DE102019117892A1 - Cowos-strukturen und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
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- H01L23/538—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames the interconnection structure between a plurality of semiconductor chips being formed on, or in, insulating substrates
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- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
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- H01L24/95—Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
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- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L25/0655—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next to each other
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- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
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- H01L2224/83855—Hardening the adhesive by curing, i.e. thermosetting
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- H01L23/3107—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed
- H01L23/3121—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation
- H01L23/3128—Encapsulations, e.g. encapsulating layers, coatings, e.g. for protection characterised by the arrangement or shape the device being completely enclosed a substrate forming part of the encapsulation the substrate having spherical bumps for external connection
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- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49811—Additional leads joined to the metallisation on the insulating substrate, e.g. pins, bumps, wires, flat leads
- H01L23/49816—Spherical bumps on the substrate for external connection, e.g. ball grid arrays [BGA]
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- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
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- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
Abstract
Ein Verfahren umfasst ein Bonden eines Vorrichtungs-Dies an einen Interposer. Der Interposer weist eine Durchkontaktierung auf, die sich von einer Oberseite eines Halbleitersubstrats des Interposers in eine Zwischenebene zwischen der Oberseite und einer Unterseite des Halbleitersubstrats hinein erstreckt. Ein Vereinzelungsprozess wird durchgeführt, um den Interposer und den Vorrichtungs-Die in ein Package zu zersägen. Das Verfahren umfasst weiterhin Folgendes: Platzieren des Packages über einem Träger; Verkapseln des Packages in einem Verkapselungsmaterial; Dünnen des Verkapselungsmaterials und des Halbleitersubstrats des Interposers, bis die Durchkontaktierung freigelegt ist; und Herstellen von Umverteilungsleitungen, wobei eine der Umverteilungsleitungen in Kontakt mit der Durchkontaktierung ist.
Description
- Hintergrund
- Beim Verkappen von integrierten Schaltkreisen kann eine Mehrzahl von Dies an einen Interposer-Wafer gebondet werden, der eine Mehrzahl von Interposern aufweist. Nach dem Bonden der Dies kann eine Unterfüllung in Spalte zwischen den Dies und die Interposer-Wafer eingebracht werden. Dann kann ein Härtungsprozess durchgeführt werden, um die Unterfüllung zu härten.
- Die Unterfüllung kann nach dem Härten schrumpfen. Dadurch trägt die gehärtete Unterfüllung eine mechanische Spannung in die Dies und den Interposer-Wafer ein, was zu einer Durchbiegung des Interposer-Wafers führen kann. Die Durchbiegung des Interposer-Wafers führt wiederum zu Bearbeitungsschwierigkeiten in späteren Prozessen. Zum Beispiel kann es in einem späteren Prozess (z. B. Formen, Schleifen, Dünnen oder dergleichen) erforderlich sein, den Interposer-Wafer durch Vakuum auf einem Aufspanntisch zu befestigen, um Metallleitungen und Lotbereiche auf dem Interposer-Wafer herzustellen. Wenn jedoch der Interposer-Wafer durchgebogen ist, kann er möglicherweise nicht an dem Vakuum-Aufspanntisch befestigt werden.
- Figurenliste
- Aspekte der vorliegenden Erfindung lassen sich am besten anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass entsprechend der üblichen Praxis in der Branche verschiedene Elemente nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr können der Übersichtlichkeit der Erörterung halber die Abmessungen der verschiedenen Elemente beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
- Die
1 bis18 sind Schnittansichten von Zwischenstufen bei der Herstellung eines Packages gemäß einigen Ausführungsformen. - Die
19 bis24 sind Schnittansichten von Zwischenstufen bei der Herstellung eines Packages gemäß einigen Ausführungsformen. -
25 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils eines Packages gemäß einigen Ausführungsformen. -
26 zeigt einen Prozessablauf zum Herstellen eines Packages gemäß einigen Ausführungsformen. - Detaillierte Beschreibung
- Die nachstehende Beschreibung liefert viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale der Erfindung. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element so hergestellt werden können, dass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus können in der vorliegenden Erfindung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Übersichtlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
- Darüber hinaus können hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „darunter befindlich“, „unter“, „untere(r)“/„unteres“, „darüber befindlich“, „obere(r)“/„oberes“ und dergleichen, zur einfachen Beschreibung der Beziehung eines Elements oder einer Struktur zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturen verwendet werden, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung andere Orientierungen der in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Vorrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Orientierung), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können ebenso entsprechend interpretiert werden.
- Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Package und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt. Außerdem werden Zwischenstufen bei der Herstellung des Packages gemäß einigen Ausführungsformen erläutert. Es werden auch einige Abwandlungen einiger Ausführungsformen erörtert. In allen Darstellungen und erläuternden Ausführungsformen werden ähnliche Bezugszahlen zum Bezeichnen von ähnlichen Elementen verwendet. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines CoWoS-Packages (CoWoS: Chip auf Wafer auf Substrat) die folgenden Schritte: Bonden von Bauelement-Dies an einen Interposer-Wafer; Verkapseln der Bauelement-Dies; und anschließend Zersägen des resultierenden neu konfigurierten Wafers in diskrete CoW-Packages (CoW: Chip auf Wafer). Die diskreten CoW-Packages werden dann über einem Träger platziert und anschließend verkapselt. Zum Freilegen von Durchkontaktierungen in dem Interposer wird ein Dünnungs-/Planarisierungsprozess durchgeführt. Mit Fan-out-Prozessen werden Umverteilungsleitungen (RDLs) hergestellt, wobei die RDLs und entsprechende dielektrische Schichten zusammen als ein Substrat fungieren. Dementsprechend wird das Substrat der vorliegenden Erfindung beginnend mit den Interposern hergestellt, statt vorgeformt und an die CoW-Packages gebondet zu werden.
- Ausführungsformen werden für einen bestimmten Kontext, und zwar ein CoWoS-Package, beschrieben. Es können auch andere Ausführungsformen verwendet werden, jedoch für andere Packages, wie etwa für das Bonden von Bauelement-Dies an Bauelement-Wafer (statt an Interposer-Wafer), die aktive Bauelemente, wie etwa Transistoren aufweisen, und für eine andere Bearbeitung. Ausführungsformen, die hier erörtert werden, sollen Beispiele liefern, um eine Herstellung oder Nutzung des Gegenstands der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen, und ein Durchschnittsfachmann dürfte ohne weiteres Modifikationen erkennen, die vorgenommen werden können, ohne von dem beabsichtigten Schutzumfang anderer Ausführungsformen abzuweichen. Ähnliche Bezugszahlen und -buchstaben in den Figuren bezeichnen ähnliche Komponenten. Verfahrens-Ausführungsformen können zwar als Ausführungsformen erörtert werden, die in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden, aber andere Verfahrens-Ausführungsformen können in jeder logischen Reihenfolge ausgeführt werden.
