise kann die Dielektrikumsschicht 118E einen Elastizitätsmodul in einem Bereich von 2 GPa bis 4 GPa aufweisen, um Spannung abzuschwächen, die durch die leitfähigen Verbinder 122 ausgeübt wird. In einigen Ausführungsformen wird die Dielektrikumsschicht 118E gebildet, nachdem die Vorrichtungen 102A und 102B mit der Umverteilungsstruktur 108 verbunden sind. Daher kann die Dielektrikumsschicht 118E ein Polyimid mit niedriger Härtungstemperatur (z.B. mit einer Härtungstemperatur von weniger als 170 °C) umfassen, um eine Beschädigung der Vorrichtungen 102A und 102B zu verhindern. Andere Materialien können für die Dielektrikumsschicht 118E ebenfalls verwendet werden.
  • 4A bis 4K veranschaulichen verschiedene Zwischenschritte des Verfahrens zur Herstellung eines Package gemäß verschiedenen Ausführungsformen. In 4A bis 4K können verschiedene Merkmale des gebildeten Package ähnliche wie jene oben in Bezug auf 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C und 3 beschriebenen, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente hinweisen. Die verschiedenen Ausführungsformen, die oben in Bezug auf Elemente der 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C und 3 beschrieben werden, sind auch auf 4A bis 4K anwendbar und werden zur Verkürzung hierin nicht wiederholt.
  • 4A zeigt eine Querschnittsansicht eines Trägersubstrats 400 und einer Trennschicht 402, die auf dem Trägersubstrat 400 ausgebildet ist. In 4A ist eine einzelne Package-Zone dargestellt, es können jedoch mehrere Package-Zonen über dem Trägersubstrat 400 angeordnet sein, so dass mehrere Packages gleichzeitig über dem Trägersubstrat 400 gebildet werden können, und ein anschließendes Vereinzelungsverfahren angewendet wird, um jedes der mehreren Packages zu separieren.
  • Das Trägersubstrat 400 kann ein Glas-Trägersubstrat, ein Keramik-Trägersubstrat oder Ähnliches sein. Das Trägersubstrat 400 kann ein Wafer sein, so dass mehrere Packages gleichzeitig auf dem Trägersubstrat 400 gebildet werden können. Die Trennschicht 402 kann aus einem Material auf Polymerbasis gebildet werden, welches zusammen mit dem Trägersubstrat 400 von den darüber liegenden Strukturen, die den anschließenden in Schritten gebildet werden, entfernt werden kann. In einigen Ausführungsformen handelt es sich bei der Trennschicht 402 um ein Material auf Epoxidharzbasis zum thermischen Trennen, welches seine Haftungseigenschaft verliert, wenn es erwärmt wird, z.B. eine Licht-in Wärme-Umwandlungs(Light-to-Heat-Conversion, LTHC)-Trennbeschichtung. In anderen Ausführungsformen kann die Trennschicht 102 ein Ultraviolett(UV)-Klebstoff sein, welcher seine Haftungseigenschaft verliert, wenn er UV-Licht ausgesetzt wird. Die Trennschicht 402 kann als eine Flüssigkeit abgegeben und gehärtet werden, kann ein Laminatfilm sein, der auf das Trägersubstrat 400 laminiert wird, oder Ähnliches. Die obere Fläche der Trennschicht 402 kann geglättet werden und kann ein hohes Maß an Planarität aufweisen.
  • Wie außerdem in 4A dargestellt, wird eine Dielektrikumsschicht 118A auf der Trennschicht 402 abgeschieden und strukturiert. Die untere Fläche der Dielektrikumsschicht 118A kann mit der oberen Fläche der Trennschicht 402 in Kontakt stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Dielektrikumsschicht 118A durch ein beliebiges akzeptables Abscheidungsverfahren gebildet werden, wie z.B. Schleuderbeschichten, chemische Abscheidung aus der Gasphase (Chemical Vapor Deposition, CVD), Laminieren, Ähnliches oder eine Kombination davon. Nach dem Abscheiden wird die Dielektrikumsschicht 118A dann strukturiert, um Öffnungen zu bilden, um Teile der unmittelbar darunter liegenden Schicht (z.B. der Trennschicht 402) freizulegen. Das Strukturieren kann durch ein akzeptables Verfahren erfolgen, z.B. dadurch, dass die Dielektrikumsschicht 118A Licht ausgesetzt wird, wenn es sich bei der Dielektrikumsschicht 118A um ein lichtempfindliches Material handelt, oder durch Ätzen, beispielsweise durch ein anisotropes Ätzverfahren. Die Struktur der Öffnungen in der Dielektrikumsschicht 118A kann einer Struktur anschließend gebildeter leitfähiger Durchkontaktierungen 120A entsprechen (siehe 1A und 4B).
  • 4B zeigt die Bildung einer Metallisierungsstruktur über der Dielektrikumsschicht 118A. Die Metallisierungsstruktur umfasst die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und die Umverteilungsschicht 116A. Als ein Beispiel für die Bildung der Metallisierungsstruktur wird über der Dielektrikumsschicht 118A eine Keimschicht gebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Keimschicht eine Metallschicht, welche eine Einzelschicht oder eine zusammengesetzte Schicht sein kann, die mehrere Teilschichten umfasst, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Keimschicht eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Keimschicht kann beispielsweise durch PVD oder Ähnliches gebildet werden. Die Keimschicht kann so abgeschieden werden, dass sie sich durch Öffnungen in der Dielektrikumsschicht 118A erstreckt. Anschließend wird auf der Keimschicht ein Photoresist gebildet und strukturiert. Der Photoresist kann durch Schleuderbeschichten oder Ähnliches gebildet werden und kann zum Strukturieren Licht ausgesetzt werden. Die Struktur des Photoresists entspricht der Umverteilungsschicht 116A. Durch die Strukturierung werden Öffnungen durch den Photoresist gebildet, um die Keimschicht freizulegen. In den Öffnungen des Photoresists und auf den freiliegenden Teilen der Keimschicht wird ein leitfähiges Material gebildet. Das leitfähige Material kann durch Plattieren gebildet werden, z.B. durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren oder Ähnliches. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder Ähnliches umfassen. Anschließend werden der Photoresist und Teile der Keimschicht, auf welchen kein leitfähiges Material ausgebildet ist, entfernt. Der Photoresist kann durch ein akzeptables Veraschungs- oder Ablöseverfahren entfernt werden, z.B. unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas oder dergleichen. Sobald der Photoresist entfernt ist, werden freiliegende Teile der Keimschicht entfernt, z.B. durch ein akzeptables Ätzverfahren, z.B. durch Nass- oder Trockenätzen. Die verbleibenden Teile der Keimschicht und leitfähiges Material bilden die Metallisierungsstruktur (umfassend die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und die Umverteilungsschicht 116A).
  • 4C zeigt die Bildung der Dielektrikumsschichten 118B, 118C und 118D; der Umverteilungsschichten 116B und 116C und der leitfähigen Durchkontaktierungen 120B und 120C über der Dielektrikumsschicht 118A und der Umverteilungsschicht 116A. Die Abscheidung und Strukturierung der Dielektrikumsschichten 118B, 118C und 118D kann über ein ähnliches Verfahren wie jenes erfolgen, das in Bezug auf die Dielektrikumsschicht 118A beschrieben wurde. Die Bildung der leitfähigen Durchkontaktierungen 120B und 120C kann über ein ähnliches Verfahren wie jenes erfolgen, das in Bezug auf die leitfähige Durchkontaktierung 120A beschrieben wurde, und die Bildung der Umverteilungsschichten 116B und 116C kann über ein ähnliches Verfahren wie jenes erfolgen, das in Bezug auf die Umverteilungsschicht 116A beschrieben wurde. Eine oder mehrere der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A, 120B und 120C kann Öffnungen in einer entsprechenden Dielektrikumsschicht 118A, 118B und 118D vollständig füllen oder nicht. Das Ausmaß, wie sehr eine leitfähige Durchkontaktierung Öffnungen in einer entsprechenden Dielektrikumsschicht füllt, kann beispielsweise durch Steuern von Parametern (z.B. der Chemie) des Plattierungsverfahrens gesteuert werden, das angewendet wird, um die leitfähigen Durchkontaktierungen zu bilden. In der Dielektrikumsschicht 118D werden Öffnungen strukturiert, um Teile der Umverteilungsschicht 116C freizulegen.
  • In 4D werden über der und durch die Dielektrikumsschicht 116C Kontakte 110 gebildet. Die Kontakte 110 werden elektrisch mit der Umverteilungsschicht 116C verbunden und die Bildung der Kontakte 110 kann über ein ähnliches Verfahren wie jenes erfolgen, das in Bezug auf die Umverteilungsschicht 116A und die leitfähigen Durchkontaktierungen 120 beschrieben wurde. Wie außerdem durch 4D veranschaulicht, kann durch Verfahren wie Verdampfen, Elektroplattieren, Drucken, Lötmitteltransfer, Kugelanordnung oder Ähnliches gegebenenfalls Lötmittel 106 auf den Kontakten gebildet werden. In anderen Ausführungsformen kann davon abgesehen, vor dem Verbinden der Vorrichtungen 102A und 102B (siehe 4E) Lötmittel 106 auf den Kontakten 110 zu bilden. Beispielsweise kann vor dem Verbinden lediglich auf Vorrichtungsverbindern 104 der Vorrichtungen 102A und 102B Lötmittel 106 gebildet werden (siehe 4E).
  • In 4E werden die Vorrichtungen 102A und 102B mit den Kontakten 110 verbunden (z.B. durch Flip-Chip-Verbindung). Die Vorrichtungen 102A und 102B werden elektrisch mit den Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C verbunden, welche für eine Signalführung (z.B. zwischen den Vorrichtungen 102A und 102B), Stromversorgungsleitungen, Masseleitungen, Kombinationen davon oder Ähnliches sorgen können. Das Verbinden der Vorrichtungen 102A und 102B kann das Verbinden der Kontakte 110 mit den Vorrichtungsverbindern 104 der Vorrichtungen 102A und 102B unter Verwendung von Lötmittel 106 umfassen. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein Teil des Lötmittels 106 vor dem Verbinden der Vorrichtungen 102A und 102B auf den Kontakten 104 angeordnet werden oder nicht.
