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Querverweis auf verwandte Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 8. Januar 2021 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
63/135.020 , der am 9. April 2021 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
63/172,757 und der am 10. August 2021 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
63/231.291 , die durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen sind.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Halbleiter-Packaging-Technologie und insbesondere eine Halbleiter-Packagestruktur, die einen Kondensator aufweist.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Mit der wachsenden Nachfrage nach kleineren Vorrichtungen mit mehr Funktionen ist die 3D-IC-Package-Technologie (3D-IC: dreidimensionaler integrierter Schaltkreis), bei der zwei oder mehr Halbleiterwafer oder Halbleiter-Dies vertikal aufeinandergestapelt werden, immer bekannter geworden. Bei der 3D-IC-Package-Technologie werden Verbindungsverfahren wie Drahtbonden und Flip-Chip-Montage zum Realisieren von vertikalen Stapeln verwendet. Dadurch können mit einem 3D-IC-Package im Vergleich zu der herkömmlichen zweidimensionalen (2D) IC-Package-Technologie die Herstellungskosten gesenkt werden, und es können Leistungsverbesserungen bei reduziertem Energieverbrauch und einer kleineren Grundfläche erzielt werden.
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Zwar sind bestehende Halbleiter-Packagestrukturen im Großen und Ganzen geeignet, aber sie sind noch nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend. Die 3D-IC-Package-Technologie bringt jedoch neue Herausforderungen mit sich, wie etwa Wärme- oder Stromversorgungsnetz(PDN)-Entwurfsprobleme. Diese Probleme verringern die Zuverlässigkeit der Halbleiter-Packagestrukturen. Daher sind weitere Verbesserungen der Halbleiter-Packagestrukturen erforderlich.
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Kurze Darstellung der Erfindung
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Es werden Halbleiter-Packagestrukturen bereitgestellt. Eine beispielhafte Ausführungsform einer Halbleiter-Packagestruktur weist eine vorderseitige Umverteilungsschicht, einen ersten Halbleiter-Die, einen ersten Kondensator, einen leitfähigen Anschluss und eine rückseitige Umverteilungsschicht auf. Der erste Halbleiter-Die ist über der vorderseitigen Umverteilungsschicht angeordnet. Der erste Kondensator ist über der vorderseitigen Umverteilungsschicht angeordnet und ist mit dem ersten Halbleiter-Die elektrisch verbunden. Der leitfähige Anschluss ist unter der vorderseitigen Umverteilungsschicht angeordnet und ist mit dieser elektrisch verbunden. Die rückseitige Umverteilungsschicht ist über dem ersten Halbleiter-Die angeordnet.
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Eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Halbleiter-Packagestruktur weist ein Substrat, einen Halbleiter-Die, eine Kontakthügelstruktur, ein Formmaterial und einen Kondensator auf. Das Substrat enthält eine Verdrahtungsstruktur. Der Halbleiter-Die ist über dem Substrat angeordnet und ist mit der Verdrahtungsstruktur elektrisch verbunden. Die Kontakthügelstruktur ist benachbart zu dem ersten Halbleiter-Die angeordnet. Das Formmaterial umschließt den Halbleiter-Die und die Kontakthügelstruktur. Der Kondensator ist über dem Formmaterial angeordnet und ist über die Kontakthügelstruktur und die Verdrahtungsstruktur mit dem Halbleiter-Die elektrisch verbunden.
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Eine noch weitere beispielhafte Ausführungsform einer Halbleiter-Packagestruktur weist eine Umverteilungsschicht, eine Multikondensatorstruktur, einen unteren Halbleiter-Die und einen oberen Halbleiter-Die auf. Die Multikondensatorstruktur ist unter der Umverteilungsschicht angeordnet. Der untere Halbleiter-Die ist über der Umverteilungsschicht angeordnet und weist eine Durchkontaktierung auf, wobei der untere Halbleiter-Die über die Umverteilungsschicht mit der Multikondensatorstruktur elektrisch verbunden ist. Der obere Halbleiter-Die ist über dem unteren Halbleiter-Die angeordnet und ist über die Durchkontaktierung und die Umverteilungsschicht mit der Multikondensatorstruktur elektrisch verbunden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung lässt sich am besten anhand der nachstehenden detaillierten Beschreibung und von Beispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen.
- 1A ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 1B ist eine Draufsicht einer mehrpoligen Multikondensatorstruktur einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 2A ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 2B ist eine Draufsicht einer mehrpoligen Multikondensatorstruktur einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 3 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 4 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- Die 5A und 5B sind Schnittansichten einer Multikondensatorstruktur einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 6 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 7 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 8 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 9 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
- 10 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die nachstehende Beschreibung ist der beste Modus, der zum Ausführen der Erfindung in Betracht gezogen wird. Diese Beschreibung soll die allgemeinen Grundsätze der Erfindung erläutern und darf nicht in einem beschränkenden Sinn aufgefasst werden. Der Schutzumfang der Erfindung wird von den beigefügten Ansprüchen bestimmt.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand spezieller Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf bestimmte Zeichnungen beschrieben, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, sondern sie wird nur durch die Ansprüche beschränkt. Die Zeichnungen sind nur schematisch und nicht beschränkend. In den Zeichnungen können einige Elemente zur Erläuterung vergrößert sein und nicht maßstabsgerecht gezeichnet sein. Die Abmessungen und die relativen Abmessungen entsprechen nicht den tatsächlichen Abmessungen bei der Nutzung der Erfindung.
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Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird eine Halbleiter-Packagestruktur mit einem Kondensator beschrieben. Im Vergleich zu einer Ausführungsform, bei der einige der leitfähigen Anschlüsse entfernt werden, um mehr Platz für den Kondensator bereitzustellen, können bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mehr leitfähige Anschlüsse reserviert werden. Außerdem kann bei einigen Ausführungsformen die Komplexität der Herstellung einer Halbleiter-Packagestruktur reduziert werden.
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1A ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur 100 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Es können weitere Strukturelemente zu der Halbleiter-Packagestruktur 100 hinzugefügt werden. Einige der nachstehend beschriebenen Strukturelemente können bei anderen Ausführungsformen ersetzt oder weggelassen werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist nur ein Teil der Halbleiter-Packagestruktur 100 gezeigt.
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Wie in 1A gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 100 eine Umverteilungsschicht auf, die eine Mehrzahl von leitfähigen Schichten RDL1, RDL2, RDL3 und RDL4 umfassen kann. Zur Erläuterung sind nur vier leitfähige Schichten RDL1, RDL2, RDL3 und RDL4 gezeigt, aber es können mehr oder weniger als vier leitfähige Schichten verwendet werden.
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Bei einigen Ausführungsformen weist die Umverteilungsschicht eine Mehrzahl von Passivierungsschichten auf, wobei in den Passivierungsschichten die leitfähigen Schichten RDL1, RDL2, RDL3 und RDL4 angeordnet sind. Die leitfähigen Schichten RDL1, RDL2, RDL3 und RDL4 können durch eine Mehrzahl von leitfähigen Durchkontaktierungen 116 in den Passivierungsschichten elektrisch miteinander verbunden sein.
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Die leitfähigen Schichten RDL1, RDL2, RDL3 und RDL4 können aus einem Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden. Die leitfähigen Durchkontaktierungen 116 können aus einem Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden.
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Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Passivierungsschichten eine Polymerschicht, zum Beispiel Polyimid (PI), Polybenzoxazol (PBO), Benzocyclobuten (BCB), ein Epoxid oder dergleichen oder eine Kombination davon. Alternativ können die Passivierungsschichten eine dielektrische Schicht umfassen, wie etwa Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxidnitrid oder dergleichen oder eine Kombination davon.
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Wie in 1A gezeigt ist, weist die Halbleiter-Packagestruktur 100 bei einigen Ausführungsformen einen ersten Halbleiter-Die 102 und einen zweiten Halbleiter-Die 104 auf, die über der Umverteilungsschicht vertikal aufeinandergestapelt sind. Der erste Halbleiter-Die 102 und der zweite Halbleiter-Die 104 können auch als ein oberer Halbleiter-Die 102 bzw. ein unterer Halbleiter-Die 104 bezeichnet werden.
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Bei einigen Ausführungsformen sind der erste Halbleiter-Die 102 und der zweite Halbleiter-Die 104 jeweils einzeln ein SoC-Die (SoC: System-on-Chip), eine Logikvorrichtung, eine Speichervorrichtung, eine HF-Vorrichtung oder dergleichen oder eine Kombination davon.
