JP2016082230A - ワイヤボンドを有するパワーオーバーレイ構造体およびその製造方法 - Google Patents

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pol
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wire bond
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アルン・ヴィルパクシャ・ゴウダ
Arun Virupaksha Gowda
ポール・アラン・マッコネリー
Paul Alan Mcconnelee
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General Electric Co
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    • H01L2224/29101—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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    • H01L2224/32221—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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    • H01L2224/32221—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
    • H01L2224/32245—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 metallic
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    • H01L2224/45001—Core members of the connector
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    • H01L2224/45138—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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    • H01L2224/48138—Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being arranged next to each other, e.g. on a common substrate the wire connector connecting to a bonding area disposed in a recess of the surface
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    • H01L2224/48225—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
    • H01L2224/48227—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 connecting the wire to a bond pad of the item
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    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484—Connecting portions
    • H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
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    • H01L2224/485—Material
    • H01L2224/48505—Material at the bonding interface
    • H01L2224/48799—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu)
    • H01L2224/488—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48838—Principal constituent of the connecting portion of the wire connector being Copper (Cu) with a principal constituent of the bonding area 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
    • H01L2224/48847—Copper (Cu) as principal constituent
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    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/4901—Structure
    • H01L2224/4903—Connectors having different sizes, e.g. different diameters
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Abstract

【課題】 Ｉ／Ｏ相互接続部を製作するための方法を提供する。
【解決手段】パワーオーバーレイ（ＰＯＬ）構造体は、少なくとも１つの上部コンタクトパッドをその上面に配置されて有するパワーデバイスと、パワーデバイスの上面に結合された誘電体層、および誘電体層を貫通して形成されたビアを通って延在する金属相互接続部を有し、パワーデバイスの少なくとも１つの上部コンタクトパッドに電気的に結合された金属被覆層を有するＰＯＬ相互接続層とを含む。ＰＯＬ構造体はまた、金属被覆層に直接結合された少なくとも１つの銅のワイヤボンドを含む。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は一般に、パワーデバイスのワイヤボンドのための構造体および方法に関し、より詳細には、パワーデバイスのコンタクトパッドの材料の種類の関わらず、パワーデバイスの銅のワイヤボンディングを可能とするパワーオーバーレイ（ＰＯＬ：ｐｏｗｅｒ ｏｖｅｒｌａｙ）構造体に関する。