  • In 4F wird eine optionale Unterfüllung 112 zwischen der Dielektrikumsschicht 118D und den Vorrichtungen 102A und 102B abgegeben. Die Unterfüllung 112 kann um die Kontakte 104, die Kontakte 110 und das Lötmittel 106 herum angeordnet werden. Die Unterfüllung 112 kann durch ein kapillares Fließverfahren gebildet werden, nachdem die Vorrichtungen 102A und 102B befestigt sind, oder kann durch ein geeignetes Abscheidungsverfahren gebildet werden, bevor die Vorrichtungen 102A und 102B befestigt sind.
  • Wie außerdem durch 4F veranschaulicht, wird auf den verschiedenen Komponenten (z.B. um die Vorrichtungen 102A und 102B sowie die Unterfüllung 112, falls vorhanden, herum) ein Verkapselungsmittel 114 gebildet. Das Verkapselungsmittel 114 kann eine Formmasse, ein Epoxidharz oder Ähnliches sein und kann durch Formpressen, Spritzpressen oder Ähnliches aufgebracht werden. In einigen Ausführungsformen ist das Verkapselungsmittel 114 eine geformte Unterfüllung und die Unterfüllung 112 kann weggelassen werden. Das Verkapselungsmittel 114 kann ferner Füllstoffe umfassen, wie z.B. Siliziumdioxid oder Ähnliches. Das Verkapselungsmittel 114 kann in flüssiger Form um die Vorrichtungen 102A/102B herum abgegeben werden. Nachdem das Verkapselungsmittel 114 abgegeben ist, kann ein Härtungsverfahren durchgeführt werden, um das Verkapselungsmittel 114 zu härten.
  • Nach dem Härten kann das Verkapselungsmittel 114 ein optionales Planarisierungsverfahren durchlaufen (z.B. ein mechanisches Schleifen, ein chemischmechanisches Polieren (CMP) oder Ähnliches), um eine Planarität einer oberen Fläche des Verkapselungsmittels 114 zu verbessern. In einigen Ausführungsformen können durch das Planarisierungsverfahren eine oder mehrere der Vorrichtungen 102A und 102B freigelegt werden (siehe 4G). In einigen Ausführungsformen können durch das Planarisierungsverfahren ferner eine oder mehrere der Vorrichtungen 102A und 102B planarisiert werden, insbesondere in Ausführungsformen, wobei die Vorrichtungen 102A und 102B unterschiedliche Höhen aufweisen. Beispielsweise ist in 4G als ein Ergebnis des Planarisierungsverfahrens eine Höhe der Vorrichtung 102B im Vergleich zur 4F verringert worden.
  • In 4H wird ein Trägersubstrat-Ablöseverfahren durchgeführt, um das Trägersubstrat 400 von der Umverteilungsstruktur, z.B. der Dielektrikumsschicht 118A, zu entfernen (abzulösen). Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Ablösen Richten eines Lichts, z.B. eines Laserlichts oder eines UV-Lichts, auf die Trennschicht 402, so dass sich die Trennschicht 402 unter der Wärme des Lichts zersetzt und das Trägersubstrat 400 entfernt werden kann. Die Struktur wird dann umgekippt und unter Verwendung einer anderen Trennschicht 406 auf einem anderen Trägersubstrat 404 angeordnet. Das Trägersubstrat 404 kann ein ähnliches wie das Trägersubstrat 400 sein und die Trennschicht 406 kann eine ähnliche wie die Trennschicht 402 sein.
  • In 4I wird die Dielektrikumsschicht 118E auf der Dielektrikumsschicht 118A abgeschieden und strukturiert. Die Dielektrikumsschicht 118E kann aus einem gleichen Material gebildet werden wie die Dielektrikumsschicht 118A oder nicht. In einigen Ausführungsformen kann die Dielektrikumsschicht 118E durch ein beliebiges akzeptables Abscheidungsverfahren gebildet werden, z.B. durch Schleuderbeschichten, CVD, Laminieren, Ähnliches oder eine Kombination davon. Nach dem Abscheiden wird die Dielektrikumsschicht 118E dann strukturiert, um Öffnungen 408 zu bilden, um Teile der unmittelbar darunter liegenden Schicht freizulegen. Beispielsweise können die Öffnungen 408 die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A freilegen. Zumindest ein Teil der Öffnungen 408 (z.B. die Öffnung 408A) kann die darunter liegende Dielektrikumsschicht 118A freilegen, ohne irgendwelche leitfähigen Durchkontaktierungen freizulegen. Das Strukturieren kann durch ein akzeptables Verfahren erfolgen, z.B. dadurch, dass die Dielektrikumsschicht 118E Licht ausgesetzt wird, wenn es sich bei der Dielektrikumsschicht um ein lichtempfindliches Material handelt, oder durch Ätzen, beispielsweise durch ein anisotropes Ätzverfahren.
  • Die Struktur der Öffnungen 408 in der Dielektrikumsschicht 118E kann einer Struktur anschließend gebildeter leitfähiger Durchkontaktierungen 120E entsprechen (siehe 1A und 4J). Ferner kann als ein Ergebnis des Strukturierungsverfahrens der Öffnungen 408 ein Durchmesser der Öffnungen in Richtung der Dielektrikumsschicht 118A/der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A kontinuierlich abnehmen. Ein Durchmesser der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A kann in ähnlicher Weise in Richtung der Dielektrikumsschicht 118E/der Öffnungen 408 kontinuierlich abnehmen (z.B. als ein Ergebnis des in Bezug auf 4A beschriebenen Strukturierungsverfahrens).
  • 4J zeigt die Bildung einer Metallisierungsstruktur über der Dielektrikumsschicht 118E. Die Metallisierungsstruktur umfasst die leitfähigen Durchkontaktierungen 120E und die leitfähigen Verbinder 122. Die leitfähigen Verbinder 122 umfassen die funktionellen Verbinder 122A und gegebenenfalls Dummy-Verbinder 122B. Als ein Beispiel für die Bildung der Metallisierungsstruktur wird über der Dielektrikumsschicht 118E eine Keimschicht gebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Keimschicht eine Metallschicht, welche eine Einzelschicht oder eine zusammengesetzte Schicht sein kann, die mehrere Teilschichten umfasst, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Keimschicht eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Keimschicht kann beispielsweise durch PVD oder Ähnliches gebildet werden. Die Keimschicht kann so abgeschieden werden, dass sie sich durch Öffnungen in der Dielektrikumsschicht 118E erstreckt. Anschließend wird auf der Keimschicht ein Photoresist gebildet und strukturiert. Der Photoresist kann durch Schleuderbeschichten oder Ähnliches gebildet werden und kann zum Strukturieren Licht ausgesetzt werden. Die Struktur des Photoresists entspricht den leitfähigen Verbindern 122. Durch die Strukturierung werden Öffnungen durch den Photoresist gebildet, um die Keimschicht freizulegen. In den Öffnungen des Photoresists und auf den freiliegenden Teilen der Keimschicht wird ein leitfähiges Material gebildet. Das leitfähige Material kann durch Plattieren gebildet werden, z.B. durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren oder Ähnliches. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder Ähnliches umfassen. Anschließend werden der Photoresist und Teile der Keimschicht, auf welchen kein leitfähiges Material ausgebildet ist, entfernt. Der Photoresist kann durch ein akzeptables Veraschungs- oder Ablöseverfahren entfernt werden, z.B. unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas oder dergleichen. Sobald der Photoresist entfernt ist, werden freiliegende Teile der Keimschicht entfernt, z.B. durch ein akzeptables Ätzverfahren, z.B. durch Nass- oder Trockenätzen. Die verbleibenden Teile der Keimschicht und leitfähiges Material bilden die Metallisierungsstruktur (umfassend die leitfähigen Durchkontaktierungen 120E und die leitfähigen Verbinder 122). Anschließend können durch Verfahren wie Verdampfen, Elektroplattieren, Drucken, Lötmitteltransfer, Kugelanordnung oder Ähnliches auf den leitfähigen Verbindern 122 Lötmittelzonen gebildet werden. So kann über das oben in 4A bis 4J beschriebene Verfahren eine Umverteilungsstruktur 108 gemäß einer Ausführungsform gebildet werden.
  • In 4K wird ein Trägersubstrat-Ablöseverfahren durchgeführt, um das Trägersubstrat 404 von der Umverteilungsstruktur 108 und den Vorrichtungen 102A und 102B zu entfernen (abzulösen). Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das Ablösen Richten eines Lichts, z.B. eines Laserlichts oder eines UV-Lichts, auf die Trennschicht 406, so dass sich die Trennschicht 406 unter der Wärme des Lichts zersetzt und das Trägersubstrat 404 entfernt werden kann. Anschließend wird ein Vereinzelungsverfahren durch Sägen entlang Ritzlinienzonen durchgeführt, z.B. zwischen benachbarten Package-Zonen. Durch das Sägen wird das Package, welches die Vorrichtungen 102A und 102B umfasst, von anderen Packages, die auf den Trägersubstraten 400 und 404 gebildet werden, vereinzelt.
  • 4K zeigt außerdem das Verbinden eines Substrats 410 mit der Umverteilungsstruktur 108 unter Verwendung der leitfähigen Verbinder 122. Das Package-Substrat 410 kann aus einem Halbleitermaterial wie Silizium, Germanium, Diamant oder Ähnlichem gebildet werden. Alternativ können auch Verbindungsmaterialien wie Siliziumgermanium, Siliziumcarbid, Galliumarsen, Indiumarsenid, Indiumphosphid, Siliziumgermaniumcarbid, Galliumarsenphosphid, Galliumindiumphosphid, Kombinationen dieser und Ähnliches verwendet werden. Außerdem kann das Package-Substrat 410 ein SOI-Substrat sein. Im Allgemeinen umfasst ein SOI-Substrat eine Schicht eines Halbleitermaterials, wie z.B. epitaxiales Silizium, Germanium, Siliziumgermanium, SOI, SGOI oder Kombinationen davon. Das Package-Substrat 410 basiert in einer alternativen Ausführungsform auf einem isolierenden Kern, z.B. einem Kern aus glasfaserverstärktem Harz. Ein beispielhaftes Kernmaterial ist ein Glasfaserharz wie FR4. Alternativen für das Kernmaterial umfassen Bismaleimid-Triazin-BT-Harz oder alternativ andere PCB-Materialien oder -Filme. Aufbaufilme wie ABF oder andere Laminate können für das Package-Substrat 410 verwendet werden.