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Zum Beispiel können der erste Halbleiter-Die 102 und der zweite Halbleiter-Die 104 jeweils einzeln Folgendes sein: ein MCU-Die (MCU: Mikrosteuerungseinheit), ein MPU-Die (MPU: Mikroprozessoreinheit), ein PMIC-Die (PMIC: integrierter Power-Management-Schaltkreis), ein GPS-Die (GPS: globales Positionsbestimmungssystem), ein APU-Die (APU: beschleunigte Verarbeitungseinheit), ein CPU-Die (CPU: Hauptprozessor), ein GPU-Die (GPU: Grafikprozessor), ein Eingabe-/Ausgabe-Die (E/A-Die), ein DRAM-Die (DRAM: dynamischer Direktzugriffsspeicher), ein SRAM-Die (SRAM: statischer Direktzugriffsspeicher), ein HBM-Die (HBM: Speicher mit hoher Bandbreite) oder eine Kombination davon.
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Bei einigen Ausführungsformen weist die Halbleiter-Packagestruktur 100 außerdem eine oder mehrere passive Komponenten (nicht dargestellt) auf, wie etwa Widerstände Kondensatoren, Induktoren oder eine Kombination davon.
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Wie in 1A gezeigt ist, kann der erste Halbleiter-Die 102 einen XPU-Kern 106 haben, und der zweite Halbleiter-Die 104 kann einen XPU-Kern 108 haben. Der XPU-Kern 108 des zweiten Halbleiter-Dies 104 kann mit der Umverteilungsschicht elektrisch verbunden sein. Der zweite Halbleiter-Die 104 kann eine Durchkontaktierung aufweisen. Der XPU-Kern 106 des ersten Halbleiter-Dies 102 kann über die Durchkontaktierung in dem zweiten Halbleiter-Die 104 mit der Umverteilungsschicht elektrisch verbunden sein.
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Wie in 1A gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 100 eine mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 auf, die unter der Umverteilungsschicht angeordnet ist. Die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 kann eine Mehrzahl von Anschlüssen 112 aufweisen und kann über die Umverteilungsschicht und die Anschlüsse 112 mit dem ersten Halbleiter-Die 102 und dem zweiten Halbleiter-Die 104 elektrisch verbunden werden.
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Die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 kann mehr als einen Kondensator mit mehr als einem Anschluss 112 aufweisen, wobei diese Kondensatoren mit dem ersten Halbleiter-Die 102 bzw. dem zweiten Halbleiter-Die 104 elektrisch verbunden sind. Das heißt, die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 kann eine Struktur mit mehreren Kondensatoren sein.
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Im Vergleich zu der Ausführungsform, bei der eine Halbleiter-Packagestruktur getrennte Kondensatoren für den ersten Halbleiter-Die 102 und den zweiten Halbleiter-Die 104 aufweist, kann die Halbleiter-Packagestruktur 100, bei der die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 sowohl für den ersten Halbleiter-Die 102 als auch für den zweiten Halbleiter-Die 104 verwendet wird, Platz sparen. Außerdem kann die Entwurfsflexibilität verbessert werden.
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Wie in 1A gezeigt ist, können der erste Halbleiter-Die 102 und der zweite Halbleiter-Die 104 die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 in einer Richtung überdecken, die im Wesentlichen parallel zu der Stapelrichtung des ersten Halbleiter-Dies 102 und des zweiten Halbleiter-Dies 104 ist.
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Bei einigen Ausführungsformen nutzen zwei Halbleiter-Dies, nämlich der erste Halbleiter-Die 102 und der zweite Halbleiter-Die 104, eine einzige mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 gemeinsam, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können mehr als zwei Halbleiter-Dies die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 gemeinsam nutzen. Alternativ kann mehr als eine mehrpolige Multikondensatorstruktur für eine Mehrzahl von Halbleiter-Dies verwendet werden.
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1B ist eine Draufsicht einer mehrpoligen Multikondensatorstruktur 110 der Halbleiter-Packagestruktur 100 gemäß einigen Ausführungsformen. Wie in 1B gezeigt ist, kann die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 eine Mehrzahl von ersten Anschlüssen 112a, eine Mehrzahl von zweiten Anschlüssen 112b und eine Mehrzahl von Erdanschlüssen 112c aufweisen.
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Die ersten Anschlüsse 112a können mit Stromanschlüssen des ersten Halbleiter-Dies 102 elektrisch verbunden werden. Die zweiten Anschlüsse 112b können mit Stromanschlüssen des zweiten Halbleiter-Dies 104 elektrisch verbunden werden. Die Erdanschlüsse 112c können mit Erdanschlüssen des ersten Halbleiter-Dies 102 und des zweiten Halbleiter-Dies 104 elektrisch verbunden werden. Insbesondere können die Erdanschlüsse des ersten Halbleiter-Dies 102 und die Erdanschlüsse des zweiten Halbleiter-Dies 104 miteinander und mit Erde verbunden werden. Alternativ können die Erdanschlüsse des ersten Halbleiter-Dies 102 und die Erdanschlüsse des zweiten Halbleiter-Dies 104 getrennt mit Erde verbunden werden.
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Bei einigen Ausführungsformen können die ersten Anschlüsse 112a entlang einer ersten Linie angeordnet sein, die zweiten Anschlüsse 112b können entlang einer zweiten Linie angeordnet sein, und die Erdanschlüsse 112c können entlang einer dritten Linie angeordnet sein. Die erste, die zweite und die dritte Linie können zueinander parallel sein.
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Die Erdanschlüsse 112c können zwischen eine Spalte von ersten Anschlüssen 112a und einer Spalte von zweiten Anschlüssen 112b und zwischen zwei Spalten von zweiten Anschlüssen 112b angeordnet sein. Die in den Figuren gezeigten Anzahlen und Anordnungen der ersten Anschlüsse 112a, der zweiten Anschlüsse 112b und der Erdanschlüsse 112c sind nur beispielhaft und sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Zum Beispiel können die erste Anschlüsse 112a entlang von zwei Linien angeordnet sein, und die Erdanschlüsse 112c können zwischen zwei Spalten von ersten Anschlüssen 112a angeordnet sein.
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Kommen wir zu 1A zurück. Die Halbleiter-Packagestruktur 100 weist bei einigen Ausführungsformen eine Mehrzahl von leitfähigen Anschlüssen 114 auf, die unter der Umverteilungsschicht und benachbart zu der mehrpoligen Multikondensatorstruktur 110 angeordnet sind. Das heißt, die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 kann zwischen den leitfähigen Anschlüssen 114 angeordnet sein.
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Die leitfähigen Anschlüssen 114 können mit der Umverteilungsschicht elektrisch verbunden werden. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Anschlüsse 114 aus leitfähigen Materialien wie Metallen hergestellt. Die leitfähigen Anschlüsse 114 können Mikrobumps, C4-Kontakthügel (C4: Chipverbindung mit kontrolliertem Kollaps), Lotkugeln, BGA-Kugeln (BGA: Ball Grid Array) oder dergleichen oder eine Kombination davon sein.
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Wie in 1A gezeigt ist, kann die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 die Fläche der leitfähigen Anschlüsse 114 einnehmen. Und da der erste Halbleiter-Die 102 und der zweite Halbleiter-Die 104 vertikal aufeinandergestapelt sind und dieselben Projektionsflächenressourcen gemeinsam nutzen, kann die Anzahl von verfügbaren leitfähigen Anschlüssen 114 unter dem ersten Halbleiter-Die 102 und dem zweiten Halbleiter-Die 104 kleiner als die Anzahl von Halbleiter-Dies sein, die nebeneinander angeordnet sind.
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Durch diese Probleme steigt die Schwierigkeit des Integrierens von getrennten Kondensatoren für unterschiedliche Halbleiter-Dies, wenn die Nachfrage nach mehr Funktionen und kleineren Vorrichtungen wächst. Angesichts dessen wird für die erfindungsgemäße Halbleiter-Packagestruktur 100 die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 statt getrennter Kondensatoren verwendet, wodurch die von den Kondensatoren belegte Fläche reduziert werden kann und mehr leitfähige Anschlüsse 114 bestehen bleiben können.
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2A ist eine Schnittansicht einer Halbleiter-Packagestruktur 200 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Es ist zu beachten, dass die Halbleiter-Packagestruktur 200 dieselben oder ähnliche Komponenten wie die in den 1A und 1B gezeigte Halbleiter-Packagestruktur 100 aufweisen kann und diese Komponenten der Einfachheit halber nicht nochmals näher erörtert werden. Bei den folgenden Ausführungsformen ist eine mehrpolige Multikondensatorstruktur unter einem Substrat angeordnet.
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Wie in 2A gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 200 ein Substrat 202 auf. Das Substrat 202 kann eine Verdrahtungsstruktur enthalten. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 202 leitfähige Schichten, leitfähige Durchkontaktierungen, leitfähige Säulen oder dergleichen oder eine Kombination davon. Die Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 202 kann aus einem Metall wie Kupfer, Aluminium oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden.
