DE102020108029B4 - Halbleiter-package für hochgeschwindigkeitsdatenübertragung und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

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    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
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    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
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    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
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    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
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    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
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    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—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
    • 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
    • H01L2224/16225—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 the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—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
    • 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
    • H01L2224/16225—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 the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/16237—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 the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bonding area disposed in a recess of the surface of the item
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    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/28—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/29—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/29001—Core members of the layer connector
    • H01L2224/29099—Material
    • H01L2224/2919—Material with a principal constituent of the material being a polymer, e.g. polyester, phenolic based polymer, epoxy
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    • H01L2224/26—Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32—Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321—Disposition
    • H01L2224/32151—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225—Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8138—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/81399—Material
    • H01L2224/814—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/81417—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/81424—Aluminium [Al] as principal constituent
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    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8138—Bonding interfaces outside the semiconductor or solid-state body
    • H01L2224/81399—Material
    • H01L2224/814—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/81438—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/81439—Silver [Ag] as principal constituent
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    • 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
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Abstract

Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur (100, 200) mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Substrats (101);
Abscheiden einer ersten dielektrischen Schicht (102a) über dem Substrat (101);
Befestigen eines Wellenleiters (103) an der ersten dielektrischen Schicht (102a);
Abscheiden einer zweiten dielektrischen Schicht (102a) so, dass sie den Wellenleiter (103) seitlich umschließt;
Herstellen eines ersten leitfähigen Elements (102b) und eines zweiten leitfähigen Elements (102b) über der zweiten dielektrischen Schicht (102a) und dem Wellenleiter (103), wobei das erste leitfähige Element (102b) und das zweite leitfähige Element (102b) in Kontakt mit dem Wellenleiter (103) sind, wobei der Wellenleiter (103) derart eingerichtet ist, dass er ein elektromagnetisches Signal zwischen dem ersten leitfähigen Element (102b) und dem zweiten leitfähigen Element (102b) überträgt; und
Bilden eines leitfähigen Kontakthügels (101e) über dem Substrat (101), um das erste leitfähige Element (102b) oder das zweite leitfähige Element (102b) mittels einer leitfähigen Durchkontaktierung (101c, 102c), welche sich zumindest durch einen Teil des Substrats (101) erstreckt, mit dem leitfähigen Kontakthügel (101e) elektrisch zu verbinden.

Description

  • Hintergrund
  • Elektronische Vorrichtungen, die Halbleiter-Bauelemente verwenden, sind für zahlreiche moderne Anwendungen unentbehrlich. Mit dem Fortschritt elektronischer Technologien wird die Größe der Halbleiter-Bauelemente immer kleiner, während sie eine größere Funktionalität und größere Mengen an integrierten Schaltkreisen haben. Auf Grund der miniaturisierten Größe des Halbleiter-Bauelements wird häufig ein Chip auf Wafer auf Substrat (CoWoS) verwendet, um mehrere Chips mit Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) in ein einziges Halbleiter-Bauelement zu integrieren. Außerdem werden in dem kleinen Halbleiter-Bauelement zahlreiche Herstellungsschritte implementiert.
  • Die Herstellungsschritte für das Halbleiter-Bauelement umfassen jedoch zahlreiche Teilschritte an dem kleinen und dünnen Halbleiter-Bauelement. Dadurch wird die Herstellung eines Halbleiter-Bauelements in einer miniaturisierten Größe komplizierter. Eine Zunahme der Komplexität der Herstellung von Halbleiter-Bauelementen kann Mängel wie schlechte konstruktive Gestaltung und Schichtablösung von Komponenten verursachen, was zu einem signifikanten Ausbeuteverlust von Halbleiter-Bauelementen und einem Anstieg der Herstellungskosten führt. Daher gibt es zahlreiche Forderungen nach einer Modifizierung der Struktur von Halbleiter-Bauelementen und nach einer Verbesserung der Herstellungsschritte.
  • Die Veröffentlichungsschrift US 2004/0264837 A1 offenbart einen Basissubstratabschnitt mit einer Verbindungsschicht, die auf einem isolierenden Substrat durch ein Verfahren für gedruckte Schaltungen gebildet ist; einer mikroelektrischen Verbindungsschicht, die feiner ist als die Verbindungsschicht des Basissubstratabschnitts, gebildet auf einer isolierenden Harzschicht durch einen Halbleiterprozess; und einen optischen Verbindungsschaltungsabschnitt, der geeignet ist, ein optisches Signal zu übertragen und/oder zu empfangen, und der mit einem optischen Wellenleiter versehen ist.
  • Die Veröffentlichungsschrift US 2016/0147088 A1 offenbart eine Halbleiterstruktur mit einem dielektrischen Wellenleiter, der vertikal zwischen einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht angeordnet ist, einem Treiberchip, der konfiguriert ist, um an einem ersten Ausgangsknoten ein Treibersignal zu erzeugen, einer ersten Übertragungselektrode, die entlang einer ersten Seite des dielektrischen Wellenleiters angeordnet und konfiguriert ist zum Empfangen des Treibersignals von dem ersten Ausgangsknoten, einer ersten Empfängerelektrode, die entlang der ersten Seite des dielektrischen Wellenleiters angeordnet ist, und einem Empfängerchip, der konfiguriert ist, um ein empfangenes Signal von der ersten Empfängerelektrode zu empfangen.
  • 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.
    • 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Halbleiterstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine schematische Schnittansicht einer Halbleiterstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 3A ist ein Schaltbild, das eine Sendeschaltung, eine Empfangsschaltung und einen Wellenleiter gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3B ist ein Schaltbild, das eine Sendeschaltung, eine Empfangsschaltung und einen Wellenleiter gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 4 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Halbleiterstruktur gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • Die 4A bis 4P sind schematische Darstellungen der Herstellung einer Halbleiterstruktur mit dem Verfahren von 4, gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Eine verbesserte Halbleiterstruktur und verbesserte Herstellungsverfahren werden durch die unabhängigen Ansprüche 1,13 und 18 bereitgestellt. Die nachstehende Beschreibung liefert viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des bereitgestellten Gegenstands. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. 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 oder. 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.
  • Ungeachtet dessen, dass die offenbarten numerischen Bereiche und Parameter Näherungswerte sind, sind die in den speziellen Beispielen genannten Zahlenwerte so genau wie möglich angegeben. Ein Zahlenwert enthält jedoch grundsätzlich bestimmte Fehler, die zwangsläufig aus der Abweichung resultieren, die sich in den jeweiligen Prüfmesswerten findet. Außerdem bedeuten die hier verwendeten Begriffe „etwa“, „wesentlich“ und „im Wesentlichen“ im Allgemeinen innerhalb von 10 %, 5 %, 1 % oder 0,5 % eines gegebenen Werts oder Bereichs. Alternativ bedeuten die hier verwendeten Begriffe „etwa“, „wesentlich“ und „im Wesentlichen“ innerhalb eines annehmbaren Standardfehlers des Mittelwerts, wenn er von einem Fachmann betrachtet wird. Anders als in den Arbeitsbeispielen, oder wenn nicht ausdrücklich anders angegeben, sollten alle numerischen Bereiche, Mengen, Werte und Prozentsätze, wie etwa für Materialmengen, Zeitdauern, Temperaturen, Betriebsbedingungen, Mengenverhältnisse und dergleichen, die hier angegeben sind, in allen Fällen als durch die Begriffe „etwa“, „wesentlich“ und „im Wesentlichen“ modifiziert aufgefasst werden. Daher sind, wenn nichts Gegenteiliges angegeben ist, die numerischen Parameter, die in der vorliegenden Erfindung und den beigefügten Ansprüchen angegeben sind, Näherungswerte, die bei Bedarf geändert werden können. Zumindest sollte jeder numerische Parameter in Anbetracht der Anzahl von angegebenen signifikanten Zahlen und durch Anwenden von normalen Rundungsverfahren interpretiert werden. Bereiche können hier so dargestellt sein, dass sie von einem Endpunkt bis zu einem anderen Endpunkt reichen oder zwischen zwei Endpunkten liegen. Alle hier genannten Bereiche schließen die Endpunkte ein, wenn nicht anders angegeben.
  • Eine elektronische Vorrichtung mit verschiedenen Halbleiterchips wird mit einer Anzahl von Schritten hergestellt. Während des Herstellungsprozesses werden Halbleiterchips mit unterschiedlichen Funktionalitäten und Abmessungen in ein einziges Modul integriert. Schaltungen der Halbleiterchips werden integriert und durch Leiterbahnen verbunden. Die Halbleiterchips kommunizieren miteinander durch Senden eines elektrischen Signals von einem Bauelement über die Leiterbahnen an ein anderes Bauelement. Diese Übertragung zwischen den Halbleiterchips kann jedoch die Forderung nach einer hohen Übertragungsgeschwindigkeit zwischen den Halbleiterchips nicht erfüllen. Dadurch kann die Leistung der elektronischen Vorrichtung nicht auf dem gewünschten Niveau sein.
  • In der vorliegenden Erfindung werden eine Halbleiterstruktur und ein Verfahren zu deren Herstellung offenbart. Die Halbleiterstruktur weist Folgendes auf: ein Substrat; eine Verbindungsstruktur, die über dem Substrat angeordnet oder abgeschieden ist und eine dielektrische Schicht über dem Substrat, ein in der dielektrischen Schicht angeordnetes erstes leitfähiges Element und ein in der dielektrischen Schicht angeordnetes oder hergestelltes zweites leitfähiges Element und einen in der dielektrischen Schicht angeordneten oder hergestellten Wellenleiter aufweist; einen über der Verbindungsstruktur angeordneten ersten Die, der mit dem ersten leitfähigen Element elektrisch verbunden ist; und einen über der Verbindungsstruktur angeordneten zweiten Die, der mit dem zweiten leitfähigen Element elektrisch verbunden ist, wobei der Wellenleiter mit dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element verbunden ist.
  • Ein elektrisches Signal wird von dem ersten Die an das erste leitfähige Element gesendet, und das elektrische Signal wird in ein elektromagnetisches Signal umgewandelt. Das elektromagnetische Signal wird von dem ersten leitfähigen Element über den Wellenleiter an das zweite leitfähige Element gesendet. Wenn das elektromagnetische Signal mit dem zweiten leitfähigen Element empfangen wird, wird es in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal wird dann von dem zweiten leitfähigen Element an den zweiten Die gesendet. Das elektromagnetische Signal ist eine nicht-sichtbare Strahlung (z. B. Funkwellen-, Mikrowellen-, Millimeterwellen- oder eine ähnliche Strahlung), die eine hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit (z. B. wesentlich größer als 10 Gbit/s oder größer als 100 Gbit/s) entlang dem Wellenleiter ermöglicht und einen durch den Wellenleiter verursachten Energieverlust des elektromagnetischen Signals während der Übertragung minimieren kann.
