DE102017102035A1

DE102017102035A1 - Halbleitervorrichtung, Verfahren zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Verstärken eines Die in einer Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE102017102035A1
Application number: DE102017102035.7A
Authority: DE
Inventors: Edward Myers; Valerie Vivares
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2018-08-02
Also published as: CN108461474A; US20180218992A1

Abstract

Eine Halbleitervorrichtung kann einen Die umfassend eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und Seitenflächen, welche die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbinden, wenigstens eine leitfähige Säule, welche auf der ersten Hauptfläche des Die angeordnet und elektrisch mit dem Die gekoppelt ist, und einen Isolierkörper, welcher auf der ersten Hauptfläche des Die angeordnet ist, der Isolierkörper umfassend eine obere Hauptfläche und Seitenflächen, wobei die wenigstens eine leitfähige Säule auf der oberen Hauptfläche des Isolierkörpers freigelegt ist und wobei die Seitenflächen des Die und die Seitenflächen des Isolierkörpers koplanar sind, umfassen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Diese Offenbarung betrifft eine Halbleitervorrichtung, ein Verfahren zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung und ein Verfahren zum Verstärken eines Die in einer Halbleitervorrichtung.
HINTERGRUND
Hersteller von Halbleitervorrichtungen streben ständig danach, die Leistung ihrer Produkte zu verbessern, zum Beispiel den elektrischen Widerstand zu reduzieren oder Wärmeableitungseigenschaften zu verbessern. Die Verbesserung der Leistung kann die Reduzierung der Größe von Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise Halbleiter-Dies, umfassen. Dies kann wiederum zu Handhabungsproblemen führen, da kleinere Produkte weniger haltbar sein können. Ferner kann es schwieriger sein, kleinere Halbleitervorrichtungen elektrisch z.B. mit einer Leiterplatte zu verbinden. Es kann wünschenswert sein, eine verbesserte Leistung mit guter Haltbarkeit und einfacher Handhabung der Halbleitervorrichtung zu kombinieren.
KURZFASSUNG
Verschiedene Aspekte betreffen eine Halbleitervorrichtung, wobei die Halbleitervorrichtung Folgendes umfasst: einen Die umfassend eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und Seitenflächen, welche die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbinden, wenigstens eine leitfähige Säule, welche auf der ersten Hauptfläche des Die angeordnet und elektrisch mit dem Die gekoppelt ist, und einen Isolierkörper, welcher auf der ersten Hauptfläche des Die angeordnet ist, wobei der Isolierkörper eine obere Hauptfläche und Seitenflächen umfasst, wobei die wenigstens eine leitfähige Säule auf der oberen Hauptfläche des Isolierkörpers freigelegt ist und wobei die Seitenflächen des Die und die Seitenflächen des Isolierkörpers koplanar sind.
Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Die umfassend eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und Seitenflächen, welche die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbinden, Anordnen von wenigstens einer leitfähigen Säule auf der ersten Hauptfläche des Die und elektrisches Koppeln der wenigstens einen leitfähigen Säule mit dem Die, und Anordnen eines Isolierkörpers auf der ersten Hauptfläche des Die, wobei der Isolierkörper eine obere Hauptfläche und Seitenflächen umfasst, wobei die Seitenflächen des Die und die Seitenflächen des Isolierkörpers koplanar sind.
Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zum Verstärken eines Die in einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines Isolierkörpers, wobei der Die eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und Seitenflächen umfasst, welche die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbinden, wobei wenigstens eine leitfähige Säule auf der ersten Hauptfläche des Die angeordnet ist und elektrisch mit dem Die gekoppelt ist, wobei der Isolierkörper eine obere Hauptfläche und Seitenflächen umfasst, wobei die wenigstens eine leitfähige Säule auf der oberen Hauptfläche des Isolierkörpers freigelegt ist und wobei die Seitenflächen des Die und die Seitenflächen des Isolierkörpers koplanar sind.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen Beispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Offenbarung. Weitere Beispiele und viele der vorgesehenen Vorteile der Offenbarung werden ohne Weiteres erkannt, da sie unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht in Bezug zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Halbleitervorrichtung gemäß der Offenbarung.
2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Anordnung, umfassend eine Halbleitervorrichtung, welche auf einem Substrat angeordnet ist, gemäß der Offenbarung.
3A-3I zeigen schematische Seitenansichten einer Halbleitervorrichtung in verschiedenen Fertigungsstufen gemäß einem Beispiel eines Verfahrens zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung.