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Die Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 202 kann in Zwischenmetall-Dielektrikumschichten (IMD-Schichten) angeordnet werden. Bei einigen Ausführungsformen können die IMD-Schichten aus organischen Materialien, wie etwa einem polymerbasierten Material, aus anorganischen Materialien, wie etwa Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxidnitrid oder dergleichen, oder einer Kombination davon hergestellt werden. Das Substrat 202 kann einen isolierenden Kern enthalten, wie etwa einen glasfaserverstärktes Harzkern, um ein Durchbiegen des Substrats 202 zu verhindern.
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Es ist zu beachten, dass die in den Figuren gezeigte Konfiguration des Substrats 202 nur beispielhaft ist und die vorliegende Erfindung nicht beschränken soll. Es kann jedes gewünschte Halbleiterelement in und auf dem Substrat 202 hergestellt werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist jedoch lediglich ein ebenes Substrat 202 gezeigt.
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Wie in 2A gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 200 eine mehrpolige Multikondensatorstruktur 210 auf, die unter dem Substrat 202 angeordnet ist. Die mehrpolige Multikondensatorstruktur 210 kann eine Mehrzahl von Anschlüssen 212 aufweisen und kann über die Umverteilungsschicht, die leitfähigen Anschlüsse 114, die Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 202 und die Anschlüsse 212 mit dem ersten Halbleiter-Die 102 und dem zweiten Halbleiter-Die 104 elektrisch verbunden werden.
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Die mehrpolige Multikondensatorstruktur 210 kann mehr als einen Kondensator mit mehr als einem Anschluss 212 aufweisen, wobei diese Kondensatoren mit dem ersten Halbleiter-Die 102 bzw. dem zweiten Halbleiter-Die 104 elektrisch verbunden sind. Das heißt, die mehrpolige Multikondensatorstruktur 210 kann eine Struktur mit mehreren Kondensatoren sein.
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Wie vorstehend dargelegt worden ist, wird bei einigen Ausführungsformen in der Halbleiter-Packagestruktur 200 die mehrpolige Multikondensatorstruktur 210 sowohl für den ersten Halbleiter-Die 102 als auch für den zweiten Halbleiter-Die 104 verwendet, wodurch Platz gespart werden kann und die Entwurfsflexibilität verbessert werden kann.
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2B ist eine Draufsicht einer mehrpoligen Multikondensatorstruktur 210 der Halbleiter-Packagestruktur 200 gemäß einigen Ausführungsformen. Wie in 2B gezeigt ist, kann die mehrpolige Multikondensatorstruktur 210 eine Mehrzahl von ersten Anschlüssen 212a, eine Mehrzahl von zweiten Anschlüssen 212b und eine Mehrzahl von Erdanschlüssen 212c aufweisen.
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Die ersten Anschlüsse 212a können mit Stromanschlüssen des ersten Halbleiter-Dies 102 elektrisch verbunden werden. Die zweiten Anschlüsse 212b können mit Stromanschlüssen des zweiten Halbleiter-Dies 104 elektrisch verbunden werden. Die Erdanschlüsse 212c können mit Erdanschlüssen des ersten Halbleiter-Dies 102 und des zweiten Halbleiter-Dies 104 elektrisch verbunden werden. Insbesondere können die Erdanschlüsse des ersten Halbleiter-Dies 102 und die Erdanschlüsse des zweiten Halbleiter-Dies 104 miteinander und mit Erde verbunden werden. Alternativ können die Erdanschlüsse des ersten Halbleiter-Dies 102 und die Erdanschlüsse des zweiten Halbleiter-Dies 104 getrennt mit Erde verbunden werden.
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Die ersten Anschlüsse 212a, die zweiten Anschlüsse 212b und die Erdanschlüsse 212c können den ersten Anschlüssen 112a, den zweiten Anschlüssen 112b und den Erdanschlüssen 112c, die in 1B gezeigt sind, ähnlich sein, und sie werden daher nicht nochmals beschrieben.
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Kommen wir zu 2A zurück. Die Halbleiter-Packagestruktur 200 kann außerdem eine mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 aufweisen, die zwischen dem Substrat 202 und der Umverteilungsschicht angeordnet ist. Die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 kann der in 1A gezeigten mehrpoligen Multikondensatorstruktur 110 ähnlich sein, und sie wird daher nicht nochmals beschrieben. Die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 ist optional. Bei einigen weiteren Ausführungsformen wird die mehrpolige Multikondensatorstruktur 110 durch die leitfähigen Anschlüsse 114 ersetzt.
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3 ist eine Schnittansicht einer Halbleiter-Packagestruktur 300 gemäß einigen Ausführungsformen. Es ist zu beachten, dass die Halbleiter-Packagestruktur 300 dieselben oder ähnliche Komponenten wie die in den 1A und 1B gezeigte Halbleiter-Packagestruktur 100 aufweisen kann und diese Komponenten der Einfachheit halber nicht nochmals näher erörtert werden. Bei den folgenden Ausführungsformen wird ein Kondensator auf einer rückseitigen Umverteilungsschicht angeordnet, damit mehr leitfähige Anschlüsse auf einer vorderseitigen Umverteilungsschicht bestehen bleiben können.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 300 eine erste Packagestruktur 300a und eine zweite Packagestruktur 300b auf, die vertikal aufeinandergestapelt sind. Die erste Packagestruktur 300a kann eine Vorderseite und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rückseite haben. Bei einigen Ausführungsformen weist die erste Packagestruktur 300a eine auf der Vorderseite angeordnete vorderseitige Umverteilungsschicht 302 und eine auf der Rückseite angeordnete rückseitige Umverteilungsschicht 324 auf.
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Die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 kann eine oder mehrere leitfähige Schichten und Passivierungsschichten aufweisen, wobei die leitfähigen Schichten in den Passivierungsschichten angeordnet sein können. Die leitfähigen Schichten können ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder dergleichen oder eine Kombination davon enthalten.
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Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Passivierungsschichten eine Polymerschicht, zum Beispiel ein Polyimid (PI), Polybenzoxazol (PBO), Benzocyclobuten (BCB), ein Epoxid oder dergleichen oder eine Kombination davon. Alternativ können die Passivierungsschichten eine dielektrische Schicht umfassen, wie etwa Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxidnitrid oder dergleichen oder eine Kombination davon. Das Material der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 kann dem Material der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 ähnlich sein und wird daher nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 mehr leitfähige Schichten und Passivierungsschichten als die rückseitige Umverteilungsschicht 324 auf. Die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 kann dicker als die rückseitige Umverteilungsschicht 324 sein, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die rückseitige Umverteilungsschicht 324 eine größere Dicke als oder eine im Wesentlichen gleichgroße Dicke wie die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 haben.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 300a eine Mehrzahl von leitfähigen Anschlüssen 304 auf, die unter der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 angeordnet sind und mit dieser elektrisch verbunden sind. Die leitfähigen Anschlüsse 304 können aus leitfähigen Materialien wie Metallen hergestellt werden. Die leitfähigen Anschlüsse 304 können Mikrobumps, C4-Kontakthügel, Lotkugeln, BGA-Kugeln oder dergleichen oder eine Kombination davon sein.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 300a einen ersten Halbleiter-Die 312 und einen zweiten Halbleiter-Die 306 auf, die über der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 vertikal aufeinandergestapelt sind. Bei einigen Ausführungsformen sind der erste Halbleiter-Die 312 und der zweite Halbleiter-Die 306 jeweils einzeln ein SoC-Die, eine Logikvorrichtung, eine Speichervorrichtung, eine HF-Vorrichtung oder dergleichen oder eine Kombination davon.
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Zum Beispiel können der erste Halbleiter-Die 312 und der zweite Halbleiter-Die 306 jeweils einzeln Folgendes sein: ein MCU-Die, ein MPU-Die, ein PMIC-Die, ein GPS-Die, ein APU-Die, ein CPU-Die, ein GPU-Die, ein E/A-Die, ein DRAM-Die, ein SRAM-Die, ein HBM-Die oder dergleichen oder eine Kombination davon.
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Es sind zwar zwei Halbleiter-Dies, nämlich der erste Halbleiter-Die 312 und der zweite Halbleiter-Die 306, in 3 gezeigt, aber es können nur ein Halbleiter-Die oder mehr als zwei Halbleiter-Dies verwendet werden. Zum Beispiel kann die erste Packagestruktur 300a drei Halbleiter-Dies aufweisen, die vertikal aufeinandergestapelt sind. Alternativ kann die erste Packagestruktur 300a vier Halbleiter-Dies aufweisen, wobei zwei davon über einem Halbleiter-Die vertikal aufeinandergestapelt sind und der andere Halbleiter-Die über dem Halbleiter-Die und benachbart zu den zwei Halbleiter-Dies angeordnet ist.
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Bei einigen Ausführungsformen enthält die erste Packagestruktur 300a außerdem eine oder mehrere passive Komponenten (nicht dargestellt), wie etwa Widerstände Kondensatoren, Induktoren oder eine Kombination davon, benachbart zu dem ersten Halbleiter-Die 312 und/oder dem zweiten Halbleiter-Die 306.