  • 1 ist eine schematische Schnittansicht einer Halbleiterstruktur 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bei einigen Ausführungsformen weist die Halbleiterstruktur 100 ein Substrat 101, eine Verbindungsstruktur 102, einen Wellenleiter 103, einen ersten Die 104 und einen zweiten Die 105 auf.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist die Halbleiterstruktur 100 ein Halbleiter-Package. Bei einigen Ausführungsformen ist die Halbleiterstruktur 100 ein integriertes Fan-out-Package (InFO-Package), wobei E/A-Anschlüsse des ersten Dies 104 oder des zweiten Dies 105 über eine Oberfläche des ersten Dies 104 oder des zweiten Dies 105 in einem größeren Bereich fächerförmig verteilt sind. Bei einigen Ausführungsformen ist die Halbleiterstruktur 100 eine Chip-on-Wafer-on-Substrate(CoWoS)-Package-Struktur. Bei einigen Ausführungsformen ist die Halbleiterstruktur 100 ein dreidimensionaler integrierter Schaltkreis (3D IC). Bei einigen Ausführungsformen ist die Halbleiterstruktur 100 so konfiguriert, dass sie eine Ultrahochgeschwindigkeits-Signalübertragung, z. B. eine Signalübertragung mit einer Geschwindigkeit, die im Wesentlichen gleich oder größer als 100 Gbit/s ist, in der Halbleiterstruktur 100 durchführt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Halbleiterstruktur 100 so konfiguriert, dass sie eine Ultrahochgeschwindigkeits-Signalübertragung mit einer hohen Frequenz, z. B. eine Signalübertragung mit einer Frequenz, die wesentlich höher als etwa 100 GHz ist, in der Halbleiterstruktur 100 durchführt.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist das Substrat 101 ein Halbleitersubstrat. Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 101 ein Halbleitermaterial auf, wie etwa Silizium, Germanium, Gallium, Arsen oder eine Kombination davon. Bei einigen Ausführungsformen ist das Substrat 101 ein Interposer oder dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen ist das Substrat 101 ein Siliziumsubstrat oder ein Silizium-Interposer, der aus massivem Silizium hergestellt ist. Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 101 ein Material wie Keramik, Glas, Polymer oder dergleichen auf. Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 101 ein organisches Material auf. Bei einigen Ausführungsformen hat das Substrat 101 eine viereckige, rechteckige, quadratische, polygonale oder eine andere geeignete Form.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 101 eine erste Fläche 101a und eine zweite Fläche 101b gegenüber der ersten Fläche 101a auf. Bei einigen Ausführungsformen erstreckt sich eine Durchkontaktierung 101c in dem Substrat 101 zumindest durch einen Teil des Substrats 101. Bei einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Durchkontaktierung 101c zwischen der ersten Fläche 101a und der zweiten Fläche 101b. Bei einigen Ausführungsformen ist die Durchkontaktierung 101c als eine leitfähige Durchkontaktierung hergestellt, die ein leitfähiges Material wie Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Wolfram, Titan, eine Kombination davon oder dergleichen aufweist. Bei einigen Ausführungsformen ist die Durchkontaktierung 101c eine Silizium-Durchkontaktierung (TSV), die sich durch eine Dicke des Substrats 101 erstreckt.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist ein erstes Pad 101d unter der Durchkontaktierung 101c angeordnet und ist mit dieser elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Pad 101d über der zweiten Fläche 101b des Substrats 101 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen weist das erste Pad 101d ein Metall oder eine Metalllegierung auf. Bei einigen Ausführungsformen weist das erste Pad 101d Chrom, Kupfer, Gold, Titan, Silber, Nickel, Palladium, Wolfram oder dergleichen auf. Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Pad 101d ein lötbare Fläche, und es dient als eine Plattform zum Aufnehmen eines Lötmaterials und zum elektrischen Verbinden einer Schaltung des Substrats 101 mit einer externen Komponente oder Schaltung.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird ein erster leitfähiger Kontakthügel 101e unter dem Substrat 101 angeordnet oder hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird der erste leitfähige Kontakthügel 101e über der zweiten Fläche 101b des Substrats 101 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird der erste leitfähige Kontakthügel 101e unter dem ersten Pad 101d hergestellt und wird mit diesem elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen wird der erste leitfähige Kontakthügel 101e mit der Durchkontaktierung 101c elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste leitfähige Kontakthügel 101e zylindrisch, kugelförmig oder halbkugelförmig. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste leitfähige Kontakthügel 101e eine Lötverbindung, ein Lötkontakthügel, eine Lötkugel, eine BGA-Kugel (BGA: Ball Grid Array), ein C4-Kontakthügel (C4: Chipverbindung mit kontrolliertem Kollaps) oder dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste leitfähige Kontakthügel 101e eine leitfähige Säule. Bei einigen Ausführungsformen weist der erste leitfähige Kontakthügel 101e ein Metall wie Blei, Zinn, Kupfer, Gold, Nickel, eine Kombination davon oder dergleichen auf.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird die Verbindungsstruktur 102 über dem Substrat 101 angeordnet oder abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen wird die Verbindungsstruktur 102 über der ersten Fläche 101a des Substrats 101 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen weist die Verbindungsstruktur 102 Folgendes auf: eine dielektrische Schicht 102a, die über dem Substrat 101 abgeschieden ist; mehrere leitfähige Elemente 102b, die in der dielektrischen Schicht 102a angeordnet oder hergestellt sind; und mehrere leitfähige Durchkontaktierungen 102c, die in der dielektrischen Schicht 102a angeordnet oder hergestellt sind.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst die dielektrische Schicht 102a eine oder mehrere dielektrische Schichten, z. B. eine erste Schicht 102a-1, eine zweite Schicht 102a-2 und eine dritte Schicht 102a-3, die übereinander gestapelt sind. Bei einigen Ausführungsformen weist die dielektrische Schicht 102a Folgendes auf: Siliziumdioxid, fluordotiertes Siliziumdioxid, Kohlenstoff-dotiertes Siliziumdioxid, poröses Siliziumdioxid, ein dielektrisches Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante (Low-k-Material), ein dielektrisches Material mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante (Ultra-low-k-Material), ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante, die wesentlich niedriger als die von Siliziumdioxid ist, oder ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante, die wesentlich niedriger als 4 ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente 102b und die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c so konfiguriert, dass sie mit der Durchkontaktierung 101c oder dem ersten leitfähigen Kontakthügel 101e elektrisch verbunden werden. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Elemente 102b und die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c mit einer Schaltung elektrisch verbunden, die über oder in dem Substrat 101 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Elemente 102b mit den entsprechenden leitfähigen Durchkontaktierungen 102c elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente 102b leitfähige Leitungen, die sich seitlich in der dielektrischen Schicht 102a-1, 102a-2 oder 102a-3 erstrecken, und die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c erstrecken sich vertikal in der dielektrischen Schicht 102a-1 oder 102a-3, um darüber oder darunter befindliche leitfähige Elemente 102b miteinander zu verbinden. Bei einigen Ausführungsformen weisen die leitfähigen Elemente 102b und die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c ein leitfähiges Material wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Aluminium, Zinn, eine Legierung davon oder dergleichen auf.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfassen die leitfähigen Elemente 102b ein erstes leitfähiges Element 102b-1 und ein zweites leitfähiges Element 102b-2. Die leitfähigen Elemente 102b-1 und 102b-2 können die Form einer Scheibe, einer Linie, eines Streifens, eines Polygons oder dergleichen haben. Bei einigen Ausführungsformen werden das erste leitfähige Element 102b-1 und das zweite leitfähige Element 102b-2 über der dritten Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a angeordnet oder hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden das erste leitfähige Element 102b-1 und das zweite leitfähige Element 102b-2 zueinander benachbart hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden das erste leitfähige Element 102b-1 und das zweite leitfähige Element 102b-2 durch ein dielektrisches Material getrennt. Bei einigen Ausführungsformen wird das erste leitfähige Element 102b-1 horizontal zu dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 ausgerichtet. Bei einigen Ausführungsformen werden das erste leitfähige Element 102b-1 und das zweite leitfähige Element 102b-2 mit den entsprechenden leitfähigen Durchkontaktierungen 102c elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen werden die Durchkontaktierungen 101c über die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c mit dem ersten leitfähige Element 102b-1, dem zweiten leitfähigen Element 102b-2, einem dritten leitfähigen Element 102b-3 oder einem vierten leitfähigen Element 102b-4 elektrisch verbunden.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist das erste leitfähige Element 102b-1 so konfiguriert, dass es ein elektrisches Signal in ein elektromagnetisches Signal umwandelt oder ein elektromagnetisches Signal in ein elektrisches Signal umwandelt. Bei einigen Ausführungsformen ist das erste leitfähige Element 102b-1 so konfiguriert, dass es das elektromagnetische Signal an das zweite leitfähige Element 102b-2 sendet oder das elektromagnetische Signal von dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 empfängt. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite leitfähige Element 102b-2 so konfiguriert, dass es das elektromagnetische Signal von dem ersten leitfähigen Element 102b-1 empfängt oder dieses an das erste leitfähige Element 102b-1 sendet. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite leitfähige Element 102b-2 so konfiguriert, dass es das elektromagnetische Signal in ein elektrisches Signal umwandelt oder ein elektrisches Signal in ein elektromagnetisches Signal umwandelt. Bei einigen Ausführungsformen ist das elektromagnetische Signal eine Strahlung mit einer nicht-sichtbaren Wellenlänge, wie etwa eine Funkwellen-, Mikrowellen-, Millimeterwellen- oder eine ähnliche Strahlung. Bei einigen Ausführungsformen ist das elektromagnetische Signal nicht-sichtbares Licht.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfassen die leitfähigen Elemente 102b ein drittes leitfähiges Element 102b-3 und ein viertes leitfähiges Element 102b-4. Die leitfähigen Elemente 102b-3 und 102b-4 können die Form einer Scheibe, einer Linie, eines Streifens, eines Polygons oder dergleichen haben. Bei einigen Ausführungsformen werden das dritte leitfähige Element 102b-2 und das vierte leitfähige Element 102b-4 über der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a angeordnet oder hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden das dritte leitfähige Element 102b-3 und das vierte leitfähige Element 102b-4 zueinander benachbart hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird das dritte leitfähige Element 102b-3 horizontal zu dem vierten leitfähigen Element 102b-4 ausgerichtet. Bei einigen Ausführungsformen werden das dritte leitfähige Element 102b-3 und das vierte leitfähige Element 102b-4 mit den entsprechenden leitfähigen Durchkontaktierungen 102c elektrisch verbunden.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist das dritte leitfähige Element 102b-3 so konfiguriert, dass es ein elektrisches Signal in ein elektromagnetisches Signal umwandelt oder ein elektromagnetisches Signal in ein elektrisches Signal umwandelt. Bei einigen Ausführungsformen ist das dritte leitfähige Element 102b-3 so konfiguriert, dass es das elektromagnetische Signal an das zweite leitfähige Element 102b-2 oder das vierte leitfähige Element 102b-4 sendet oder das elektromagnetische Signal von dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 oder dem vierten leitfähigen Element 102b-4 empfängt. Bei einigen Ausführungsformen ist das vierte leitfähige Element 102b-4 so konfiguriert, dass es das elektromagnetische Signal in ein elektrisches Signal umwandelt oder ein elektrisches Signal in ein elektromagnetisches Signal umwandelt. Bei einigen Ausführungsformen ist das vierte leitfähige Element 102b-4 so konfiguriert, dass es das elektromagnetische Signal von dem ersten leitfähigen Element 102b-1 oder dem dritten leitfähigen Element 102b-3 empfängt oder das elektromagnetische Signal an das erste leitfähige Element 102b-1 oder das dritte leitfähige Element 102b-3 sendet.
  • Bei einigen weiteren Ausführungsformen sind das erste leitfähige Element 102b-1 und das dritte leitfähige Element 102b-3 auf der gleichen Seite des Wellenleiters 103 angeordnet, wie es z. B. unter Bezugnahme auf 3B dargelegt wird. In ähnlicher Weise sind bei einigen weiteren Ausführungsformen das zweite leitfähige Element 102b-2 und das vierte leitfähige Element 102b-4 auf der gleichen Seite des Wellenleiters 103 angeordnet.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind das erste leitfähige Element 102b-1 und das zweite leitfähige Element 102b-2 als eine erste Sendeelektrode bzw. eine erste Empfangselektrode konfiguriert, oder sie sind als eine erste Empfangselektrode bzw. eine erste Sendeelektrode konfiguriert. Bei einigen Ausführungsformen sind das dritte leitfähige Element 102b-3 und das vierte leitfähige Element 102b-4 als eine zweite Sendeelektrode bzw. eine zweite Empfangselektrode konfiguriert, oder sie sind als eine zweite Empfangselektrode bzw. eine zweite Sendeelektrode konfiguriert. Bei einigen Ausführungsformen ist das dritte leitfähige Element 102b-3 auf einer Seite des Wellenleiters 103 angeordnet, die dem ersten leitfähigen Element 102b-1 gegenüberliegt, und das vierte leitfähige Element 102b-4 ist auf einer Seite des Wellenleiters 103 angeordnet, die dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 gegenüberliegt. Bei einigen Ausführungsformen hat das erste leitfähige Element 102b-1 eine Konfiguration, die der Konfiguration des dritten leitfähigen Elements 102b-3 ähnlich ist, und das zweite leitfähige Element 102b-2 hat eine Konfiguration, die der Konfiguration des vierten leitfähigen Elements 102b-4 ähnlich ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind das erste leitfähige Element 102b-1 und das dritte leitfähige Element 102b-3 paarweise betreibbar, wobei ein Element des Paars als ein Signalanschluss zum Senden oder Empfangen des elektromagnetischen Signals dient und das andere Element geerdet ist. Bei einigen Ausführungsformen sind das zweite leitfähige Element 102b-2 und das vierte leitfähige Element 102b-4 paarweise betreibbar, wobei ein Element des Paars als ein Signalanschluss zum Senden oder Empfangen des elektromagnetischen Signals dient und das andere Element geerdet ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 in der dritten Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a in der Verbindungsstruktur 102 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 zwischen zwei der leitfähigen Elemente 102b angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 zwischen dem ersten leitfähigen Element 102b-1 und dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 oder zwischen dem dritten leitfähigen Element 102b-3 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 mit dem ersten leitfähigen Element 102b-1 und dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 mit dem dritten leitfähigen Element 102b-3 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 verbunden.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist der Wellenleiter 103 ein erste Ende 103a und ein zweites Ende 103b auf, das dem ersten Ende 103a gegenüberliegt. Bei einigen Ausführungsformen wird das erste Ende 103a mit dem ersten leitfähigen Element 102b-1 oder dem dritten leitfähigen Element 102b-3 verbunden, und das zweite Ende 103b wird mit dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 oder dem vierten leitfähigen Element 102b-4 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen wird das erste Ende 103a von dem ersten leitfähigen Element 102b-1 und dem dritten leitfähigen Element 102b-3 umschlossen, und das zweite Ende 103b wird von dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 umschlossen.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist der Wellenleiter 103 dielektrisch und ist so konfiguriert, dass er ein elektromagnetisches Signal von einem der leitfähigen Elemente 102b an ein anderes der leitfähigen Elemente 102b sendet. Bei einigen Ausführungsformen wird das elektromagnetische Signal in dem Wellenleiter 103 gesendet. Bei einigen Ausführungsformen ist der Wellenleiter 103 so konfiguriert, dass er ein elektromagnetisches Signal von dem ersten leitfähigen Element 102b-1 an das zweite leitfähige Element 102b-2 oder von dem dritten leitfähigen Element 102b-3 an das vierte leitfähige Element 102b-4 jeweils über den Wellenleiter 103 sendet.