4A-4H zeigen schematische Seitenansichten einer Halbleitervorrichtung in verschiedenen Fertigungsstufen gemäß einem anderen Beispiel eines Verfahrens zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung gemäß der Offenbarung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Obgleich ein bestimmtes Merkmal oder ein bestimmter Aspekt eines Beispiels mit Bezug auf nur eine von mehreren Implementierungen offenbart sein kann, kann ein solches Merkmal oder ein solcher Aspekt mit einem oder mehreren anderen Merkmalen oder Aspekten der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie es für eine beliebige gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht oder vorteilhaft sein mag, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben oder sofern nicht technisch beschränkt. Ferner ist, soweit die Begriffe „einschließen“, „aufweisen“, „mit“ oder andere Varianten derselben entweder in der detaillierten Beschreibung oder in den Ansprüchen verwendet werden, beabsichtigt, dass diese Begriffe einschließend sind, auf eine ähnliche Weise wie der Begriff „umfassen“. Die Begriffe „gekoppelt“ und „verbunden“ können zusammen mit Ableitungen derselben verwendet werden. Es sollte sich verstehen, dass diese Begriffe verwendet werden können, um anzuzeigen, dass zwei Elemente miteinander zusammenwirken oder in Wechselwirkung treten, ungeachtet dessen, ob sie sich in einem unmittelbaren physischen oder elektrischen Kontakt oder nicht in unmittelbarem Kontakt miteinander befinden; dazwischen liegende Elemente oder Schichten können zwischen den „gebondeten“, „angebrachten“ oder „verbundenen“ Elementen bereitgestellt sein. Außerdem ist der Begriff „beispielhaft“ lediglich als ein Beispiel gemeint, statt als Bestes oder Optimales.
Der/die weiter unten beschriebene(n) Halbleiter-Die(s) kann/können von verschiedenen Typen sein, kann/können durch verschiedene Technologien hergestellt werden und kann/können beispielsweise integrierte elektrische, elektrooptische oder elektromechanische Schaltungen und/oder passive Elemente, integrierte Logikschaltungen, Steuerschaltungen, Mikroprozessoren, Speichervorrichtungen usw. umfassen. Der/die Halbleiter-Die(s) kann/können eine horizontale Transistorstruktur oder eine vertikale Transistorstruktur umfassen.
Der/die Halbleiter-Die(s) kann/können aus speziellem Halbleitermaterial hergestellt sein, beispielsweise aus Si, SiC, SiGe, GaAs, GaN oder aus einem beliebigen anderen Halbleitermaterial. Der/die Halbleiter-Die(s), welche(r) hierin betrachtet wird/werden, kann/können dünn sein.
Der/die Halbleiter-Die(s) kann/können Kontaktpads (oder Elektroden) aufweisen, welche elektrischen Kontakt mit den integrierten Schaltungen ermöglichen, die in dem/den Halbleiter-Die(s) eingeschlossen sind. Die Kontaktpads können alle an nur einer Hauptfläche des/der Halbleiter-Die(s) oder an beiden Hauptflächen des/der Halbleiter-Die(s) angeordnet sein. Sie können eine oder mehrere Kontaktpad-Metallschichten umfassen, welche auf dem Halbleitermaterial des Halbleiter-Die aufgebracht sind. Die Kontaktpad-Metallschichten können mit einer beliebigen geometrischen Form und beliebiger Materialzusammensetzung hergestellt sein. Beispielsweise können sie ein Material umfassen oder daraus bestehen, welches aus der Gruppe von Cu, Ni, NiSn, Au, Ag, Pt, Pd, einer Legierung aus einem oder mehreren dieser Metalle, einem elektrisch leitfähigen organischen Material oder einem elektrisch leitfähigen Halbleitermaterial ausgewählt wird.
Der Halbleiter-Die kann mit einem Isolierkörper bedeckt sein, wie weiter unten beschrieben. Der Isolierkörper kann zum Verstärken des Halbleiter-Die ausgelegt sein. Der Isolierkörper kann elektrisch isolierend sein. Der Isolierkörper kann eine beliebige geeignete Formmasse oder ein beliebiges geeignetes Epoxid oder ein beliebiges geeignetes Kunststoff- oder Polymermaterial umfassen oder daraus bestehen, wie beispielsweise ein duroplastisches, thermoplastisches oder warmhärtendes Material oder Laminat (Prepreg), und kann z.B. Füllstoffmaterialien enthalten. Verschiedene Techniken können verwendet werden, um den Halbleiter-Die mit dem Isolierkörper zu bedecken, beispielsweise Formen, Molden oder Laminieren. Wärme und/oder Druck können zum Aufbringen des Isolierkörpers verwendet werden.