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Bei einigen Ausführungsformen weist der zweite Halbleiter-Die 306 eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 308 auf, die mit der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 elektrisch verbunden sind. Die Durchkontaktierungen 308 können aus einem Metall wie Kupfer, Wolfram oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden. Wie in 3 gezeigt ist, können die Durchkontaktierungen 308 im Wesentlichen vertikale Seitenwände haben und können sich von einer Oberseite des zweiten Halbleiter-Dies 306 bis zu dessen Unterseite erstrecken, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Durchkontaktierungen 308 können auch andere Konfigurationen und Anzahlen haben.
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Bei einigen Ausführungsformen kann der erste Halbleiter-Die 312 eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 314 aufweisen, die mit der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 elektrisch verbunden sind. Die Durchkontaktierungen 314 können aus einem Metall wie Kupfer, Wolfram oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden. Wie in 3 gezeigt ist, können die Durchkontaktierungen 314 im Wesentlichen vertikale Seitenwände haben und können sich von einer Oberseite des ersten Halbleiter-Dies 312 bis zu dessen Unterseite erstrecken, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Durchkontaktierungen 314 können auch andere Konfigurationen und Anzahlen haben.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 300a einen Kondensator 310 auf, der unter der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 angeordnet ist und mit dieser elektrisch verbunden ist. Der Kondensator 310 kann zwischen den leitfähigen Anschlüssen 314 angeordnet sein. Der Kondensator 310 kann eine Mehrzahl von Anschlüssen 310t aufweisen und kann über die Anschlüsse 310t mit der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 elektrisch verbunden werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der Kondensator 310 eine Multikondensatorstruktur, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und daher werden die Einzelheiten nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann der Kondensator 310 über die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 und die Durchkontaktierungen 308 in dem zweiten Halbleiter-Die 306 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden und kann über die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 300a ein Formmaterial 316 auf, das den ersten Halbleiter-Die 312 umschließt. Das Formmaterial 316 kann eine Oberseite des zweiten Halbleiter-Dies 306 bedecken und kann an Seitenwände des ersten Halbleiter-Dies 312 angrenzen. Das Formmaterial 316 kann den ersten Halbleiter-Die 312 gegen die Umgebung schützen, wodurch eine Beschädigung des ersten Halbleiter-Dies 312 zum Beispiel durch mechanische Spannungen, Chemikalien und/oder Feuchte verhindert wird.
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Das Formmaterial 316 kann ein nicht-leitfähiges Material enthalten, wie etwa ein formbares Polymer, ein Epoxid, ein Harz oder dergleichen oder eine Kombination davon. Bei einigen Ausführungsformen wird das Formmaterial 316 in flüssiger oder halbflüssiger Form aufgebracht und dann mit einem geeigneten Härtungsverfahren gehärtet, wie etwa durch thermisches Härten, UV-Härten oder dergleichen oder eine Kombination davon. Das Formmaterial 316 kann mit einem Formwerkzeug (nicht dargestellt) geformt werden.
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Dann kann das Formmaterial 316 mit einem Planarisierungsverfahren, wie etwa einer chemisch-mechanischen Polierung (CMP), teilweise entfernt werden, bis die Oberseite des ersten Halbleiter-Dies 312 freigelegt ist. Bei einigen Ausführungsformen sind eine Oberseite des Formmaterials 316 und die Oberseite des ersten Halbleiter-Dies 312 im Wesentlichen koplanar. Wie in 3 gezeigt ist, können Seitenwände des Formmaterials 316 im Wesentlichen koplanar mit den Seitenwänden des zweiten Halbleiter-Dies 306 sein.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen der Erfindung die erste Packagestruktur 300a eine Mehrzahl von leitfähigen Säulen 318 benachbart zu dem ersten Halbleiter-Die 312, dem zweiten Halbleiter-Die 306 und dem Formmaterial 316 auf. Die leitfähigen Säulen 318 können aus einem Metall wie Kupfer, Wolfram oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Säulen 318 mit einem Plattierungsverfahren oder einem anderen geeigneten Verfahren hergestellt.
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Wie in 3 gezeigt ist, können die leitfähigen Säulen 318 im Wesentlichen vertikale Seitenwände haben. Die leitfähigen Säulen 318 können zwischen der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 und der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 angeordnet werden und können die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 mit der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 elektrisch verbinden.
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Die in den Figuren gezeigte Konfiguration der leitfähigen Säulen 318 ist nur beispielhaft und soll die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Zum Beispiel kann die Anzahl der leitfähigen Säulen 318 auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Halbleiter-Dies 312 und des zweiten Halbleiter-Dies 306 unterschiedlich sein. Alternativ können die leitfähigen Säulen 318 auf nur einer Seite des ersten Halbleiter-Dies 312 und des zweiten Halbleiter-Dies 306 angeordnet werden.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 300a ein Formmaterial 322 auf, das den ersten Halbleiter-Die 312, den zweiten Halbleiter-Die 306, das Formmaterial 316 und die leitfähigen Säulen 318 umschließt. Das Formmaterial 322 kann an die Seitenwände des zweiten Halbleiter-Dies 306 und an das Formmaterial 316 angrenzen und kann die Oberseite der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 und die Unterseite der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 bedecken.
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Wie in 3 gezeigt ist, kann das Formmaterial 322 Spalte zwischen den leitfähigen Säulen 318 sowie zwischen dem ersten Halbleiter-Die 312 und dem zweiten Halbleiter-Die 306 und den leitfähigen Säulen 318 füllen. Das Formmaterial 322 kann den ersten Halbleiter-Die 312, den zweiten Halbleiter-Die 306 und die leitfähigen Säulen 318 gegen die Umgebung schützen, wodurch eine Beschädigung dieser Komponenten zum Beispiel durch mechanische Spannungen, Chemikalien und/oder Feuchte verhindert wird.
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Bei einigen Ausführungsformen ist das Formmaterial 322 ein nicht-leitfähiges Material, wie etwa ein formbares Polymer, ein Epoxid, ein Harz oder dergleichen oder eine Kombination davon. Bei einigen Ausführungsformen wird das Formmaterial 322 in flüssiger oder halbflüssiger Form aufgebracht und dann mit einem geeigneten Härtungsverfahren gehärtet, wie etwa durch thermisches Härten, UV-Härten oder dergleichen oder eine Kombination davon. Das Formmaterial 322 kann mit einem Formwerkzeug (nicht dargestellt) geformt werden.
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Dann kann das Formmaterial 322 mit einem Planarisierungsverfahren, wie etwa einer CMP, teilweise entfernt werden, bis die Oberseite der leitfähigen Säulen 318 freigelegt sind. Bei einigen Ausführungsformen sind die Oberseite des Formmaterials 322 und die Oberseiten der leitfähigen Säulen 318 im Wesentlichen koplanar. Wie in 3 gezeigt ist, können die Seitenwände des Formmaterials 322 im Wesentlichen koplanar mit den Seitenwänden der Umverteilungsschicht 302 und den Seitenwänden der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 sein. Bei einigen weiteren Ausführungsformen kann das Formmaterial 316 weggelassen werden, und das Formmaterial 322 kann an die Seitenwände des ersten Halbleiter-Dies 312 angrenzen.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist bei einigen Ausführungsformen die rückseitige Umverteilungsschicht 324 über dem ersten Halbleiter-Die 312 angeordnet. Die rückseitige Umverteilungsschicht 324 kann die Oberseite des ersten Halbleiter-Dies 312, die Oberseite des Formmaterials 316, die Oberseiten der leitfähigen Säulen 318 und die Oberseite des Formmaterials 322 bedecken.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 300a einen Kondensator 320 auf, der unter der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 angeordnet ist und von dem Formmaterial 322 umschlossen ist. Der Kondensator 320 kann zwischen den leitfähigen Säulen 318 und dem ersten Halbleiter-Die 312 angeordnet sein.
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Wie in 3 gezeigt ist, kann der Kondensator 320 in Kontakt mit der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 sein und kann durch das Formmaterial 322 von der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 beabstandet sein. Der Kondensator 320 kann eine Mehrzahl von Anschlüssen 320t aufweisen und kann durch die Anschlüsse 320t, die rückseitige Umverteilungsschicht 324 und die Durchkontaktierungen 314 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden.
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Im Vergleich zu einer Halbleiter-Packagestruktur mit lötaugenseitigen Kondensatoren nimmt die erfindungsgemäße Halbleiter-Packagestruktur 300 mit dem Kondensator 320 keine Fläche der leitfähigen Anschlüsse 304 ein, und die Entwurfsflexibilität wird erhöht.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der Kondensator 320 eine Multikondensatorstruktur, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und die Einzelheiten werden nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann der Kondensator 320 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden und kann mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 über die Anschlüsse 320t, die rückseitige Umverteilungsschicht 324, die Durchkontaktierungen 314 in dem ersten Halbleiter-Die 312 und die Durchkontaktierungen 308 in dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden.