  • Bei einigen Ausführungsformen sind das erste leitfähige Element 102b-1 und das dritte leitfähige Element 102b-3 als ein Paar Antennenplatten konfiguriert, die so konfiguriert sind, dass sie das elektromagnetische Signal senden oder empfangen, wobei eine der Antennenplatten als ein Signalanschluss dient und die andere geerdet ist. In ähnlicher Weise sind das zweite leitfähige Element 102b-2 und das vierte leitfähige Element 102b-4 als ein Paar Antennenplatten konfiguriert, die so konfiguriert sind, dass sie das elektromagnetische Signal senden oder empfangen, wobei eine der Antennenplatten als ein Signalanschluss dient und die andere geerdet ist. Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest ein Teil des Wellenleiters 103, wie etwa das erste Ende 103a, zwischen dem ersten leitfähigen Element 102b-1 und dem dritten leitfähigen Element 102b-3 als ein Hohlraumresonator ausgebildet, der eine Umwandlung zwischen einem elektromagnetischen Signal und einem elektrischen Signal zusammen mit dem ersten leitfähigen Element 102b-1 und dem dritten leitfähigen Element 102b-3 durchführt. Bei einigen Ausführungsformen werden Stehwellen der elektromagnetischen Strahlung in dem Wellenleiter 103 erzeugt, wobei Resonanzfrequenzen der Stehwellen von der Geometrie des Wellenleiters 103, wie etwa einer Breite und einer Höhe des Wellenleiters 103, bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsformen ist zumindest ein Teil des Wellenleiters 103, wie etwa das zweite Ende 103b, zwischen dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 als ein Hohlraumresonator ausgebildet, der eine Umwandlung zwischen einem elektromagnetischen Signal und einem elektrischen Signal zusammen mit dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 durchführt.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird ein elektrisches Signal von dem ersten leitfähigen Element 102b-1 in ein elektromagnetisches Signal umgewandelt, und das elektromagnetische Signal wird in dem Wellenleiter 103 von dem ersten Ende 103a an das zweite Ende 103b gesendet und wird an dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Somit wird das elektromagnetische Signal von dem ersten leitfähigen Element 102b-1 über den Wellenleiter 103 an das zweite leitfähige Element 102b-2 gesendet. Bei einigen Ausführungsformen ist eine Übertragungsgeschwindigkeit des elektromagnetischen Signals wesentlich höher als 10 oder 100 Gbit/s. Das elektrische Signal, das von dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 an das erste leitfähige Element 102b-1 gesendet wird, wird in ähnlicher Weise geleitet.
  • Bei einigen Ausführungsformen hat der Wellenleiter 103 die Form einer Platte, eines Prismas, eines Quaders, einer Scheibe, einer Tafel oder eine andere geeignete Form. Bei einigen Ausführungsformen erstreckt sich der Wellenleiter 103 seitlich in der dielektrischen Schicht 102a-3. Bei einigen Ausführungsformen beträgt eine Höhe des Wellenleiters 103 etwa 1 µm bis etwa 20 µm. Bei einigen Ausführungsformen beträgt eine Breite des Wellenleiters 103 etwa 10 µm bis etwa 200 µm. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Breite des Wellenleiters 103 etwa das 10-fache seiner Höhe. Bei einigen Ausführungsformen beträgt eine Länge des Wellenleiters 103 etwa 0,01 cm bis etwa 1 cm.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist eine Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 103 wesentlich höher als eine Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 102a, z. B. der ersten Schicht 102a-1, der zweiten Schicht 102a-2 oder der dritten Schicht 102a-3. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 103 mindestens das 10-fache der Dielektrizitätskonstante der dielektrischen Schicht 102a. Da die Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 103 wesentlich höher als die der dielektrischen Schicht 102a ist, bewirkt der Wellenleiter 103, dass das in ihn eingespeiste elektromagnetische Signal in dem Wellenleiter 103 durch innere Totalreflexion reflektiert wird, sodass das elektromagnetische Signal zwischen dem ersten Ende 103a und dem zweiten Ende 103b des Wellenleiters 103 oder zwischen dem ersten leitfähigen Element 102b-1 und dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 übertragen werden kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist die Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 103 wesentlich höher als die von Siliziumdioxid. Bei einigen Ausführungsformen ist die Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 103 wesentlich höher als 4. Bei einigen Ausführungsformen ist die Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 103 wesentlich höher als 7. Bei einigen Ausführungsformen ist die Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 103 wesentlich höher als 13. Bei einigen Ausführungsformen ist die Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 103 wesentlich höher als 100. Bei einigen Ausführungsformen ist die Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters 103 wesentlich höher als 500.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist der Wellenleiter 103 Siliziumnitrid oder Siliziumcarbid auf. Bei einigen weiteren Ausführungsformen weist der Wellenleiter 103 Siliziumdioxid (CVD-SiO2), Siliziumnitrid (SiNx) oder Siliziumoxidnitrid (SiOxNy) auf, das mit einem geeigneten Abscheidungsverfahren wie chemische Aufdampfung (CVD), plasmaunterstützte CVD (PECVD), chemische Aufdampfung bei Unterdruck (SACVD), chemische Gasphasenabscheidung bei Atmosphärendruck (APCVD), metallorganische CVD (MOCVD), Laser-CVD (LCVD) oder dergleichen abgeschieden wird. Bei einigen Ausführungsformen weist der Wellenleiter 103 Tieftemperatur-Titandioxid (TiO2) auf, das durch LCVD, physikalische Aufdampfung (PVD), Elektronenstrahlverdampfung (z. B. Elektronenstrahler-Verdampfung) oder dergleichen abgeschieden wird. Bei einigen Ausführungsformen weist der Wellenleiter 103 ein dielektrisches Tieftemperatur-High-k-Material auf, wie etwa Zirconiumdioxid (ZrO2), Aluminiumoxid (Al2O3), Hafniumoxid (HfOx), Hafniumsilicat (HfSiOx), Zirconiumtitanat (ZrTiOx), Tantaloxid (TaOx) oder dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen weist Wellenleiter 103 Strontiumtitanat (SrTiO3) mit einer Dielektrizitätskonstante (k) von etwa 83 bis etwa 100 oder Bariumtitanat (BaTiO3) mit einer Dielektrizitätskonstante (k) von etwa 500 auf. Bei einigen Ausführungsformen hat der Wellenleiter 103 eine Dielektrizitätskonstante, die höher als die Dielektrizitätskonstante von Aluminiumoxid (Al2O3) ist, z. B. 9.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird das vorstehend erwähnte dielektrische Material für den Wellenleiter 103 mit einem Tieftemperatur-Abscheidungsverfahren durch CVD, PVD oder mit anderen Abscheidungsverfahren abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen wird das Tieftemperatur-Abscheidungsverfahren bei einer Temperatur von weniger als etwa 400 °C durchgeführt. Bei einigen Ausführungsformen wird das Tieftemperatur-Abscheidungsverfahren bei einer Temperatur von weniger als etwa 300 °C durchgeführt. Bei einigen Ausführungsformen wird das Tieftemperatur-Abscheidungsverfahren bei einer Temperatur von weniger als etwa 250 °C durchgeführt. Siliziumdioxid wird zum Beispiel durch CVD bei etwa 180 °C abgeschieden, Titandioxid kann durch PVD bei etwa 240 °C abgeschieden werden, und das dielektrische High-k-Material kann durch CVD bei etwa 210 °C abgeschieden werden. Für einen Wellenleiter 103, der mit abscheidungsbasierten Verfahren hergestellt wird, können die gleichen Anlagen und Prozesse wie für andere Teile der Halbleiterstruktur 100 verwendet werden, um dadurch Zeit und Kosten zu sparen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Betriebstemperatur zum Herstellen des Wellenleiters 103 der Betriebstemperatur zum Herstellen anderer Teile der Halbleiterstruktur 100, wie etwa der Komponenten der Verbindungsstruktur 102, ähnlich.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird das vorgenannte dielektrische Material für den Wellenleiter 103 mit einem Hochtemperaturverfahren, wie etwa Pulvermetallurgie, hergestellt. Zum Beispiel kann Titandioxid durch Pulvermetallurgie bei einer Temperatur von mehr als etwa 400 °C, mehr als etwa 600 °C, mehr als etwa 800 °C oder mehr als etwa 1000 °C hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen werden für einen Wellenleiter 103, der mit nichtabscheidungsbasierten Verfahren (z. B. Metallurgie) hergestellt wird, auf Grund von unterschiedlichen Anforderungen an die Prozesstemperatur nicht die gleichen Anlagen und Prozesse wie für andere Teile der Halbleiterstruktur 100 verwendet, und er kann vor dem Anordnen in der Halbleiterstruktur 100 hergestellt werden. Ein Wellenleiter 103, der mit einem Metallurgie-basierten Verfahren hergestellt wird, kann zum Beispiel so hergestellt werden, dass er eine Dielektrizitätskonstante (k) von mehr als etwa 50, mehr als etwa 100, mehr als etwa 500 oder mehr als etwa 1000 hat, das heißt, mit einer Dielektrizitätskonstante, die höher als die Dielektrizitätskonstante eines Wellenleiters 103 ist, der mit einem abscheidungsbasierten Verfahren hergestellt wird. Dadurch können eine Übertragungsbandbreite und eine Datenübertragungsgeschwindigkeit des Wellenleiters 103 erhöht werden, und die erforderliche Dicke des Wellenleiters 103 kann weiter verringert werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfassen die leitfähigen Elemente 102b weiterhin ein oder mehrere fünfte leitfähige Elemente 102b-5. Die fünften leitfähigen Elemente 102b-5 können zwischen den Durchkontaktierungen 101c und dem dritten leitfähigen Element 102b-3 oder zwischen den Durchkontaktierungen 101c und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 angeordnet oder hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen können die fünften leitfähigen Elemente 102b-5 zwischen der ersten Fläche 101a des Substrats 101 und dem dritten leitfähigen Element 102b-3 oder dem vierten leitfähigen Element 102b-4 angeordnet oder hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen werden die fünften leitfähigen Elemente 102b-5 auf der Seite des dritten leitfähigen Elements 102b-3 oder des vierten leitfähigen Elements 102b-4 hergestellt, die dem Wellenleiter 103 gegenüberliegt. Bei einigen Ausführungsformen werden die fünften leitfähigen Elemente 102b-5 geerdet oder mit einem Erdanschluss elektrisch verbunden, und sie sind so konfiguriert, dass sie den Wellenleiter 103 gegen Fremdrauschen und Interferenz elektrisch abschirmen. Bei einigen Ausführungsformen hat das fünfte leitfähige Element 102b-5 die Form einer Scheibe oder Platte, die sich horizontal erstreckt und den gesamten Wellenleiter 103, das erste leitfähige Element 102b-1, das zweite leitfähige Element 102b-2, das dritte leitfähige Element 102b-3 und das vierte leitfähige Element 102b-4 überdeckt. Bei einigen Ausführungsformen haben die fünften leitfähigen Elemente 102b-5 eine rechteckige Form, wobei sie voneinander beabstandet und parallel zueinander angeordnet sind und sich in der gleichen Richtung, z. B. senkrecht zu der Richtung erstrecken, in der der Wellenleiter 103 verläuft.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Die 104 über der Verbindungsstruktur 102 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Die 104 über dem ersten leitfähigen Element 102b-1 oder dem dritten leitfähigen Element 102b-3 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der erste Die 104 in einer vorgegebenen funktionellen Schaltung in dem ersten Die 104 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird der erste Die 104 mit einem mechanischen oder Lasermesser von einem Halbleiterwafer getrennt. Bei einigen Ausführungsformen wird der abgetrennte erste Die 104 mit dem ersten leitfähigen Element 102b-1 oder dem dritten leitfähigen Element 102b-3 elektrisch verbunden.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite Die 105 über der Verbindungsstruktur 102 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite Die 105 benachbart zu dem ersten Die 104 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite Die 105 über dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 oder dem vierten leitfähigen Element 102b-4 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der zweite Die 105 in einer vorgegebenen funktionellen Schaltung in dem zweiten Die 105 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird der zweite Die 105 mit einem mechanischen oder Lasermesser von einem Halbleiterwafer getrennt. Bei einigen Ausführungsformen wird der abgetrennte zweite Die 105 mit dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 oder dem vierten leitfähigen Element 102b-4 elektrisch verbunden.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist der erste Die 104 oder der zweite Die 105 verschiedene elektrische Schaltungen auf, die für einen bestimmten Verwendungszweck geeignet sind. Die elektrischen Schaltungen können verschiedene Bauelemente aufweisen, wie etwa Transistoren, Kondensatoren, Widerstände, Dioden oder dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen weisen die elektrischen Schaltungen einen Oszillator auf, der so konfiguriert ist, dass er elektrische Signale mit hoher Bandbreite zum Übertragen über den Wellenleiter 103 erzeugt. Bei einigen Ausführungsformen weisen die elektrischen Schaltungen Transistoren (in 1 nicht dargestellt, aber als Schaltungen 301 und 305 in 3A und als Schaltungen 311 und 315 in 3B dargestellt) auf, die mit dem Wellenleiter 103 elektrisch verbunden sind und zum Konfigurieren des Sendens und Empfangens des elektromagnetischen Signals verwendet werden.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Die 104 oder der zweite Die 105 ein Die, ein Chip oder ein Package. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Die 104 oder der zweite Die 105 ein Logikbauelement-Die, ein Hauptprozessor(CPU)-Die, ein Grafikprozessor(GPU)-Die, ein Mobiltelefon-Anwendungsprozessor(AP)-Die, ein System-on-Chip (SoC), bei dem mehrere elektronische Komponenten in einem einzigen Die integriert sind, oder ein HBM-Die (HBM: Speicher mit hoher Bandbreite). In dem dargestellten Beispiel ist der erste Die 104 ein CPU-Die, während der zweite Die 105 ein HBM-Die ist. Bei einigen Ausführungsformen hat der erste Die 104 oder der zweite Die 105 in einer Draufsicht eine viereckige, eine rechteckige oder eine quadratische Form.