- Die
1 bis18 zeigen Schnittansichten von Zwischenstufen bei der Herstellung eines Packages gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die entsprechenden Schritte sind auch in dem Prozessablauf200 schematisch angegeben, der in26 gezeigt ist. -
1 zeigt eine Schnittansicht eines Interposer-Wafers20 . Der Interposer-Wafer20 kann ein Substrat22 aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen ist das Substrat22 ein Halbleitersubstrat, das wiederum ein kristallines Siliziumsubstrat sein kann, aber es kann auch andere Halbleitermaterialien aufweisen, wie etwa Siliziumgermanium, Silizium-Kohlenstoff oder dergleichen. Bei alternativen Ausführungsformen ist das Substrat22 ein dielektrisches Substrat. Bei einigen Ausführungsformen sind in dem Interposer-Wafer20 keine aktiven Bauelemente, wie etwa Transistoren und Dioden, angeordnet. Bei diesen Ausführungsformen kann der Interposer-Wafer20 darin hergestellte passive Bauelemente, wie etwa Kondensatoren, Induktoren und Widerstände, aufweisen oder auch nicht. Bei alternativen Ausführungsformen ist der Wafer20 ein Bauelement-Wafer, der aktive Bauelemente, wie etwa Transistoren (nicht dargestellt), aufweist, die auf der Oberseite des Halbleitersubstrats22 hergestellt sind. Durchkontaktierungen (TVs)24 , die gelegentlich als Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs)24 bezeichnet werden, können so hergestellt werden, dass sie sich von der Oberseite des Substrats22 in das Substrat22 hinein erstrecken. Die TVs24 werden gelegentlich auch als Silizium-Durchkontaktierungen bezeichnet, wenn sie in einem Siliziumsubstrat hergestellt werden. Obwohl es in1 nicht dargestellt ist, kann jede der TVs24 von einem Isolationsbelag26 (25 ) umschlossen werden, der aus einem dielektrischen Material hergestellt wird, wie etwa Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder dergleichen. Der Isolationsbelag26 isoliert die jeweilige TV24 gegen das Halbleitersubstrat22 . - Bei der Ausführungsform, bei der der Wafer
20 ein Interposer-Wafer ist, weist der Interposer-Wafer20 eine Mehrzahl von Interposern40 auf, die miteinander identisch sein können. Das Substrat22 in dem Interposer-Wafer20 kann sich zusammenhängend durch den gesamten Interposer-Wafer20 erstrecken, und die Substrate22 in der Mehrzahl von Interposern40 sind miteinander verbunden, ohne durch dielektrische Bereiche voneinander getrennt zu sein. Bei alternativen Ausführungsformen kann der Wafer20 Bauelement-Dies40 (die auch als Chips bekannt sind) aufweisen, die Logik-/Kern-Dies, Speicher-Dies, analoge Dies oder dergleichen sein können. - Über dem Halbleitersubstrat
22 wird eine Verbindungsstruktur28 hergestellt, die mit den TVs24 elektrisch verbunden wird. Die Verbindungsstruktur28 kann eine Mehrzahl von dielektrischen Schichten30 aufweisen. In den dielektrischen Schichten30 werden Metallleitungen32 hergestellt. Durchkontaktierungen34 werden zwischen den darüber und darunter befindlichen Metallleitungen32 hergestellt und verbinden diese miteinander. Die Metallleitungen32 und die Durchkontaktierungen34 werden gelegentlich als Umverteilungsschicht (RDL)32/34 bezeichnet. Bei einigen Ausführungsformen werden die dielektrischen Schichten30 aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumoxidnitrid, Kombinationen davon und/oder Multischichten davon hergestellt. Alternativ können die dielektrischen Schichten30 eine oder mehrere dielektrische Low-k-Schichten mit niedrigen k-Werten umfassen. Die k-Werte der dielektrischen Low-k-Materialien in den dielektrischen Schichten30 können zum Beispiel niedriger als etwa 3,0 oder niedriger als etwa 2,5 sein. - Auf der Oberseite des Interposer-Wafers
20 werden elektrische Verbindungselemente36 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die elektrischen Verbindungselemente36 Metallsäulen, wobei Lotkappen auf den Oberseiten der Metallsäulen hergestellt werden können oder auch nicht. Bei alternativen Ausführungsformen sind die elektrischen Verbindungselemente36 Lotbereiche. Bei noch weiteren Ausführungsformen können die elektrischen Verbindungselemente36 Verbund-Kontakthügel sein, die Kupfersäulen, Nickelschichten, Lotkappen, durch Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) hergestellte Kontakthügel, durch Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold (ENEPIG) hergestellte Kontakthügel und/oder dergleichen aufweisen können. - Bleiben wir bei
1 , in der Package-Komponenten42 zum Beispiel durch Flip-Chip-Bondung an die Interposer40 gebondet werden. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt202 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Schaltkreise in den Package-Komponenten42 werden durch elektrische Verbindungselemente38 mit den RDLs32/34 elektrisch verbunden und werden durch die elektrischen Verbindungselemente36 mit den TVs24 in dem Interposer-Wafer20 elektrisch verbunden. Die Package-Komponenten42 können Bauelement-Dies sein, die Logikschaltungen, Speicherschaltungen oder dergleichen umfassen. Dementsprechend werden die Package-Komponenten42 nachstehend alternativ als Dies42 bezeichnet. Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen die Package-Komponenten42 Packages mit Dies, die an die jeweiligen Interposer gebondet sind, Package-Substrate und/oder dergleichen auf. An jeden der Interposer40 können ein, zwei oder mehr Dies42 gebondet werden. - Wie in
2 gezeigt ist, wird dann eine Unterfüllung44 in einen Zwischenraum (Spalte) zwischen den Dies42 und dem Interposer-Wafer20 eingebracht. Die Unterfüllung44 kann ein Polymer, ein Harz, ein Epoxid oder dergleichen als ein Grundmaterial und darin enthaltene Füllstoffteilchen aufweisen. Die Füllstoffteilchen können aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid oder dergleichen hergestellt werden und können kugelförmig sein. Dann wird die Unterfüllung44 in einem Härtungsprozess gehärtet. Der Härtungsprozess kann in Abhängigkeit von der Art der Unterfüllung44 ein thermischer Härtungsprozess oder ein Ultraviolett(UV)-Härtungsprozess sein. - Nachdem die Unterfüllung
44 aufgebracht worden ist, werden die Bauelement-Dies42 in einem Verkapselungsmaterial46 verkapselt. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt204 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Das Verkapselungsmaterial46 kann eine Formmasse, eine Formunterfüllung oder dergleichen sein. Die Oberseite des Verkapselungsmaterials46 ist höher als die Oberseiten der Bauelement-Dies42 . Bei alternativen Ausführungsformen werden die Unterfüllung44 und das Verkapselungsmaterial46 in dem gleichen Prozess zum Beispiel unter Verwendung einer Formunterfüllung aufgebracht. -
3 zeigt schematisch einige Einzelheiten des Verkapselungsmaterials46 . Das Verkapselungsmaterial46 kann ein Grundmaterial46A , das ein Polymer, ein Harz, ein Epoxid oder dergleichen sein kann, und Füllstoffteilchen46B in dem Grundmaterial46A aufweisen. Die Füllstoffteilchen46B können Teilchen einer oder mehrerer dielektrischer Materialien, wie etwa SiO2, Al2O3, Siliziumdioxid, einer dielektrischen Verbindung aus Eisen (Fe), einer dielektrischen Verbindung aus Natrium (Na) oder dergleichen, sein, und sie können kugelförmig sein. Außerdem können die kugelförmigen Füllstoffteilchen46B in einigen Beispielen den gleichen Durchmesser oder unterschiedliche Durchmesser haben, wie in3 gezeigt ist. - Kehren wir wieder zu