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Bei den Ausführungsformen, bei denen der Kondensator 310 eine Multikondensatorstruktur ist, die den ersten Halbleiter-Die 312 und den zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbindet, kann der Kondensator 320 weggelassen werden. In ähnlicher Weise kann bei den Ausführungsformen, bei denen der Kondensator 320 eine Multikondensatorstruktur ist, die den ersten Halbleiter-Die 312 und den zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbindet, der Kondensator 310 durch die leitfähigen Anschlüsse 304 ersetzt werden.
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Alternativ sind bei einigen Ausführungsformen der Kondensator 310 und/oder der Kondensator 320 jeweils eine Multikondensatorstruktur, und die erste Packagestruktur 300a kann mehr als zwei Halbleiter-Dies aufweisen, die mit dem Kondensator 310 und dem Kondensator 320 elektrisch verbunden werden können.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist bei einigen Ausführungsformen die zweite Packagestruktur 300b über der ersten Packagestruktur 300a angeordnet und ist über eine Mehrzahl von leitfähigen Anschlüssen 326 mit der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 elektrisch verbunden. Die leitfähigen Anschlüsse 326 können leitfähige Materialien, wie etwa ein Metall, aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Anschlüsse 326 Mikrobumps, C4-Kontakthügel, Lotkugeln, BGA-Kugeln oder dergleichen oder eine Kombination davon sein.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die zweite Packagestruktur 300b ein Substrat 328 auf. Das Substrat 328 kann eine Verdrahtungsstruktur enthalten. Bei einigen Ausführungsformen weist die Verdrahtungsstruktur des Substrats 328 leitfähige Schichten, leitfähige Durchkontaktierungen, leitfähige Säulen oder dergleichen oder eine Kombination davon auf. Die Verdrahtungsstruktur des Substrats 328 kann aus einem Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden.
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Die Verdrahtungsstruktur des Substrats 328 kann in IMD-Schichten angeordnet mit werden. Bei einigen Ausführungsformen können die IMD-Schichten aus organischen Materialien, wie etwa einem polymerbasierten Material, aus anorganischen Materialien, wie etwa Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxidnitrid oder dergleichen, oder einer Kombination davon hergestellt werden. Es kann jedes gewünschte Halbleiterelement in und auf dem Substrat 328 hergestellt werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist jedoch lediglich ein ebenes Substrat 328 gezeigt.
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Wie in 3 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die zweite Packagestruktur 300b Halbleiterkomponenten 330 auf, die über dem Substrat 328 angeordnet sind. Die Halbleiterkomponenten 330 können dieselben oder unterschiedliche Vorrichtungen aufweisen. Die Halbleiterkomponenten 330 können zum Beispiel Speicher-Dies, wie etwa ein DRAM, sein. Bei einigen Ausführungsformen enthält die zweite Packagestruktur 300b außerdem eine oder mehrere passive Komponenten (nicht dargestellt), wie etwa Widerstände Kondensatoren, Induktoren oder eine Kombination davon.
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4 ist eine Schnittansicht einer Halbleiter-Packagestruktur 400 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Es ist zu beachten, dass die Halbleiter-Packagestruktur 400 dieselben oder ähnliche Komponenten wie die in 3 gezeigte Halbleiter-Packagestruktur 300 aufweisen kann und diese Komponenten der Einfachheit halber nicht nochmals näher erörtert werden. Bei den folgenden Ausführungsformen wird ein Kondensator über der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 angeordnet.
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Wie in 4 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen der erste Halbleiter-Die 312 eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 402 auf, die mit der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 elektrisch verbunden sind. Die Durchkontaktierungen 402 können den in 3 gezeigten Durchkontaktierungen 314 ähnlich sein und werden nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 4 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 300a einen Kondensator 410 auf, der über der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 angeordnet ist. Der Kondensator 410 kann zwischen der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 und der zweiten Packagestruktur 300b angeordnet sein. Wie in 4 gezeigt ist, kann der Kondensator 410 eine Mehrzahl von Anschlüssen 410t aufweisen und kann mit dem ersten Halbleiter-Die 312 über die Anschlüsse 410t, die rückseitige Umverteilungsschicht 324 und die Durchkontaktierungen 402 in dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der Kondensator 410 eine Multikondensatorstruktur, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und daher werden die Einzelheiten nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann der Kondensator 410 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden, und er kann außerdem über die Anschlüsse 410t, die rückseitige Umverteilungsschicht 324, die Durchkontaktierungen 402 und die Durchkontaktierungen 308 mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden.
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Bei den Ausführungsformen, bei denen der Kondensator 310 eine Multikondensatorstruktur ist, die mit dem ersten Halbleiter-Die 312 und dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden ist, kann der Kondensator 410 weggelassen werden. In ähnlicher Weise kann bei den Ausführungsformen, bei denen der Kondensator 410 eine Multikondensatorstruktur ist, die mit dem ersten Halbleiter-Die 312 und dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden ist, der Kondensator 310 durch die leitfähigen Anschlüsse 304 ersetzt werden.
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Alternativ sind bei einigen Ausführungsformen der Kondensator 310 und/oder der Kondensator 410 jeweils eine Multikondensatorstruktur, und die erste Packagestruktur 300a kann mehr als zwei Halbleiter-Dies aufweisen, die mit dem Kondensator 310 und dem Kondensator 410 elektrisch verbunden werden können.
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Bei einigen Ausführungsformen können der Kondensator 310 und der Kondensator 320 in der Halbleiter-Packagestruktur 300 vertikal aufeinandergestapelt werden. In ähnlicher Weise können bei einigen Ausführungsformen der Kondensator 310 und der Kondensator 410 in der Halbleiter-Packagestruktur 400 vertikal aufeinandergestapelt werden. Die aufeinandergestapelten Kondensatoren können als eine Multikondensatorstruktur bezeichnet werden und werden in der Beschreibung zu den 5A und 5B erörtert.
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5A ist eine Schnittansicht einer Multikondensatorstruktur 500a einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen. Die Multikondensatorstruktur 500a von 5A kann unter der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 angeordnet werden, wie etwa an der Position des in 3 gezeigten Kondensators 310, und kann mit der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 elektrisch verbunden werden.
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Wie in 5A gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Multikondensatorstruktur 500a einen Kondensator 510 und einen Kondensator 520 auf, die vertikal aufeinandergestapelt sind. Durch Verwenden von aufeinandergestapelten Kondensatoren statt von getrennten Kondensatoren kann der von den Kondensatoren belegte Platz reduziert werden, und der eingesparte Platz kann für aktive Schaltungen verwendet werden. Außerdem können mehr leitfähige Anschlüsse 304 (die in 3 gezeigt sind) zum Verbinden bestehen bleiben. Die Kapazität kann ebenfalls erhöht werden.
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Der Kondensator 510 kann eine aktive Seite 510a und eine der aktiven Seite 510a entgegengesetzte Rückseite 510b haben, und der Kondensator 520 kann eine aktive Seite 520a und eine der aktiven Seite 520a gegenüberliegende Rückseite 520b haben. Bei einigen Ausführungsformen werden der Kondensator 510 und der Kondensator 520 Vorderseite an Rückseite aufeinandergestapelt, wie in 5A gezeigt ist. Das heißt, die aktive Seite 510a des Kondensators 520 befindet sich dicht an der Rückseite 520b des Kondensators 520.
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Wie in 5A gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen der Kondensator 520 eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 502 auf, die mit der (in 3 gezeigten) vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 elektrisch verbunden sind. Der Kondensator 510 unter dem Kondensator 520 kann über die Durchkontaktierungen 502 mit der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 elektrisch verbunden werden. Die Durchkontaktierungen 502 können aus einem Metall wie Kupfer, Wolfram oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden.
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Wie in 5A gezeigt ist, können die Durchkontaktierungen 502 im Wesentlichen vertikale Seitenwände haben und können sich von der aktiven Seite 520a des Kondensators 520 bis zu seiner Rückseite 520b erstrecken, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die Durchkontaktierungen 502 können auch andere Konfigurationen und Anzahlen haben.
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5B ist eine Schnittansicht einer Multikondensatorstruktur 500b einer beispielhaften Halbleiter-Packagestruktur gemäß einigen Ausführungsformen. Es ist zu beachten, dass die Multikondensatorstruktur 500b dieselben oder ähnliche Komponenten wie die in 5A gezeigte Halbleiter-Packagestruktur 500a aufweisen kann und diese Komponenten der Einfachheit halber nicht nochmals näher erörtert werden.