パワー半導体デバイスは、例えばスイッチング電源などの電力用電子回路におけるスイッチまたは整流器として使用される半導体デバイスである。使用に当たって、半導体デバイスは典型的には、パッケージ構造体として外部回路に装着されるが、その際、パッケージ構造体は、外部回路への電気的接続を提供し、さらにデバイスによって生じる熱を除去し、外部環境からデバイスを保護する方法を提供する。パワー半導体デバイスには、いくつかの入力／出力（Ｉ／Ｏ：ｉｎｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ）相互接続部が設けられて、デバイスを外部回路に電気的に接続する。これらのＩ／Ｏ接続部は、はんだボール、メッキバンプ、またはワイヤボンド接続の形態で設けることができる。ワイヤボンドパッケージの場合、ワイヤボンドが設けられて、パワー半導体デバイス上に設けられたボンドパッドまたはコンタクトパッドを、回路基板またはリードフレームの場合がある次のレベルのパッケージの対応するパッドまたは導電素子に接続する。ほとんどの既存のパワーデバイスのパッケージ構造体は、ワイヤボンドと基板（例えば、直接接合銅（ＤＢＣ：ｄｉｒｅｃｔ ｂｏｎｄｅｄ ｃｏｐｐｅｒ）基板）の組合せを使用して、各半導体デバイスの両方にＩ／Ｏ相互接続部を提供する。パッケージ構造体は、配線（リードフレームなど）される場合があり、またはパッケージ構造体に電気的に接続するためにボルト止め端子を設けられる場合もある。ワイヤボンドは、パッケージ構造体の１面からパッケージピンへの電気接続部を形成し、次いで外部回路へ接続し、またＤＢＣ基板はパッケージ構造体の他面を外部回路に電気的に結合する。
図１は、半導体デバイス１２の上面１８に結合されたゲートコンタクトパッド１４およびエミッタコンタクトパッド１６を有する半導体デバイス１２を有する、公知の従来技術による、ワイヤボンディングしたパワーパッケージ構造体１０を示す。図示のように、ワイヤボンド２０、２２、２４は半導体デバイス１２のコンタクトパッド１４、１６に直接接合される。ワイヤボンド２０、２２、２４と半導体デバイス１２の上部コンタクトパッド１４、１６との間で信頼性のある接続を形成するために、ワイヤボンド２０、２２、２４の材料は典型的には、上部コンタクトパッド１４、１６の金属被覆に適合するように選択される。
しばしばニッケル−金被覆、またはニッケル−銀被覆の形態のコレクタパッド２６が、半導体デバイス１２の下面２８に形成される。半導体デバイス１２をＤＢＣまたは直接接合アルミニウム（ＤＢＡ：ｄｉｒｅｃｔ ｂｏｎｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ）基板３２に結合するために、はんだ３０または焼結銀ダイ接着材料が使用される。
パワーデバイスは典型的には、アルミニウムのコンタクトパッドを有して製造されるので、パワーデバイスに信頼性のある電気的接続をするために、対応するワイヤボンドも同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される。現在、業界では、電気抵抗が低く、それによって低損失および高効率となる銅のワイヤボンドが趨勢となっている。しかしながら、銅のワイヤボンドは、コンタクトパッドのアルミニウムの被覆に信頼性のある電気的接続を形成しない。
製造時に、銅のコンタクトパッドをパワーデバイスに組み入れることはできるが、パワーデバイスの製造プロセスに銅を組み入れることは容易ではなく、かなりの開発コストと時間が付け加わる。また、製造者は典型的には、製造するパワーデバイスのすべてに単一種類の金属被覆材料を供給する。パワーモジュールが複数の製造者からのパワーデバイスを組み入れる場合があることを考えると、所与のモジュール内の様々なパワーデバイスは同様でない金属被覆材料を含む可能性があるので、これらのパワーデバイスに信頼性のあるワイヤボンドを形成することは困難である。
パワーデバイスに銅の被覆が設けられる場合でさえ、銅のワイヤボンドを銅の金属被覆に結合することは困難を伴う。例えば、銅のワイヤボンド、特に一時的な高い電流に耐えることができる厚肉の銅のワイヤボンドを、金属被覆パッドまたはコンタクトパッドに接着することは、より薄肉またはアルミニウムのワイヤボンドの場合よりも大きな応力をパワーデバイスにかける。これは、銅を銅にワイヤボンドすることは、アルミニウムをアルミニウムにワイヤボンドすることに比べて、その材料特性のため、接合するためにより高いエネルギーを必要とするためである。これらのより高いエネルギーのため、ワイヤボンドプロセスはパワーデバイスに損傷を与える可能性がある。
銅を銅にワイヤボンドすることに付随する別の課題は、電流がパワーデバイスのコンタクトパッドからワイヤボンドへ流れる時の電流狭窄である。パワーデバイスのコンタクトパッドの金属被覆層は薄く（例えば、数ミクロン）、電流は、ワイヤボンドに達してそれを通って流れるまでこの薄い金属被覆を通らなければならない。ワイヤボンドは、機器の制約により、特定の間隔のみしか配置することができず、従って、各パワーデバイスは、コンタクトパッドにわたって分布するわずかのワイヤボンドしか有することができない。各コンタクトパッドにいくつかのワイヤボンドを設けることは電流を分配するのに役立つが、それでも相互接続構造体内の抵抗は固有の損失を生じる。
従来、コンタクトパッドの銅の材料特性を最適化したり、銅のパッドの厚さを調節したりするなど、銅を銅にワイヤボンドすることに関係する上記の問題を軽減する試みがなされてきたが、この分野にはさらに改善する余地がある。
従って、パワーデバイスのコンタクトパッドの金属被覆を銅に変更することなしに、銅のワイヤボンドを使用することができるＰＯＬ構造体を提供することが望ましい。ワイヤボンドプロセス中にかかる応力によるデバイスの損傷を低減し、それによってプロセスの歩留まりを上げ、パワーデバイスからワイヤボンドへの効率的な電流分配を与えるワイヤボンドの形態で、Ｉ／Ｏ相互接続部を製作するための方法を有することもまた望ましい。
米国特許出願公開２０１４０２６４７９９号公報
本発明の１つの態様によれば、パワーオーバーレイ（ＰＯＬ）構造体は、少なくとも１つの上部コンタクトパッドをその上面に配置されて有するパワーデバイスと、パワーデバイスの上面に結合された誘電体層、および誘電体層を貫通して形成されたビアを通って延在する金属相互接続部を有し、パワーデバイスの少なくとも１つの上部コンタクトパッドに電気的に結合された金属被覆層を有するＰＯＬ相互接続層とを含む。ＰＯＬ構造体はまた、金属被覆層に直接結合された少なくとも１つの銅のワイヤボンドを含む。
本発明の別の態様によれば、ＰＯＬ構造体を製造する方法は、複数の半導体デバイスを含むウェハを提供するステップと、誘電体層を複数の半導体デバイスのそれぞれの上面に結合するステップと、複数の半導体デバイスの少なくとも１つのコンタクトパッドを露出するように誘電体層を貫通する複数のビアを形成するステップと、誘電体層の上面に金属被覆層を形成するステップであって、複数のビアを通って延在し、複数の半導体デバイスの少なくとも１つのコンタクトパッドと電気的に結合する金属相互接続部を、金属被覆層が有する、ステップとを含む。本方法は、少なくとも１つのワイヤボンドを金属被覆層の頂面に結合するステップをさらに含む。