Im Folgenden wird eine auf dem Halbleiter-Die angeordnete leitfähige Säule beschrieben. Die leitfähige Säule kann elektrisch leitfähig sein und kann ein beliebiges geeignetes Material umfassen oder daraus bestehen. Beispielsweise kann die leitfähige Säule ein Metall wie Cu, Sn oder Ag umfassen oder daraus bestehen. Die leitfähige Säule kann ein Lot umfassen oder daraus bestehen. Die leitfähige Säule kann Graphen umfassen oder daraus bestehen. Die leitfähige Säule kann unter Verwendung eines beliebigen geeigneten Fertigungsverfahrens gefertigt werden. Beispielsweise können ein Lithographie-Prozess und ein Plattierungsprozess verwendet werden. Gemäß einem anderen Beispiel kann ein Lötprozess verwendet werden. Ein beispielhaftes Fertigungsverfahren wird weiter unten beschrieben.
In mehreren Beispielen werden Schichten oder Schichtstapel aufeinander aufgebracht oder Materialien auf Schichten aufgebracht oder abgeschieden. Es sollte beachtet werden, dass alle solche Begriffe wie „aufgebracht“ oder „abgeschieden“ buchstäblich alle Arten und Techniken des Aufbringens von Schichten aufeinander abdecken sollen. Insbesondere sollen sie Techniken abdecken, bei denen Schichten als Ganzes auf einmal aufgebracht werden, beispielsweise Laminierungstechniken sowie Techniken, bei denen Schichten auf sequentielle Weise abgeschieden werden, wie beispielsweise Sputtern, Plattieren, Formen oder Molden, CVD, 3D-Drucken usw.
1 zeigt ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 gemäß der Offenbarung. Die Halbleitervorrichtung 100 umfasst einen Die oder Halbleiter-Die 110, einen Isolierkörper 120 und wenigstens eine leitfähige Säule 130. Der Die 110 umfasst eine erste Hauptfläche 111, eine zweite Hauptfläche 112 und Seitenflächen 113, welche die erste und die zweite Hauptfläche 111, 112 verbinden. Der Isolierkörper umfasst eine obere Hauptfläche 121, eine untere Hauptfläche 122 und Seitenflächen 123, welche die obere und die untere Hauptfläche 121, 122 verbinden. Die leitfähige Säule 130 umfasst eine obere Fläche 131 und eine untere Fläche 132.
Die erste Hauptfläche 111 des Die 110 und die untere Hauptfläche 122 des Isolierkörpers 120 können koplanar sein. Die untere Fläche der leitfähigen Säule 130 und eine oder mehrere der ersten Hauptfläche 111 und der unteren Hauptfläche 122 können koplanar sein. Die obere Hauptfläche 121 des Isolierkörpers 120 und die obere Fläche 131 der leitfähigen Säule 130 können koplanar sein. Die Seitenflächen 113 des Die und die Seitenflächen 123 des Isolierkörpers 120 können koplanar sein.
Die Halbleitervorrichtung 100 kann eine beliebige geeignete Länge 1 aufweisen, beispielsweise eine Länge 1 von etwa 2 mm, etwa 4 mm, etwa 6 mm, etwa 8 mm, etwa 1 cm, etwa 1,5 cm, etwa 2 cm oder mehr als 2 cm. Der Die 110 kann eine beliebige geeignete Dicke t1 aufweisen, beispielsweise eine Dicke t1 von weniger als oder etwa 20 µm, weniger als oder etwa 30 µm, weniger als oder etwa 40 µm, weniger als oder etwa 50 µm, weniger als oder etwa 60 µm oder mehr als 60 µm. Ein Die mit einer Dicke t1 von nicht mehr als 60 µm kann als ein „dünner“ Die bezeichnet werden. Der Die 110 kann jedoch auch ein „dicker“ Die sein, das heißt ein Die mit einer Dicke von mehr als 60 µm, beispielsweise mehr als oder etwa 100 µm, mehr als oder etwa 150 µm, mehr als oder etwa 200 µm, mehr als oder etwa 400 µm, mehr als oder etwa 600 µm, mehr als oder etwa 725 µm, mehr als oder etwa 800 µm oder mehr als 800 µm. Der Isolierkörper 120 (und die leitfähige Säule 130) kann eine beliebige geeignete Dicke aufweisen, beispielsweise eine Dicke t2 von weniger als oder etwa 30 µm, weniger als oder etwa 60 µm, weniger als oder etwa 75 µm, weniger als oder etwa 90 µm, weniger als oder etwa 120 µm, weniger als oder etwa 150 µm, weniger als oder etwa 180 µm oder mehr als 180 µm. Die leitfähige Säule 130 kann einen beliebigen geeigneten Durchmesser d aufweisen, beispielsweise einen Durchmesser d von weniger als oder etwa 50 µm, weniger als oder etwa 80 µm, weniger als oder etwa 100 µm, weniger als oder etwa 120 µm, weniger als oder etwa 150 µm oder mehr als 150 µm.