2 zurück, in der das Verkapselungsmaterial46 gehärtet wird und anschließend mit einem Planarisierungsprozess planarisiert wird, der ein CMP-Prozess (CMP: chemisch-mechanische Polierung) oder ein mechanischer Polierungsprozess sein kann. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegen nach dem Planarisierungsprozess Oberseiten (die die Oberseiten der Halbleitersubstrate sein können) einiger oder aller Bauelement-Dies42 frei. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nach dem Planarisierungsprozess die Bauelement-Dies von einer Schicht aus restlichem Verkapselungsmaterial46 bedeckt. - In der gesamten Beschreibung werden Strukturen, die den Interposer-Wafer
20 , die Dies42 , die Unterfüllung44 und das Verkapselungsmaterial46 umfassen, kollektiv als ein neu konfigurierter Wafer48 bezeichnet. Der neu konfigurierte Wafer48 wird auch als ein CoW-Wafer bezeichnet. Bei einigen Ausführungsformen kann vor einem Vereinzelungsprozess eine Die-Befestigungsschicht (DAF)52 , die eine Haftschicht ist, an die Oberseite des neu konfigurierten Wafers48 angeklebt werden, und die DAF52 wird dann zusammen mit dem neu konfigurierten Wafer48 zersägt. - Nach dem Planarisierungsprozess wird ein Vereinzelungsprozess durchgeführt, um den neu konfigurierten Wafer
48 in einzelne Packages54 zu zertrennen. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt206 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Der Vereinzelungsprozess kann entlang Ritzgräben50 des Interposer-Wafers20 durchgeführt werden. Eines der resultierenden Packages54 (das gelegentlich als ein CoW-Die oder ein CoW-Package bezeichnet wird) ist in3 gezeigt. Die zersägte DAF52 wird an dem Package54 befestigt und kann in Kontakt mit dem Verkapselungsmaterial46 und den Halbleitersubstraten (nicht einzeln dargestellt) der Dies42 sein. -
3 zeigt ein Beispiel für das Package54 . Durch den Planarisierungsprozess werden einige der Füllstoffteilchen46B teilweise poliert, was dazu führt, dass einige Teile (untere Teile in3 ) einiger der Füllstoffteilchen46B entfernt werden und obere Teile bestehen bleiben. Die resultierenden Füllstoffteilchen46B haben somit Unterseiten, die planar sind, und diese planaren Unterseiten sind koplanar mit einer Unterseite des Grundmaterials46A und den Halbleitersubstraten der Bauelement-Dies42 . Außerdem werden durch den Vereinzelungsprozess einige der Füllstoffteilchen46B zersägt, sodass einige Teile (wie etwa linke Teile der Füllstoffteilchen46B ganz links in3 ) einiger der Füllstoffteilchen46B entfernt werden. Die resultierenden partiellen Füllstoffteilchen46B haben daher entweder linke oder rechte Flächen (Seitenwände), die planar sind, und diese planaren Flächen sind koplanar (bündig) mit Seitenwänden des Grundmaterials46A . - Die
4 bis20 zeigen die Herstellung eines Fan-out-Packages mit darin gepackten Packages54 . In4 wird ein Träger60 bereitgestellt, und auf den Träger60 wird eine Ablöseschicht62 aufgebracht. Der Träger60 wird aus einem transparenten Material hergestellt und kann ein Glasträger, ein Keramikträger oder dergleichen sein. Der Träger60 kann eine runde Draufsichtform und die Größe eines Siliziumwafers haben. Die Ablöseschicht62 kann aus einem LTHC-Beschichtungsmaterial (LTHC: Licht-Wärme-Umwandlung) hergestellt werden. Die Ablöseschicht62 kann durch Beschichten auf den Träger60 aufgebracht werden. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann sich das LTHC-Beschichtungsmaterial durch die Wärme des Lichts oder der Bestrahlung (wie etwa mit Laser) zersetzen, sodass sich der Träger60 von der auf ihm hergestellten Struktur ablösen kann. - Bei einigen Ausführungsformen wird eine Pufferschicht
64 auf der Ablöseschicht62 hergestellt, wie in4 gezeigt ist. Die Pufferschicht64 kann aus einem dielektrischen Material hergestellt werden, das ein Polymer, wie etwa Polybenzoxazol (PBO), Polyimid, Benzocyclobuten (BCB) oder dergleichen sein kann. Über der Pufferschicht64 werden Umverteilungsleitungen (RDLs)66 hergestellt. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt208 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Die Herstellung der RDLs66 kann die folgenden Schritte umfassen: Herstellen einer Seed-Schicht (nicht dargestellt) über der Pufferschicht64 ; Herstellen einer strukturierten Maske (nicht dargestellt), wie etwa eines strukturierten Fotoresists, über der Seed-Schicht; und anschließend Durchführen eines Metallplattierungsprozesses, um die RDLs66 herzustellen. Dann werden die strukturierte Maske und die Teile der Seed-Schicht, die von der strukturierten Maske bedeckt sind, entfernt, sodass die in4 gezeigten RDLs66 zurückbleiben. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Seed-Schicht eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Seed-Schicht kann zum Beispiel durch physikalische Aufdampfung (PVD) hergestellt werden. Die Plattierung kann zum Beispiel durch elektrochemische Plattierung oder stromlose Plattierung erfolgen. - Bleiben wir bei
4 , in der eine dielektrische Schicht68 auf den RDLs66 hergestellt wird. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt210 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Eine Unterseite der dielektrischen Schicht68 kann in Kontakt mit Oberseiten der RDLs66 und der Pufferschicht64 sein. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die dielektrische Schicht68 aus einem Polymer hergestellt, das ein lichtempfindliches Material, wie etwa PBO, Polyimid oder dergleichen, sein kann. Bei alternativen Ausführungsformen wird die dielektrische Schicht68 aus einem Nitrid, wie etwa Siliziumnitrid, einem Oxid, wie etwa Siliziumoxid, oder dergleichen hergestellt. Die dielektrische Schicht68 wird dann strukturiert, um darin Öffnungen70 zu erzeugen. Dadurch werden einige Padteile der RDLs66 durch die Öffnungen70 in der dielektrischen Schicht68 freigelegt. - In
5 wird eine metallische Seed-Schicht72 z. B. durch PVD hergestellt. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt212 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die metallische Seed-Schicht72 eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die metallische Seed-Schicht72 eine Kupferschicht, die in Kontakt mit der Pufferschicht64 ist. - Wie außerdem in
5 gezeigt ist, wird eine Plattierungsmaske, wie etwa ein Fotoresist74 , über der metallischen Seed-Schicht72 hergestellt. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt214 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Dann wird ein Belichtungsprozess an dem Fotoresist74 unter Verwendung einer fotolithografischen Maske (nicht dargestellt) durchgeführt. Durch einen nachfolgenden Entwicklungsprozess des Fotoresists74 entstehen Öffnungen76 in dem Fotoresist74 . Einige Teile der metallischen Seed-Schicht72 werden durch die Öffnungen76 freigelegt. - Wie in