本発明のさらに別の態様によれば、ＰＯＬ組立体は、第１の半導体デバイスと、第２の半導体デバイスと、第１および第２の半導体デバイスの上部コンタクトパッドに接着的に結合されたポリイミドフィルム、およびポリイミドフィルムに形成された金属被覆経路であって、ポリイミドフィルムを貫通して形成されたビアを通って延在し、第１および第２の半導体デバイスの上部コンタクトパッドに電気的に結合された複数の金属相互接続部を含む金属被覆経路を有するＰＯＬ相互接続組立体とを含む。ＰＯＬ組立体はまた、金属被覆経路に直接結合された複数の銅のワイヤボンドを含み、ここで、複数の銅のワイヤボンドの第１のワイヤボンドが第１の半導体デバイスの上部コンタクトパッドに電気的に結合され、複数の銅のワイヤボンドの第２のワイヤボンドが第２の半導体デバイスの上部コンタクトパッドに電気的に結合される。
これらおよび他の利点および特徴は、添付の図面と併せて提供される、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。
図は、本発明を実施するための現在企図される実施形態を示す。
公知の従来技術による、ワイヤボンディングしたパワーパッケージ構造体の概略断面側面図である。 本発明の実施形態によるパワーオーバーレイ（ＰＯＬ）構造体の様々な製造段階での概略断面側面図である。 本発明の実施形態によるパワーオーバーレイ（ＰＯＬ）構造体の様々な製造段階での概略断面側面図である。 本発明の実施形態によるパワーオーバーレイ（ＰＯＬ）構造体の様々な製造段階での概略断面側面図である。 本発明の実施形態によるパワーオーバーレイ（ＰＯＬ）構造体の様々な製造段階での概略断面側面図である。 本発明の実施形態によるパワーオーバーレイ（ＰＯＬ）構造体の様々な製造段階での概略断面側面図である。 本発明の別の実施形態による、ワイヤボンドを組み入れた図６のＰＯＬ構造体の１つの概略断面側面図である。 本発明の代替の実施形態による、ワイヤボンドを有するＰＯＬ構造体の概略上面図および断面側面図である。 本発明の代替の実施形態による、ワイヤボンドを有するＰＯＬ構造体の概略上面図および断面側面図である。 本発明のさらに別の実施形態による、ワイヤボンドを有するＰＯＬ構造体の概略上面図および断面側面図である。 本発明のさらに別の実施形態による、ワイヤボンドを有するＰＯＬ構造体の概略上面図および断面側面図である。 本発明の実施形態による、ＰＯＬ構造体を組み入れた再構築されたウェハを示す概略断面側面図である。 本発明の別の実施形態による、ＰＯＬ構造体を組み入れた再構築されたウェハを示す概略断面側面図である。 本発明の実施形態による、ＰＯＬ組立体の概略断面側面図である。 本発明の別の実施形態による、ＰＯＬ組立体の概略断面側面図である。
本発明の実施形態は、パワーオーバーレイ（ＰＯＬ）相互接続層を含むＰＯＬ構造体を提供するとともに、このようなＰＯＬ構造体を形成する方法を提供する。「ＰＯＬ」という用語は、本明細書で使用するとき、パワーデバイスのコンタクトパッドの材料の種類に関わらず、パワーデバイスの銅のワイヤボンドを可能にする構造を指す。このＰＯＬ相互接続層によって、ゲートパッドおよびエミッタパッドの材料に関わらず、銅のワイヤボンドをＰＯＬ構造体に信頼性をもって接続することができる。加えて、ＰＯＬ相互接続層は、ワイヤボンドをデバイスのコンタクトパッドに接着させるプロセスにおいてパワーデバイスへの損傷を低減する応力緩和材として機能するように設計される。電流がワイヤボンドに入る前にパワーデバイスの金属被覆を通って流れる並行経路を与えることによって、本明細書で開示されるＰＯＬ構造体は、従来技術のワイヤボンドパワーデバイスに比較して相互接続の抵抗および損失を低減した。
図２〜６は、本発明の実施形態によるＰＯＬ構造体３４を製造するための技法を示し、ここでは、図２〜６のそれぞれは、ビルドアッププロセスの間のＰＯＬ構造体３４の断面を示している。まず図２を参照すると、ウェハ３６が示されている。１つの実施形態によれば、ウェハ３６は、複数の半導体ダイまたは半導体デバイス３８、４０、４２を含む。半導体デバイス３８、４０、４２は、非限定的な例として、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ：ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、バイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ：ｂｉｐｏｌａｒ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、集積化ゲート転流型サイリスタ（ＩＧＣＴ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｇａｔｅ−ｃｏｍｍｕｔａｔｅｄ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）、ゲートターンオフ（ＧＴＯ：ｇａｔｅ ｔｕｒｎ−ｏｆｆ）サイリスタ、シリコン制御整流素子（ＳＣＲ：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）、ダイオード、あるいはけい素（Ｓｉ）、炭化けい素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウムひ素（ＧａＡｓ）などの材料を含む他のデバイスまたはデバイスの組合せなどのパワーデバイスである。図２は、３つの半導体デバイス３８、４０、４２を有するウェハ３６を示しているが、ウェハ３６が３つより多い、または少ない半導体デバイスを含んでもよいと考えられる。
各半導体デバイス３８、４０、４２は、各半導体デバイス３８、４０、４２の上面５６、５８、６０に配置された１つまたは複数の上部コンタクトパッド４４、４６、４８、５０、５２、５４を含むことができる。これらの上部コンタクトパッド４４〜５４は、各半導体デバイス３８、４０、４２内の内部接点への導電経路を提供する。図示の実施形態では、各半導体デバイス３８、４０、４２は、一対の上部コンタクトパッドを含み、それらは、半導体デバイス３８、４０、４２の対応するエミッタおよび／またはゲート、あるいはアノード領域に結合する。１つの実施形態では、半導体デバイス３８、４０、４２は、各半導体デバイス３８、４０、４２の各エミッタ領域およびゲート領域に結合したコンタクトパッド４４〜５４を有するIGBTである。詳細には、半導体デバイス３８はゲートパッド４４およびエミッタパッド４６を含み、半導体デバイス４０はゲートパッド４８およびエミッタパッド５０を含み、半導体デバイス４２はゲートパッド５２およびエミッタパッド５４を含む。半導体ダイ３８、４０、４２は、上記のものとは異なる数のコンタクトパッドおよび／またはコンタクトパッドの異なる組合せを有して提供することができると考えられる。１つの非限定的な例として、半導体ダイ３８は、一対のエミッタパッドを有して提供することができる。１つの実施例では、コンタクトパッド４４、４６、４８はアルミニウムを含む。しかしながら、コンタクトパッド４４、４６、４８は、例えば、銅などの他の種類の導電材料から形成してもよいと考えられる。各半導体デバイス３８、４０、４２はまた、各半導体デバイス３８、４０、４２の下面６８、７０、７２に配置された少なくとも１つの下部コンタクトパッドまたはコレクタパッド６２、６４、６６を含む。