  • Der zweite Die 105 ist paarweise mit dem ersten Die 104 betreibbar. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Die 104 ein Sender-Die oder ein Treiber-Die, und der zweite Die 105 ist ein Empfangs- oder Empfänger-Die. Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der zweite Die 105 ein Sender- oder ein Treiber-Die, und der erste Die 104 ist ein Empfangs- oder Empfänger-Die. Bei einigen Ausführungsformen weist der Sender-Die eine Sendeschaltung auf, die so konfiguriert ist, dass sie ein elektrisches Signal erzeugt. Bei einigen Ausführungsformen weist der Empfangs-Die eine Empfangsschaltung auf, die so konfiguriert ist, dass sie ein elektrisches Signal empfängt. Bei einigen Ausführungsformen wird das elektrische Signal, das von dem ersten Die 104 (oder dem zweiten Die 105) erzeugt wird, in ein elektromagnetisches Signal umgewandelt, und das elektromagnetische Signal wird von dem ersten Die 104 (oder dem zweiten Die 105) über den Wellenleiter 103 an das zweite leitfähige Element 102b-2 (oder das erste leitfähige Element 102b-1) oder an das vierte leitfähige Element 102b-4 (oder das dritte leitfähige Element 102b-3) gesendet, und das elektromagnetische Signal wird in ein elektrisches Signal umgewandelt, das mit dem zweiten Die 105 (oder dem ersten Die 104) empfangen wird, sodass das elektrische Signal von dem ersten Die 104 (oder dem zweiten Die 105) über den Wellenleiter 103 an den zweiten Die 105 (oder den ersten Die 104) gesendet wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird der erste Die 104 über eine Umverteilungsschicht (RDL) 106 und einen zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 elektrisch mit dem ersten leitfähigen Element 102b-1 oder dem dritten leitfähigen Element 102b-3 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen wird die RDL 106 über der Verbindungsstruktur 102 angeordnet oder hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen ist die RDL 106 so konfiguriert, dass sie einen Schaltpfad von dem ersten Die 104 bis zu den leitfähigen Elementen 102b neu trassiert, um E/A-Anschlüsse des ersten Dies 104 umzuverteilen. Bei einigen Ausführungsformen fungiert die RDL 106 als eine oberste Schicht der Verbindungsstruktur 102.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die RDL 106 eine zweite dielektrische Schicht 106a und ein zweites Pad 106b auf. Bei einigen Ausführungsformen wird die zweite dielektrische Schicht 106a über der dritten Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a angeordnet oder hergestellt, wobei die zweite dielektrische Schicht 106a auch als eine vierte Schicht 102a-4 der dielektrischen Schicht 102a bezeichnet werden kann. Bei einigen Ausführungsformen wird das zweite Pad 106b durch die zweite dielektrische Schicht 106a teilweise freigelegt. Bei einigen Ausführungsformen wird das zweite Pad 106b mit der leitfähigen Durchkontaktierung 102c oder den leitfähigen Elementen 102b elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen erstreckt sich das zweite Pad 106b in die zweite dielektrische Schicht 106a hinein. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Teil des zweiten Pads 106b von der zweiten dielektrischen Schicht 106a umschlossen. Bei einigen Ausführungsformen weist die zweite dielektrische Schicht 106a ein dielektrisches Material wie Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid, Siliziumoxidnitrid oder dergleichen auf. Bei einigen Ausführungsformen weist das zweite Pad 106b ein leitfähiges Material wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Aluminium, Palladium und/oder Legierungen davon auf.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden ein oder mehrere zweite leitfähige Kontakthügel 107 zwischen der Verbindungsstruktur 102 und dem ersten Die 104 angeordnet oder hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 zwischen der RDL 106 und dem ersten Die 104 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der erste Die 104 über die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 mit den leitfähigen Elementen 102b oder den zweiten Pads 106b elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite leitfähige Kontakthügel 107 zylindrisch, kugelförmig oder halbkugelförmig. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite leitfähige Kontakthügel 107 eine Lötverbindung, ein Lötkontakthügel, eine Lötkugel, eine BGA-Kugel, ein C4-Kontakthügel oder dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite leitfähige Kontakthügel 107 eine leitfähige Säule. Bei einigen Ausführungsformen weist der zweite leitfähige Kontakthügel 107 ein Metall wie Blei, Zinn, Kupfer, Gold, Nickel oder dergleichen auf.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird der zweite Die 105 über die RDL 106 und die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 mit dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 oder dem vierten leitfähigen Element 102b-4 elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen wird der zweite Die 105 über die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 mit den zweiten Pads 106b der RDL 106 elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 zwischen der Verbindungsstruktur 102 und dem zweiten Die 105 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 zwischen der RDL 106 und dem zweiten Die 105 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der zweite Die 105 über dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 angeordnet.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird ein Unterfüllungsmaterial 108 über der RDL 106, der Verbindungsstruktur 102 und dem Substrat 101 angeordnet oder verteilt. Bei einigen Ausführungsformen umschließt das Unterfüllungsmaterial 108 den zweiten leitfähigen Kontakthügel 107. Bei einigen Ausführungsformen füllt das Unterfüllungsmaterial 108 einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten zweiten leitfähigen Kontakthügeln 107. Bei einigen Ausführungsformen ist eine Seitenwand des ersten Dies 104 oder eine Seitenwand des zweiten Dies 105 in Kontakt mit dem Unterfüllungsmaterial 108. Bei einigen Ausführungsformen ist das Unterfüllungsmaterial 108 ein elektrisch isolierender Klebstoff zum Schützen des zweiten leitfähigen Kontakthügels 107 oder zum Absichern einer Bindung zwischen dem ersten Die 104 und der RDL 106 oder zwischen dem zweiten Die 105 und der RDL 106. Bei einigen Ausführungsformen ist das Unterfüllungsmaterial 108 ein Epoxid, ein Harz, eine Epoxid-Formmasse oder dergleichen.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird eine Formmasse 109 über der RDL 106, der Verbindungsstruktur 102 und dem Substrat 101 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen umschließt die Formmasse 109 den ersten Die 104 und den zweiten Die 105. Bei einigen Ausführungsformen bedeckt die Formmasse 109 das Unterfüllungsmaterial 108. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Teil der Formmasse 109 zwischen dem ersten Die 104 und dem zweiten Die 105 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der Teil der Formmasse 109 über dem Wellenleiter 103 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird eine Oberfläche des ersten Dies 104 oder eine Oberfläche des zweiten Dies 105 durch die Formmasse 109 freigelegt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Formmasse 109 in Kontakt mit der Seitenwand des ersten Dies 104 oder der Seitenwand des zweiten Dies 105. Bei einigen Ausführungsformen kann die Formmasse 109 eine einlagige Schicht oder ein zusammengesetzter Stapel sein. Bei einigen Ausführungsformen weist die Formmasse 109 verschiedene dielektrische Materialien auf, wie etwa eine Formunterfüllung, ein Epoxid, ein Harz oder dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen hat die Formmasse 109 eine hohe Wärmeleitfähigkeit, eine niedrige Feuchteaufnahmerate und eine hohe Biegefestigkeit.
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht einer Halbleiterstruktur 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bei einigen Ausführungsformen weist die Halbleiterstruktur 200 ein Substrat 101, eine Verbindungsstruktur 102, einen Wellenleiter 103, einen ersten Die 104 und einen zweiten Die 105 auf, die Konfigurationen haben, die den Konfigurationen von ähnlichen Komponenten ähnlich sind, die vorstehend in 1 gezeigt sind oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden sind. Bei einigen Ausführungsformen wird die Durchkontaktierung 101c außerdem von der dielektrischen Schicht 102a, z. B. einer fünften Schicht 102a-5 der dielektrischen Schicht 102a, seitlich umschlossen. Bei einigen Ausführungsformen wird die fünfte Schicht 102a-5 der dielektrischen Schicht 102a zwischen der Durchkontaktierung 101c und dem Substrat 101 angeordnet oder hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen sind die Konfiguration, das Material und das Herstellungsverfahren für die fünfte Schicht 102a-5 denen für die anderen Schichten der dielektrischen Schicht 102a ähnlich, und der Kürze halber werden sie nicht nochmals beschrieben.
  • Bei einigen Ausführungsformen weist die Halbleiterstruktur 200 ein zweites Substrat 201 und ein Bondpad 201a auf, das über dem zweiten Substrat 201 angeordnet oder hergestellt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird das Substrat 101 über dem zweiten Substrat 201 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der erste leitfähige Kontakthügel 101e über dem Bondpad 201a angeordnet oder hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird das Bondpad 201a mit dem ersten leitfähigen Kontakthügel 101e elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen werden der erste Die 104 und der zweite Die 105 über den ersten leitfähigen Kontakthügel 101e mit dem zweiten Substrat 201 elektrisch verbunden.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird das zweite Substrat 201 mit einer vorgegebenen funktionellen Schaltung darauf hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen weist das zweite Substrat 201 Leiterbahnen und elektrische Komponenten wie Transistoren, Kondensatoren und Dioden auf, die in dem zweiten Substrat 201 angeordnet sind. Bei einigen Ausführungsformen weist das zweite Substrat 201 Halbleitermaterialien wie Silizium auf. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Substrat 201 ein Siliziumsubstrat. Bei einigen Ausführungsformen ist das zweite Substrat 201 eine gedruckte Leiterplatte (PCB). Bei einigen Ausführungsformen weist das Bondpad 201a ein leitfähiges Material wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Aluminium, Palladium und/oder Legierungen davon auf.