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Bei einigen Ausführungsformen werden der Kondensator 510 und der Kondensator 520 Vorderseite an Vorderseite aufeinandergestapelt, wie in 5B gezeigt ist. Das heißt, die aktive Seite 510a des Kondensators 510 befindet sich dicht an der aktiven Seite 520a des Kondensators 520. Wie in 5B gezeigt ist, kann die Multikondensatorstruktur 500b eine Mehrzahl von Anschlüssen 504 auf der Rückseite 520b des Kondensators 520 aufweisen. Die Anschlüsse 504 können zwischen der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 (die in 3 gezeigt ist) und dem Kondensator 520 angeordnet sein und können die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 mit dem Kondensator 520 elektrisch verbinden.
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6 ist eine Schnittansicht einer Halbleiter-Packagestruktur 600 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Es ist zu beachten, dass die Halbleiter-Packagestruktur 600 dieselben oder ähnliche Komponenten wie die in 3 gezeigte Halbleiter-Packagestruktur 300 aufweisen kann und diese Komponenten der Einfachheit halber nicht nochmals näher erörtert werden. Bei den folgenden Ausführungsformen wird ein Kondensator benachbart zu dem ersten Halbleiter-Die 312 angeordnet.
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Wie in 6 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen der Erfindung die Halbleiter-Packagestruktur 600 einen Kondensator 610 auf, der über dem zweiten Halbleiter-Die 306 und benachbart zu dem ersten Halbleiter-Die 312 angeordnet ist. Der Kondensator 610 kann über die Durchkontaktierungen 308 mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden.
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Wie in 6 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen der Erfindung die Halbleiter-Packagestruktur 600 weiterhin einen Kondensator 620 auf, der über dem zweiten Halbleiter-Die 306 und benachbart zu dem ersten Halbleiter-Die 312 angeordnet ist. Die Halbleiter-Packagestruktur 600 kann eine Interconnect-Struktur 602 aufweisen, die über dem zweiten Halbleiter-Die 306 angeordnet ist. Bei einigen Ausführungsformen weist die Interconnect-Struktur 602 eine Umverteilungsschicht auf.
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Wie in 6 gezeigt ist, kann sich die Interconnect-Struktur 602 zwischen dem ersten Halbleiter-Die 312 und dem zweiten Halbleiter-Die 306 sowie zwischen dem Kondensator 620 und dem zweiten Halbleiter-Die 306 erstrecken. Die Interconnect-Struktur 602 kann den Kondensator 620 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbinden. Bei einigen Ausführungsformen kann die Interconnect-Struktur 602 über die Durchkontaktierungen 308 mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden.
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Die in den Figuren gezeigte Anordnung der Kondensatoren 310, 610 und 620 ist nur beispielhaft und soll die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Zum Beispiel kann der Kondensator 310 durch die leitfähigen Anschlüsse 304 ersetzt werden. Alternativ kann der Kondensator 610 oder der Kondensator 620 weggelassen werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der Kondensator 610 eine Multikondensatorstruktur, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und daher werden die Einzelheiten nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann der Kondensator 610 mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden, und er kann außerdem über die Durchkontaktierungen 308 und die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der Kondensator 620 eine Multikondensatorstruktur, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und daher werden die Einzelheiten nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann der Kondensator 620 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden, und er kann außerdem über die Interconnect-Struktur 602 und die Durchkontaktierungen 308 mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden.
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In ähnlicher Weise kann der Kondensator 310 eine Multikondensatorstruktur sein, und die Einzelheiten werden nicht wiederholt. Bei den Ausführungsformen, bei denen der Kondensator 310, der Kondensator 610 und/oder der Kondensator 620 eine Multikondensatorstruktur sind, können die jeweils anderen der Kondensatoren 310, 610 und 620 weggelassen werden und/oder durch die leitfähigen Anschlüsse 304 ersetzt werden. Alternativ kann die erste Packagestruktur 300a mehr als zwei Halbleiter-Dies aufweisen, die mit dem Kondensator 310, dem Kondensator 610 und/oder dem Kondensator 620 elektrisch verbunden sind.
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Wie in 6 gezeigt ist, kann das Formmaterial 316 den ersten Halbleiter-Die 312, den Kondensator 610 und den Kondensator 620 umschließen. Das Formmaterial 316 kann die Oberseiten des Kondensators 610 und des Kondensators 620 bedecken. Das Formmaterial 316 kann den Kondensator 610 und den Kondensator 620 gegen die Umgebung schützen, wodurch eine Beschädigung dieser Komponenten zum Beispiel durch mechanische Spannungen, Chemikalien und/oder Feuchte verhindert wird.
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7 ist eine Schnittansicht eine Halbleiter-Packagestruktur 700 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Es ist zu beachten, dass die Halbleiter-Packagestruktur 700 dieselben oder ähnliche Komponenten wie die in 3 gezeigte Halbleiter-Packagestruktur 300 aufweisen kann und diese Komponenten der Einfachheit halber nicht nochmals näher erörtert werden. Bei den folgenden Ausführungsformen ist ein Kondensator unter der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 und/oder über der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 angeordnet.
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Bei einigen Ausführungsformen weist der erste Halbleiter-Die 312 eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen 702 auf, die mit der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 elektrisch verbunden sind. Die Durchkontaktierungen 702 können den in 3 gezeigten Durchkontaktierungen 314 ähnlich sein und werden daher nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 7 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 700 einen Kondensator 710 auf, der unter der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 angeordnet ist und von dem Formmaterial 322 umschlossen ist. Der Kondensator 710 kann zwischen den leitfähigen Säulen 318 und dem ersten Halbleiter-Die 312 angeordnet sein.
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Wie in 7 gezeigt ist, kann der Kondensator 710 in Kontakt mit der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 und der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 sein. Der Kondensator 710 kann eine Mehrzahl von Anschlüssen 710t aufweisen und kann über die Anschlüsse 710t, die rückseitige Umverteilungsschicht 324 und die Durchkontaktierungen 702 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden.
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Wie in 7 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 700 weiterhin einen Kondensator 720 auf, der über der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 angeordnet ist und von dem Formmaterial 322 umschlossen ist. Der Kondensator 720 kann zwischen den leitfähigen Säulen 318 und dem zweiten Halbleiter-Die 306 angeordnet sein.
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Wie in 7 gezeigt ist, kann der Kondensator 720 in Kontakt mit der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 sein und kann durch das Formmaterial 322 von der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 beabstandet sein. Der Kondensator 720 kann eine Mehrzahl von Anschlüssen 720t aufweisen und kann über die Anschlüsse 720t und die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden.
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Die in den Figuren gezeigte Anordnung der Kondensatoren 310, 710 und 720 ist nur beispielhaft und soll die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Zum Beispiel kann der Kondensator 310 durch die leitfähigen Anschlüsse 304 ersetzt werden. Alternativ kann der Kondensator 710 oder der Kondensator 720 weggelassen werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der Kondensator 710 eine Multikondensatorstruktur, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und daher werden die Einzelheiten nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann der Kondensator 710 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden, und er kann außerdem über die rückseitige Umverteilungsschicht 324, die Durchkontaktierungen 702 und die Durchkontaktierungen 308 mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der Kondensator 720 eine Multikondensatorstruktur, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und daher werden die Einzelheiten nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann der Kondensator 720 mit dem zweiten Halbleiter-Die 306 elektrisch verbunden werden, und er kann außerdem über die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 und die Durchkontaktierungen 308 mit dem ersten Halbleiter-Die 312 elektrisch verbunden werden.
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In ähnlicher Weise kann der Kondensator 310 eine Multikondensatorstruktur sein, und die Einzelheiten werden nicht wiederholt. Bei den Ausführungsformen, bei denen der Kondensator 310, der Kondensator 710 und/oder der Kondensator 720 eine Multikondensatorstruktur sind, können die jeweils anderen der Kondensatoren 310, 710 und 720 weggelassen werden und/oder durch die leitfähigen Anschlüsse 304 ersetzt werden. Alternativ kann die erste Packagestruktur 300a mehr als zwei Halbleiter-Dies aufweisen, die mit dem Kondensator 310, dem Kondensator 710 und/oder dem Kondensator 720 elektrisch verbunden sind.
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8 ist eine Schnittansicht einer Halbleiter-Packagestruktur 800 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Es ist zu beachten, dass die Halbleiter-Packagestruktur 800 dieselben oder ähnliche Komponenten wie die in 3 gezeigte Halbleiter-Packagestruktur 300 aufweisen kann und diese Komponenten der Einfachheit halber nicht nochmals näher erörtert werden. Bei den folgenden Ausführungsformen wird ein Kondensator über der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 angeordnet.