図３に示すように、ＰＯＬ構造体３４の製造は、接着剤層７６を使用して半導体デバイス３８、４０、４２の上面５６、５８、６０に誘電体層７４を結合することから始まる。様々な実施形態によれば、誘電体層７４は、安定した非流動性の薄層体またはフィルムの形態とすることができ、Ｋａｐｔｏｎ（登録商標）、Ｕｌｔｅｍ（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、Ｕｐｉｌｅｘ（登録商標）、ポリスルホン材料（例えば、Ｕｄｅｌ（登録商標）、Ｒａｄｅｌ（登録商標）、あるいは液晶性ポリマー（ＬＣＰ：ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐｏｌｙｍｅｒ）またはポリイミド材料などの別のポリマーフィルムなどの複数の誘電材料のうちの１つで形成することができる。１つの実施形態では、誘電体層７４は、製造プロセス中のゆがみを制御するために、フレーム（図示せず）上で引き伸ばされる場合がある。接着剤層７６は、スピンコート技法を使用して誘電体層７４に塗布することができ、その後、ウェハ３６は従来のピックアンドプレイス装置および方法を使用して接着剤層７６に配置される。
図３では、ＰＯＬ構造体３４は、別々の誘電体層７４と接着剤層７６を有して描かれているが、代替の実施形態では、層７４、７６は接着性のある単一の誘電体層によって置き換えることができると考えられる。このような接着性の誘電体層の非限定的な例としては、ポリイミドまたはポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ：ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘｚａｏｌｅ）などのスピンオン誘電体がある。
次に図４を参照すると、複数のビア７８が、各半導体デバイス３８、４０、４２のコンタクトパッド４４、４６、４８を露出するように誘電体層７４および接着剤層７６を貫通して形成される。ビア７８は、限定するものではないが、例えば、レーザー穴あけまたはドライエッチングによって形成することができる。図５に示すように、製造プロセスの次のステップで、金属被覆経路または金属被覆層８０が、誘電体層７４の上面８２に形成される。金属被覆層８０は、ビア７８を通って延在し、半導体デバイス３８、４０、４２のコンタクトパッド４４、４８、５２に電気的に結合される金属相互接続部の第１の部分８４、およびビア７８を通って延在し、半導体デバイス３８、４０、４２のコンタクトパッド４６、５０、５４に電気的に結合される金属相互接続部の第２の部分８６を含む。好ましい実施形態では、金属被覆経路８０は銅の層を含む。しかしながら、この製造技法は、金属被覆経路８０のために他の導電材料を使用することに拡張することができると考えられる。１つの実施形態では、金属被覆経路８０は、スパッタリングおよびメッキ技法、その後にリソグラフィプロセスを使用して形成することができる。金属被覆経路８０、ビア７８、誘電体層７４、および接着剤層７６が一緒になってＰＯＬ相互接続層８８を形成する。
図６を参照すると、ＰＯＬ構造体３４は個別のＰＯＬ構造体９０、９２、９４に切断または単体化される。各ＰＯＬ構造体９０、９２、９４は、各半導体デバイス３８、４０、４２を含み、各半導体デバイス３８、４０、４２はそれらに接合されたＰＯＬ相互接続層８８の一部分を有する。ウェハ３６は、３つの半導体デバイス３８、４０、４２より多いまたは少ない半導体デバイスを含む場合があるので、ＰＯＬ構造体３４は３つのＰＯＬ構造体９０、９２、９４より多いまたは少ないＰＯＬ構造体に分割することができると考えられる。
次に図７を参照すると、ＰＯＬ構造体３４が個々のＰＯＬ構造体９０、９２、９４に切断または単体化された後、製造技法の次のステップで、１つまたは複数のワイヤボンドが金属被覆経路８０に結合される。図示の実施形態では、ワイヤボンドプロセスによって、ワイヤボンド９６、９８は金属被覆経路８０の金属相互接続部８６に結合され、ワイヤボンド１００は金属相互接続部８４に接合される。しかしながら、代替の実施形態では、２つのワイヤボンドより多いまたは少ないワイヤボンドが金属相互接続部の第２の部分８６に組み込まれ、かつ／または、１つのワイヤボンド１００より多いワイヤボンドが金属相互接続部の第１の部分８４に接合される場合も考えられる。本発明の例示的な実施形態によれば、ワイヤボンド９６、９８、１００は銅である。
１つの実施形態では、ワイヤボンド９６、９８はワイヤボンド１００よりも厚肉または大直径で提供され、それによって、ワイヤボンド９６、９８は、より低い電気抵抗でコンタクトパッド４６を通るより大量の電流を取り扱うことができる。１つの非限定的な例として、ワイヤボンド９６、９８は、直径が約１０〜２０ミルの「重い」銅のワイヤボンドとして提供することができる。一方、ワイヤボンド１００は、例えば、直径が約３〜１０ミルの範囲の、ワイヤボンド９６、９８に対しては「薄い」銅のワイヤボンドとして提供することができる。本発明のこのような非限定的な実施形態では、重いワイヤボンド９６、９８と金属被覆経路８０との間の表面接触面積１０２は、約５０ミル×８０ミルとすることができる。一方、薄肉のワイヤボンド１００と金属被覆経路８０との間の表面接触面積１０４は、例えば、約１０〜１５ミル×２０ミルの範囲とすることができる。本発明の例示的な実施形態では、表面接触面積１０２、１０４の幅は、各ワイヤボンド９６、９８、１００の直径の２〜３倍であり、表面接触面積１０２、１０４の長さは、各ワイヤボンド９６、９８、１００の直径の４〜５倍である。しかしながら、本発明の実施形態は、ワイヤボンド９６、９８、１００に使用される特定のワイヤゲージに限定されるものではなく、ワイヤボンド９６、９８、１００の直径またはゲージは所与の用途に所望により変えることができ、それに対応する表面面積はそれにしたがって変わり得ることは、当業者であれば認識するであろう。
多層基板１０６は、はんだ１０８を介して半導体デバイス３８のコンタクトパッド６２に熱的および電気的に結合される。１つの実施形態では、多層基板１０６は、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化けい素などの非有機セラミック基板１１０を含む、予め製作された直接接合銅（ＤＢＣ）であり、直接接合銅界面またはろう層を介して基板の両側に接合される上部および下部の銅シート１１２、１１４を有する。本発明の別の実施形態では、多層基板１０６は、上部および下部のアルミニウムシート１１２、１１４を有する直接接合アルミニウム（ＤＢＡ）基板とすることができると考えられる。
図７およびそれに続く図は、コンタクトパッド６２に熱的および電気的に結合された多層基板１０６を示しているが、代替の実施形態は、多層基板１０６の代わりに、例えば、リードフレームなどの単層基板を含んでもよいと考えられる。