  • Das Package-Substrat 410 kann aktive und passive Vorrichtungen umfassen. Wie der Fachmann erkennt, kann eine breite Vielfalt von Vorrichtungen, z.B. Transistoren, Kondensatoren, Widerstände, Kombinationen dieser und Ähnliches verwendet werden, um die strukturellen und funktionellen Erfordernisse des Entwurfs für das Halbleiter-Package zu erfüllen. Die Vorrichtungen können dann durch beliebige geeignete Verfahren gebildet werden.
  • Das Package-Substrat 410 kann außerdem Metallisierungsschichten und Durchkontaktierungen und Kontaktflecken über den Metallisierungsschichten und Durchkontaktierungen umfassen. Die Metallisierungsschichten können über den aktiven und passiven Vorrichtungen gebildet werden, um funktionelle Schaltungen zu bilden. Die Metallisierungsschichten können aus abwechselnden Schichten dielektrischen (z.B. Low-k-Dielektrikumsmaterial) und leitfähigen Materials (z.B. Kupfer) gebildet werden, wobei Durchkontaktierungen die Schichten leitfähigen Materials verbinden und durch ein beliebiges geeignetes Verfahren (z.B. Abscheidung, Damaszener-Verfahren, Doppel-Damaszener-Verfahren oder Ähnliches) gebildet werden können. In einigen Ausführungsformen ist das Package-Substrat 410 weitgehend frei von aktiven und passiven Vorrichtungen.
  • In einigen Ausführungsformen können die leitfähigen Verbinder 122 aufgeschmolzen werden, um die Umverteilungsstruktur 108 an den Kontaktflecken des Package-Substrats 410 zu befestigen. Die leitfähigen Verbinder 122 verbinden das Substrat 410, umfassend Metallisierungsschichten in dem Substrat 410, elektrisch und/oder physisch mit der Umverteilungsstruktur 108, welche wiederum das Substrat 410 elektrisch mit den Vorrichtungen 102A und 102B verbindet. In einigen Ausführungsformen können passive Vorrichtungen (z.B. oberflächenmontierte Vorrichtungen (Surface Mount Devices, SMDs))mit der gleichen Fläche des Package-Substrats 410 verbunden sein wie die leitfähigen Verbinder 122.
  • Die leitfähigen Verbinder 122 können ein darauf ausgebildetes (nicht dargestelltes) Epoxidharz-Flussmittel aufweisen, bevor sie aufgeschmolzen werden, wobei zumindest einiges des Epoxidharz-Teils des Epoxidharz-Flussmittels zurückbleibt, nachdem die Umverteilungsstruktur 108 an dem Substrat 410 befestigt ist. Dieser zurückbleibende Epoxidharz-teil kann als eine Unterfüllung fungieren, um Spannungen zu verringern und die Verbindungen zu schützen, die aus dem Aufschmelzen der leitfähigen Verbinder 122 resultieren. In einigen Ausführungsformen kann zwischen der Umverteilungsstruktur 108 und dem Substrat 410 eine Unterfüllung gebildet werden, welche die leitfähigen Verbinder 122 umgibt. Die Unterfüllung kann durch ein kapillares Fließverfahren gebildet werden, nachdem die Umverteilungsstruktur 108 befestigt ist, oder kann durch ein geeignetes Abscheidungsverfahren gebildet werden, bevor die Umverteilungsstruktur 108 befestigt ist.
  • Andere Merkmale und Verfahren können ebenfalls umfasst sein. Beispielsweise können Prüfstrukturen umfasst sein, um bei der Verifikationsprüfung des 3D-Packaging oder von 3DIC-Vorrichtungen zu helfen. Die Prüfstrukturen können beispielsweise Prüf-Kontaktflecken umfassen, die in einer Umverteilungsschicht oder auf einem Substrat ausgebildet sind, welches die Prüfung des 3D-Packaging oder der 3DIC, die Verwendung von Sonden und/oder Testkarten und/oder Ähnliches ermöglicht. Die Verifikationsprüfung kann an Zwischenstrukturen ebenso wie an der fertigen Struktur durchgeführt werden. Außerdem können die hierin offenbarten Strukturen und Verfahren in Verbindung mit Testmethodiken verwendet werden, welche eine Zwischenverifikation bekannter guter Dies umfassen, um die Ausbeute zu erhöhen und die Kosten zu verringern.
  • 5A und 5B veranschaulichen Zwischenschritte des Verfahrens zur Herstellung einer Umverteilungsstruktur 108 gemäß anderen Ausführungsformen. In 5A und 5B ist die Dielektrikumsschicht 118E weggelassen und die Dielektrikumsschicht 118A wird als eine Spannungspufferschicht zum Abschwächen von Spannungen zwischen den leitfähigen Verbindern 122 (siehe 5B) und den Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C verwendet. Daher kann eine Dicke T1 der Dielektrikumsschicht 118A größer sein als entsprechende Dicken der Dielektrikumsschichten 118B, 118C und 118D. Beispielsweise kann eine Dicke jeder der Dielektrikumsschichten 118B, 118C und 118D im Bereich von 5 µm bis 7 µm liegen, während eine Dicke T1 der Dielektrikumsschicht 118A im Bereich von 5 µm bis 45 µm liegen kann. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T1 der Dielektrikumsschicht 118A mindestens 15 µm, wenn die Umverteilungsschicht 116A einen Mittenabstand von 2 µm oder weniger aufweist, um für einen ausreichenden Spannungsabbau zwischen den leitfähigen Verbindern 122 und der Umverteilungsschicht 116A zu sorgen. Durch Bereitstellen einer dickeren Dielektrikumsschicht 118A kann eine Spannungspufferung erreicht werden, ohne die Dielektrikumsschicht 118E einzubauen.
  • 5A zeigt einen Zwischenschritt der Herstellung, nachdem die Vorrichtungen 102A und 102B mit den Kontakten 110 verbunden sind und die Dielektrikumsschicht 118A freigelegt ist. Die verschiedenen Verfahrensschritte zum Bilden der Merkmale, die in 5A dargestellt sind, sind oben in den 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C, 3 und 4A bis 4H beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente anzeigen, die durch gleiche Verfahren gebildet werden.
  • In 5B werden über der Dielektrikumsschicht 118A die leitfähigen Verbinder 122 gebildet. Die leitfähigen Verbinder 122 umfassen die funktionellen Verbinder 122A und gegebenenfalls Dummy-Verbinder 122B. Als ein Beispiel für die Bildung der leitfähigen Verbinder 122 wird über der Dielektrikumsschicht 118A eine Keimschicht 502 gebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Keimschicht 502 eine Metallschicht, welche eine Einzelschicht oder eine zusammengesetzte Schicht sein kann, die mehrere Teilschichten umfasst, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Keimschicht 502 eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Keimschicht 502 kann beispielsweise durch PVD oder Ähnliches gebildet werden. Anschließend wird auf der Keimschicht 502 ein Photoresist gebildet und strukturiert. Der Photoresist kann durch Schleuderbeschichten oder Ähnliches gebildet werden und kann zum Strukturieren Licht ausgesetzt werden. Die Struktur des Photoresists entspricht den leitfähigen Verbindern 122. Durch die Strukturierung werden Öffnungen durch den Photoresist gebildet, um die Keimschicht 502 freizulegen. In den Öffnungen des Photoresists und auf den freiliegenden Teilen der Keimschicht wird ein leitfähiges Material gebildet. Das leitfähige Material kann durch Plattieren gebildet werden, z.B. durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren oder Ähnliches. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder Ähnliches umfassen. Anschließend werden der Photoresist und Teile der Keimschicht, auf welchen kein leitfähiges Material ausgebildet ist, entfernt. Der Photoresist kann durch ein akzeptables Veraschungs- oder Ablöseverfahren entfernt werden, z.B. unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas oder dergleichen. Sobald der Photoresist entfernt ist, werden freiliegende Teile der Keimschicht entfernt, z.B. durch ein akzeptables Ätzverfahren, z.B. durch Nass- oder Trockenätzen. Die verbleibenden Teile der Keimschicht und leitfähiges Material bilden die leitfähigen Verbinder 122. Anschließend können durch Verfahren wie Verdampfen, Elektroplattieren, Drucken, Lötmitteltransfer, Kugelanordnung oder Ähnliches auf den leitfähigen Verbindern 122 Lötmittelzonen gebildet werden. So kann eine Umverteilungsstruktur 108 gemäß einer Ausführungsform gebildet werden. Anschließende Verarbeitungsschritte können beispielsweise angewendet werden, wie oben in Bezug auf 4K beschrieben, um ein Package-Substrat mit der Umverteilungsstruktur 108 zu verbinden.
  • 6A und 6B veranschaulichen Zwischenschritte des Verfahrens zur Herstellung einer Umverteilungsstruktur 108 gemäß anderen Ausführungsformen. In 6A und 6B kann die Dielektrikumsschicht 118E weggelassen werden und die Dielektrikumsschicht 118A wird als eine Spannungspufferschicht zum Abschwächen von Spannungen zwischen den leitfähigen Verbindern 122 (siehe 6B) und den Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C verwendet. Daher kann eine Dicke T1 der Dielektrikumsschicht 118A größer sein als entsprechende Dicken der Dielektrikumsschichten 118B, 118C und 118D. Beispielsweise kann eine Dicke jeder der Dielektrikumsschichten 118B, 118C und 118D im Bereich von 5 µm bis 7 µm liegen, während eine Dicke T1 der Dielektrikumsschicht 118A im Bereich von 5 µm bis 45 µm liegen kann. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T1 der Dielektrikumsschicht 118A mindestens 15 µm, wenn die Umverteilungsschicht 116A einen Mittenabstand von 2 µm oder weniger aufweist, um für einen ausreichenden Spannungsabbau zwischen den leitfähigen Verbindern 122 und der Umverteilungsschicht 116A zu sorgen. Durch Bereitstellen einer dickeren Dielektrikumsschicht 118A kann eine Spannungspufferung erreicht werden, ohne die Dielektrikumsschicht 118E einzubauen.