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Wie in 8 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 800 einen Halbleiter-Die 802 auf, der zwischen der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 und der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 angeordnet ist. Der Halbleiter-Die 802 kann mit der vorderseitigen Umverteilungsschicht 302 elektrisch verbunden werden. Der Halbleiter-Die 802 kann dem ersten Halbleiter-Die 312 oder dem zweiten Halbleiter-Die 306, die in 3 gezeigt sind, ähnlich sein, und er wird daher nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 8 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 800 einen Kondensator 810 auf, der über der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 angeordnet ist. Der Kondensator 810 kann direkt über einer der leitfähigen Säulen 322 angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen kann der Kondensator 810 über die rückseitige Umverteilungsschicht 324, die leitfähigen Säulen 322 und die vorderseitige Umverteilungsschicht 302 mit dem Halbleiter-Die 802 elektrisch verbunden werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der Kondensator 810 eine Multikondensatorstruktur, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und daher werden die Einzelheiten nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann der Kondensator 810 durch die leitfähigen Anschlüsse 304 ersetzt werden. Alternativ kann die erste Packagestruktur 300a mehr als einen Halbleiter-Die aufweisen, der mit dem Kondensator 310 und/oder dem Kondensator 810 elektrisch verbunden ist.
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Im Vergleich zu der Halbleiter-Packagestruktur mit einem Die-seitigen Kondensator kann mit der erfindungsgemäßen Halbleiter-Packagestruktur 800, bei der der Kondensator 810 über der rückseitigen Umverteilungsschicht 324 angeordnet ist, die Komplexität der Herstellung reduziert werden, und die Zuverlässigkeit der Halbleiter-Packagestruktur 800 kann verbessert werden.
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9 ist eine Schnittansicht einer Halbleiter-Packagestruktur 900 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Es ist zu beachten, dass die Halbleiter-Packagestruktur 900 dieselben oder ähnliche Komponenten wie die 3 gezeigte Halbleiter-Packagestruktur 300 aufweisen kann und diese Komponenten der Einfachheit halber nicht nochmals näher erörtert werden. Bei den folgenden Ausführungsformen wird ein Kondensator über einem Interposer angeordnet.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 900 eine erste Packagestruktur 900a und eine zweite Packagestruktur 900b auf, die vertikal aufeinandergestapelt sind. Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 900a ein Substrat 902 auf. Das Substrat 902 kann eine Verdrahtungsstruktur enthalten. Bei einigen Ausführungsformen weist die Verdrahtungsstruktur des Substrats 902 leitfähige Schichten, leitfähige Durchkontaktierungen, leitfähige Säulen oder dergleichen oder eine Kombination davon auf. Die Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 902 kann aus einem Metall wie Kupfer, Aluminium oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden.
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Die Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 902 kann in IMD-Schichten angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen können die IMD-Schichten aus organischen Materialien, wie etwa einem polymerbasierten Material, aus anorganischen Materialien, wie etwa Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxidnitrid oder dergleichen, oder einer Kombination davon hergestellt werden. Das Substrat 902 kann einen isolierenden Kern enthalten, wie etwa einen glasfaserverstärktes Harzkern, um ein Durchbiegen des Substrats 902 zu verhindern.
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Es ist zu beachten, dass die in den Figuren gezeigte Konfiguration des Substrats 902 nur beispielhaft ist und die vorliegende Erfindung nicht beschränken soll. Es kann jedes gewünschte Halbleiterelement in und auf dem Substrat 902 hergestellt werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist jedoch lediglich ein ebenes Substrat 902 gezeigt.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Halbleiter-Packagestruktur 900a eine Mehrzahl von leitfähigen Anschlüssen 904 auf, die unter dem Substrat 902 angeordnet sind und mit der Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 902 elektrisch verbunden werden. Die leitfähigen Anschlüsse 904 können den in 3 gezeigten leitfähigen Anschlüssen 304 ähnlich sein und werden daher nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 900a einen Halbleiter-Die 912 auf, der über dem Substrat 902 angeordnet ist. Der Halbleiter-Die 912 kann dem ersten Halbleiter-Die 312 oder dem zweiten Halbleiter-Die 306, die in 3 gezeigt sind, ähnlich sein, und er wird daher nicht nochmals beschrieben.
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Der Halbleiter-Die 912 kann über eine Mehrzahl von leitfähigen Strukturen 906 mit der Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 902 elektrisch verbunden werden. Wie in 9 gezeigt ist, können die leitfähigen Strukturen 906 zwischen dem Substrat 902 und dem Halbleiter-Die 912 angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Strukturen 906 aus leitfähigen Materialien, wie etwa Metallen, hergestellt. Die leitfähigen Strukturen 906 können Mikrobumps, C4-Kontakthügel, Lotkugeln, BGA-Kugeln oder dergleichen oder eine Kombination davon sein.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 900a eine Mehrzahl von Kontakthügelstrukturen 914 auf, die über dem Substrat 902 und benachbart zu dem Halbleiter-Die 912 angeordnet sind. Die Kontakthügelstrukturen 914 können mit der Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 902 elektrisch verbunden werden. Die Kontakthügelstrukturen 914 können aus leitfähigen Materialien, wie etwa Metallen, hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen sind die Kontakthügelstrukturen 914 Lotkugeln.
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Wie in 9 gezeigt ist, können die Kontakthügelstrukturen 914 auf gegenüberliegenden Seiten des Halbleiter-Dies 912 angeordnet werden. Die in den Figuren gezeigte Konfiguration der Kontakthügelstrukturen 914 ist nur beispielhaft und soll die vorliegende Erfindung nicht beschränken.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 900a eine Mehrzahl von leitfähigen Säulen 916 auf, die direkt über den Kontakthügelstrukturen 914 angeordnet sind. Die leitfähigen Säulen 916 können über die Kontakthügelstrukturen 914 mit der Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 902 elektrisch verbunden werden. Die leitfähigen Säulen 916 können aus einem Metall wie Kupfer, Wolfram oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 900a ein Formmaterial 908 auf, das den Halbleiter-Die 912, die Kontakthügelstrukturen 914 und die leitfähigen Säulen 916 umschließt. Das Formmaterial 908 kann an die Seitenwände des Halbleiter-Dies 912 angrenzen und kann eine Oberseite des Halbleiter-Dies 912 und eine Oberseite des Substrats 902 bedecken.
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Wie in 9 gezeigt ist, kann das Formmaterial 908 Spalte zwischen den leitfähigen Säulen 916 und zwischen dem Halbleiter-Die 912 und den leitfähigen Säulen 916 füllen. Das Formmaterial 908 kann den Halbleiter-Die 912, die Kontakthügelstrukturen 914 und die leitfähigen Säulen 916 gegen die Umgebung schützen, wodurch eine Beschädigung dieser Komponenten zum Beispiel durch mechanische Spannungen, Chemikalien und/oder Feuchte verhindert wird.
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Bei einigen Ausführungsformen ist das Formmaterial 908 ein nicht-leitfähiges Material, wie etwa ein formbares Polymer, ein Epoxid, ein Harz oder dergleichen oder eine Kombination davon. Das Formmaterial 908 kann dem in 3 gezeigten Formmaterial 322 ähnlich sein und wird daher nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die erste Packagestruktur 900a weiterhin einen Interposer 918 auf, der über dem Formmaterial 908 angeordnet ist. Der Interposer 918 kann eine Verdrahtungsstruktur enthalten. Die Verdrahtungsstruktur in dem Interposer 918 kann über die leitfähigen Säulen 916 und die Kontakthügelstrukturen 914 mit dem Substrat 902 elektrisch verbunden werden.
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Bei einigen Ausführungsformen weist die Verdrahtungsstruktur in dem Interposer 918 leitfähige Schichten, leitfähige Durchkontaktierungen, leitfähige Säulen oder dergleichen oder eine Kombination davon auf. Die Verdrahtungsstruktur in dem Interposer 918 kann aus einem Metall wie Kupfer, Aluminium oder dergleichen oder einer Kombination davon hergestellt werden.
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Die Verdrahtungsstruktur in dem Interposer 918 kann in IMD-Schichten angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen können die IMD-Schichten aus organischen Materialien, wie etwa einem polymerbasierten Material, aus anorganischen Materialien, wie etwa Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxidnitrid oder dergleichen, oder einer Kombination davon hergestellt werden.
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Es ist zu beachten, dass die in den Figuren gezeigte Konfiguration des Interposers 918 nur beispielhaft ist und die vorliegende Erfindung nicht beschränken soll. Es kann jedes gewünschte Halbleiterelement in und auf dem Interposer 918 hergestellt werden. Zur Vereinfachung der Darstellung ist jedoch lediglich ein ebener Interposer 918 gezeigt.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 900 einen Kondensator 910 auf, der über dem Interposer 918 angeordnet ist. Der Kondensator 910 kann mit dem Halbleiter-Die 912 über die Verdrahtungsstruktur in dem Interposer 918, die leitfähigen Säulen 916, die Kontakthügelstrukturen 914, die Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 902 und die leitfähigen Strukturen 906 elektrisch verbunden werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen ist der Kondensator 910 eine Multikondensatorstruktur, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und daher werden die Einzelheiten nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann die erste Packagestruktur 900a mehr als einen Halbleiter-Die aufweisen, der mit dem Kondensator 910 elektrisch verbunden ist.