  • 3A ist ein Schaltbild eines Teils der Halbleiterstruktur 100 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bei einigen Ausführungsformen weist die Halbleiterstruktur 100 eine erste Schaltung 301 und eine zweite Schaltung 305 auf. Bei einigen Ausführungsformen ist die erste Schaltung 301 eine Sendeschaltung, die in dem ersten Die 104 angeordnet ist, und die zweite Schaltung 305 ist eine Empfangsschaltung, die in dem zweiten Die 105 angeordnet ist. Alternativ ist bei einigen Ausführungsformen die zweite Schaltung 305 eine Sendeschaltung, die in dem zweiten Die 105 angeordnet ist, und die erste Schaltung 301 ist eine Empfangsschaltung, die in dem ersten Die 104 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen ist der Wellenleiter 103 ein Vier-Kanal-Wellenleiter, der mit der ersten Schaltung 301 und der zweiten Schaltung 305 verbunden ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist die Sendeschaltung 301 eine Treiberschaltung. Bei einigen Ausführungsformen ist die Sendeschaltung 301 ein Transistor, und sie weist einen ersten Source-Anschluss S1, einen ersten Drain-Anschluss D1 und einen ersten Gate-Anschluss G1 auf. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Source-Anschluss S1 elektrisch geerdet. Bei einigen Ausführungsformen ist die Sendeschaltung 301 so konfiguriert, dass sie ein Eingangssignal IN für den ersten Gate-Anschluss G1 empfängt und ein elektrisches Signal von dem ersten Drain-Anschluss D1 über eine Sendeleitung 302 an ein Sendekopplungselement 303a ausgibt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Sendekopplungselement 303a ein erstes Sendekopplungselement 303a-1 und ein zweites Sendekopplungselement 303a-2. Bei einigen Ausführungsformen weist das erste Sendekopplungselement 303a ein leitfähiges Material wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Aluminium, Palladium und/oder Legierungen davon auf. Bei einigen Ausführungsformen werden das erste Sendekopplungselement 303a-1 und das zweite Sendekopplungselement 303a-2 einander gegenüberliegend angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen entsprechen das erste Sendekopplungselement 303a-1 und das zweite Sendekopplungselement 303a-2 dem ersten leitfähigen Element 102b-1 bzw. dem dritten leitfähigen Element 102b-3 von 1. Bei einigen Ausführungsformen entsprechen das erste Sendekopplungselement 303a-1 und das zweite Sendekopplungselement 303a-2 dem dritten leitfähigen Element 102b-3 bzw. dem ersten leitfähigen Element 102b-1 von 1. Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Sendekopplungselement 303a-1 oder das zweite Sendekopplungselement 303a-2 so konfiguriert, dass es das elektrische Signal empfängt, während das jeweils andere Element elektrisch geerdet ist. Bei einigen Ausführungsformen wird das erste Ende 103a des Wellenleiters 103 von den Sendekopplungselementen 303a umschlossen. Bei einigen Ausführungsformen erzeugt das elektrische Signal, das von der Sendeleitung 302 an das erste Sendekopplungselement 303a-1 gesendet wird, ein elektromagnetisches Signal, das dem elektrischen Signal entspricht, und das elektromagnetische Signal wird von dem ersten Ende 103a an das zweite Ende 103b des Wellenleiters 103 gesendet.
  • Bei einigen Ausführungsformen ist die Empfangsschaltung 305 eine Empfängerschaltung. Bei einigen Ausführungsformen ist die Empfangsschaltung 305 ein Transistor, und sie weist einen zweiten Source-Anschluss S2, einen zweiten Drain-Anschluss D2 und einen zweiten Gate-Anschluss G2 auf. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite Source-Anschluss S2 elektrisch geerdet. Bei einigen Ausführungsformen ist die Empfangsschaltung 305 so konfiguriert, dass sie an dem zweiten Gate-Anschluss G2 das elektrische Signal von einem Empfangskopplungselement 303b empfängt, und sie ist weiterhin so konfiguriert, dass sie an dem zweiten Drain-Anschluss D2 ein Ausgangssignal OUT empfängt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Empfangskopplungselement 303b ein erstes Empfangskopplungselement 303b-1 und ein zweites Empfangskopplungselement 303b-2. Bei einigen Ausführungsformen weist das Empfangskopplungselement 303b ein leitfähiges Material wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Aluminium, Palladium und/oder Legierungen davon auf. Bei einigen Ausführungsformen werden das erste Empfangskopplungselement 303b-1 und das zweite Empfangskopplungselement 303b-2 einander gegenüberliegend angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen entsprechen das erste Empfangskopplungselement 303b-1 und das zweite Empfangskopplungselement 303b-2 dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 bzw. dem vierten leitfähigen Element 102b-4. Bei einigen Ausführungsformen entsprechen das erste Empfangskopplungselement 303b-1 und das zweite Empfangskopplungselement 303b-2 dem vierten leitfähigen Element 102b-4 bzw. dem zweiten leitfähigen Element 102b-2. Bei einigen Ausführungsformen ist das erste Empfangskopplungselement 303b-1 oder das zweite Empfangskopplungselement 303b-2 so konfiguriert, dass es das elektrische Signal ausgibt, während das jeweils andere Element elektrisch geerdet ist. Bei einigen Ausführungsformen wird das zweite Ende 103b des Wellenleiters 103 von den Empfangskopplungselementen 303b umschlossen. Bei einigen Ausführungsformen wird das elektromagnetische Signal, das entlang dem Wellenleiter 103 übertragen wird, an dem Empfangskopplungselement 303b in ein elektrisches Signal umgewandelt, und das elektrische Signal wird dann über eine Sendeleitung 304 an den zweiten Gate-Anschluss G2 gesendet.
  • 3B ist ein Schaltbild eines Teils der Halbleiterstruktur 100 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bei einigen Ausführungsformen ist der in 3B gezeigte Teil der Halbleiterstruktur 100 dem Teil der in 3A gezeigten Halbleiterstruktur ähnlich, mit der Ausnahme, dass der in 3B gezeigte Teil erste Schaltungen 311 (die erste Schaltungen 311a, 311b und 311c umfassen) und zweite Schaltungen 315 (die zweite Schaltungen 315a, 315b und 315c umfassen) umfasst. Bei einigen Ausführungsformen sind die ersten Schaltungen 311 Sendeschaltungen, die in dem ersten Die 104 angeordnet sind, und die zweiten Schaltungen 315 sind Empfangsschaltungen, die in dem zweiten Die 105 angeordnet sind. Bei einigen Ausführungsformen sind die ersten Schaltungen 311 Empfangsschaltungen, die in dem ersten Die 104 angeordnet sind, und die zweiten Schaltungen 315 sind Sendeschaltungen, die in dem zweiten Die 105 angeordnet sind. Bei einigen Ausführungsformen ist der Wellenleiter 103 ein Sechs-Kanal-Wellenleiter mit leitfähigen Elementen 321 und 325, die mit den ersten Schaltungen 311 und den zweiten Schaltungen 315 verbunden sind. Bei einigen Ausführungsformen weisen die leitfähigen Elemente 321 und 325 ein leitfähiges Material wie Gold, Silber, Kupfer, Nickel, Wolfram, Aluminium, Palladium und/oder Legierungen davon auf.
  • Bei einigen Ausführungsformen bilden die Sendeschaltungen 311 gemeinsam eine Treiberschaltung. Bei einigen Ausführungsformen ist jede der Sendeschaltungen 311 ein Transistor, und sie weist einen ersten Source-Anschluss S1, einen ersten Drain-Anschluss D1 und einen ersten Gate-Anschluss G1 auf. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Source-Anschluss S1 jeder der ersten Schaltungen 311 elektrisch geerdet. Bei einigen Ausführungsformen umfasst ein Sendekopplungselement 303a leitfähige Elemente 321a, 321b und 321c. Bei einigen Ausführungsformen ist die Sendeschaltung 311a so konfiguriert, dass sie ein Eingangssignal IN an ihrem ersten Gate-Anschluss G1 empfängt und ein elektrisches Signal von ihrem ersten Drain-Anschluss D1 über eine Sendeleitung 312a an das leitfähige Element 321a ausgibt. Bei einigen Ausführungsformen wird das leitfähige Element 321b über den ersten Drain-Anschluss D1 und den ersten Gate-Anschluss G1 der Sendeschaltung 311b und die Sendeleitung 312b geerdet, und das leitfähige Element 321c wird über den ersten Drain-Anschluss D1 und den ersten Gate-Anschluss G1 der Sendeschaltung 311c und die Sendeleitung 312c geerdet. Bei einigen Ausführungsformen ist das leitfähige Element 321a in dem ersten leitfähigen Element 102b-1 von 1 enthalten. Bei einigen Ausführungsformen ist das leitfähige Element 321b oder 312c in dem dritten leitfähigen Element 102b-3 von 1 enthalten. Obwohl es in 1 nicht explizit dargestellt ist, sind bei einigen Ausführungsformen die leitfähigen Elemente 321a, 321b und 321c auf der gleichen Seite des Wellenleiter 103 angeordnet.
  • Bei einigen Ausführungsformen bilden die Empfangsschaltungen 315 gemeinsam eine Empfängerschaltung. Bei einigen Ausführungsformen ist jede der Empfangsschaltungen 315 ein Transistor, und sie weist einen zweiten Source-Anschluss S2, einen zweiten Drain-Anschluss D2 und einen zweiten Gate-Anschluss G2 auf. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite Source-Anschluss S2 jeder der zweiten Empfangsschaltungen 315 elektrisch geerdet. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Empfangskopplungselement 303b leitfähige Elemente 325a, 325b und 325c. Bei einigen Ausführungsformen ist das leitfähige Element 325a so konfiguriert, dass es ein elektromagnetisches Signal empfängt, das in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das über den zweiten Gate-Anschluss G2 der Sendeschaltung 315a und eine Sendeleitung 314a für den zweiten Drain-Anschluss D2 der Empfangsschaltung 315a bereitgestellt wird. Bei einigen Ausführungsformen wird das leitfähige Element 325b über den zweiten Drain-Anschluss D2 und den zweiten Gate-Anschluss G2 der Sendeschaltung 315b und eine Sendeleitung 314b geerdet, während das leitfähige Element 325c über den zweiten Drain-Anschluss D2 und den zweiten Gate-Anschluss G2 der Sendeschaltung 315c und eine Sendeleitung 314c geerdet wird. Bei einigen Ausführungsformen ist das leitfähige Element 325a in dem dritten leitfähigen Element 102b-3 von 1 enthalten. Bei einigen Ausführungsformen ist das leitfähige Element 325b oder 325c in dem dritten leitfähigen Element 102b-3 von 1 enthalten. Obwohl es nicht explizit dargestellt ist, sind bei einigen Ausführungsformen die leitfähigen Elemente 325a, 325b und 325c auf der gleichen Seite des Wellenleiters 103 angeordnet.
  • In der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur (100 oder 200) offenbart. Bei einigen Ausführungsformen wird die Halbleiterstruktur (100 oder 200) mit einem Verfahren 400 hergestellt. Das Verfahren 400 umfasst eine Anzahl von Schritten, aber die Beschreibung und die Darstellung sind nicht als eine Beschränkung hinsichtlich der Reihenfolge der Schritte anzusehen. 4 ist eine Ausführungsform des Verfahrens 400 zum Herstellen der Halbleiterstruktur (100 oder 200). Das Verfahren 400 umfasst eine Anzahl von Schritten (401, 402, 403, 404, 405, 406 und 407). Das in den 4 und 4A bis 4P dargestellte Verfahren ist beispielhaft. Modifikationen der nachstehenden Stufen, wie etwa Änderungen der Reihenfolge der Stufen, eine Unterteilung der Stufen und ein Weggelassen oder Hinzufügen von Stufen, liegen innerhalb der beabsichtigten Offenbarung.
  • In dem Schritt 401 wird ein Substrat 101 bereitgestellt oder erhalten, wie in den 4A und 4B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist das Substrat 101 ein Halbleitersubstrat. Bei einigen Ausführungsformen ist das Substrat 101 ein Siliziumsubstrat oder ein Silizium-Interposer. Bei einigen Ausführungsformen weist das Substrat 101 eine erste Fläche 101a und eine zweite Fläche 101b gegenüber der ersten Fläche 101a auf. Bei einigen Ausführungsformen hat das Substrat 101 eine Konfiguration, die der Konfiguration des Substrats ähnlich ist, das vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird eine Durchkontaktierung 101c so hergestellt, dass sie sich zumindest durch einen Teil des Substrats 101 erstreckt. Bei einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Durchkontaktierung 101c zwischen der ersten Fläche 101a und der zweiten Fläche 101b. Bei einigen Ausführungsformen ist die Durchkontaktierung 101c eine Silizium-Durchkontaktierung (TSV). Bei einigen Ausführungsformen wird die Durchkontaktierung 101c dadurch hergestellt, dass ein Teil des Substrats 101 entfernt wird, um erste Aussparungen 110 zu erzeugen, wie in 4A gezeigt ist, und in den Aussparungen 110 ein leitfähiges Material abgeschieden wird, um die Durchkontaktierungen 101c herzustellen, wie in 4B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Entfernen des Teils des Substrats 101 durch Fotolithografie, Ätzen oder mit anderen geeigneten Verfahren. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Abscheiden des leitfähigen Materials durch Sputtern, Elektroplattierung oder mit anderen geeigneten Verfahren. Bei einigen Ausführungsformen hat die Durchkontaktierung 101c eine Konfiguration, die der Konfiguration der Durchkontaktierung 101c ähnlich ist, die vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden ist. Bei einigen Ausführungsformen wird ein dielektrisches Material, z. B. die fünfte Schicht 102a-5 der dielektrischen Schicht 102a in 2, über dem Substrat 101 und entlang einer Seitenwand der ersten Aussparungen 110 abgeschieden, bevor das leitfähige Material in die ersten Aussparungen 110 abgeschieden wird. Bei einigen Ausführungsformen umschließt das dielektrische Material die Durchkontaktierung 101c. Bei einigen Ausführungsformen wird das dielektrische Material zwischen der Durchkontaktierung 101c und dem Substrat 101 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen wird ein horizontaler Teil der Durchkontaktierung 101c über dem Substrat 101 als Teil der leitfähigen Elemente 102b, z. B. als das in 1 gezeigte fünfte leitfähige Element 102b-5, der Verbindungsstruktur 102 implementiert.