  • 6A zeigt einen Zwischenschritt der Herstellung, nachdem die Vorrichtungen 102A und 102B mit den Kontakten 110 verbunden sind und die Dielektrikumsschicht 118A freigelegt ist. Die verschiedenen Verfahrensschritte zum Bilden der Merkmale, die in 6A dargestellt sind, sind oben in den 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C, 3 und 4A bis 4H beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente anzeigen, die durch gleiche Verfahren gebildet werden. Wie außerdem durch 6A veranschaulicht, wird ein Ätzverfahren auf die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A angewendet, um die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A bis unterhalb einer oberen Fläche der Dielektrikumsschicht 118A auszusparen. Durch das Aussparen der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A können Öffnungen 602 in der Dielektrikumsschicht 118A oberhalb der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A gebildet werden. Das Ätzverfahren kann ein selektives Ätzen sein, durch welches die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A mit einer höheren Geschwindigkeit geätzt werden als die Dielektrikumsschicht 118A.
  • In 6B werden über der Dielektrikumsschicht 118A die leitfähigen Verbinder 122 gebildet. Die leitfähigen Verbinder 122 können Lötmittelzonen umfassen, welche ohne dazwischen angeordnete UBM-Elemente direkt auf der Umverteilungsschicht 116A angeordnet sind. Ein Teil der Lötmittelzonen kann sich zumindest teilweise in die Öffnungen 602 in der Dielektrikumsschicht 118A erstrecken. Die Lötmittelzonen können durch Verfahren wie Verdampfen, Elektroplattieren, Drucken, Lötmitteltransfer, Kugelanordnung oder Ähnliches auf der Umverteilungsschicht 116A gebildet werden. So kann eine Umverteilungsstruktur 108 gemäß einer Ausführungsform gebildet werden. Anschließende Verarbeitungsschritte können beispielsweise angewendet werden, wie oben in Bezug auf 4K beschrieben, um ein Package-Substrat mit der Umverteilungsstruktur 108 zu verbinden.
  • 7A bis 7E veranschaulichen verschiedene Zwischenschritte des Verfahrens zur Herstellung der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und der Umverteilungsschicht 116A, wenn eine dickere Dielektrikumsschicht 118A als eine Spannungspufferschicht verwendet wird, gemäß einigen Ausführungsformen. Beispielsweise können die in Bezug auf 7A bis 7E beschriebenen Verfahrensausführungsformen in Kombination mit den Ausführungsformen verwendet werden, die in 5A, 5B, 6A und 6B beschrieben sind. Da eine relativ dicke Dielektrikumsschicht 118A abgeschieden wird, können für die Bildung der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und der Umverteilungsschicht 116A Erwägungen in Betracht gezogen werden, um für eine ausreichend glatte Topographie für eine obere Fläche der Umverteilungsschicht 116A zu sorgen.
  • 7A zeigt die Dielektrikumsschicht 118A nach dem Strukturieren auf dem Trägersubstrat 400 und dem Trennfilm 402. Die Dielektrikumsschicht 118A kann als eine Spannungspufferschicht für anschließend gebildete leitfähige Elemente verwendet werden und kann in einigen Ausführungsformen eine Dicke im Bereich von 5 µm bis 45 µm aufweisen. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T1 der Dielektrikumsschicht 118A mindestens 15 µm, wenn die Umverteilungsschicht 116A einen Mittenabstand von 2 µm oder weniger aufweist, um für einen ausreichenden Spannungsabbau zwischen den leitfähigen Verbindern 122 und der Umverteilungsschicht 116A zu sorgen. Es werden Öffnungen in der Dielektrikumsschicht 118A strukturiert, um Teile des Trennfilms 402 freizulegen. Die Abscheidung und Strukturierung der Dielektrikumsschicht 118A können ähnlich erfolgen wie die oben in 4A beschriebenen und werden zur Verkürzung hierin nicht wiederholt.
  • In 7B wird ein leitfähiges Material 702 über der Dielektrikumsschicht 118A und in den Öffnungen der Dielektrikumsschicht 118A gebildet. Als ein Beispiel für die Bildung des leitfähigen Materials 702 wird über der Dielektrikumsschicht 118A eine Keimschicht 704 gebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Keimschicht 704 eine Metallschicht, welche eine Einzelschicht oder eine zusammengesetzte Schicht sein kann, die mehrere Teilschichten umfasst, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Keimschicht 704 eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Keimschicht 704 kann beispielsweise durch PVD oder Ähnliches gebildet werden. Auf der Keimschicht 704 wird das leitfähige Material 702 gebildet. Das leitfähige Material 702 kann durch Plattieren gebildet werden, z.B. durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren oder Ähnliches. Das leitfähige Material 702 kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder Ähnliches umfassen.
  • In 7C wird ein Planarisierungsverfahren (z.B. ein mechanisches Schleifen, ein CMP oder Ähnliches) auf die oberen Flächen des leitfähigen Materials 702 (siehe 7B) und die Dielektrikumsschicht 118A angewendet. In einigen Ausführungsformen werden durch das Planarisierungsverfahren obere Flächen des leitfähigen Materials 702 geglättet, um die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A zu definieren. Beispielsweise weist eine obere Fläche der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A vor der Planarisierung eine höheres Maß an Planarität auf als das leitfähige Material 702. Außerdem können nach der Planarisierung obere Flächen der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und der Dielektrikumsschicht 118A im Wesentlichen koplanar sein.
  • In 7D wird über der Dielektrikumsschicht 118A und den leitfähigen Durchkontaktierungen 120A eine Keimschicht 706 gebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Keimschicht 706 eine Metallschicht, welche eine Einzelschicht oder eine zusammengesetzte Schicht sein kann, die mehrere Teilschichten umfasst, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Keimschicht 706 eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Keimschicht 706 kann beispielsweise durch PVD oder Ähnliches gebildet werden.
  • Wie ebenfalls in 7D veranschaulicht, wird auf der Keimschicht 706 ein Photoresist 708 gebildet und strukturiert. Der Photoresist kann durch Schleuderbeschichten oder Ähnliches gebildet werden und kann zum Strukturieren Licht ausgesetzt werden. Die Struktur des Photoresists 708 entspricht der Umverteilungsschicht 116A (siehe 7E). Durch die Strukturierung werden Öffnungen durch den Photoresist gebildet, um die Keimschicht 706 freizulegen.
  • In 7E wird in den Öffnungen des Photoresists 708 und auf den freiliegenden Teilen der Keimschicht ein leitfähiges Material (z.B. die Umverteilungsschicht 116A) gebildet. Das leitfähige Material kann durch Plattieren gebildet werden, z.B. durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren oder Ähnliches. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder Ähnliches umfassen. Anschließend werden der Photoresist 708 und Teile der Keimschicht 706, auf welchen kein leitfähiges Material ausgebildet ist, entfernt. Der Photoresist 708 kann durch ein akzeptables Veraschungs- oder Ablöseverfahren entfernt werden, z.B. unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas oder dergleichen. Sobald der Photoresist 708 entfernt ist, werden freiliegende Teile der Keimschicht 706 entfernt, z.B. durch ein akzeptables Ätzverfahren, z.B. durch Nass- oder Trockenätzen. Die verbleibenden Teile der Keimschicht 706 und leitfähiges Material bilden die Umverteilungsschicht 116A.
  • 8A bis 8E veranschaulichen verschiedene Zwischenschritte des Verfahrens zur Herstellung der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und der Umverteilungsschicht 116A, wenn eine dickere Dielektrikumsschicht 118A als eine Spannungspufferschicht verwendet wird, gemäß alternativen Ausführungsformen. Beispielsweise können die in Bezug auf 8A bis 8E beschriebenen Verfahrensausführungsformen in Kombination mit den Ausführungsformen verwendet werden, die in 5A, 5B, 6A und 6B beschrieben sind. Da eine relativ dicke Dielektrikumsschicht 118A abgeschieden wird, können für die Bildung der leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und der Umverteilungsschicht 116A Erwägungen in Betracht gezogen werden, um für eine ausreichend glatte Topographie für eine obere Fläche der Umverteilungsschicht 116A zu sorgen.
  • 8A zeigt die Dielektrikumsschicht 118A nach dem Strukturieren auf dem Trägersubstrat 400 und dem Trennfilm 402. Die Dielektrikumsschicht 118A kann als eine Spannungspufferschicht für anschließend gebildete leitfähige Elemente verwendet werden und kann in einigen Ausführungsformen eine Dicke T1 im Bereich von 5 µm bis 45 µm aufweisen. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T1 der Dielektrikumsschicht 118A mindestens 15 µm, wenn die Umverteilungsschicht 116A einen Mittenabstand von 2 µm oder weniger aufweist, um für einen ausreichenden Spannungsabbau zwischen den leitfähigen Verbindern 122 und der Umverteilungsschicht 116A zu sorgen. Es werden Öffnungen 802 in der Dielektrikumsschicht 118A strukturiert, um Teile des Trennfilms 402 freizulegen. Die Abscheidung und Strukturierung der Dielektrikumsschicht 118A können ähnlich erfolgen wie die oben in 4A beschriebenen und werden zur Verkürzung hierin nicht wiederholt. Ein Durchmesser D5 der Öffnungen 802 in dem Dielektrikum 118 kann relativ groß sein (z.B. größer als bei der Ausführungsform der 4A oder 7A). Beispielsweise kann der Durchmesser D5 in einigen Ausführungsformen im Bereich von 25 µm bis 45 µm liegen.
  • In 8B wird eine Keimschicht 803 über der Dielektrikumsschicht 118A und in den Öffnungen 802 (siehe 8A) gebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Keimschicht 803 eine Metallschicht, welche eine Einzelschicht oder eine zusammengesetzte Schicht sein kann, die mehrere Teilschichten umfasst, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Keimschicht 803 eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Keimschicht 803 kann beispielsweise durch PVD oder Ähnliches gebildet werden.
  • Wie ebenfalls in 8B veranschaulicht, wird auf der Keimschicht 803 ein Photoresist 804 gebildet und strukturiert. Der Photoresist 804 kann durch Schleuderbeschichten oder Ähnliches gebildet werden und kann zum Strukturieren Licht ausgesetzt werden, um Öffnungen 806 zu definieren, welche die Keimschicht 803 freilegen. Die Öffnungen 806 können innerhalb der Öffnungen 802 angeordnet sein und teilweise Teile der Keimschicht 803 in den Öffnungen 802 freilegen. Beispielsweise ist eine Breite der Öffnungen 806 geringer als eine Breite der Öffnungen 802.