6 gezeigt ist, werden dann Metallsäulen78 durch Plattieren eines metallischen Materials in den Öffnungen76 hergestellt. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt216 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Die Metallsäulen78 werden alternativ als Durchkontaktierungen oder Formdurchkontaktierungen bezeichnet, da sie ein später abgeschiedenes Verkapselungsmaterial (das eine Formmasse sein kann) in dem fertigen Package durchdringen. Das plattierte metallische Material kann Kupfer oder eine Kupferlegierung sein. Die Oberseiten der Metallsäulen78 sind niedriger als die Oberseite des Fotoresists74 , sodass die Formen der Metallsäulen78 von den Öffnungen76 begrenzt werden. Die Metallsäulen78 können im Wesentlichen senkrechte und gerade Begrenzungen haben. Alternativ können die Metallsäulen78 in einer Schnittansicht die Form einer Sanduhr haben, wobei die mittleren Teile der Metallsäulen78 schmaler als die jeweiligen oberen und unteren Teile sind. - In nachfolgenden Schritten wird das Fotoresist
74 entfernt, und die darunter befindlichen Teile der metallischen Seed-Schicht72 werden freigelegt. Dann werden die freigelegten Teile in einem Ätzprozess, zum Beispiel in einem anisotropen oder einem isotropen Ätzprozess, entfernt. Die Ränder der metallischen Seed-Schicht72 können dadurch an die jeweiligen darüber befindlichen Teile der Metallsäulen78 angrenzen oder im Wesentlichen angrenzen. Die resultierenden Metallsäulen78 sind in7 gezeigt. In der gesamten Beschreibung werden die verbliebenen Teile der metallischen Seed-Schicht72 direkt unter den plattierten Metallsäulen78 als Teile der Metallsäulen78 angesehen. Die Draufsichtformen der Metallsäulen78 können unter anderem runde Formen, Rechtecke, Sechsecke, Achtecke und dergleichen sein. Nach der Herstellung der Metallsäulen78 ist die Pufferschicht64 freigelegt. -
8 zeigt die Platzierung/Befestigung der CoW-Packages54 , wobei die DAFs52 die jeweiligen Packages54 an die dielektrische Schicht68 ankleben. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt218 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Dann werden die Packages54 und die Metallsäulen78 in einem Verkapselungsmaterial80 verkapselt, wie in9 gezeigt ist. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt220 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Das Verkapselungsmaterial80 füllt die Spalte zwischen benachbarten Durchkontaktierungen78 und die Spalte zwischen den Durchkontaktierungen78 und den Packages54 . Das Verkapselungsmaterial80 kann eine Formmasse, eine Formunterfüllung, ein Epoxid und/oder ein Harz sein. Die Oberseite des Verkapselungsmaterials80 ist höher als die oberen Enden der Metallsäulen78 und die Oberseiten der Packages54 . Die Formmasse kann ein Grundmaterial80A (in9 nicht dargestellt, siehe25 ), das ein Polymer, ein Harz, ein Epoxid oder dergleichen sein kann, und Füllstoffteilchen80B (nicht dargestellt) in dem Grundmaterial80A aufweisen. Die Füllstoffteilchen80B können dielektrische Teilchen aus SiO2, Al2O3, Siliziumdioxid oder dergleichen sein, und sie können kugelförmig sein. Außerdem können die kugelförmigen Füllstoffteilchen80B die gleichen oder unterschiedliche Durchmesser haben. Das Grundmaterial80A und die Füllstoffteilchen80B sind in25 gezeigt. - In einem anschließenden Schritt, der in
10 gezeigt ist, wird ein Planarisierungsprozess, wie etwa ein CMP-Prozess oder ein mechanischer Schleifprozess, durchgeführt, um das Verkapselungsmaterial80 und die Substrate22 in den Interposern40 zu dünnen. Das Verkapselungsmaterial80 und die Dies40 werden poliert. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Planarisierungsprozess so lange durchgeführt, bis die Metallsäulen78 und die Durchkontaktierungen24 in den Interposern40 freigelegt sind. Außerdem werden Isolationsbeläge26 (25 ), die die Durchkontaktierungen24 umschließen, ebenfalls freigelegt. Durch den Planarisierungsprozess sind die oberen Enden der Durchkontaktierungen24 und der Metallsäulen78 auf gleicher Höhe (koplanar) mit den Oberseiten des Verkapselungsmaterials80 . Die Metallsäulen78 werden nachstehend alternativ als Durchkontaktierungen78 bezeichnet, da sie das Verkapselungsmaterial80 durchdringen. - Die
11 bis13 zeigen die Herstellung einer Umverteilungsstruktur über und verbunden mit den Packages54 und den Metallsäulen78 . Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt222 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Die11 und12 zeigen die Herstellung einer ersten Schicht von RDLs und der jeweiligen dielektrischen Schicht. In11 wird eine dielektrische Schicht82 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die dielektrische Schicht82 aus einem Polymer, wie etwa PBO, Polyimid oder dergleichen, hergestellt. Das Herstellungsverfahren umfasst ein Aufbringen der dielektrischen Schicht82 in einer fließfähigen Form und ein anschließendes Härten der dielektrischen Schicht82 . Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die dielektrische Schicht82 aus einem anorganischen dielektrischen Material hergestellt, wie etwa Siliziumnitrid, Siliziumoxid oder dergleichen. Das Herstellungsverfahren kann chemische Aufdampfung (CVD), Atomlagenabscheidung (ALD), plasmaunterstützte chemische Aufdampfung (PECVD) oder andere geeignete Abscheidungsverfahren umfassen. Dann werden Öffnungen84 zum Beispiel mit einem fotolithografischen Prozess erzeugt. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen die dielektrische Schicht82 aus einem lichtempfindlichen Material, wie etwa PBO oder Polyimid, hergestellt wird, umfasst das Erzeugen der Öffnungen84 einen Belichtungsprozess an der dielektrischen Schicht82 unter Verwendung einer lithografischen Maske (nicht dargestellt) und ein Entwickeln der belichteten dielektrischen Schicht82 . Die Durchkontaktierungen24 und78 werden durch die Öffnungen84 freigelegt. - In
12 werden dann RDLs86 hergestellt. Die RDLs86 umfassen Durchkontaktierungen86A , die in der dielektrischen Schicht82 hergestellt werden, um die Durchkontaktierungen24 und78 zu kontaktieren, und Metallleiterbahnen (Metallleitungen)86B über der dielektrischen Schicht82 . Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die RDLs86 in einem Plattierungsprozess hergestellt, der Folgendes umfasst: Abscheiden einer metallischen Seed-Schicht (nicht dargestellt), Herstellen und Strukturieren eines Fotoresists (nicht dargestellt) über der metallischen Seed-Schicht; und Plattieren eines metallischen Materials, wie etwa Kupfer und/oder Aluminium, über der metallischen Seed-Schicht. Die metallische Seed-Schicht und das plattierte metallische Material können das gleiche Material oder unterschiedliche Materialien umfassen. Das strukturierte Fotoresist wird dann entfernt, und anschließend werden die Teile der metallischen Seed-Schicht geätzt, die zuvor von dem strukturierten Fotoresist bedeckt waren.25 zeigt eine vergrößerte Darstellung einer der RDLs86 und der dielektrischen Schicht82 . - In