  • In dem Schritt 402 werden eine erste Schicht 102a-1 und eine zweite Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a nacheinander über dem Substrat 101 abgeschieden, wie in 4C gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die erste Schicht 102a-1 oder die zweite Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a eine Schicht mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante. Bei einigen Ausführungsformen weist die erste Schicht 102a-1 der dielektrischen Schicht 102a Folgendes auf: Siliziumdioxid, fluordotiertes Siliziumdioxid, Kohlenstoff-dotiertes Siliziumdioxid, poröses Siliziumdioxid, ein dielektrisches Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante (Low-k-Material), ein dielektrisches Material mit einer ultraniedrigen Dielektrizitätskonstante (Ultra-low-k-Material), ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante, die wesentlich niedriger als die von Siliziumdioxid ist, oder ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante, die wesentlich niedriger als 4 ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die erste Schicht 102a-1 oder die zweite Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a durch Schleuderbeschichtung, chemische Aufdampfung (CVD), plasmaunterstützte CVD (PECVD), chemische Aufdampfung mit einem Plasma hoher Dichte (HDP-CVD) oder mit einem anderen geeigneten Verfahren abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen wird nach der Herstellung der ersten Schicht 102a-1 ein Planarisierungsprozess, wie etwa ein Schleifprozess, eine chemisch-mechanische Planarisierung (CMP) oder dergleichen, durchgeführt, um der ersten Schicht 102a-1 eine planarisierte Oberfläche zu verleihen, die mit einer Oberseite der Durchkontaktierung 101c koplanar ist. Der Planarisierungsprozess kann auch nach der Herstellung der zweiten Schicht 102a-2 durchgeführt werden, um der zweiten Schicht 102a-2 eine planare Oberfläche zu verleihen.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden nach der Herstellung der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a leitfähige Durchkontaktierungen 102c hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c dadurch hergestellt, dass ein Teil der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a entfernt wird und darin ein leitfähiges Material abgeschieden wird. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Entfernen des Teils der zweiten Schicht 102a-2 in der dielektrischen Schicht 102a durch Fotolithografie, Ätzen oder mit anderen geeigneten Verfahren. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Abscheiden des leitfähigen Materials durch Sputtern, Elektroplattierung oder mit anderen geeigneten Verfahren. Bei einigen Ausführungsformen hat die leitfähige Durchkontaktierung 102c eine Konfiguration, die der Konfiguration der leitfähigen Durchkontaktierung ähnlich ist, die vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden ist. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Elemente 102b und einige leitfähige Durchkontaktierungen 102c getrennt oder gleichzeitig hergestellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden nach der Abscheidung der leitfähigen Durchkontaktierungen 102c die leitfähigen Elemente 102b hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Elemente 102b und die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c in der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden leitfähige Elemente 102b hergestellt, die ein drittes leitfähiges Element 102b-3 und ein viertes leitfähiges Element 102b-4 umfassen. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Elemente 102b dadurch hergestellt, dass ein Teil der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a entfernt wird und ein leitfähiges Material abgeschieden wird. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Entfernen des Teils der zweiten Schicht 102a-2 in der dielektrischen Schicht 102a durch Fotolithografie, Ätzen oder mit anderen geeigneten Verfahren zum Freilegen von Oberflächen der leitfähigen Durchkontaktierungen 102c. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Abscheiden des leitfähigen Materials durch Sputtern, Elektroplattierung oder mit anderen geeigneten Verfahren. Bei einigen Ausführungsformen haben die leitfähigen Elemente 102b eine Konfiguration, die der Konfiguration der leitfähigen Elemente ähnlich ist, die vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden sind. Bei einigen Ausführungsformen werden dann Ätzprozesse für die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c und die leitfähigen Elemente 102b-3 und 102b-4 durchgeführt, und daran schließt sich ein einziger Abscheidungsprozess für das leitfähige Material an. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Planarisierungsprozess, wie etwa ein Schleifprozess, eine CMP oder dergleichen, durchgeführt, um überschüssige Materialien der leitfähigen Elemente 102b zu entfernen und der zweiten Schicht 102a-2 eine planarisierte Oberfläche zu verleihen, die auf gleicher Höhe mit dem dritten leitfähigen Element 102b-3 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 ist.
  • In dem Schritt 403 wird ein Wellenleiter 103 an der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a befestigt oder über dieser hergestellt, wie in den 4D bis 4H gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 über den leitfähigen Elementen 102b oder den leitfähigen Durchkontaktierungen 102c hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 über dem dritten leitfähigen Element 102b-3 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 zwischen dem dritten leitfähigen Element 102b-3 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 mit dem dritten leitfähigen Element 102b-3 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen überdeckt der Wellenleiter 103 das dritte leitfähige Element 102b-3 und das vierte leitfähige Element 102b-4 vollständig oder teilweise.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 dadurch hergestellt, dass ein hergestellter Wellenleiter an der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a befestigt wird, wie in 4D gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 in einer Kammer hergestellt, die von der Kammer zum Herstellen der übrigen Teile der Halbleiterstruktur 100, z. B. der zweiten Schicht 102a-2 und der leitfähigen Elemente 102b der Verbindungsstruktur 102, verschieden ist. Bei einigen Ausführungsformen erfolgen die Herstellung des Wellenleiters 103 und die Herstellung der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a gleichzeitig in getrennten Kammern. Der Wellenleiter 103 kann durch Pulvermetallurgie hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Pulvermetallurgie-Schema, das zum Herstellen des Wellenleiters 103 verwendet wird, mindestens einen der folgenden Schritte umfassen: Herstellen von Grundpulvern; Vermischen der Grundpulver mit Zusatzstoffen; Komprimierung der Pulver; Sintern; und Fertigbearbeiten der komprimierten Pulver. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt die Herstellung des Wellenleiters 103 bei einer Temperatur T1, die höher als eine festgelegte Temperatur, z. B. etwa 400 °C, ist, wobei die festgelegte Temperatur höher als Temperaturen ist, bei denen andere Teile der Halbleiterstruktur 100 mit gewünschten Funktionalitäten hergestellt werden können. Bei einigen Ausführungsformen ist die Temperatur T1 höher als etwa 600 °C, höher als etwa 800 °C oder höher als etwa 1000 °C. Der hergestellte Wellenleiter 103 kann vor der Befestigung an der dielektrischen Schicht 102a die Form eines Dachziegels, eines Prismas, eines Quaders, einer Scheibe, einer Platte, eines Tortenstücks oder andere geeignete Konfigurationen haben.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 mit einem Pick-and-Place(PNP)-Prozess an der Halbleiterstruktur 100 befestigt. Der hergestellte Wellenleiter 103 wird aufgenommen und mit einer Klebstoffschicht 422 an einem Träger 420 befestigt. Bei einigen Ausführungsformen ist der Träger 420 ein Glas-, Keramik- oder Siliziumsubstrat, oder er weist andere geeignete Materialien auf. Bei einigen Ausführungsformen weist die Klebstoffschicht 422 ein lichtempfindliches Material auf, das durch Bestrahlen des Trägers 420 mit ultraviolettem Licht (UV-Licht) von dem Träger 420 abgelöst werden kann. Die Klebstoffschicht 422 kann zum Beispiel eine LTHC-Ablöseschicht (LTHC: Licht-Wärme-Umwandlung), ein Epoxid, ein UV-Klebstoff oder dergleichen sein.
  • Nachdem der Wellenleiter 103 aufgenommen worden ist und an dem Träger 420 befestigt worden ist, wird er über die zweite Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a bewegt und wird an einer Position, z. B. einer mittleren Position zwischen dem dritten leitfähigen Element 102b-3 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4, justiert. Ein Bondwerkzeug wird verwendet, um den Träger 420 zusammen mit dem Wellenleiter 103 über die zweite Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a zu bewegen und den Wellenleiter 103 zu der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a auszurichten. Wenn der Wellenleiter 103 zu der zweiten Schicht 102a-2 ausgerichtet wird, kann der Wellenleiter 103 mit dem Bondwerkzeug an die zweite Schicht 102a-2 heran geführt werden und in Kontakt mit einer Oberseite der zweiten Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a gebracht werden. Der Wellenleiter 103 kann in Kontakt mit dem dritten leitfähigen Element 102b-3 und dem vierten leitfähigen Element 102b-4 kommen. Der Wellenleiter 103 kann das dritte leitfähige Element 102b-3 und das vierte leitfähige Element 102b-4 vollständig oder teilweise überdecken. Bei einigen Ausführungsformen können Justiermarken auf einem Wafer, auf dem die Halbleiterstruktur 100 hergestellt wird, und auf dem Träger 420 erzeugt werden, um das Justieren mit dem Bondwerkzeug zu erleichtern.
  • 4E zeigt einen thermischen Prozess 430 an der Halbleiterstruktur 100. Der thermische Prozess 430 kann die Stärke der Bindung zwischen dem Wellenleiter 103 und der Halbleiterstruktur 100 erhöhen. Der thermische Prozess 430 kann Tempern, z. B. Ofentempern oder schnelles thermisches Tempern (RTA), umfassen. Bei einigen Ausführungsformen wird der thermische Prozess 430 kürzer als 30 min, z. B. etwa 10 min, bei einer Temperatur von etwa 250 °C durchgeführt. Bei einigen Ausführungsformen werden der thermische Prozess 430 und der in 4D dargestellte Bondprozess in situ durchgeführt.
  • Nachdem der Wellenleiter 103 an die zweite Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a gebondet worden ist, wird der Träger 420 von dem Wellenleiter 103 und der Halbleiterstruktur 100 abgelöst, wie in 4F gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die Klebstoffschicht 422 während des Entfernens des Trägers 420 entfernt oder geätzt. 4G zeigt einen thermischen Prozess 440 an der Halbleiterstruktur 100. Der thermische Prozess 440 kann eine höhere permanente Bondfestigkeit zwischen dem Wellenleiter 103 und der Halbleiterstruktur 100 als der thermische Prozess 430 ermöglichen. Der thermische Prozess 440 kann Tempern, z. B. Ofentempern oder schnelles thermisches Tempern, umfassen. Bei einigen Ausführungsformen wird der thermische Prozess 440 länger als 30 min, z. B. etwa 2 Stunden, bei einer Temperatur von etwa 250 °C durchgeführt. Bei einigen Ausführungsformen werden der thermische Prozess 440 und der in 4D dargestellte Bondprozess in situ durchgeführt. Bei einigen Ausführungsformen hat der Wellenleiter 103 eine Konfiguration, die der Konfiguration des Wellenleiters ähnlich ist, der vorstehend in 1, 2 oder 3 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird eine dritte Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a so über dem Substrat 101 abgeschieden, dass sie den Wellenleiter 103 seitlich umschließt, wie in 4H gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die dritte Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a durch Schleuderbeschichtung, CVD, PECVD, HDP-CVD, SACVD, APCVD, MOCVD, LCVD, Elektronenstrahlverdampfung oder mit anderen geeigneten Verfahren abgeschieden. Der Wellenleiter 103 kann eine Dielektrizitätskonstante haben, die höher als die Dielektrizitätskonstante der dritten Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a ist. Die dritte Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a kann das gleiche Material wie oder ein anderes Material als die erste Schicht 102a-1 oder die zweite Schicht 102a-2 der dielektrischen Schicht 102a aufweisen. 4I zeigt einen Ätzprozess an der dritten Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a. Die dritte Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a wird gedünnt, um eine Oberseite des Wellenleiters 103 freizulegen. Der Ätzprozess kann eine Planarisierung, wie etwa eine CMP, eine Trockenätzung, eine Nassätzung, eine Laserätzung oder einen anderen geeigneten Prozess umfassen.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden nach der Herstellung der dritten Schicht 102a-3 leitfähige Durchkontaktierungen 102c in der dritten Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c dadurch hergestellt, dass ein Teil der dritten Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a entfernt wird und darin ein leitfähiges Material abgeschieden wird. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Entfernen des Teils der dritten Schicht 102a-3 in der dielektrischen Schicht 102a durch Fotolithografie, Ätzen oder mit anderen geeigneten Verfahren. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Abscheiden des leitfähigen Materials durch Sputtern, Elektroplattierung oder mit anderen geeigneten Verfahren. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Planarisierungsprozess durchgeführt, um überschüssige Teile des leitfähigen Materials von der Oberseite der dritten Schicht 102a-3 zu entfernen und der dielektrischen Schicht 102a-3 eine Oberfläche zu verleihen, die mit Oberseiten der leitfähigen Durchkontaktierungen 102c koplanar ist. Bei einigen Ausführungsformen haben die leitfähigen Durchkontaktierungen 102c eine Konfiguration, die der Konfiguration der leitfähigen Durchkontaktierungen ähnlich ist, die vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden sind.