図７に示すように、半導体デバイス３８は、約５０〜５００ミクロンの厚さ１１６を有して提供される。加えて、金属被覆経路８０の厚さ１１８は約５〜１５０ミクロンの範囲とすることができ、誘電体層７４の厚さ１２０は約０．５〜２ミルとすることができる。
図７に示した実施形態では、各ワイヤボンド９６、９８、１００は、少なくとも１つの金属相互接続部８４、８６、またはそれらの一部を含むＰＯＬ相互接続層８８の各部分１２２、１２４、１２６に結合される。詳細には、ワイヤボンド１００の接触表面１２８の下のＰＯＬ相互接続層８８の部分１２６は、１つの金属相互接続部８４を含み、ワイヤボンド９６、９８の各接触表面１３０、１３２の下のＰＯＬ相互接続層８８の部分１２２、１２４はそれぞれ、少なくとも２つの金属相互接続部８６の部分を含む。従って、金属相互接続部８６は、半導体デバイス３８からワイヤボンド９６、９８内を通る電流に対する複数の並行経路を形成する。
図８および９は、本発明の別の実施形態によるＰＯＬ構造体１３４内のワイヤボンド９６の位置決めを示す。ＰＯＬ構造体１３４とＰＯＬ構造体３４に共通な要素および構成部品は、本明細書では適宜、同様な部品番号で参照される。図示のように、ワイヤボンド９６は、誘電体層７４に形成された窪みまたはウェル１３６内に位置決めされる。ウェル１３６は、接着剤層７６および誘電体層７４内に、ワイヤボンド９６の表面積１４２より大きな表面積１４０を有するコンタクトパッド４６の一部分を露出する大きなビア１３８を生成することによって形成される。金属被覆経路８０が生成されると、金属被覆経路８０は、ビア１３８内に延在し、比較的平坦な上部接触表面１４６を有する金属相互接続部１４４を形成する。上部接触表面１４６の表面積１４８は、ワイヤボンド９６の対応する表面積１４２より大きい。従って、ワイヤボンド９６の接触表面１５０は、金属被覆経路８０の頂面１５２より低く位置決めされる。この実施形態では、金属被覆経路８０は、図９に示すように、コンタクトパッド４６と直接接触しており、これらの間には接着剤層７６または誘電体層７４のいかなる部分も位置決めされない。従って、ワイヤボンド９６の接触表面１５０の下のＰＯＬ構造体１３４の部分１５４には、誘電体層７４または接着剤層７６のいかなる部分も実質的にはない。この実施形態では、金属被覆経路８０およびコンタクトパッド４６の大きな表面積によって、コンタクトパッド４６とワイヤボンド９６との間の電流経路の抵抗が低減される。
別の実施形態では、金属被覆経路８０が、ビア１３８内に延在して金属相互接続部１４４を形成することによって生成されるとき、平坦な上部接触表面１４６および金属被覆経路８０の表面１５２は同一平面にあると考えられる。従って、ワイヤボンド９６は、金属被覆経路８０の頂面１５２と同じ高さに位置決めされる。この実施形態では、ワイヤボンド９６の接触表面１５０の下のＰＯＬ構造体１３４の部分１５４は、それでも誘電体層７４または接着剤層７６のいかなる部分も実質的にはない。
次に図１０および１１を参照すると、本発明の代替の実施形態によるＰＯＬ構造体１５６が示されている。この場合も、ＰＯＬ構造体１５６とＰＯＬ構造体３４に共通な要素は、適宜、同様な参照番号で参照される。図示のように、ワイヤボンド９６、１００は、ＰＯＬ構造体１５６のビア７８のない部分で金属被覆経路８０に結合される。従って、この実施形態では、ワイヤボンド９６、１００の各接触位置１６２、１６４の真下に位置決めされた誘電体層７４の部分１５８、１６０には、ビア７８が配置されていない。誘電体層７４の厚さ１２０は、ワイヤボンド９６、１００の下のＰＯＬ構造体１５６の部分では実質的に均一であり、ワイヤボンドプロセスでの半導体デバイス３８への潜在的な損傷を低減する応力緩和材として働く。
ワイヤボンド９６、９８、１００およびＤＢＣ基板１０６は、図７〜１１では、個々の半導体デバイス３８に結合されているように上で説明されたが、ＤＢＣ基板１０６および／またはワイヤボンド９６、９８、１００は、ウェハの段階（すなわち、単体化の前）で各半導体デバイス３８、４０、４２に接着することができると考えられる。
代替の実施形態では、ＰＯＬ相互接続層１６６は、パッケージまたは再配列ウェハ内に提供された複数の個々の半導体デバイスに同時に形成してもよい。次に図１２を参照すると、再配列ウェハ１６８が、取外し可能な支持構造体１７４に結合された複数の半導体デバイス１７０、１７２を有して示されている。代替の実施形態では、再配列ウェハ１６８は、２つの半導体デバイス１７０、１７２より多くの半導体デバイスを含むことができることは、当業者であれば認識するであろう。図２〜６の半導体デバイス３８、４０、４２と同様に、半導体デバイス１７０、１７２は、複数の上部コンタクトパッド１７６、１７８、１８０、１８２、および少なくとも１つの下部コンタクトパッドまたはコレクタパッド１８４、１８６を含む。上部コンタクトパッド１７６〜１８２は、エミッタパッドおよび／またはゲートパッドの様々な組合せを含むことができる。好ましい実施形態では、上部コンタクトパッド１７６〜１８２はアルミニウムまたは銅である。しかしながら、上部コンタクトパッド１７６〜１８２は、代替の金属被覆材料を含むことができると考えられる。
図１２に示すように、半導体デバイス１７０、１７２は様々な厚さ１８８、１９０のものであり、半導体デバイス１７０の厚さ１８８は半導体デバイス１７２の厚さ１９０より厚い。この厚さの違いを考慮して、ウェハ１６８内で、半導体デバイス１７０のコンタクトパッド１７６、１７８の上面１９４が、半導体デバイス１７２のコンタクトパッド１８０、１８２の上面１９６と実質的に同一平面になるように、薄い方の半導体デバイスと取外し可能な支持構造体１７４との間にシム１９２を位置決めすることができる。
一旦、半導体デバイス１７０、１７２の上面１９４〜１９６が実質的に同一平面に位置決めされると、ＰＯＬ相互接続層１６６が、図３〜５に関して説明したのと同様な方法で半導体デバイス１７０、１７２の頂部に形成される。誘電体層２００を半導体デバイス１７０、１７２に接着する際、誘電体層７４に関して説明したのと同様な方法（図３）で、誘電体層２００の上に単一の接着剤層をスピンコートすることができる、または図１１に示すように、接着剤の個々の層２０２、２０４を各半導体デバイス１７０、１７２の頂部に形成することができると考えられる。いずれにしても、誘電体層２００は、隣接する半導体デバイス１７０、１７２の間の隙間２０６にかかるように位置決めされる。様々な実施形態によれば、誘電体層２００は、薄層体またはフィルムの形態とすることができ、誘電体層７４と同様に、複数の誘電材料のうちの１つで形成することができる。
本発明の代替の実施形態では、半導体デバイス１７０、１７２は、各接着剤層２０２、２０４（または、単一の接着剤層）を介して誘電体層２００に結合される。ここで、半導体デバイス１７０、１７２は、誘電体層２００を半導体デバイス１７０、１７２に接着するのではなく、半導体デバイス１７０、１７２を接着剤層２０２、２０４上に配置することによって、誘電体層２００に結合される。従って、取外し可能な支持構造体１７４は省くことができる。