  • In 8C wird in den Öffnungen 806 des Photoresists 804 und auf den frei liegenden Teilen der Keimschicht 803 ein leitfähiges Material 808 gebildet. Das leitfähige Material 808 kann durch Plattieren gebildet werden, z.B. durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren oder Ähnliches. Das leitfähige Material 808 kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder Ähnliches umfassen. Nachdem das leitfähige Material 808 gebildet ist, wird der Photoresist 804 entfernt. Der Photoresist 804 kann durch ein akzeptables Veraschungs- oder Ablöseverfahren entfernt werden, z.B. unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas oder dergleichen. Das leitfähige Material 808 kann verwendet werden, um eine Planarität oberer Flächen der Umverteilungsschicht 116A zu verbessern, die in einem anschließenden Plattierungsschritt gebildet wird (siehe 8E).
  • In 8D wird auf der Keimschicht 803 ein Photoresist 810 gebildet und strukturiert. Der Photoresist 810 kann durch Schleuderbeschichten oder Ähnliches gebildet werden und kann zum Strukturieren Licht ausgesetzt werden, um Öffnungen 812 zu definieren, welche die Keimschicht 803 und das leitfähige Material 808 freilegen. Die Öffnungen 812 können breiter sein als die Öffnungen 802 und 806 und eine Struktur der Öffnungen 812 kann einer Struktur der Umverteilungsschicht 116A entsprechen (siehe 8E).
  • In 8E wird in den Öffnungen 812 des Photoresists 810 und auf den freiliegenden Teilen der Keimschicht 803 sowie des leitfähigen Materials 808 ein leitfähiges Material gebildet. Das leitfähige Material kann durch Plattieren gebildet werden, z.B. durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren oder Ähnliches. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder Ähnliches umfassen. Anschließend werden der Photoresist und Teile der Keimschicht 706, auf welchen kein leitfähiges Material ausgebildet ist, entfernt. Der Photoresist kann durch ein akzeptables Veraschungs- oder Ablöseverfahren entfernt werden, z.B. unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas oder dergleichen. Sobald der Photoresist entfernt ist, werden freiliegende Teile der Keimschicht entfernt, z.B. durch ein akzeptables Ätzverfahren, z.B. durch Nass- oder Trockenätzen. Die verbleibenden Teile der Keimschicht 803, das leitfähige Material 808 und das in 8E plattierte leitfähige Material bilden die Metallisierungsstruktur (umfassend die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A und die Umverteilungsschicht 112A). Da das leitfähige Material 808 in das Plattierungsverfahren einbezogen ist, kann eine obere Fläche der Umverteilungsschicht 116A verbesserte Planarität aufweisen, verglichen mit Ausführungsformen, bei denen das leitfähige Material 808 nicht einbezogen ist.
  • 9A bis 9C veranschaulichen Zwischenschritte des Verfahrens zur Herstellung einer Umverteilungsstruktur 108 gemäß anderen Ausführungsformen. In 9A bis 9C können die Dielektrikumsschicht 118A und die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A weggelassen werden und die Dielektrikumsschicht 118E wird als eine Spannungspufferschicht zum Abschwächen von Spannungen zwischen den leitfähigen Verbindern 122 (siehe 9C) und den Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C verwendet. Daher kann eine Dicke T2 der Dielektrikumsschicht 118E größer als entsprechende Dicken der Dielektrikumsschichten 118B, 118C und 118D sein. Beispielsweise kann eine Dicke jeder der Dielektrikumsschichten 118B, 118C und 118D im Bereich von 5 µm bis 7 µm liegen, während eine Dicke T2 der Dielektrikumsschicht 118E im Bereich von 5 µm bis 45 µm liegen kann. In einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T2 der Dielektrikumsschicht 118E mindestens 15 µm, wenn die Umverteilungsschicht 116A einen Mittenabstand von 2 µm oder weniger aufweist, um für einen ausreichenden Spannungsabbau zwischen den leitfähigen Verbindern 122 und der Umverteilungsschicht 116A zu sorgen. Durch Bereitstellen einer dickeren Dielektrikumsschicht 118E kann eine Spannungspufferung erreicht werden, ohne die Dielektrikumsschicht 118A einzubauen.
  • 9A zeigt einen Zwischenschritt der Herstellung, nachdem die Vorrichtungen 102A und 102B mit den Kontakten 110 verbunden sind. Wie oben beschrieben, werden in den Ausführungsformen der 9A bis 9C die Dielektrikumsschicht 118A und die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A weggelassen. Daher werden durch das Entfernen des Trägers 400 (siehe 4H) die Dielektrikumsschicht 118B und die Umverteilungsschicht 116A freigelegt. Die verschiedenen Verfahrensschritte zum Bilden der Merkmale, die in 9A dargestellt sind, sind oben in 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C, 3 und 4A bis 4H beschrieben, außer dass die Dielektrikumsschicht 118A und die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A weggelassen werden, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente anzeigen, die durch gleiche Verfahren gebildet werden. Da die Dielektrikumsschicht 118A und die leitfähigen Durchkontaktierungen 120A nicht einbezogen sind, kann die Umverteilungsschicht 116A direkt auf einem Trennfilm (z.B. dem Trennfilm 402, siehe 4A) über einem Trägersubstrat (z.B. dem Trägersubstrat 400, siehe 4A) gebildet werden.
  • In 9B wird die Dielektrikumsschicht 118E auf der Dielektrikumsschicht 118A abgeschieden und strukturiert. In einigen Ausführungsformen kann die Dielektrikumsschicht 118E durch ein akzeptables Abscheidungsverfahren gebildet werden, wie z.B. Schleuderbeschichten, CVD, Laminieren, Ähnliches oder eine Kombination davon. Eine Dicke T2 der Dielektrikumsschicht 118E kann mindestens 15 µm betragen, um für einen ausreichenden Spannungsabbau zwischen den anschließend gebildeten leitfähigen Verbindern 122 (siehe 9C) und der Umverteilungsschicht 116A zu sorgen. Nach dem Abscheiden wird die Dielektrikumsschicht 118E dann strukturiert, um Öffnungen 902 zu bilden, um Teile der unmittelbar darunter liegenden Schicht freizulegen. Beispielsweise können die Öffnungen 902 die Umverteilungsschicht 116A freilegen. Das Strukturieren kann durch ein akzeptables Verfahren erfolgen, z.B. dadurch, dass die Dielektrikumsschicht 118E Licht ausgesetzt wird, wenn es sich bei der Dielektrikumsschicht um ein lichtempfindliches Material handelt, oder durch Ätzen, beispielsweise durch ein anisotropes Ätzverfahren.
  • Die Struktur der Öffnungen 902 in der Dielektrikumsschicht 118E kann einer Struktur anschließend gebildeter leitfähiger Durchkontaktierungen 120A (siehe 9C) entsprechen. Ferner kann als ein Ergebnis des Strukturierungsverfahrens der Öffnungen 902 ein Durchmesser der Öffnungen 902 in Richtung der Umverteilungsschicht 116A kontinuierlich abnehmen.
  • 9C zeigt die Bildung einer Metallisierungsstruktur über der Dielektrikumsschicht 118E. Die Metallisierungsstruktur umfasst leitfähige Durchkontaktierungen 120A und leitfähige Verbinder 122. Als ein Beispiel für die Herstellung der Metallisierungsstruktur wird über der Dielektrikumsschicht 118E eine Keimschicht gebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Keimschicht eine Metallschicht, welche eine Einzelschicht oder eine zusammengesetzte Schicht sein kann, die mehrere Teilschichten umfasst, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Keimschicht eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Keimschicht kann beispielsweise durch PVD oder Ähnliches gebildet werden. Die Keimschicht kann so abgeschieden werden, dass sie sich durch die Öffnungen 902 (siehe 9B) in der Dielektrikumsschicht 118E erstreckt. Anschließend wird auf der Keimschicht ein Photoresist gebildet und strukturiert. Der Photoresist kann durch Schleuderbeschichten oder Ähnliches gebildet werden und kann zum Strukturieren Licht ausgesetzt werden. Die Struktur des Photoresists entspricht den leitfähigen Verbindern 122. Durch die Strukturierung werden Öffnungen durch den Photoresist gebildet, um die Keimschicht freizulegen. In den Öffnungen des Photoresists und auf den freiliegenden Teilen der Keimschicht wird ein leitfähiges Material gebildet. Das leitfähige Material kann durch Plattieren gebildet werden, z.B. durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren oder Ähnliches. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder Ähnliches umfassen. Anschließend werden der Photoresist und Teile der Keimschicht, auf welchen kein leitfähiges Material ausgebildet ist, entfernt. Der Photoresist kann durch ein akzeptables Veraschungs- oder Ablöseverfahren entfernt werden, z.B. unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas oder dergleichen. Sobald der Photoresist entfernt ist, werden freiliegende Teile der Keimschicht entfernt, z.B. durch ein akzeptables Ätzverfahren, z.B. durch Nass- oder Trockenätzen. Die verbleibenden Teile der Keimschicht und leitfähiges Material bilden die Metallisierungsstruktur (umfassend die leitfähigen Durchkontaktierungen 120E und die leitfähigen Verbinder 122). Anschließend können auf den leitfähigen Verbindern 122 durch Verfahren wie Verdampfen, Elektroplattieren, Drucken, Lötmitteltransfer, Kugelanordnung oder Ähnliches Lötmittelzonen gebildet werden. So kann eine Umverteilungsstruktur 108 gemäß einer Ausführungsform gebildet werden. Anschließende Verarbeitungsschritte können beispielsweise angewendet werden, wie oben in Bezug auf 4K beschrieben, um ein Package-Substrat mit der Umverteilungsstruktur 108 zu verbinden.