  • In dem Schritt 404 wird ein erstes leitfähiges Element 102b-1 oder ein zweites leitfähiges Element 102b-2 über der dritten Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a hergestellt, wie in 4J gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen werden leitfähige Elemente 102b hergestellt, die ein erstes leitfähiges Element 102b-1 und ein zweites leitfähiges Element 102b-2 umfassen. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 zwischen dem ersten leitfähigen Element 102b-1 und dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 mit dem ersten leitfähigen Element 102b-1 und dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 verbunden. Bei einigen Ausführungsformen überdeckt der Wellenleiter 103 das erste leitfähige Element 102b-1 und das zweite leitfähige Element 102b-2 vollständig oder teilweise.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird das erste leitfähige Element 102b-1 oder das zweite leitfähige Element 102b-2 auf der planarisierten dritten Schicht 102a-3 der dielektrischen Schicht 102a durch Abscheiden eines leitfähigen Materials hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Abscheiden des leitfähigen Materials durch Sputtern, Elektroplattierung oder mit anderen geeigneten Verfahren. Bei einigen Ausführungsformen haben das erste leitfähige Element 102b-1 und das zweite leitfähige Element 102b-2 Konfigurationen, die den Konfigurationen der leitfähigen Elemente ähnlich sind, die vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden sind. Dadurch entsteht eine Verbindungsstruktur 102 mit der dielektrischen Schicht 102a, den leitfähigen Elementen 102b und den leitfähigen Durchkontaktierungen 102c über dem Substrat 101. Bei einigen Ausführungsformen wird der Wellenleiter 103 auch in der Verbindungsstruktur 102 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen werden vor oder nach der Platzierung des Wellenleiters 103 leitfähige Elemente 102b oder leitfähige Durchkontaktierungen 102c über dem Wellenleiter 103 hergestellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird nach der Herstellung des Wellenleiters 103 eine RDL 106 über der Verbindungsstruktur 102 hergestellt, wie in 4K gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die RDL 106 mit einer zweiten dielektrischen Schicht 106a und zweiten Pads 106b hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten Pads 106b über dem leitfähigen Element 102b hergestellt und werden mit diesem elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten Pads 106b durch Abscheiden eines leitfähigen Materials über der dielektrischen Schicht 102a und den leitfähigen Elementen 102b hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten Pads 106b durch Sputtern, Elektroplattierung oder mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird die zweite dielektrische Schicht 106a über der dielektrischen Schicht 102a abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen wird die zweite dielektrische Schicht 106a durch Schleuderbeschichtung, CVD, PECVD, HDP-CVD oder mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden Teile der zweiten dielektrischen Schicht 106a entfernt, um die zweiten Pads 106b zumindest teilweise freizulegen. Bei einigen Ausführungsformen werden die Teile der zweiten dielektrischen Schicht 106a durch Fotolithografie, Ätzung oder mit anderen geeigneten Verfahren entfernt. Bei einigen Ausführungsformen haben die zweite dielektrische Schicht 106a und die zweiten Pads 106b Konfigurationen, die den Konfigurationen ähnlich sind, die vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden sind.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden ein oder mehrere zweite leitfähige Kontakthügel 107 über den zweiten Pads 106b hergestellt, wie in 4K gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 an die jeweiligen zweiten Pads 106b gebondet. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 durch Kugelplatzierung, unter Verwendung von Lötpaste, durch Siebdruck oder mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 nach dem Abscheiden aufgeschmolzen.
  • In dem Schritt 405 wird ein erster Die 104 über der RDL 106 angeordnet und hergestellt, wie in 4L gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird der erste Die 104 an das Substrat 101 gebondet. Bei einigen Ausführungsformen ist der erste Die 104 ein Sende-Die oder ein Treiber-Die. Bei einigen Ausführungsformen weist der erste Die 104 eine Sendeschaltung oder einen Sender auf. Bei einigen Ausführungsformen ist die Sendeschaltung des ersten Dies 104 so konfiguriert, dass sie ein elektrisches Signal erzeugt. Bei einigen Ausführungsformen wird der erste Die 104 mit dem ersten leitfähigen Element 102b-1 oder dem dritten leitfähigen Element 102b-3 elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen wird in 3A oder 3B das elektrische Signal von dem ersten Die 104 an das erste leitfähige Element 102b-1 oder das dritte leitfähige Element 102b-3 gesendet. Bei einigen Ausführungsformen hat der erste Die 104 eine Konfiguration, die der Konfiguration des ersten Dies ähnlich ist, der vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird der erste Die 104 über die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 mit den leitfähigen Elementen 102b oder den leitfähigen Durchkontaktierungen 102c elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 zwischen dem ersten Die 104 und der RDL 106 angeordnet, um den ersten Die 104 mit dem ersten leitfähigen Element 102b-1 oder dem dritten leitfähigen Element 102b-3 elektrisch zu verbinden. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 an die zweiten Pads 106b gebondet, sodass der erste Die 104 mit den Durchkontaktierungen 101c, den leitfähigen Elementen 102b oder den leitfähigen Durchkontaktierungen 102c elektrisch verbunden wird. Bei einigen Ausführungsformen wird das elektrische Signal von dem ersten Die 104 über die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 an das erste leitfähige Element 102b-1 oder das dritte leitfähige Element 102b-3 gesendet.
  • In dem Schritt 406 wird ein zweiter Die 105 über der RDL 106 angeordnet und hergestellt, wie in 4L gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird der zweite Die 105 benachbart zu und beabstandet von dem ersten Die 104 angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen ist der zweite Die 105 ein Empfangs-Die oder ein Empfänger-Die. Bei einigen Ausführungsformen weist der zweite Die 105 eine Empfangsschaltung oder einen Empfänger auf. Bei einigen Ausführungsformen ist die Empfangsschaltung des zweiten Dies 105 so konfiguriert, dass sie das elektrische Signal empfängt. Bei einigen Ausführungsformen wird der zweite Die 105 mit dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 oder dem vierten leitfähigen Element 102b-4 elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen wird das elektrische Signal, das von dem ersten Die 104 erzeugt wird, in ein elektromagnetisches Signal umgewandelt, und das elektromagnetische Signal wird von dem ersten Die 104 über den Wellenleiter 103 an das zweite leitfähige Element 102b-2 oder das vierte leitfähige Element 102b-4 gesendet. Das elektromagnetische Signal wird dann in ein elektrisches Signal umgewandelt, das mit dem zweiten Die 105 empfangen wird, sodass das elektrische Signal von dem ersten Die 104 über den Wellenleiter 103 an den zweiten Die 105 gesendet wird. Bei einigen Ausführungsformen hat der zweite Die 105 eine Konfiguration, die der Konfiguration des zweiten Dies ähnlich ist, der vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird der zweite Die 105 über die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 mit dem leitfähigen Element 102b oder der leitfähigen Durchkontaktierung 102c elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 zwischen dem zweiten Die 105 und der RDL 106 angeordnet, um den zweiten Die 105 mit dem zweiten leitfähigen Element 102b-2 oder dem vierten leitfähigen Element 102b-4 elektrisch zu verbinden. Bei einigen Ausführungsformen werden die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 an die zweiten Pads 106b gebondet, sodass der zweite Die 105 mit den Durchkontaktierungen 101c, den leitfähigen Elementen 102b oder den leitfähigen Durchkontaktierungen 102c elektrisch verbunden wird. Bei einigen Ausführungsformen wird das elektrische Signal, das über den Wellenleiter 103, das dritte leitfähige Element 102b-3 oder das vierte leitfähige Element 102b-4 gesendet wird, mit dem zweiten Die 105 über die leitfähigen Kontakthügel 107 empfangen.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird nach dem Herstellen des ersten Dies 104 und des zweiten Dies 105 ein Unterfüllungsmaterial 108 so hergestellt, dass es die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107 umschließt, wie in 4M gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen umschließt das Unterfüllungsmaterial 108 den ersten Die 104 und den zweiten Die 105 und füllt Spalte zwischen benachbarten zweiten leitfähigen Kontakthügeln 107. Bei einigen Ausführungsformen wird das Unterfüllungsmaterial 108 durch Fließenlassen, Injektion oder mit anderen geeigneten Verfahren aufgebracht. Bei einigen Ausführungsformen hat das Unterfüllungsmaterial 108 eine Konfiguration, die der Konfiguration des Unterfüllungsmaterials ähnlich ist, das vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden ist.
  • In dem Schritt 407 wird eine Formmasse 109 hergestellt, wie in 4N gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die Formmasse 109 über der RDL 106, der Verbindungsstruktur 102 und dem Substrat 101 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen umschließt die Formmasse 109 den ersten Die 104, den zweiten Die 105, das Unterfüllungsmaterial 108 und die zweiten leitfähigen Kontakthügel 107. Bei einigen Ausführungsformen wird die Formmasse 109 durch Pressspritzen, Spritzgießen, Umspritzen oder mit einem anderen geeigneten Verfahren hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird die Formmasse 109 geschliffen, um eine Oberfläche des ersten Dies 104 oder des zweiten Dies 105 freizulegen. Bei einigen Ausführungsformen wird die Formmasse 109 durch Schleifen, Planarisieren, chemisch-mechanische Polierung (CMP) oder mit einem anderen geeigneten Verfahren geschliffen. Bei einigen Ausführungsformen hat die Formmasse 109 eine Konfiguration, die der Konfiguration der Formmasse ähnlich ist, die vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden ist.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird das Substrat 101 von der zweiten Fläche 101b her geschliffen, um die Durchkontaktierungen 101c freizulegen, wie in 4O gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen wird die zweite Fläche 101b so geschliffen, dass sie zu einer neuen zweiten Fläche 101b' wird. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Träger mit einem Klebstoff vorübergehend an dem ersten Die 104, dem zweiten Die 105 und der Formmasse 109 befestigt, und dann wird das Substrat 101 von der zweiten Fläche 101b her geschliffen. Bei einigen Ausführungsformen weist der Träger Silizium oder Glas auf. Bei einigen Ausführungsformen ist der Klebstoff eine LTHC-Ablöseschicht, ein UV-Klebstoff, ein Epoxid oder dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen wird das Substrat 101 durch rückseitiges Schleifen, chemischmechanisches Polieren oder mit anderen geeigneten Verfahren geschliffen.
  • Bei einigen Ausführungsformen wird ein erstes Pad 101d über dem Substrat 101 hergestellt, wie in 4P gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten Pads 101d über der neuen Fläche 101b' des Substrats 101 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten Pads 101d über den entsprechenden Durchkontaktierungen 101c hergestellt und werden mit diesen elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten Pads 101d durch Abscheiden eines leitfähigen Materials über dem Substrat 101 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen erfolgt das Abscheiden des leitfähigen Materials durch Sputtern, Elektroplattierung oder mit anderen geeigneten Verfahren. Bei einigen Ausführungsformen haben die ersten Pads 101d Konfigurationen, die den Konfigurationen der Pads ähnlich sind, die vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden sind.
  • Bei einigen Ausführungsformen werden ein oder mehrere erste leitfähige Kontakthügel 101e über dem Substrat 101 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten leitfähigen Kontakthügel 101e über die Durchkontaktierungen 101c mit den leitfähigen Elementen 102b elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten leitfähigen Kontakthügel 101e über die Durchkontaktierungen 101c mit dem ersten leitfähigen Element 102b-1, dem zweiten leitfähigen Element 102b-2, dem dritten leitfähigen Element 102b-3 oder dem vierten leitfähigen Element 102b-4 elektrisch verbunden. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten leitfähigen Kontakthügel 101e über den ersten Pads 101d angeordnet. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten leitfähigen Kontakthügel 101e vor oder nach der Herstellung des Wellenleiters 103 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten leitfähigen Kontakthügel 101e vor der Herstellung des ersten Dies 104 und des zweiten Dies 105 hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten leitfähigen Kontakthügel 101e durch Kugelplatzierung, unter Verwendung von Lötpaste, durch Siebdruck oder mit anderen geeigneten Verfahren hergestellt. Bei einigen Ausführungsformen werden die ersten leitfähigen Kontakthügel 101e nach der Herstellung aufgeschmolzen. Bei einigen Ausführungsformen haben die ersten leitfähigen Kontakthügel 101e Konfigurationen, die den Konfigurationen der ersten leitfähigen Kontakthügel ähnlich sind, die vorstehend in 1 oder 2 dargestellt oder unter Bezugnahme auf diese beschrieben worden sind. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Vereinzelungsprozess durchgeführt, um die Halbleiterstruktur 100 in einzelne Dies zu zertrennen. Der Vereinzelungsprozess kann mit einem Lasermesser oder dergleichen durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsformen wird eine Halbleiterstruktur 100 hergestellt, die eine Konfiguration hat, die der Konfiguration der Halbleiterstruktur ähnlich ist, die vorstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben worden ist.