図１３に示す本発明の別の実施形態では、ＰＯＬ相互接続層２０８は、半導体デバイス１７０、１７２の厚さ１８８、１９０の違いを補正するように構築された誘電体層２１０を有して形成することができる。図示のように、半導体デバイス１７０に合わせて配置された誘電体層２１０の第１の部分２１２は第１の厚さ２１４を有し、半導体デバイス１７２に合わせて配置された誘電体層２１０の第２の部分２１６は第２の厚さ２１８を有する。第１の部分２１２と第２の部分２１６との間の移行部に段差２２０が位置決めされる。本発明のさらに別の実施形態では、半導体デバイス１７０、１７２の高さの違いは、接着剤層２０２、２０４の厚さを変えることによって補正することができる。
図１２および１３を一緒に参照して、各ＰＯＬ相互接続層１６６を完成するために、複数のビア２２２がコンタクトパッド１７６、１７８、１８０、１８２を露出するように誘電体層２００および接着剤層２０２、２０４を貫通して形成される。次に、金属被覆経路２２４が誘電体層２００の上面２２６に形成される。金属被覆層２２４は、ビア２２２を通って延在し、コンタクトパッド１７６、１８０と電気的に結合する金属相互接続部２２８、およびビア２２２を通って延在し、コンタクトパッド１７８、１８２と電気的に結合する金属相互接続部２３０を含む。金属被覆経路２２４は銅の層を含んでもよいし、スパッタリングおよびメッキ技法、その後にリソグラフィプロセスを使用して形成することがでる。
ＰＯＬ相互接続層１６６またはＰＯＬ相互接続層２０８の形成に続いて、所望により、支持構造体１７４およびすべてのシム１９２を取り外すことができる。次いで、得られた各ＰＯＬ組立体２３２、２３４はそれぞれ、１つまたは複数の半導体デバイスを有する個別のＰＯＬ構造体に切断または単体化することができる。得られたＰＯＬ構造体は、複数の半導体ダイを含む場合、隙間２０６内にある誘電体層２００、２１０の部分は、レーザアブレーションなどによって取り除くか、またはＰＯＬ構造体に追加の構造的剛性を与えるために保持することができる。ワイヤボンドは、図７〜１１のいずれかに関して説明したのと同様な方法で、単体化の前または後のいずれかで、金属相互接続部２２８、２３０に結合することができる。
次に図１４を参照すると、本発明の別の実施形態に従って、ＰＯＬ組立体２３８内で、単体化されたＰＯＬ構造体９０が別のＰＯＬ構造体２３６と電気的に結合されて示されている。図示のように、各ＰＯＬ構造体９０、２３６は、各ＰＯＬ構造体９０、２３６のワイヤボンド９６、１００、２４０、２４２が結合される各ＰＯＬ相互接続層８８を含む。ワイヤボンド９６、２４０は、半導体デバイス３８のコンタクトパッド４６を半導体デバイス２４６のコンタクトパッド２４４と電気的に結合する。図１４は、ＰＯＬ構造体９０、２３６が異なる高さを有するものとして示しているが、ＰＯＬ構造体９０、２３６は同じ高さを有してもよいと考えられる。
１つの実施形態では、図１４に示すように、ＰＯＬ構造体９０、２３６は同じ多層基板１０６に熱的に結合される。しかしながら、当業者であれば、ＰＯＬ構造体９０、２３６は別々の多層基板１０６に熱的に結合することができることを認識するであろう。加えて、代替の実施形態では、多層基板１０６はＤＢＣ基板またはＤＢＡ基板とすることができると考えられる。
次に、図１５は、ＰＯＬ組立体２３８の代替の実施形態を示す。ここでは、図１４に関して説明した単体化されたＰＯＬ構造体９０、２３６が、少なくとも２つの半導体デバイス１７０、１７２を有する再配列ウェハ２３２に置き換えられている。図示のように、ＰＯＬ相互接続層１６６は半導体デバイス１７０、１７２の両方の上向きの表面にわたって形成され、半導体デバイス１７０、１７２の間の隙間にかかる。図１５は、半導体デバイス１７０、１７２が同じ多層基板１０６に熱的に結合されているように描かれているが、各半導体デバイス１７０、１７２は、別々のそれ自体の多層基板１０６に結合することができると考えられる。
ワイヤボンド９６、１００、２４０、２４２はＰＯＬ相互接続層１６６に結合される。この実施形態では、金属被覆経路２２４は、ＰＯＬ組立体２３８の半導体デバイス１７０、１７２のコンタクトパッド１７６、１７８、１８０、１８２に電気的に接続する。その結果、半導体デバイス１７０、１７２は、ワイヤボンド９６、２４０の間の直接接続がなくても、お互いに電気的に結合することができる。従って、ワイヤボンド９６、２４０は、ＰＯＬ組立体２３８を他のＰＯＬ組立体に電気的に結合するために使用することができる。
都合のよいことに、本発明の実施形態は、半導体デバイスのコンタクトパッドの材料に関わらず、銅のワイヤボンドを可能にするＰＯＬ構造体を提供する。半導体デバイスのコンタクトパッドに電気的に接続され、銅のワイヤボンドを信頼性をもって接着することができる接触表面を形成する銅の金属被覆経路を、ＰＯＬ相互接続層は提供する。これにより、例えば、銅およびアルミニウムのコンタクトパッドなどの異なる金属被覆層を有する様々な種類のパワーデバイスを含むＰＯＬモジュールに銅のワイヤボンドを使用することができる。
得られるＰＯＬ構造体はまた、従来技術の構造体より効率的に半導体パワーデバイスからワイヤボンドへ電流を分配することができる。ＰＯＬ相互接続層内に設けられた金属被覆相互接続構造体は、電流がワイヤボンドに入る前にパワーデバイスのコンタクトパッドの薄い金属被覆から流れるための並行経路を提供する。
また、ＰＯＬ相互接続層の厚さは、ワイヤボンドとパワーデバイスとの間の保護緩衝層を形成して、アルミニウムをアルミニウムにワイヤボンドすることに比べると、銅を銅にワイヤボンドすることに関連するより高いエネルギーからパワーデバイスを保護する。ＰＯＬ相互接続層は、ワイヤボンドプロセスの間、パワーデバイスに対して応力緩衝材として働くので、銅を銅にワイヤボンドするために伝統的に使用されるものより厚肉のワイヤボンドが、パワーデバイスを損傷する危険性なしにパワーデバイスに電気的に結合することができる。これらの厚肉のワイヤボンドはさらに、パワーデバイスとワイヤボンドとの間の相互接続抵抗、従って、それに関連した損失を低減する。
従って、本発明の１つの実施形態によれば、パワーオーバーレイ（ＰＯＬ）構造体は、少なくとも１つの上部コンタクトパッドをその上面に配置されて有するパワーデバイスと、パワーデバイスの上面に結合された誘電体層、および誘電体層を貫通して形成されたビアを通って延在する金属相互接続部を有し、パワーデバイスの少なくとも１つの上部コンタクトパッドに電気的に結合された金属被覆層を有するＰＯＬ相互接続層とを含む。ＰＯＬ構造体はまた、金属被覆層に直接結合された少なくとも１つの銅のワイヤボンドを含む。
本発明の別の態様によれば、ＰＯＬ構造体を製造する方法は、複数の半導体デバイスを含むウェハを提供するステップと、誘電体層を複数の半導体デバイスのそれぞれの上面に結合するステップと、複数の半導体デバイスの少なくとも１つのコンタクトパッドを露出するように誘電体層を貫通する複数のビアを形成するステップと、誘電体層の上面に金属被覆層を形成するステップであって、複数のビアを通って延在し、複数の半導体デバイスの少なくとも１つのコンタクトパッドと電気的に結合する金属相互接続部を、金属被覆層が有する、ステップとを含む。本方法は、少なくとも１つのワイヤボンドを金属被覆層の頂面に結合するステップをさらに含む。