  • 10A bis 10C zeigen Querschnittsansichten von Zwischenschritten des Verfahrens zur Herstellung einer Package-Ausführungsform 1010 gemäß alternativen Ausführungsformen. Verschiedene Merkmale des Package 1010 sind ähnliche wie beim Package 100, wie oben in Bezug auf 1A, 1B, 1C, 2A, 2B, 2C, 3 und 4A bis 4H beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente anzeigen, die durch gleiche Verfahren hergestellt werden. Während jedoch für das Package 100 ein Verfahren beschrieben wird, wobei die Vorrichtungen 102A und 102B mit der Umverteilungsstruktur 108 verbunden werden, nachdem verschiedene Merkmale der Umverteilungsstruktur 108 gebildet sind, wird beim Package 1010 die Umverteilungsstruktur 108 direkt auf den Vorrichtungen 102A und 102B gebildet. Beispielsweise können die Vorrichtungen 102A und 102B in einer Formmasse verkapselt sein und verschiedene Dielektrikumsschichten 118A, 118B, 118C und 118D werden nacheinander auf die verkapselten Vorrichtungen 102A und 102B abgegeben und dort strukturiert, wobei ähnliche Verfahren angewendet werden, wie oben beschrieben. Zwischen den strukturierten Dielektrikumsschichten 118A, 118B, 118C und 118D werden nacheinander die Umverteilungsschichten 116A, 116B und 116C gebildet, wobei ähnliche Verfahren angewendet werden, wie oben beschrieben.
  • In 10A wird über den verkapselten Vorrichtungen 102A und 102B eine Umverteilungsstruktur 108 gebildet, während die Vorrichtungen 102A und 102B durch einen Trennfilm 402 an einem Trägersubstrat 400 befestigt sind. In einer frei liegenden, äußersten Dielektrikumsschicht (z.B. der Dielektrikumsschicht 118D) der Umverteilungsstruktur 108 werden Öffnungen 1002 gebildet. Die Öffnungen 1002 können die darunter liegende Umverteilungsschicht 116C freilegen. Die Strukturierung kann durch ein akzeptables Verfahren erfolgen, z.B. dadurch, dass die Dielektrikumsschicht 118D Licht ausgesetzt wird, wenn es sich bei der Dielektrikumsschicht 118D um ein lichtempfindliches Material handelt, oder durch Ätzen, beispielsweise durch ein anisotropes Ätzverfahren. In Ausführungsformen, wobei die Dielektrikumsschicht 118D eine lichtempfindliche Schicht ist, kann nach dem Strukturieren ein Härtungsverfahren (z.B. ein Tempern) durchgeführt werden, so dass die Dielektrikumsschicht 118D nicht mehr lichtempfindlich ist.
  • In 10B wird die Dielektrikumsschicht 118E auf der Dielektrikumsschicht 118D abgeschieden und strukturiert. In einigen Ausführungsformen kann die Dielektrikumsschicht 118E durch ein beliebiges akzeptables Abscheidungsverfahren gebildet werden, z.B. Schleuderbeschichten, CVD, Laminieren, Ähnliches oder eine Kombination davon. Nach dem Abscheiden wird die Dielektrikumsschicht 118E dann strukturiert, um Öffnungen 1004 zu bilden, um Teile der unmittelbar darunter liegenden Schicht freizulegen. Beispielsweise können die Öffnungen 1004 an den Öffnungen 1002 ausgerichtet sein und können die Umverteilungsschichten 116C freilegen. Zumindest ein Teil der Öffnungen 1004 (z.B. die Öffnung 1004A) kann die darunter liegende Dielektrikumsschicht 118D freilegen, ohne irgendwelche leitfähigen Elemente oder irgendwelche Öffnungen 1002 freizulegen. Das Strukturieren kann durch ein akzeptables Verfahren erfolgen, z.B. dadurch, dass die Dielektrikumsschicht 118E Licht ausgesetzt wird, wenn es sich bei der Dielektrikumsschicht um ein lichtempfindliches Material handelt, oder durch Ätzen, beispielsweise durch ein anisotropes Ätzverfahren. Die Struktur der Öffnungen 1004A in der Dielektrikumsschicht 118E kann einer Struktur anschließend gebildeter leitfähiger Durchkontaktierungen 120E (siehe 10C) entsprechen. Die Öffnungen 1004A können eine größere Breite aufweisen als die Öffnungen 1002.
  • Ferner stellen im Package 1010die Dielektrikumsschichten 118D und 118E in Kombination eine Spannungspufferschicht 118F bereit. Eine Dicke T3 der Spannungspufferschicht 118F kann wenigstens etwa 15 µm betragen, um für einen ausreichenden Spannungsabbau zwischen den anschließend gebildeten leitfähigen Verbindern 122 (siehe 10C) und der Umverteilungsschicht 116C zu sorgen.
  • 10C zeigt die Bildung einer Metallisierungsstruktur über der Dielektrikumsschicht 118E. Die Metallisierungsstruktur umfasst die leitfähigen Durchkontaktierungen 120E und die leitfähigen Verbinder 122. Die leitfähigen Verbinder 122 umfassen die funktionellen Verbinder 122A und gegebenenfalls Dummy-Verbinder 122B. Als ein Beispiel für die Herstellung der Metallisierungsstruktur wird über der Dielektrikumsschicht 118E eine Keimschicht gebildet. In einigen Ausführungsformen ist die Keimschicht eine Metallschicht, welche eine Einzelschicht oder eine zusammengesetzte Schicht sein kann, die mehrere Teilschichten umfasst, die aus unterschiedlichen Materialien gebildet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Keimschicht eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Keimschicht kann beispielsweise durch PVD oder Ähnliches gebildet werden. Die Keimschicht kann so abgeschieden werden, dass sie sich durch Öffnungen in der Dielektrikumsschicht 118E erstreckt. Anschließend wird auf der Keimschicht ein Photoresist gebildet und strukturiert. Der Photoresist kann durch Schleuderbeschichten oder Ähnliches gebildet werden und kann zum Strukturieren Licht ausgesetzt werden. Die Struktur des Photoresists entspricht den leitfähigen Verbindern 122. Durch die Strukturierung werden Öffnungen durch den Photoresist gebildet, um die Keimschicht freizulegen. In den Öffnungen des Photoresists und auf den freiliegenden Teilen der Keimschicht wird ein leitfähiges Material gebildet. Das leitfähige Material kann durch Plattieren gebildet werden, z.B. durch Elektroplattieren oder stromloses Plattieren oder Ähnliches. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder Ähnliches umfassen. Anschließend werden der Photoresist und Teile der Keimschicht, auf welchen kein leitfähiges Material ausgebildet ist, entfernt. Der Photoresist kann durch ein akzeptables Veraschungs- oder Ablöseverfahren entfernt werden, z.B. unter Verwendung eines Sauerstoffplasmas oder dergleichen. Sobald der Photoresist entfernt ist, werden freiliegende Teile der Keimschicht entfernt, z.B. durch ein akzeptables Ätzverfahren, z.B. durch Nass- oder Trockenätzen. Die verbleibenden Teile der Keimschicht und leitfähiges Material bilden die Metallisierungsstruktur (umfassend die leitfähigen Durchkontaktierungen 120E und die leitfähigen Verbinder 122). Anschließend können auf den leitfähigen Verbindern 122 durch Verfahren wie Verdampfen, Elektroplattieren, Drucken, Lötmitteltransfer, Kugelanordnung oder Ähnliches Lötmittelzonen gebildet werden. Anschließende Verarbeitungsschritte können beispielsweise angewendet werden, wie oben in Bezug auf 4K beschrieben, um ein Package-Substrat mit der Umverteilungsstruktur 108 zu verbinden.
  • Verschiedene Ausführungsformen stellen verschiedene Merkmale und/oder Vorteile bereit. Verschiedene Ausführungsformen können eine Auffächerungs-Package-Struktur bereitstellen, durch welche vor dem Befestigen von Vorrichtungen drei oder mehr Umverteilungsschichten gebildet werden. Jede Umverteilungsschicht kann Leiterbahnen mit feinem Mittenabstand mit einer Breite und/oder einem Abstand von beispielsweise 2 µm oder weniger umfassen. So können die Umverteilungsschichten Entwurfsregeln über die minimale Leitungsbreite einhalten, was die Flexibilität der Entwurfs-Leitungsführung für Signal- und/oder Stromversorgungs-/Masseleitungen erhöht und für eine verbesserte elektrische Leistungsfähigkeit sorgt. Um zu verhindern, dass diese Bahnen mit feinem Mittenabstand brechen, wird eine dickere obere Dielektrikumsschicht gebildet, um die Spannung zu verringern, die auf die Umverteilungsschichten wirkt. Viele Ausführungsformen stellen Verfahren zum Bilden einer dickeren oberen Dielektrikumsschicht bereit; einer kleineren Oberflächenkontur für Umverteilungsschichten und anderer Merkmale der Umverteilungsstruktur bereit, die mit verringerter Schwierigkeit beim Lithographieverfahren zu verarbeiten sind. In einigen Ausführungsformen kann eine vorgeformte Umverteilungsstruktur Kontakte (z.B. µ-Höcker) für mindestens zwei Dies oder Packages umfassen, die elektrisch mit der vorgeformten Umverteilungsstruktur zu verbinden sind. Somit ermöglichen verschiedene Ausführungsformen, dass heterogene Chips mit einer hohen Verbindungsdichte in einem einzelnen Package integriert werden können. Ferner können verschiedene wärmeempfindliche Chips (z.B. DRAM-Chips) mit der Umverteilungsstruktur verbunden werden, nachdem die Umverteilungsstruktur hergestellt ist, wodurch Wärmebudget-Probleme hinsichtlich einer thermischen Verschlechterung von DRAM-Chips verringert werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Halbleiter-Package einen bloßen Halbleiterchip; einen gekapselten Halbleiterchip in Nachbarschaft zu dem bloßen Halbleiterchip und eine Umverteilungsstruktur, die mit dem bloßen Halbleiterchip und dem gekapselten Halbleiterchip verbunden ist. Die Umverteilungsstruktur umfasst eine erste Umverteilungsschicht mit einer ersten Dicke; eine zweite Umverteilungsschicht mit einer zweiten Dicke und eine dritte Umverteilungsschicht zwischen der ersten Umverteilungsschicht und der zweiten Umverteilungsschicht. Die dritte Umverteilungsschicht weist eine dritte Dicke auf, welche größer ist als die erste Dicke und die zweite Dicke. Das Package umfasst ferner eine Unterfüllung, welche zwischen dem bloßen Halbleiterchip und der Umverteilungsstruktur angeordnet ist, und eine Formmasse, welche den bloßen Halbleiterchip, den gekapselten Halbleiterchip und die Unterfüllung verkapselt. Eine erste Fläche des bloßen Halbleiterchips und eine zweite Fläche des gekapselten Halbleiterchips werden von der Formmasse freigelassen. In einer Ausführungsform umfasst die Umverteilungsstruktur ferner eine erste leitfähige Durchkontaktierung, welche elektrisch mit der zweiten Umverteilungsschicht verbunden