  • Andere Strukturelemente und Verfahren können ebenfalls verwendet werden. Zum Beispiel können Prüfstrukturen zur Unterstützung bei der Verifikationsprüfung einer 3D-Verkappung oder von 3DIC-Bauelementen verwendet werden. Die Prüfstrukturen können zum Beispiel Prüfpads, die in einer Umverteilungsschicht oder auf einem Substrat hergestellt sind und die Prüfung der 3D-Verkappung oder 3DIC-Bauelemente ermöglichen, die Verwendung von Sonden und/oder Sondenkarten und dergleichen umfassen. Die Verifikationsprüfung kann an Zwischenstrukturen sowie an Endstrukturen durchgeführt werden. Außerdem können die hier offenbarten 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.
  • Bei einer Ausführungsform weist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Substrats; Abscheiden einer ersten dielektrischen Schicht über dem Substrat; Befestigen eines Wellenleiters an der ersten dielektrischen Schicht; Abscheiden einer zweiten dielektrischen Schicht so, dass sie den Wellenleiter seitlich umschließt; und Herstellen eines ersten leitfähigen Elements und eines zweiten leitfähigen Elements über der zweiten dielektrischen Schicht und dem Wellenleiter, wobei das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element in Kontakt mit dem Wellenleiter sind. Der Wellenleiter ist so konfiguriert, dass er ein elektromagnetisches Signal zwischen dem ersten leitfähigen Element und dem zweiten leitfähigen Element überträgt. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden eines leitfähigen Kontakthügels über dem Substrat, um das erste leitfähige Element oder das zweite leitfähige Element mittels einer leitfähigen Durchkontaktierung, welche sich zumindest durch einen Teil des Substrats erstreckt, mit dem leitfähigen Kontakthügel elektrisch zu verbinden.
  • Bei einer Ausführungsform weist ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur die folgenden Schritte auf: Abscheiden einer dielektrischen Schicht über einem Substrat; Herstellen eines ersten leitfähigen Elements und eines zweiten leitfähigen Elements über der dielektrischen Schicht; Bonden eines ersten Endes und eines zweiten Endes eines Wellenleiters an das erste leitfähige Element bzw. das zweite leitfähige Element; und Herstellen eines dritten leitfähigen Elements und eines vierten leitfähigen Elements so, dass sie das erste Ende bzw. das zweite Ende des Wellenleiters kontaktieren. Das Verfahren umfasst weiterhin das Herstellen einer leitfähigen Durchkontaktierung, die sich zumindest durch einen Teil des Substrats erstreckt, und das Anordnen eines leitfähigen Kontakthügels über dem Substrat, um das erste leitfähige Element oder das zweite leitfähige Element mittels der leitfähigen Durchkontaktierung mit dem leitfähigen Kontakthügel elektrisch zu verbinden.
  • Bei einer Ausführungsform weist eine Halbleiterstruktur ein Substrat und eine Umverteilungsschicht auf, die über dem Substrat angeordnet ist. Die Umverteilungsschicht weist Folgendes auf: eine erste dielektrische Schicht über dem Substrat; ein erstes leitfähiges Element und ein zweites leitfähiges Element in der ersten dielektrischen Schicht; einen Wellenleiter über der ersten dielektrischen Schicht, wobei der Wellenleiter an das erste leitfähige Element und das zweite leitfähige Element gebondet ist; eine zweite dielektrische Schicht, die den Wellenleiter seitlich umschließt; ein drittes leitfähiges Element und ein viertes leitfähiges Element, die mit dem Wellenleiter verbunden sind; und ein fünftes leitfähiges Element in der ersten dielektrischen Schicht und zwischen dem ersten leitfähigen Element und einer Oberfläche des Substrats. Die Halbleiterstruktur weist weiterhin einen Halbleiter-Die über der Umverteilungsschicht auf, der mit dem ersten leitfähigen Element elektrisch verbunden ist.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur (100, 200) mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Substrats (101); Abscheiden einer ersten dielektrischen Schicht (102a) über dem Substrat (101); Befestigen eines Wellenleiters (103) an der ersten dielektrischen Schicht (102a); Abscheiden einer zweiten dielektrischen Schicht (102a) so, dass sie den Wellenleiter (103) seitlich umschließt; Herstellen eines ersten leitfähigen Elements (102b) und eines zweiten leitfähigen Elements (102b) über der zweiten dielektrischen Schicht (102a) und dem Wellenleiter (103), wobei das erste leitfähige Element (102b) und das zweite leitfähige Element (102b) in Kontakt mit dem Wellenleiter (103) sind, wobei der Wellenleiter (103) derart eingerichtet ist, dass er ein elektromagnetisches Signal zwischen dem ersten leitfähigen Element (102b) und dem zweiten leitfähigen Element (102b) überträgt; und Bilden eines leitfähigen Kontakthügels (101e) über dem Substrat (101), um das erste leitfähige Element (102b) oder das zweite leitfähige Element (102b) mittels einer leitfähigen Durchkontaktierung (101c, 102c), welche sich zumindest durch einen Teil des Substrats (101) erstreckt, mit dem leitfähigen Kontakthügel (101e) elektrisch zu verbinden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das vor dem Befestigen des Wellenleiters (103) an der ersten dielektrischen Schicht (102a) weiterhin ein Befestigen des Wellenleiters (103) an einem Träger (420) umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das weiterhin ein Ablösen des Trägers (420) von dem Wellenleiter (103) und ein Durchführen eines thermischen Prozesses an der Halbleiterstruktur (100, 200) nach dem Ablösen umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das nach dem Befestigen des Wellenleiters (103) an der ersten dielektrischen Schicht (102a) weiterhin ein Tempern der Halbleiterstruktur (100, 200) umfasst.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das vor dem Befestigen des Wellenleiters (103) an der ersten dielektrischen Schicht (102a) weiterhin ein Herstellen des Wellenleiters (103) in einer ersten Kammer umfasst, die von einer zweiten Kammer zum Abscheiden der ersten dielektrischen Schicht (102a) verschieden ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Herstellen des Wellenleiters (103) ein Herstellen des Wellenleiters (103) bei einer ersten Temperatur umfasst, die höher als eine zweite Temperatur ist, bei der die erste dielektrische Schicht (102a) abgeschieden wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin ein Herstellen eines dritten leitfähigen Elements (102b) und eines vierten leitfähigen Elements (102b) umfasst, die zu dem ersten leitfähigen Element (102b) bzw. dem zweiten leitfähigen Element (102b) ausgerichtet werden, wobei das dritte leitfähige Element (102b) und das vierte leitfähige Element (102b) in Kontakt mit dem Wellenleiter (103) sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei zumindest ein Teil des Wellenleiters (103) zwischen dem ersten leitfähigen Element (102b) und dem dritten leitfähigen Element (102b) oder zwischen dem zweiten leitfähigen Element (102b) und dem vierten leitfähigen Element (102b) als ein Hohlraumresonator ausgebildet wird und eine Umwandlung zwischen dem elektromagnetischen Signal und einem elektrischen Signal durchführt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das weiterhin ein Anordnen eines ersten Dies (104) und eines zweiten Dies (105) über der ersten dielektrischen Schicht (102a) umfasst, wobei der erste Die (104) und/oder der zweite Die (105) eine Schaltung (301, 305, 311, 311a-c, 315, 315a-c) aufweisen, die derart eingerichtet ist, dass sie das elektrische Signal erzeugt, das in das elektromagnetische Signal umgewandelt werden soll.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dielektrizitätskonstante des Wellenleiters (103) wesentlich höher als eine Dielektrizitätskonstante der zweiten dielektrischen Schicht (102a) ist.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin ein Anordnen eines ersten Dies (104) und eines zweiten Dies (105) über dem ersten leitfähigen Element (102b) bzw. dem zweiten leitfähigen Element (102b) umfasst.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das erste leitfähige Element (102b) und das zweite leitfähige Element (102b) seitlich über die zweite dielektrische Schicht (102a) erstrecken.
  13. Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur (100, 200) mit den folgenden Schritten: Abscheiden einer dielektrischen Schicht (102a) über einem Substrat (101); Herstellen eines ersten leitfähigen Elements (102b, 321) und eines zweiten leitfähigen Elements (102b, 325) über der dielektrischen Schicht (102a); Bonden eines ersten Endes (103a) und eines zweiten Endes (103b) eines Wellenleiters (103) an das erste leitfähige Element (102b, 321) bzw. das zweite leitfähige Element (102b, 325); und Herstellen eines dritten leitfähigen Elements (102b, 321) und eines vierten leitfähigen Elements (102b, 325) so, dass sie das erste Ende (103a) bzw. das zweite Ende (103b) des Wellenleiters (103) kontaktieren; wobei das Verfahren weiterhin Folgendes umfasst: Herstellen einer leitfähigen Durchkontaktierung (101c, 102c), die sich zumindest durch einen Teil des Substrats (101) erstreckt; und Anordnen eines leitfähigen Kontakthügels (101e) über dem Substrat (101), um das erste leitfähige Element (102b, 321) oder das zweite leitfähige Element (102b, 325) mittels der leitfähigen Durchkontaktierung (101c, 102c) mit dem leitfähigen Kontakthügel (101e) elektrisch zu verbinden.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin Folgendes umfasst: Anordnen eines ersten Dies (104) und eines zweiten Dies (105) über dem ersten leitfähigen Element (102b, 321) bzw. dem zweiten leitfähigen Element (102b, 325); und Herstellen eines leitfähigen Kontakthügels (107) zwischen dem ersten Die (104) und der dielektrischen Schicht (102a) oder zwischen dem zweiten Die (105) und der dielektrischen Schicht (102a), um den ersten Die (104) mit dem ersten leitfähigen Element (102b, 321) oder den zweiten Die (105) mit dem zweiten leitfähigen Element (102b, 325) elektrisch zu verbinden.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 14, das weiterhin ein Herstellen eines fünften leitfähigen Elements (321) und eines sechsten leitfähigen Elements (325) in Kontakt mit dem ersten Ende (103a) bzw. dem zweiten Ende (103b) des Wellenleiters (103) umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, das weiterhin ein elektrisches Verbinden des zweiten (325), des vierten (325), des fünften (321) und des sechsten (325) leitfähigen Elements mit Erde umfasst.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, das weiterhin ein Herstellen eines siebenten leitfähigen Elements auf einer dem Wellenleiter (103) entgegengesetzten Seite des ersten und des zweiten leitfähigen Elements (102b); und ein elektrisches Erden des siebenten leitfähigen Elements umfasst.
  18. Halbleiterstruktur (100, 200) mit: einem Substrat (101); einer Umverteilungsschicht (102), die über dem Substrat (101) angeordnet ist und Folgendes aufweist: eine erste dielektrische Schicht (102a) über dem Substrat (101), ein erstes leitfähiges Element (102b) und ein zweites leitfähiges Element (102b) in der ersten dielektrischen Schicht (102a), einen Wellenleiter (103) über der ersten dielektrischen Schicht (102a), wobei der Wellenleiter (103) an das erste leitfähige Element (102b) und das zweite leitfähige Element (102b) gebondet ist, eine zweite dielektrische Schicht (102a), die den Wellenleiter (103) seitlich umschließt, ein drittes leitfähiges Element (102b) und ein viertes leitfähiges Element (102b), die mit dem Wellenleiter (103) verbunden sind, und ein fünftes leitfähiges Element (102c) in der ersten dielektrischen Schicht (102a) und zwischen dem ersten leitfähigen Element (102b) und einer Oberfläche des Substrats (101); und einem Halbleiter-Die (104, 105) über der Umverteilungsschicht (102), der mit dem ersten leitfähigen Element (102b) elektrisch verbunden ist.
  19. Halbleiterstruktur (100, 200) nach Anspruch 18, wobei der Wellenleiter (103) eine Dielektrizitätskonstante hat, die höher als eine Dielektrizitätskonstante der ersten dielektrischen Schicht (102a) ist.
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