本発明のさらに別の態様によれば、ＰＯＬ組立体は、第１の半導体デバイスと、第２の半導体デバイスと、第１および第２の半導体デバイスの上部コンタクトパッドに接着的に結合されたポリイミドフィルム、およびポリイミドフィルムに形成された金属被覆経路であって、ポリイミドフィルムを貫通して形成されたビアを通って延在し、第１および第２の半導体デバイスの上部コンタクトパッドに電気的に結合された複数の金属相互接続部を含む金属被覆経路を有するＰＯＬ相互接続組立体とを含む。ＰＯＬ組立体はまた、金属被覆経路に直接結合された複数の銅のワイヤボンドを含み、ここで、複数の銅のワイヤボンドの第１のワイヤボンドが第１の半導体デバイスの上部コンタクトパッドに電気的に結合され、複数の銅のワイヤボンドの第２のワイヤボンドが第２の半導体デバイスの上部コンタクトパッドに電気的に結合される。
限られた数の実施形態のみに関連して本発明を詳細に説明したが、本発明が、開示されたこのような実施形態に限定されないことは容易に理解すべきである。むしろ、本発明は、これまで説明していないが、本発明の趣旨および範囲に相応する任意の数の変形、変更、置換、等価な配置を組み込んで修正することができる。さらに、本発明の様々な実施形態を説明したが、本発明の態様は、記載した実施形態のいくつかのみを含む場合があることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の説明に限定されるものと理解されるのではなく、添付の特許請求の範囲にのみ限定される。
１０ パワーパッケージ構造体
１２ 半導体デバイス
１４ ゲートコンタクトパッド
１６ エミッタコンタクトパッド
１８ 半導体デバイスの上面
２０ ワイヤボンド
２２ ワイヤボンド
２４ ワイヤボンド
２６ コレクタパッド
２８ 半導体デバイスの下面
３０ はんだ
３２ 基板
３４ ＰＯＬ構造体
３６ ウェハ
３８ 半導体デバイス
４０ 半導体デバイス
４２ 半導体デバイス
４４ 上部コンタクトパッド
４６ 上部コンタクトパッド
４８ 上部コンタクトパッド
５０ 上部コンタクトパッド
５２ 上部コンタクトパッド
５４ 上部コンタクトパッド
５６ 半導体デバイスの上面
５８ 半導体デバイスの上面
６０ 半導体デバイスの上面
６２ 下部コンタクトパッド
６４ 下部コンタクトパッド
６６ 下部コンタクトパッド
６８ 半導体デバイスの下面
７０ 半導体デバイスの下面
７２ 半導体デバイスの下面
７４ 誘電体層
７６ 接着剤層
７８ ビア
８０ 金属被覆層
８２ 誘電体層の上面
８４ 金属相互接続部の第１の部分
８６ 金属相互接続部の第２の部分
８８ ＰＯＬ相互接続層
９０ ＰＯＬ構造体
９２ ＰＯＬ構造体
９４ ＰＯＬ構造体
９６ ワイヤボンド
９８ ワイヤボンド
１００ ワイヤボンド
１０２ 表面接触面積
１０４ 表面接触面積
１０６ 多層基板
１０８ はんだ
１１０ 非有機セラミック基板
１１２ 上部シート
１１４ 下部シート
１１６ 半導体デバイスの厚さ
１１８ 金属被覆経路の厚さ
１２０ 誘電体層の厚さ
１２２ ＰＯＬ相互接続層の部分
１２４ ＰＯＬ相互接続層の部分
１２６ ＰＯＬ相互接続層の部分
１２８ ワイヤボンドの接触表面
１３０ ワイヤボンドの接触表面
１３２ ワイヤボンドの接触表面
１３４ ＰＯＬ構造体
１３６ 穴
１３８ ビア
１４０ コンタクトパッドの一部分の表面積
１４２ ワイヤボンドの表面積
１４４ 金属相互接続部
１４６ 上部接触表面
１４８ 上部接触表面の表面積
１５０ ワイヤボンドの接触表面
１５２ 金属被覆経路の頂面
１５４ ＰＯＬ構造体の部分
１５６ ＰＯＬ構造体
１５８ 誘電体層の部分
１６０ 誘電体層の部分
１６２ ワイヤボンドの接触位置
１６４ ワイヤボンドの接触位置
１６６ ＰＯＬ相互接続層
１６８ ウェハ
１７０ 半導体デバイス
１７２ 半導体デバイス
１７４ 支持構造体
１７６ 上部コンタクトパッド
１７８ 上部コンタクトパッド
１８０ 上部コンタクトパッド
１８２ 上部コンタクトパッド
１８４ 下部コンタクトパッド
１８６ 下部コンタクトパッド
１８８ 半導体デバイスの厚さ
１９０ 半導体デバイスの厚さ
１９２ シム
１９４ 半導体デバイスのコンタクトパッドの上面
１９６ 半導体デバイスのコンタクトパッドの上面
２００ 誘電体層
２０２ 接着剤層
２０４ 接着剤層
２０６ 隙間
２０８ ＰＯＬ相互接続層
２１０ 誘電体層
２１２ 誘電体層の第１の部分
２１４ 誘電体層の第１の部分の第１の厚さ
２１６ 誘電体層の第２の部分
２１８ 誘電体層の第２の部分の第２の厚さ
２２０ 段差
２２２ ビア
２２４ 金属被覆経路
２２６ 誘電体層の上面
２２８ 金属相互接続部
２３０ 金属相互接続部
２３２ ＰＯＬ組立体、ウェハ
２３４ ＰＯＬ組立体
２３６ ＰＯＬ構造体
２３８ ＰＯＬ組立体
２４０ ワイヤボンド
２４２ ワイヤボンド
２４４ コンタクトパッド
２４６ 半導体デバイス

Claims (23)

  1. 少なくとも１つの上部コンタクトパッド（４４、４６、４８、５０、５２、５４）をその上面（５６、５８、６０）に配置されて有するパワーデバイスと、
    前記パワーデバイスの前記上面（５６、５８、６０）に結合された誘電体層（７４）、および
    前記誘電体層（７４）を貫通して形成されたビア（７８）を通って延在する金属相互接続部（８４、８６）を有し、前記パワーデバイスの前記少なくとも１つの上部コンタクトパッド（４４、４６、４８、５０、５２、５４）に電気的に結合された金属被覆層（８０）
    を含むパワーオーバーレイ（ＰＯＬ）相互接続層（８８）と、
    前記金属被覆層（８０）に直接結合された少なくとも１つの銅のワイヤボンド（９６、９８、１００）と
    を備えるＰＯＬ構造体（９０、９２、９４）。
  2. 前記少なくとも１つの上部コンタクトパッド（４４、４６、４８、５０、５２、５４）がアルミニウムを含む、請求項１記載のＰＯＬ構造体（９０、９２、９４）。
  3. 前記パワーデバイスの下部コンタクトパッド（６２、６４、６６）にはんだ層（１０８）で熱的および電気的に結合された多層基板（１０６）であって、直接接合銅（ＤＢＣ）および直接接合アルミニウム（ＤＢＡ）基板のうちの１つを含む多層基板（１０６）をさらに含む請求項１記載のＰＯＬ構造体（９０、９２、９４）。
  4. 前記少なくとも１つの銅のワイヤボンド（９６、９８、１００）の接触位置の下で、前記誘電体層（７４）が実質的に均一な厚さを有する、請求項１記載のＰＯＬ構造体（９０、９２、９４）。
  5. 前記誘電体層（７４）が、接着剤層（７６）を介して前記パワーデバイスの前記上面（５６、５８、６０）に結合される、請求項１記載のＰＯＬ構造体（９０、９２、９４）。
  6. 前記ワイヤボンド（９６）の接触表面（１５０）と前記パワーデバイスとの間に配置された前記ＰＯＬ相互接続層（８８）の一部分に前記誘電体層（７４）がない、請求項１記載のＰＯＬ構造体（１３４）。
  7. 前記金属被覆層（８０）の頂面の下に位置決めされた上部接触表面（１４６）を有する金属相互接続部（１４４）と、