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Wie in 9 gezeigt ist, ist bei einigen Ausführungsformen die zweite Packagestruktur 900b über der ersten Packagestruktur 900a angeordnet und ist über eine Mehrzahl von leitfähigen Anschlüssen 920 mit der Verdrahtungsstruktur in dem Interposer 918 elektrisch verbunden. Die leitfähigen Anschlüsse 920 können den in 3 gezeigten leitfähigen Anschlüssen 326 ähnlich sein und werden daher nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 9 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die zweite Packagestruktur 900b ein Substrat 922 und Halbleiterkomponenten 924 auf, die über dem Substrat 922 angeordnet sind. Das Substrat 922 und die Halbleiterkomponenten 924 können dem Substrat 328 bzw. den Halbleiterkomponenten 330 ähnlich sein, die in 3 gezeigt sind, und sie werden daher nicht nochmals beschrieben.
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Im Vergleich zu der Halbleiter-Packagestruktur mit einem Die-seitigen Kondensator kann mit der erfindungsgemäßen Halbleiter-Packagestruktur 900, bei der der Kondensator 910 über dem Interposer 918 angeordnet ist, die Komplexität der Herstellung reduziert werden.
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10 ist eine Schnittansicht einer Halbleiter-Packagestruktur 1000 gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung. Es ist zu beachten, dass die Halbleiter-Packagestruktur 1000 dieselben oder ähnliche Komponenten wie die 9 gezeigte Halbleiter-Packagestruktur 900 aufweisen kann und diese Komponenten der Einfachheit halber nicht nochmals näher erörtert werden. Bei den folgenden Ausführungsformen wird ein Kondensator über einem Formmaterial angeordnet.
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Wie in 10 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 1000 ein Substrat 1002 auf. Das Substrat 1002 kann eine Verdrahtungsstruktur enthalten. Das Substrat 1002 kann dem in 9 gezeigten Substrat 902 ähnlich sein und wird daher nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 10 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 1000 eine Mehrzahl von leitfähigen Anschlüssen 1004 auf, die unter dem Substrat 1002 angeordnet sind und mit der Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 1002 elektrisch verbunden werden. Die leitfähigen Anschlüsse 1004 können den in 3 leitfähigen Anschlüssen 304 ähnlich sein und werden daher nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 10 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 1000 einen Halbleiter-Die 1006 auf, der über dem Substrat 1002 angeordnet ist. Der Halbleiter-Die 1006 kann dem ersten Halbleiter-Die 312 oder dem zweiten Halbleiter-Die 306, die in 3 gezeigt sind, ähnlich sein, und er wird daher nicht nochmals beschrieben.
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Der Halbleiter-Die 1006 kann über eine Mehrzahl von leitfähigen Strukturen 1008 mit der Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 1002 elektrisch verbunden werden. Wie in 10 gezeigt ist, können die leitfähigen Strukturen 1008 zwischen dem Substrat 1002 und dem Halbleiter-Die 1006 angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Strukturen 1008 aus leitfähigen Materialien, wie etwa Metallen, hergestellt. Die leitfähigen Strukturen 1008 können Mikrobumps, C4-Kontakthügel, Lotkugeln, BGA-Kugeln oder dergleichen oder eine Kombination davon sein.
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Wie in 10 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 1000 eine Mehrzahl von Kontakthügelstrukturen 1014 auf, die über dem Substrat 1002 und benachbart zu dem Halbleiter-Die 1006 angeordnet sind. Die Kontakthügelstrukturen 1014 können mit der Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 1002 elektrisch verbunden werden.
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Die Kontakthügelstrukturen 914 können aus leitfähigen Materialien, wie etwa Metallen, hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen sind die Kontakthügelstrukturen 1014 Lotkugeln. Wie in 10 gezeigt ist, können die Kontakthügelstrukturen 1014 auf gegenüberliegenden Seiten des Halbleiter-Dies 1012 angeordnet werden. Die in den Figuren gezeigte Konfiguration der Kontakthügelstrukturen 1014 ist nur beispielhaft und soll die vorliegende Erfindung nicht beschränken.
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Wie in 10 gezeigt ist, weist bei einigen Ausführungsformen die Halbleiter-Packagestruktur 1000 ein Formmaterial 1012 auf, das den Halbleiter-Die 1006 und die Kontakthügelstrukturen 1014 umschließt. Wie in 10 gezeigt ist, kann das Formmaterial 1012 an die Seitenwände des Halbleiter-Dies 1006 angrenzen und kann eine Oberseite des Halbleiter-Dies 1006 und eine Oberseite des Substrats 1002 bedecken.
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Das Formmaterial 1012 kann den Halbleiter-Die 1006 und die Kontakthügelstrukturen 1014 gegen die Umgebung schützen, wodurch eine Beschädigung dieser Komponenten zum Beispiel durch mechanische Spannungen, Chemikalien und/oder Feuchte verhindert wird. Das Formmaterial 1012 kann dem in 3 gezeigten Formmaterial 322 ähnlich sein und wird daher nicht nochmals beschrieben.
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Bei einigen Ausführungsformen ist das Formmaterial 1012 ein nicht-leitfähiges Material, wie etwa ein formbares Polymer, ein Epoxid, ein Harz oder dergleichen oder eine Kombination davon. Das Formmaterial 1012 kann dem in 3 gezeigten Formmaterial 322 ähnlich sein und wird daher nicht nochmals beschrieben.
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Wie in 10 gezeigt ist, hat bei einigen Ausführungsformen das Formmaterial 1012 eine Öffnung zum Freilegen eines oberen Teils der Kontakthügelstrukturen 1014. Die Öffnung in dem Füllmaterial 1012 kann durch Laser-Ablation oder mit einem anderen geeigneten Verfahren erzeugt werden. Bei der Laser-Ablation kann ein Teil des Formmaterials 1012 durch Bestrahlen mit einem Laserstrahl entfernt werden.
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Die Halbleiter-Packagestruktur 1000 kann einen Kondensator 1010 aufweisen, der in der Öffnung in dem Formmaterial 1012 angeordnet ist. Der Kondensator 1010 kann mit dem Halbleiter-Die 1006 über die Kontakthügelstrukturen 1014, die Verdrahtungsstruktur in dem Substrat 1002 und die leitfähigen Strukturen 1008 elektrisch verbunden werden.
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Bei einigen weiteren Ausführungsformen kann der Kondensator 1010 eine Multikondensatorstruktur sein, wie etwa die in den 1A und 1B gezeigte mehrpolige Multikondensatorstruktur 110, und daher werden die Einzelheiten nicht wiederholt. Bei diesen Ausführungsformen kann die Halbleiter-Packagestruktur 1000 mehr als einen Halbleiter-Die aufweisen, der mit dem Kondensator 1010 elektrisch verbunden ist.
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Im Vergleich zu der Halbleiter-Packagestruktur mit einem Die-seitigen Kondensator kann mit der erfindungsgemäßen Halbleiter-Packagestruktur 1000, bei der der Kondensator 1010 über dem Formmaterial 1012 angeordnet ist, die Komplexität der Herstellung reduziert werden.
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Kurz gesagt, wird bei einigen Ausführungsformen für die erfindungsgemäße Halbleiter-Packagestruktur eine mehrpolige Multikondensatorstruktur zum Reduzieren der eingenommenen Fläche verwendet, sodass mehr leitfähige Anschlüsse als bei Verwendung von getrennten Kondensatoren für unterschiedliche Halbleiter-Dies bestehen bleiben können. Außerdem kann die Entwurfsflexibilität verbessert werden.
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Außerdem wird bei einigen Ausführungsformen mindestens ein Kondensator so angeordnet, dass er nicht den Platz der leitfähigen Anschlüsse einnimmt, und er wird zum Beispiel über der vorderseitigen Umverteilungsschicht angeordnet. Dadurch können mehr leitfähige Anschlüsse, die unter der vorderseitigen Umverteilungsschicht angeordnet sind, zum Verbinden reserviert werden, und die Entwurfsflexibilität kann verbessert werden.
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Außerdem wird bei einigen Ausführungsformen mindestens ein Kondensator über einem Formmaterial angeordnet. Im Vergleich zu einem Die-seitigen Kondensator können mit dem Kondensator gemäß diesen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Komplexität der Herstellung und die Kosten reduziert werden. Außerdem kann die Zuverlässigkeit der Halbleiter-Packagestruktur verbessert werden.
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Die Erfindung ist zwar beispielhaft anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden, aber es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr sollen verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen abgedeckt werden (die ein Fachmann erkennen dürfte). Der Schutzumfang der beigefügten Ansprüche sollte daher in Einklang mit der breitesten Auslegung stehen, sodass er alle diese Modifikationen und ähnlichen Anordnungen umfasst.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 63/135020 [0001]
- US 63/172757 [0001]
- US 63/231291 [0001]