13 werden weitere dielektrische Schichten über der dielektrischen Schicht82 hergestellt, und weitere RDLs werden über und verbunden mit den RDLs86 hergestellt. Die dielektrischen Schichten umfassen in einigen Beispielen dielektrische Schichten88 ,92 und96 . Die RDLs umfassen in einigen Beispielen RDLs90 und94 . Die dielektrischen Schichten88 ,92 und96 können unter Verwendung eines Materials hergestellt werden, das aus der gleichen oder einer anderen Gruppe von in Frage kommenden Materialien zum Herstellen der dielektrischen Schicht82 gewählt wird, die PBO, Polyimid, BCB oder andere organische oder anorganische Materialien umfassen können. Das Material und das Herstellungsverfahren für die RDLs90 und94 können die Gleichen wie für die Herstellung der RDLs86 sein, und das Verfahren umfasst Folgendes: Herstellen einer Seed-Schicht; Herstellen einer strukturierten Maske; Plattieren der RDLs90 und94 ; und anschließend Entfernen der strukturierten Maske und der unerwünschten Teile der Seed-Schicht. In der gesamten Beschreibung werden die Komponenten über der Ablöseschicht62 kollektiv als ein neu konfigurierter Wafer100 bezeichnet. - Wie in
25 gezeigt ist, können die RDLs86 Durchkontaktierungen86A in der dielektrischen Schicht82 und Metallleitungen86B über der dielektrischen Schicht82 umfassen. Die Oberseiten einiger Teile der RDLs86 , die aus den Öffnungen84 (11 ) hergestellt werden, können tiefer als die Oberseiten der Metallleitungen86B direkt über der dielektrischen Schicht82 ausgespart werden. RDLs, die über den RDLs86 hergestellt werden, wie etwa die RDLs90 und94 , können ein ähnliches Profil haben. - Dann wird der neu konfigurierte Wafer
100 , der in13 gezeigt ist, von dem Träger60 abgelöst. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt224 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Das Ablösen kann durch Projizieren eines Lichtstrahls (wie etwa eines Laserstrahls) auf die Ablöseschicht62 erfolgen, sodass durch die von dem Lichtstrahl erzeugte Wärme die Ablöseschicht62 zersetzt wird und der neu konfigurierte Wafer100 von dem Träger60 abgelöst wird. Dann wird der Rest der Ablöseschicht62 zum Beispiel durch eine Plasmareinigung entfernt. Der resultierende neu konfigurierte Wafer100 ist in14 gezeigt. -
15 zeigt die Erzeugung von Öffnungen102 in der Pufferschicht64 . Bei einigen Ausführungsformen werden die Öffnungen102 durch Laserbohren mit einem Laserstrahl erzeugt. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt226 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Die RDLs66 fungieren als eine Stoppschicht für den Laserstrahl, und einige Teile der RDLs66 werden durch die Öffnungen102 freigelegt. Bei einigen Ausführungsformen werden außerdem Öffnungen103 erzeugt, um einige Teile der RDLs66 freizulegen. Bei anderen Ausführungsformen werden die Öffnungen103 nicht erzeugt. Die Öffnungen103 können zur Wärme-Abführung verwendet werden. Zum Beispiel kann in der fertigen Struktur, wenn das resultierende Package verkappt ist, ein thermisches Grenzflächenmaterial (TIM) in die Öffnungen103 eingebracht werden, sodass es in Kontakt mit den RDLs66 ist, und das TIM ist außerdem in Kontakt mit einer Wärmesenke, um Wärme in die Wärmesenke abzuleiten. -
16 zeigt das Bonden eines integrierten passiven Bauelements (IPD)104 an die RDLs66 . Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt228 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen umfassen die IPDs104 Kondensatoren, Induktoren, Widerstände oder Kombinationen davon, die als diskrete Bauelement-Dies hergestellt werden. Das Bonden kann durch Lotbereiche106 erfolgen. Zwischen den IPDs104 und den neu konfigurierten Wafer100 kann eine Unterfüllung108 eingebracht werden. -
17 zeigt die Herstellung von Metallisierungen unter dem Kontakthügel (UBMs)110 und elektrischen Verbindungselementen112 gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt230 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die UBMs110 so hergestellt, dass sie in die Öffnungen in der dielektrischen Schicht96 hinein reichen, um Metallpads in den RDLs94 zu kontaktieren. Die UBMs110 können aus Nickel, Kupfer, Titan oder Multischichten davon hergestellt werden. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen weisen die UBMs110 eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht auf. - Dann werden die elektrischen Verbindungselemente
112 hergestellt. Die Herstellung der elektrischen Verbindungselemente112 kann ein Platzieren von Lotkugeln auf den freiliegenden Teilen der UBMs110 und ein anschließendes Aufschmelzen der Lotkugeln umfassen. Die resultierenden elektrischen Verbindungselemente112 sind Lotbereiche. Bei alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst die Herstellung der elektrischen Verbindungselemente112 ein Durchführen einer Plattierung zum Herstellen von Lotschichten über den UBMs110 und ein anschließendes Aufschmelzen der Lotschichten. Die elektrischen Verbindungselemente112 können auch Nicht-Lot-Metallsäulen oder aber Metallsäulen und Lotkappen über den Nicht-Lot-Metallsäulen umfassen, die ebenfalls durch Plattierung hergestellt werden können. - Dann wird der neu konfigurierte Wafer
100 auf einem Vereinzelungsband (nicht dargestellt) platziert, das an einem Rahmen (nicht dargestellt) befestigt ist. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind entweder die elektrischen Verbindungselemente112 oder die IPDs104 in Kontakt mit dem Vereinzelungsband. Dann wird der neu konfigurierte Wafer100 in einem Die-Zersägungsprozess zum Beispiel mit einem Messer vereinzelt. Der entsprechende Schritt ist als ein Schritt232 in dem Prozessablauf200 angegeben, der in26 gezeigt ist. Die Messer zertrennen den neu konfigurierten Wafer100 entlang Ritzgräben114 , sodass Packages116 entstehen.18 zeigt ein resultierendes Package116 gemäß einigen Ausführungsformen. Das Package116 wird auch als ein Chip-auf-Wafer-auf-Substrat-Package oder CoWoS-Package bezeichnet, wobei die RDLs86 ,90 und94 und die entsprechenden dielektrischen Schichten82 ,88 ,92 und96 gemeinsam als ein Substrat97 fungieren. Das CoWoS-Package 116 weicht insofern von einem herkömmlichen CoWoS-Package ab, als das Substrat97 direkt aus den Interposern40 und dem Verkapselungsmaterial80 in einem Fan-out-Prozess hergestellt wird, statt (als Package-Substrat mit oder ohne Kern) vorgeformt und an den Interposer gebondet zu werden. - Die
19 bis24 zeigen Schnittansichten von Zwischenstufen bei der Herstellung eines Packages gemäß alternativen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsformen sind den Ausführungsformen ähnlich, die in den1 bis18 gezeigt sind, mit der Ausnahme, dass keine Durchkontaktierungen auf dem gleichen Niveau wie die Packages54 hergestellt werden, keine IPDs befestigt werden und RDLs auf nur einer Seite statt auf beiden Seiten der Packages54 hergestellt werden. Wenn nicht anders angegeben, sind die Materialien und Herstellungsprozesse für die Komponenten bei diesen Ausführungsformen im Wesentlichen die Gleichen wie für die ähnlichen Komponenten, die bei den in den1 bis18 gezeigten Ausführungsformen mit ähnlichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Die Einzelheiten zu dem Herstellungsprozess und den Materialien für die Komponenten, die in den19 bis24 gezeigt sind, sind somit in der Erörterung der in den1 bis18 gezeigten Ausführungsformen zu finden. - Die ersten Schritte dieser Ausführungsformen sind im Wesentlichen die Gleichen wie die, die in den