    前記金属相互接続部（１４４）の前記上部接触表面（１４６）に結合された銅のワイヤボンド（９６）と
    をさらに備え、
    前記銅のワイヤボンド（９６）の接触表面（１５０）の表面積（１４２）が、前記金属相互接続部（１４４）の前記上部接触表面（１４６）の表面積（１４８）より小さい、請求項１記載のＰＯＬ構造体（１３４）。
  8. 前記少なくとも１つのワイヤボンド（９６、９８、１００）の接触表面（１２８、１３０、１３２）が、金属被覆相互接続部を有する前記ＰＯＬ相互接続層（８８）の一部分に結合される、請求項１記載のＰＯＬ構造体（９０）。
  9. 複数の半導体デバイス（３８、４０、４２）を含むウェハ（３６）を提供するステップと、
    誘電体層（７４）を前記複数の半導体デバイス（３８、４０、４２）のそれぞれの上面（５６、５８、６０）に結合するステップと、
    前記複数の半導体デバイス（３８、４０、４２）の少なくとも１つのコンタクトパッド（４４、４６、４８、５０、５２、５４）を露出するように前記誘電体層（７４）を貫通する複数のビア（７８）を形成するステップと、
    前記誘電体層（７４）の上面（８２）に金属被覆層（８０）を形成するステップであって、前記複数のビア（７８）を通って延在し、前記複数の半導体デバイス（３８、４０、４２）の前記少なくとも１つのコンタクトパッド（４４、４６、４８、５０、５２、５４）と電気的に結合する金属相互接続部（８４、８６）を、前記金属被覆層（８０）が有する、ステップと、
    前記少なくとも１つのワイヤボンド（９６、９８、１００）を前記金属被覆層（８０）の頂面に結合するステップと
    を含む、パワーオーバーレイ（ＰＯＬ）構造体（３４）を製造する方法。
  10. 前記誘電体層（７４）を前記複数の半導体デバイス（３８、４０、４２）の前記それぞれの上面（５６、５８、６０）に結合するステップが、それらの間に接着剤層（７６）を配置するステップを含む、請求項９記載の方法。
  11. 前記ウェハ（３６）を複数のＰＯＬ構造体（９０、９２、９４）に単体化するステップであって、前記複数のＰＯＬ構造体（９０、９２、９４）のそれぞれが、前記誘電体層（７４）の一部分、およびその上に形成された前記金属被覆層（８０）の一部分を有する少なくとも１つの半導体デバイス（３８、４０、４２）を含む、ステップをさらに含む請求項９記載の方法。
  12. 前記少なくとも１つのワイヤボンド（９６）の表面積（１４２）より大きなコンタクトパッド（４６）の表面積（１４０）を露出するようにビア（１３８）を形成するステップと、
    前記少なくとも１つのワイヤボンド（９６）を前記ビア（１３８）内に形成された金属相互接続部（１４４）に結合するステップと
    をさらに含む請求項９記載の方法。
  13. 前記少なくとも１つのワイヤボンド（９６）を、金属相互接続部（１４４）がない前記金属被覆層（８０）の一部分に結合するステップをさらに含む請求項９記載の方法。
  14. 前記誘電体層（２００）を前記複数の半導体デバイス（１７０、１７２）の前記上面（１９４、１９６）に結合する前に、取外し可能な支持構造体（１７４）を前記複数の半導体デバイス（１７０、１７２）の下面に結合するステップをさらに含む請求項９記載の方法。
  15. 前記誘電体層（２００）を前記ウェハ（１６８）の第１の半導体デバイス（１７０）および第２の半導体デバイス（１７２）に結合するステップであって、前記第１の半導体デバイス（１７０）の厚さ（１８８）が前記第２の半導体デバイス（１７２）の厚さ（１９０）より厚い、ステップをさらに含む請求項９記載の方法。
  16. 隙間（２０６）が間に形成されるように、前記第１の半導体デバイス（１７０）を前記第２の半導体デバイス（１７２）から離して位置決めするステップをさらに含む請求項１５記載の方法。
  17. 前記第１の半導体デバイス（１７０）の上面（１９４）が前記第２の半導体デバイス（１７２）の上面（１９６）と実質的に同一平面になるように、前記支持構造体（１７４）と前記第２の半導体デバイス（１７２）の前記下面との間にシム（１９２）を配置するステップをさらに含む請求項１５記載の方法。
  18. 前記誘電体層（２１０）の第１の部分（２１２）を前記第１の半導体デバイス（１７０）に結合するステップと、
    前記誘電体層（２１０）の第２の部分（２１６）を前記第２の半導体デバイス（１７２）に結合するステップとをさらに含み、前記誘電体層（２１０）の前記第２の部分（２１６）の厚さ（２１８）が前記誘電体層（２１０）の前記第１の部分（２１２）の厚さ（２１４）より厚い、請求項１５記載の方法。
  19. 第１の半導体デバイス（１７０）および第２の半導体デバイス（１７２）と、
    前記第１および第２の半導体デバイス（１７０、１７２）の上部コンタクトパッド（１７６、１７８、１８０、１８２）に接着的に結合されたポリイミドフィルム、および
    前記ポリイミドフィルムに形成された金属被覆経路（２２４）であって、
    前記ポリイミドフィルムを貫通して形成されたビア（２２２）を通って延在し、前記第１および第２の半導体デバイス（１７０、１７２）の前記上部コンタクトパッド（１７６、１７８、１８０、１８２）に電気的に結合された複数の金属相互接続部（２２８、２３０）を含む金属被覆経路（２２４）
    を含むパワーオーバーレイ（ＰＯＬ）相互接続組立体と、
    前記金属被覆経路（２２４）に直接結合された複数の銅のワイヤボンド（９６、２４０）と
    を含む、パワーオーバーレイ（ＰＯＬ）組立体（２３８）であって、
    前記複数の銅のワイヤボンドの第１のワイヤボンド（９６）が前記第１の半導体デバイス（１７０）の上部コンタクトパッド（１７８）に電気的に結合され、
    前記複数の銅のワイヤボンドの第２のワイヤボンド（２４０）が前記第２の半導体デバイス（１７２）の上部コンタクトパッド（１８２）に電気的に結合される、
    ＰＯＬ組立体（２３８）。
  20. 前記第１のＰＯＬ構造体（９０）の前記少なくとも１つの銅のワイヤボンド（９６）が、前記第２のＰＯＬ構造体（２３６）の前記少なくとも１つの銅のワイヤボンド（２４０）に電気的に結合される、請求項１９記載のＰＯＬ組立体（２３８）。
  21. 前記第１の半導体デバイス（１７０）の厚さ（１８８）が前記第２の半導体デバイス（１７２）の厚さ（１９０）と異なり、
    可変厚さを有するポリイミドフィルムと、前記第１および第２の半導体デバイス（１７０、１７２）のうちの１つの底面に結合されたシム（１９２）とのうちの１つを含む、請求項１９記載のＰＯＬ組立体（２３２、２３４）。
  22. 前記第１のワイヤボンド（９６）が、実質的に前記ポリイミドフィルムがない前記ＰＯＬ相互接続組立体の一部分に結合される、請求項１９記載のＰＯＬ組立体。
  23. 前記第１のワイヤボンド（９６）が前記ＰＯＬ相互接続組立体の一部分に結合され、前記ポリイミドフィルムが実質的に均一な厚さを有する、請求項１９記載のＰＯＬ組立体。
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