ist; und eine zweite leitfähige Durchkontaktierung, welche die erste leitfähige Durchkontaktierung elektrisch mit einem externen Verbinder des Halbleiter-Package verbindet, wobei ein Durchmesser der ersten leitfähigen Durchkontaktierung in Richtung der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung kontinuierlich abnimmt und wobei ein Durchmesser der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung in Richtung der ersten leitfähigen Durchkontaktierung kontinuierlich abnimmt. In einer Ausführungsform ist ein Durchmesser der ersten leitfähigen Durchkontaktierung am kleinsten an einer Grenzfläche zwischen der ersten leitfähigen Durchkontaktierung und der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung. In einer Ausführungsform erstreckt sich die erste leitfähige Durchkontaktierung durch eine erste Dielektrikumsschicht, wobei sich die zweite leitfähige Durchkontaktierung durch eine zweite Dielektrikumsschicht erstreckt und wobei die erste Dielektrikumsschicht und die zweite Dielektrikumsschicht eine gemeinsame Dicke von mindestens 15 µm aufweisen. In einer Ausführungsform weisen die erste Dielektrikumsschicht und die zweite Dielektrikumsschicht unterschiedliche Materialzusammensetzungen auf. In einer Ausführungsform umfasst die Umverteilungsstruktur ferner einen Dummy-Verbinder, welcher auf einer dem bloßen Halbleiterchip gegenüberliegenden Seite der Umverteilungsstruktur angeordnet ist, wobei der Dummy-Verbinder elektrisch von dem bloßen Halbleiterchip und dem gekapselten Halbleiterchip isoliert ist. In einer Ausführungsform ist der Dummy-Verbinder durch eine dritte leitfähige Durchkontaktierung in eine Dielektrikumsschicht der Umverteilungsstruktur eingebettet. In einer Ausführungsform betragen die erste Dicke und die zweite Dicke jeweils 2 µm oder weniger.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Halbleiter-Package eine Formmasse, welche eine erste Vorrichtung und eine zweite Vorrichtung verkapselt, wobei die erste Vorrichtung ein bloßer Chip ist und wobei die zweite Vorrichtung ein gekapselter Chip ist, und eine Umverteilungsstruktur, welche durch Flip-Chip-Verbindung mit der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung verbunden ist. Flächen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung gegenüber der Umverteilungsstruktur werden von der Formmasse freigelassen. Die Umverteilungsstruktur umfasst eine erste Umverteilungsschicht über der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung; eine zweite Umverteilungsschicht über der ersten Umverteilungsschicht, wobei die zweite Umverteilungsschicht eine Masseleitung bereitstellt; eine dritte Umverteilungsschicht über der zweiten Umverteilungsschicht; eine erste leitfähige Durchkontaktierung über der dritten Umverteilungsschicht und elektrisch damit verbunden und eine zweite leitfähige Durchkontaktierung über der ersten leitfähigen Durchkontaktierung und diese elektrisch mit einem externen Verbinder verbindend. Ein Durchmesser der ersten leitfähigen Durchkontaktierung nimmt in Richtung der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung kontinuierlich ab und ein Durchmesser der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung nimmt in Richtung der ersten leitfähigen Durchkontaktierung kontinuierlich ab. Das Package umfasst ferner eine Unterfüllung, welche zwischen der ersten Vorrichtung und der Umverteilungsstruktur angeordnet ist, wobei die Formmasse mit einer Auskehlung der Unterfüllung in Kontakt steht. In einer Ausführungsform ist ein Durchmesser der ersten leitfähigen Durchkontaktierung an einer Grenzfläche zwischen der ersten leitfähigen Durchkontaktierung und der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung kleiner oder gleich einem Durchmesser der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung an der Grenzfläche zwischen der ersten leitfähigen Durchkontaktierung und der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung. In einer Ausführungsform ist die Umverteilungsstruktur durch Flip-Chip-Verbindung über eine erste Lötmittelzone mit einem ersten Vorrichtungsverbinder der ersten Vorrichtung verbunden und durch Flip-Chip-Verbindung über eine zweite Lötmittelzone mit einem zweiten Vorrichtungsverbinder der zweiten Vorrichtung verbunden, wobei mindestens einer aus dem ersten Vorrichtungsverbinder und dem zweiten Vorrichtungsverbinder Kupfer, Nickel, Palladium, Gold, eine intermetallische Verbindung oder eine Kombination davon umfasst. In einer Ausführungsform ist die erste Vorrichtung durch Flip-Chip-Verbindung über die erste Lötmittelzone mit einem Kontakt der Umverteilungsstruktur verbunden, wobei der Kontakt Kupfer, Nickel oder eine Kombination davon umfasst. In einer Ausführungsform weist der Kontakt eine andere Materialzusammensetzung auf als der erste Vorrichtungsverbinder. In einer Ausführungsform sorgen die erste Umverteilungsschicht und die zweite Umverteilungsschicht jeweils für eine Signalleitung zwischen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung. In einer Ausführungsform umfasst das Package ferner einen Dummy-Verbinder in Nachbarschaft des externen Verbinders, wobei der Dummy-Verbinder von der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung elektrisch isoliert ist. In einer Ausführungsform erstreckt sich die erste leitfähige Durchkontaktierung durch eine erste Dielektrikumsschicht, wobei sich die zweite leitfähige Durchkontaktierung durch eine zweite Dielektrikumsschicht erstreckt, wobei der Dummy-Verbinder durch eine dritte leitfähige Durchkontaktierung, welche sich durch die zweite Dielektrikumsschicht erstreckt, in die Umverteilungsstruktur eingebettet ist und wobei die erste Dielektrikumsschicht eine gesamte Fläche der dritten leitfähigen Durchkontaktierung gegenüber dem Dummy-Verbinder bedeckt.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Halbleiter-Package ein Verkapselungsmittel, welches eine erste Vorrichtung und eine zweite Vorrichtung verkapselt, wobei die erste Vorrichtung ein bloßer Die ist und wobei die zweite Vorrichtung ein gekapselter Die ist; und eine Umverteilungsstruktur, welche mit der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung verbunden ist. Flächen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung gegenüber der Umverteilungsstruktur sind nicht von dem Verkapselungsmittel bedeckt. Die Umverteilungsstruktur umfasst: eine erste Umverteilungsschicht über der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung; eine zweite Umverteilungsschicht über der ersten Umverteilungsschicht; eine erste leitfähige Durchkontaktierung, welche sich von der ersten Umverteilungsschicht zu der zweiten Umverteilungsschicht erstreckt; eine dritte Umverteilungsschicht über der zweiten Umverteilungsschicht; eine zweite leitfähige Durchkontaktierung, welche sich von der zweiten Umverteilungsschicht zu der dritten Umverteilungsschicht erstreckt, wobei sich eine Längsachse der ersten leitfähigen Durchkontaktierung in einer Querschnittsansicht durch eine Mitte der ersten leitfähigen Durchkontaktierung und eine Mitte der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung erstreckt; eine dritte leitfähige Durchkontaktierung über der dritten Umverteilungsschicht und elektrisch damit verbunden, wobei die dritte leitfähige Durchkontaktierung eine erste Keimschicht umfasst; und eine vierte leitfähige Durchkontaktierung über der dritten leitfähigen Durchkontaktierung und diese elektrisch mit einem externen Verbinder verbindend, wobei die vierte leitfähige Durchkontaktierung eine zweite Keimschicht umfasst, welche an einer Grenzfläche zwischen der dritten leitfähigen Durchkontaktierung und der vierten leitfähigen Durchkontaktierung mit der ersten Keimschicht in Kontakt steht. Das Package umfasst ferner eine Unterfüllung, welche zwischen der ersten Vorrichtung und der Umverteilungsstruktur angeordnet ist, wobei das Verkapselungsmittel um die Unterfüllung herum angeordnet ist. In einer Ausführungsform umfasst das Package ferner eine fünfte leitfähige Durchkontaktierung, welche physisch von der dritten leitfähigen Durchkontaktierung getrennt ist, wobei die fünfte leitfähige Durchkontaktierung die vierte leitfähige Durchkontaktierung elektrisch mit der dritten Umverteilungsschicht verbindet. In einer Ausführungsform erstreckt sich die erste leitfähige Durchkontaktierung durch eine erste Dielektrikumsschicht und eine Dicke der ersten leitfähigen Durchkontaktierung entlang einer Seitenwand der ersten Dielektrikumsschicht ist im Wesentlichen gleich einer Dicke eines seitlichen Teils der ersten leitfähigen Durchkontaktierung. In einer Ausführungsform ist die erste Vorrichtung um einen Abstand im Bereich von 50 µm bis 300 µm physisch von der zweiten Vorrichtung getrennt, wobei der Abstand entlang einer Linie parallel zu einer Hauptfläche der Umverteilungsstruktur gemessen wird.

Claims (20)

  1. Halbleiter-Package (100), umfassend: einen bloßen Halbleiterchip (102A); einen gekapselten Halbleiterchip (102B) in Nachbarschaft zu dem bloßen Halbleiterchip; eine Umverteilungsstruktur (108), die mit dem bloßen Halbleiterchip und dem gekapselten Halbleiterchip verbunden ist, wobei die Umverteilungsstruktur umfasst: eine erste Umverteilungsschicht (116C) mit einer ersten Dicke; eine zweite Umverteilungsschicht (116A) mit einer zweiten Dicke; und eine dritte Umverteilungsschicht (116B) zwischen der ersten Umverteilungsschicht und der zweiten Umverteilungsschicht, wobei die dritte Umverteilungsschicht eine dritte Dicke aufweist, welche größer ist als die erste Dicke und die zweite Dicke; eine Unterfüllung (112), welche zwischen dem bloßen Halbleiterchip und der Umverteilungsstruktur angeordnet ist, und eine Formmasse (114), welche den bloßen Halbleiterchip, den gekapselten Halbleiterchip und die Unterfüllung verkapselt, wobei eine erste Fläche des bloßen Halbleiterchips und eine zweite Fläche des gekapselten Halbleiterchips von der Formmasse freigelassen werden.