1 bis3 gezeigt sind, in denen Packages54 hergestellt werden. In19 wird dann eine Ablöseschicht62 auf einen Träger60 aufgebracht, und auf der Ablöseschicht62 wird eine Pufferschicht64 hergestellt. Dann werden die Packages54 durch DAFs52 an der Pufferschicht64 befestigt. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden keine Metallsäulen auf der Pufferschicht64 hergestellt. - In
20 werden die Packages54 und die DAFs52 in einem Verkapselungsmaterial80 verkapselt. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden die Packages54 vollständig verkapselt, wobei die Oberseite des Verkapselungsmaterials80 höher als die Oberseiten der Packages54 ist. Das Verkapselungsmaterial80 wird dann gehärtet, und anschließend wird ein Planarisierungsprozess durchgeführt, um ein Halbleitersubstrat22 in Interposern40 zu dünnen. Die resultierende Struktur ist in21 gezeigt. Nach dem Planarisierungsprozess liegen Durchkontaktierungen24 (und Isolationsschichten26 , die in25 gezeigt sind) frei, wobei die Oberseiten der Durchkontaktierungen24 koplanar mit der Oberseite des Verkapselungsmaterials80 sind. -
22 zeigt die Herstellung einer Umverteilungsstruktur (Substrat97 ), die zum Beispiel dielektrische Schichten82 ,88 ,92 und96 und RDLs86 ,90 und94 umfasst. Nach der Herstellung der Umverteilungsstruktur wird der resultierende neu konfigurierte Wafer100 von dem Träger60 abgelöst. In anschließenden Prozessen, die in23 gezeigt sind, werden UBMs110 und elektrische Verbindungselemente112 hergestellt. Der neu konfigurierte Wafer100 wird dann vereinzelt, und das resultierende Package116 ist in24 gezeigt. - Bei einigen Ausführungsformen weist das Package
116 die DAF52 auf, die in dem Verkapselungsmaterial80 verkapselt ist. Die Pufferschicht64 kann an der DAF52 und dem Verkapselungsmaterial80 befestigt werden. Bei alternativen Ausführungsformen kann der neu konfigurierte Wafer100 poliert werden, um die Pufferschicht64 und die DAF52 zu entfernen.24 zeigt eine Strichlinie120 , wobei die Unterseite des Packages116 auf dem Niveau sein kann, das durch die Strichlinie120 dargestellt ist, wenn die Pufferschicht64 und die DAF52 entfernt werden. - Wie in den
18 und24 gezeigt ist, können die Packages116 an andere Packages gebondet werden. Zum Beispiel können die elektrischen Verbindungselemente112 der Packages116 in den18 und24 an eine andere Package-Komponente, wie etwa eine gedruckte Leiterplatte, einen Rahmen, ein Package oder dergleichen, gebondet werden. Außerdem kann eine Unterfüllung (nicht dargestellt) zwischen das Package116 und die entsprechende Bondungs-Package-Komponente eingebracht werden, um die elektrischen Verbindungselemente112 zu schützen. Darüber hinaus können ein TIM und eine Wärmesenke angebracht werden, wobei das TIM zwischen und in Kontakt mit dem Package116 und der Wärmesenke angeordnet wird. Das TIM kann sich außerdem in Öffnungen103 von13 hinein erstrecken. -
25 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teils124 des Packages116 , der in18 gezeigt ist. Ein Isolationsbelag26 , der eine Durchkontaktierung24 umschließt, ist ebenfalls dargestellt. Der Isolationsbelag26 kann aus einem dielektrischen Material hergestellt werden, wie etwa Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder dergleichen. Die Oberseiten des Isolationsbelags26 und der Durchkontaktierung24 sind koplanar und sind in Kontakt mit der Unterseite einer Durchkontaktierung86A in einer RDL86 . In Abhängigkeit von den relativen Größen der Durchkontaktierung24 und der Durchkontaktierung86A kann die Oberseite des Isolationsbelags26 außerdem die Unterseite einer dielektrischen Schicht82 kontaktieren. Darüber hinaus kann die Durchkontaktierung24 in Kontakt mit einer Seed-Schicht der RDL86 sein, wobei die Seed-Schicht zum Beispiel Titan aufweisen kann.25 zeigt, dass in dem Verkapselungsmaterial80 einige Teile der Füllstoffteilchen80B in Kontakt mit der dielektrischen Schicht82 sind. Da diese Teile der Füllstoffteilchen80B in dem in10 gezeigten Planarisierungsprozess poliert werden, können diese Teile der Füllstoffteilchen80B planare Oberseiten haben, die in Kontakt mit der dielektrischen Schicht82 sind. Im Gegensatz dazu sind die Teile der Füllstoffteilchen80B , die in Kontakt mit einer dielektrischen Schicht68 sind, völlig kugelförmige Teilchen, die nicht poliert werden, und sie können abgerundete Unterseiten haben. - Außerdem hat ein Verkapselungsmaterial
46 in dem Package54 einen linken Rand, der das Verkapselungsmaterial80 kontaktiert. Einige Teile der Füllstoffteilchen46B befinden sich an einer Grenzfläche zwischen dem Verkapselungsmaterial46 und dem Verkapselungsmaterial80 , wobei die Teile der Füllstoffteilchen46B bei einigen Ausführungsformen ebene Oberflächen haben, die das Verkapselungsmaterial80 und die DAF52 kontaktieren. - Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen werden einige Prozesse und Strukturelemente gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erörtert. Es können auch andere Prozesse und Strukturelemente verwendet werden. Zum Beispiel können Prüfstrukturen zum Unterstützen der Verifikationsprüfung der 3D-Packaging- oder 3DIC-Bauelemente verwendet werden. Die Prüfstrukturen können zum Beispiel Prüfpads, die in einer Umverteilungsschicht oder auf einem Substrat hergestellt sind und die Prüfung der 3D-Packaging- oder 3DIC-Bauelemente ermöglichen, die Verwendung von Sonden und/oder Sondenkarten und dergleichen umfassen. Die Verifikationsprüfung kann an Zwischenstrukturen sowie an der Endstruktur durchgeführt werden. Außerdem können die hier beschriebenen Strukturen und Verfahren in Verbindung mit Prüfmethodologien verwendet werden, die eine Zwischenverifikation von erwiesenermaßen guten Dies umfassen, um die Ausbeute zu steigern und die Kosten zu senken.
- Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können mehrere Vorzüge haben. Einige CoW-Packages (die Interposer aufweisen) sind groß und haben zum Beispiel Größen von mehr als etwa 70 mm × 70 mm. Bei herkömmlichen Packaging-Prozessen können die großen CoW-Packages Lotbereiche und gegebenenfalls RDLs aufweisen, die auf Durchkontaktierungen der Interposer hergestellt sind. Die CoW-Packages werden durch die Lotbereiche an vorgeformte Package-Substrate (die Substrate mit oder ohne Kern sein können) gebondet. Da die CoW-Packages groß sind und es außerdem einen signifikanten Unterschied zwischen dem Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) des Interposers und dem vorgeformten Package-Substrat gibt, haben die Packages Probleme wie schlechte Lötverbindung, Unterfüllungshohlräume, geringe Planarität und niedrigere Zuverlässigkeit. Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein integrierter Fan-out-Prozess (InFO-Prozess) verwendet, um Substrate direkt aus CoW-Packages herzustellen, und daher werden keine Lotbereiche zum Bonden der CoW-Packages an die Substrate benötigt. Anders ausgedrückt, das Dünnen des Interposer-Wafers wird nach, statt vor, dem Zersägen des Interposer-Wafers durchgeführt. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der resultierenden Packages verbessert.
- Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren die folgenden Schritte auf: Bonden eines Vorrichtungs-Dies an einen Interposer, wobei der Interposer eine Durchkontaktierung aufweist, die sich von einer Oberseite eines Halbleitersubstrats des Interposers in eine Zwischenebene zwischen der Oberseite und einer Unterseite des Halbleitersubstrats hinein erstreckt; Durchführen eines ersten Vereinzelungsprozesses zum Zersägen des Interposers und des Vorrichtungs-Dies in ein erstes Package; Platzieren des ersten Packages über einem Träger; Verkapseln des ersten Packages in einem ersten Verkapselungsmaterial; Dünnen des ersten Verkapselungsmaterials und des Halbleitersubstrats des Interposers, bis die Durchkontaktierung freigelegt ist; und Herstellen von Umverteilungsleitungen, wobei eine der Umverteilungsleitungen in Kontakt mit der Durchkontaktierung ist. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Herstellen einer dielektrischen Schicht so, dass sie das erste Package und das erste Verkapselungsmaterial kontaktiert, wobei sich die Umverteilungsleitungen in die dielektrische Schicht hinein erstrecken und die Durchkontaktierung von einer Isolationsschicht umschlossen wird, wobei die Isolationsschicht in Kontakt mit der dielektrischen Schicht oder der Umverteilungsleitung ist. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem Bonden des Vorrichtungs-Dies an den Interposer weiterhin ein Verkapseln des Vorrichtungs-Dies in einem zweiten Verkapselungsmaterial, wobei in dem ersten Vereinzelungsprozess das zweite Verkapselungsmaterial durchgesägt wird. Bei einer Ausführungsform weist der Interposer keine aktiven Vorrichtungen auf. Bei einer Ausführungsform überdeckt vor dem Dünnen des Halbleitersubstrats des Interposers ein Teil des Halbleitersubstrats die Durchkontaktierung, und bei dem Dünnen wird der Teil des Halbleitersubstrats entfernt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Herstellen einer Metallsäule über dem Träger, wobei die Metallsäule in dem ersten Verkapselungsmaterial verkapselt wird und nach dem Dünnen des ersten Verkapselungsmaterials die Metallsäule freiliegt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin Folgendes: Herstellen weiterer Umverteilungsleitungen über dem Träger, wobei das erste Package über den weiteren Umverteilungsleitungen platziert wird; und Bonden einer passiven Vorrichtung an die weiteren Umverteilungsleitungen. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Durchführen eines zweiten Vereinzelungsprozesses zum Herstellen eines zweiten Packages, wobei das erste Package, Teile des ersten Verkapselungsmaterials und Teile der Umverteilungsleitungen in dem zweiten Package angeordnet sind.
- Gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren die folgenden Schritte auf: Verkapseln einer Mehrzahl von Interposern in einem Verkapselungsmaterial, wobei die mehreren Interposer durch das Verkapselungsmaterial voneinander getrennt werden und Durchkontaktierungen aufweisen, die sich in Halbleitersubstrate in den mehreren Interposern hinein erstrecken; Polieren der Interposer, um Teile der Halbleitersubstrate zu entfernen, wobei Oberseiten der Durchkontaktierungen freigelegt werden; Herstellen einer ersten dielektrischen Schicht über und in Kontakt mit den Halbleitersubstraten und den Durchkontaktierungen der Mehrzahl von Interposern; Herstellen von Umverteilungsleitungen so, dass sie sich in die erste dielektrische Schicht hinein erstrecken, um die Durchkontaktierungen der Mehrzahl von Interposern zu kontaktieren; und Durchsägen des Verkapselungsmaterials, um die Mehrzahl von Interposern in eine Mehrzahl von Packages zu zertrennen. Bei einer Ausführungsform werden bei dem Durchsägen des Verkapselungsmaterials die Interposer nicht durchgesägt. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Bonden einer Mehrzahl von Vorrichtungs-Dies, wobei jeder der Mehrzahl von Vorrichtungs-Dies an einen der Mehrzahl von Interposern gebondet, wobei das Verkapselungsmaterial einen ersten Teil auf dem gleichen Niveau wie die Mehrzahl von Interposern und einen zweiten Teil auf dem gleichen Niveau wie die Mehrzahl von Vorrichtungs-Dies aufweist. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Verkapseln des einen der Mehrzahl von Vorrichtungs-Dies in einem weiteren Verkapselungsmaterial; und ein Durchsägen des weiteren Verkapselungsmaterials vor dem Verkapseln der Mehrzahl von Interposern in einem Verkapselungsmaterial. Bei einer Ausführungsform erstreckt sich die erste dielektrische Schicht über dem Verkapselungsmaterial, wobei eine Unterseite der ersten dielektrischen Schicht eine Oberseite des Verkapselungsmaterials kontaktiert. Bei einer Ausführungsform weisen die Interposer keine aktiven und passiven Vorrichtungen auf.
- Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weist eine Integrierter-Schaltkreis-Vorrichtung Folgendes auf: ein Package, das einen Vorrichtungs-Die und einen an den Vorrichtungs-Die gebondeten Interposer mit einem Halbleitersubstrat und einer das Halbleitersubstrat durchdringenden Durchkontaktierung aufweist; ein erstes Verkapselungsmaterial, das das Package verkapselt; eine dielektrische Schicht, die das Halbleitersubstrat und das erste Verkapselungsmaterial kontaktiert; und Umverteilungsleitungen, die sich in die dielektrische Schicht hinein erstrecken, wobei eine Umverteilungsleitung der Umverteilungsleitungen in Kontakt mit der Durchkontaktierung ist. Bei einer Ausführungsform weist der Interposer weiterhin einen Isolationsbelag auf, der die Durchkontaktierung umschließt, wobei der Isolationsbelag die Durchkontaktierung von dem Halbleitersubstrat trennt und der Isolationsbelag in Kontakt mit der Umverteilungsleitung oder der dielektrischen Schicht ist. Bei einer Ausführungsform weist der Interposer keine aktiven Vorrichtungen auf. Bei einer Ausführungsform weist das Package weiterhin ein zweites Verkapselungsmaterial auf, das den Vorrichtungs-Die verkapselt, wobei Seitenwände des zweiten Verkapselungsmaterials bündig mit entsprechenden Seitenwänden des Interposers sind. Bei einer Ausführungsform weist die Integrierter-Schaltkreis-Vorrichtung weiterhin eine Metallsäule, die das erste Verkapselungsmaterial durchdringt; und eine passive Vorrichtung auf einer den Umverteilungsleitungen gegenüberliegenden Seite des ersten Verkapselungsmaterials auf, wobei die passive Vorrichtung mit der Metallsäule elektrisch verbunden ist. Bei einer Ausführungsform weist die Integrierter-Schaltkreis-Vorrichtung weiterhin eine Haftschicht auf, die das Package kontaktiert, wobei die Haftschicht in dem ersten Verkapselungsmaterial verkapselt ist.
- Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Erfindung besser verstehen können. Fachleuten dürfte klar sein, dass sie die vorliegende Erfindung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Verfahren und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften ebenfalls erkennen, dass solche äquivalenten Auslegungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Claims (20)
- Verfahren mit den folgenden Schritten: Bonden eines Vorrichtungs-Dies an einen Interposer, wobei der Interposer eine Durchkontaktierung aufweist, die sich von einer Oberseite eines Halbleitersubstrats des Interposers in eine Zwischenebene zwischen der Oberseite und einer Unterseite des Halbleitersubstrats hinein erstreckt; Durchführen eines ersten Vereinzelungsprozesses zum Zersägen des Interposers und des Vorrichtungs-Dies in ein erstes Package; Platzieren des ersten Packages über einem Träger; Verkapseln des ersten Packages in einem ersten Verkapselungsmaterial; Dünnen des ersten Verkapselungsmaterials und des Halbleitersubstrats des Interposers, bis die Durchkontaktierung freigelegt ist; und Herstellen von Umverteilungsleitungen, wobei eine der Umverteilungsleitungen in Kontakt mit der Durchkontaktierung ist.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , das weiterhin ein Herstellen einer dielektrischen Schicht so umfasst, dass sie das erste Package und das erste Verkapselungsmaterial kontaktiert, wobei sich die Umverteilungsleitungen in die dielektrische Schicht hinein erstrecken und die Durchkontaktierung von einer Isolationsschicht umschlossen wird, wobei die Isolationsschicht in Kontakt mit der dielektrischen Schicht oder der Umverteilungsleitung ist. - Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das nach dem Bonden des Vorrichtungs-Dies an den Interposer weiterhin ein Verkapseln des Vorrichtungs-Dies in einem zweiten Verkapselungsmaterial umfasst, wobei in dem ersten Vereinzelungsprozess das zweite Verkapselungsmaterial durchgesägt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Interposer keine aktiven Vorrichtungen aufweist.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vor dem Dünnen des Halbleitersubstrats des Interposers ein Teil des Halbleitersubstrats die Durchkontaktierung überdeckt und bei dem Dünnen der Teil des Halbleitersubstrats entfernt wird.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin ein Herstellen einer Metallsäule über dem Träger umfasst, wobei die Metallsäule in dem ersten Verkapselungsmaterial verkapselt wird und nach dem Dünnen des ersten Verkapselungsmaterials die Metallsäule freiliegt.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin Folgendes umfasst: Herstellen weiterer Umverteilungsleitungen über dem Träger, wobei das erste Package über den weiteren Umverteilungsleitungen platziert wird; und Bonden einer passiven Vorrichtung an die weiteren Umverteilungsleitungen.
- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin ein Durchführen eines zweiten Vereinzelungsprozesses zum Herstellen eines zweiten Packages umfasst, wobei das erste Package, Teile des ersten Verkapselungsmaterials und Teile der Umverteilungsleitungen in dem zweiten Package angeordnet sind.
- Verfahren mit den folgenden Schritten: Verkapseln einer Mehrzahl von Interposern in einem Verkapselungsmaterial, wobei die mehreren Interposer durch das Verkapselungsmaterial voneinander getrennt werden und Durchkontaktierungen aufweisen, die sich in Halbleitersubstrate in den mehreren Interposern hinein erstrecken; Polieren der Interposer, um Teile der Halbleitersubstrate zu entfernen, wobei Oberseiten der Durchkontaktierungen freigelegt werden; Herstellen einer ersten dielektrischen Schicht über und in Kontakt mit den Halbleitersubstraten und den Durchkontaktierungen der Mehrzahl von Interposern; Herstellen von Umverteilungsleitungen so, dass sie sich in die erste dielektrische Schicht hinein erstrecken, um die Durchkontaktierungen der Mehrzahl von Interposern zu kontaktieren; und Durchsägen des Verkapselungsmaterials, um die Mehrzahl von Interposern in eine Mehrzahl von Packages zu zertrennen.
- Verfahren nach
Anspruch 9 , wobei bei dem Durchsägen des Verkapselungsmaterials die Interposer nicht durchgesägt werden. - Verfahren nach
Anspruch 9 oder10 , das weiterhin ein Bonden einer Mehrzahl von Vorrichtungs-Dies umfasst, wobei jeder der Mehrzahl von Vorrichtungs-Dies an einen der Mehrzahl von Interposern gebondet wird und das Verkapselungsmaterial einen ersten Teil auf dem gleichen Niveau wie die Mehrzahl von Interposern und einen zweiten Teil auf dem gleichen Niveau wie die Mehrzahl von Vorrichtungs-Dies aufweist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 9 bis11 , das weiterhin Folgendes umfasst: Verkapseln des einen der Mehrzahl von Vorrichtungs-Dies in einem weiteren Verkapselungsmaterial; und Durchsägen des weiteren Verkapselungsmaterials vor dem Verkapseln der Mehrzahl von Interposern in einem Verkapselungsmaterial. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 9 bis12 , wobei sich die erste dielektrische Schicht über dem Verkapselungsmaterial erstreckt, wobei eine Unterseite der ersten dielektrischen Schicht eine Oberseite des Verkapselungsmaterials kontaktiert. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 9 bis13 , wobei die Interposer keine aktiven und passiven Vorrichtungen aufweisen. - Integrierter-Schaltkreis-Vorrichtung mit: einem Package, das Folgendes aufweist: einen Vorrichtungs-Die, und einen Interposer, der an den Vorrichtungs-Die gebondet ist, wobei der Interposer Folgendes aufweist: ein Halbleitersubstrat, und eine Durchkontaktierung, die das Halbleitersubstrat durchdringt; einem ersten Verkapselungsmaterial, das das Package verkapselt; einer dielektrischen Schicht, die das Halbleitersubstrat und das erste Verkapselungsmaterial kontaktiert; und Umverteilungsleitungen, die sich in die dielektrische Schicht hinein erstrecken, wobei eine der Umverteilungsleitungen in Kontakt mit der Durchkontaktierung ist.
- Integrierter-Schaltkreis-Vorrichtung nach
Anspruch 15 , wobei der Interposer weiterhin einen Isolationsbelag aufweist, der die Durchkontaktierung umschließt, wobei der Isolationsbelag die Durchkontaktierung von dem Halbleitersubstrat trennt und in Kontakt mit der Umverteilungsleitung oder der dielektrischen Schicht ist. - Integrierter-Schaltkreis-Vorrichtung nach
Anspruch 15 oder16 , wobei der Interposer keine aktiven Vorrichtungen aufweist. - Integrierter-Schaltkreis-Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 15 bis17 , wobei das Package weiterhin ein zweites Verkapselungsmaterial aufweist, das den Vorrichtungs-Die verkapselt, wobei Seitenwände des zweiten Verkapselungsmaterials bündig mit entsprechenden Seitenwänden des Interposers sind. - Integrierter-Schaltkreis-Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 15 bis18 , die weiterhin Folgendes aufweist: eine Metallsäule, die das erste Verkapselungsmaterial durchdringt; und eine passive Vorrichtung auf einer den Umverteilungsleitungen gegenüberliegenden Seite des ersten Verkapselungsmaterials, wobei die passive Vorrichtung mit der Metallsäule elektrisch verbunden ist. - Integrierter-Schaltkreis-Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 15 bis19 , die weiterhin eine Haftschicht aufweist, die das Package kontaktiert, wobei die Haftschicht in dem ersten Verkapselungsmaterial verkapselt ist.
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