  2. Halbleiter-Package nach Anspruch 1, wobei die Umverteilungsstruktur (108) ferner umfasst: eine erste leitfähige Durchkontaktierung (120A), welche elektrisch mit der zweiten Umverteilungsschicht (116A) verbunden ist; und eine zweite leitfähige Durchkontaktierung (120E), welche die erste leitfähige Durchkontaktierung elektrisch mit einem externen Verbinder (122A) des Halbleiter-Package verbindet, wobei ein Durchmesser der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) in Richtung der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung (120E) kontinuierlich abnimmt und wobei ein Durchmesser der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung (120E) in Richtung der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) kontinuierlich abnimmt.
  3. Halbleiter-Package nach Anspruch 2, wobei ein Durchmesser der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) am kleinsten an einer Grenzfläche zwischen der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) und der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung (120E) ist.
  4. Halbleiter-Package nach Anspruch 2 oder 3, wobei sich die erste leitfähige Durchkontaktierung (120A) durch eine erste Dielektrikumsschicht (118A) erstreckt, wobei sich die zweite leitfähige Durchkontaktierung (120E) durch eine zweite Dielektrikumsschicht (118E) erstreckt und wobei die erste Dielektrikumsschicht (118A) und die zweite Dielektrikumsschicht (118E) eine gemeinsame Dicke von mindestens 15 µm aufweisen.
  5. Halbleiter-Package nach Anspruch 4, wobei die erste Dielektrikumsschicht (118A) und die zweite Dielektrikumsschicht (118E) unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen
  6. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umverteilungsstruktur (108) ferner einen Dummy-Verbinder (122B) umfasst, welcher auf einer dem bloßen Halbleiterchip (102A) gegenüberliegenden Seite der Umverteilungsstruktur (108) angeordnet ist, wobei der Dummy-Verbinder (122B) elektrisch von dem bloßen Halbleiterchip (102A) und dem gekapselten Halbleiterchip (102B) isoliert ist.
  7. Halbleiter-Package nach Anspruch 6, wobei der Dummy-Verbinder (122B) durch eine dritte leitfähige Durchkontaktierung in eine Dielektrikumsschicht der Umverteilungsstruktur (108) eingebettet ist.
  8. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Dicke und die zweite Dicke jeweils 2 µm oder weniger betragen.
  9. Halbleiter-Package (100), umfassend: eine Formmasse (114), welche eine erste Vorrichtung (102A) und eine zweite Vorrichtung (102B) verkapselt, wobei die erste Vorrichtung ein bloßer Chip ist und wobei die zweite Vorrichtung ein gekapselter Chip ist; eine Umverteilungsstruktur (108), welche durch Flip-Chip-Verbindung mit der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung verbunden ist, wobei Flächen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung gegenüber der Umverteilungsstruktur (108) von der Formmasse (114) freigelassen werden und wobei die Umverteilungsstruktur (108) umfasst: eine erste Umverteilungsschicht (116C) über der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung; eine zweite Umverteilungsschicht (116B) über der ersten Umverteilungsschicht (116C), wobei die zweite Umverteilungsschicht eine Masseleitung bereitstellt; eine dritte Umverteilungsschicht (116A) über der zweiten Umverteilungsschicht (116B); eine erste leitfähige Durchkontaktierung (120A) über der dritten Umverteilungsschicht (116A) und elektrisch damit verbunden; und eine zweite leitfähige Durchkontaktierung (120E) über der ersten leitfähigen Durchkontaktierung und diese elektrisch mit einem externen Verbinder (122A) verbindend, wobei ein Durchmesser der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) in Richtung der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung (120E) kontinuierlich abnimmt und wobei ein Durchmesser der zweiten leitfähigen (120E) Durchkontaktierung in Richtung der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) kontinuierlich abnimmt; und eine Unterfüllung (112), welche zwischen der ersten Vorrichtung (102A) und der Umverteilungsstruktur (108) angeordnet ist, wobei die Formmasse (114) mit einer Auskehlung der Unterfüllung (112) in Kontakt steht.
  10. Halbleiter-Package nach Anspruch 9, wobei ein Durchmesser der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) an einer Grenzfläche zwischen der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) und der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung (120E) kleiner oder gleich einem Durchmesser der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung an der Grenzfläche zwischen der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) und der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung (120E) ist.
  11. Halbleiter-Package nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Umverteilungsstruktur (108) durch Flip-Chip-Verbindung über eine erste Lötmittelzone mit einem ersten Vorrichtungsverbinder (104) der ersten Vorrichtung (102A) verbunden ist und durch Flip-Chip-Verbindung über eine zweite Lötmittelzone mit einem zweiten Vorrichtungsverbinder (104) der zweiten Vorrichtung (120B) verbunden ist, wobei mindestens einer aus dem ersten Vorrichtungsverbinder (104) und dem zweiten Vorrichtungsverbinder (104) Kupfer, Nickel, Palladium, Gold, eine intermetallische Verbindung oder eine Kombination davon umfasst.
  12. Halbleiter-Package nach Anspruch 11, wobei die erste Vorrichtung durch Flip-Chip-Verbindung über die erste Lötmittelzone mit einem Kontakt (110) der Umverteilungsstruktur (108) verbunden ist, wobei der Kontakt Kupfer, Nickel oder eine Kombination davon umfasst.
  13. Halbleiter-Package nach Anspruch 12, wobei der Kontakt (110) eine andere Materialzusammensetzung aufweist als der erste Vorrichtungsverbinder (104).
  14. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, wobei die erste Umverteilungsschicht (116C) und die zweite Umverteilungsschicht (116B) jeweils für eine Signalleitung zwischen der ersten Vorrichtung (102A) und der zweiten Vorrichtung (102B) sorgen.
  15. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 14, wobei das Package ferner einen Dummy-Verbinder (122B) in Nachbarschaft des externen Verbinders (122A) umfasst, wobei der Dummy-Verbinder (122B) von der ersten Vorrichtung (102A) und der zweiten Vorrichtung (102B) elektrisch isoliert ist.
  16. Halbleiter-Package nach Anspruch 15, wobei sich die erste leitfähige Durchkontaktierung (120A) durch eine erste Dielektrikumsschicht (118A) erstreckt, wobei sich die zweite leitfähige Durchkontaktierung (120E) durch eine zweite Dielektrikumsschicht (118E) erstreckt, wobei der Dummy-Verbinder (122B) durch eine dritte leitfähige Durchkontaktierung, welche sich durch die zweite Dielektrikumsschicht erstreckt, in die Umverteilungsstruktur (108) eingebettet ist und wobei die erste Dielektrikumsschicht (118A) eine gesamte Fläche der dritten leitfähigen Durchkontaktierung gegenüber dem Dummy-Verbinder (122B) bedeckt.
  17. Halbleiter-Package (100), umfassend: ein Verkapselungsmittel (114), welches eine erste Vorrichtung (102A) und eine zweite Vorrichtung (102B) verkapselt, wobei die erste Vorrichtung ein bloßer Die ist und wobei die zweite Vorrichtung ein gekapselter Die ist; eine Umverteilungsstruktur (108), welche mit der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung verbunden ist, wobei Flächen der ersten Vorrichtung und der zweiten Vorrichtung gegenüber der Umverteilungsstruktur nicht von dem Verkapselungsmittel bedeckt sind und wobei die Umverteilungsstruktur (108) umfasst: eine erste Umverteilungsschicht (116C) über der ersten Vorrichtung (102A) und der zweiten Vorrichtung (102B); eine zweite Umverteilungsschicht (116B) über der ersten Umverteilungsschicht (116C); eine erste leitfähige Durchkontaktierung (120C), welche sich von der ersten Umverteilungsschicht (116C) zu der zweiten Umverteilungsschicht (116B) erstreckt; eine dritte Umverteilungsschicht (116A) über der zweiten Umverteilungsschicht (116B); eine zweite leitfähige Durchkontaktierung (120B), welche sich von der zweiten Umverteilungsschicht (116B) zu der dritten Umverteilungsschicht (116A) erstreckt, wobei sich eine Längsachse der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120C) in einer Querschnittsansicht durch eine Mitte der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120C) und eine Mitte der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung (120B) erstreckt; eine dritte leitfähige Durchkontaktierung (120A) über der dritten Umverteilungsschicht und elektrisch damit verbunden, wobei die dritte leitfähige Durchkontaktierung (120A) eine erste Keimschicht (202) umfasst; und eine vierte leitfähige Durchkontaktierung (120E) über der dritten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) und diese elektrisch mit einem externen Verbinder (122A) verbindend, wobei die vierte leitfähige Durchkontaktierung (120E) eine zweite Keimschicht (202) umfasst, welche an einer Grenzfläche zwischen der dritten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) und der vierten leitfähigen Durchkontaktierung (120E) mit der ersten Keimschicht (202) in Kontakt steht; und eine Unterfüllung (112), welche zwischen der ersten Vorrichtung (102A) und der Umverteilungsstruktur (108) angeordnet ist, wobei das Verkapselungsmittel (114) um die Unterfüllung (112) herum angeordnet ist.
  18. Halbleiter-Package nach Anspruch 17, welches ferner eine fünfte leitfähige Durchkontaktierung (120A) umfasst, welche physisch von der dritten leitfähigen Durchkontaktierung (120A) getrennt ist, wobei die fünfte leitfähige Durchkontaktierung (120A) die vierte leitfähige Durchkontaktierung (120E) elektrisch mit der dritten Umverteilungsschicht (116A) verbindet.
  19. Halbleiter-Package nach Anspruch 17, wobei sich die erste leitfähige Durchkontaktierung (120C) durch eine erste Dielektrikumsschicht (118C) erstreckt und wobei eine Dicke der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120C) entlang einer Seitenwand der ersten Dielektrikumsschicht gleich einer Dicke eines seitlichen Teils der ersten leitfähigen Durchkontaktierung (120C) ist.
  20. Halbleiter-Package nach Anspruch 17, wobei die erste Vorrichtung (102A) um einen Abstand im Bereich von 50 µm bis 300 µm physisch von der zweiten Vorrichtung (102B) getrennt ist, wobei der Abstand entlang einer Linie parallel zu einer Hauptfläche der Umverteilungsstruktur gemessen wird.
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