Die leitfähige Säule 130 kann eine beliebige geeignete Form aufweisen. Beispielsweise kann die leitfähige Säule 130 von oben gesehen rund, quadratisch oder rechteckig sein.
Die Halbleitervorrichtung 100 kann ferner eine rückseitige Metallisierungsschicht umfassen, welche auf der zweiten Hauptfläche 112 des Die 110 angeordnet ist (in 1 nicht gezeigt). Die rückseitige Metallisierungsschicht kann eine rückseitige Metallisierung des Die 110 sein. Die rückseitige Metallisierungsschicht kann ein beliebiges geeignetes Metall oder beliebige geeignete Metalle umfassen und kann eine einzelne Schicht oder mehrere Schichten umfassen. Die rückseitige Metallisierungsschicht kann beispielsweise eine oder mehrere Metallschichten mit einem Au- oder Ag-Finish umfassen.
Die rückseitige Metallisierungsschicht kann auch eine Oxidationsverhinderungsschicht umfassen. Die rückseitige Metallisierungsschicht kann eine beliebige geeignete Dicke aufweisen und kann im Vergleich zur Dicke t1 oder t2 dünn sein. Beispielsweise kann die rückseitige Metallisierungsschicht eine Dicke von weniger als 5 µm, weniger als 1 µm oder weniger als 600 nm aufweisen.
Die Halbleitervorrichtung 100 kann ferner eine zusätzliche Schicht umfassen, welche auf der oberen Fläche 131 der leitfähigen Säule 130 angeordnet ist (in 1 nicht gezeigt). Die zusätzliche Schicht kann lediglich auf der oberen Fläche 131 angeordnet sein, oder sie kann sowohl auf der oberen Fläche 131 der Säule 130 als auch auf der oberen Hauptfläche 121 des Isolierkörpers 120 angeordnet sein. Die zusätzliche Schicht kann dünner als 500 nm, dünner als 300 nm, dünner als 200 nm oder dünner als 100 nm sein.
Die zusätzliche Schicht kann ausgelegt sein, um als eine Oxidationsverhinderungsschicht zu wirken, welche eine Oxidation der leitfähigen Säule 130 verhindert. Die zusätzliche Schicht kann ausgelegt sein, um als eine Haftvermittlungsschicht zu wirken, welche es ermöglicht, dass ein elektrisches Verbindungselement wie ein Clip oder ein Drahtbond mit der oberen Fläche 131 der leitfähigen Säule 130 gekoppelt (z.B. gelötet) wird. Gemäß einem Beispiel kann die zusätzliche Schicht eine Lotschicht sein. Die zusätzliche Schicht kann eine Metallschicht sein. Die zusätzliche Schicht kann eine einzelne Metallschicht oder mehr als eine Metallschicht umfassen.
Der Die 110 kann wenigstens ein Kontaktpad auf seiner ersten Hauptfläche 111 umfassen (in 1 nicht gezeigt). Das wenigstens eine Kontaktpad kann unterhalb der unteren Fläche 132 der leitfähigen Säule 130 angeordnet sein und kann elektrisch mit der leitfähigen Säule 130 gekoppelt sein. Daher kann die leitfähige Säule 130 als ein elektrischer Verbinder für das Kontaktpad wirken. Gemäß einem Beispiel ist eine leitfähige Säule 130 auf jedem Kontaktpad auf der ersten Hauptfläche 111 des Die angeordnet.
Gemäß einem Beispiel der Halbleitervorrichtung 100 sind der Isolierkörper 120 und die eine oder mehreren leitfähigen Säulen 130 nicht über der ersten Hauptfläche 111, sondern über der zweiten Hauptfläche 112 angeordnet und können insbesondere über einer rückseitigen Metallisierungsschicht angeordnet sein. Die leitfähige(n) Säule(n) 130 kann/können elektrisch mit der rückseitigen Metallisierungsschicht gekoppelt sein. Daher ist gemäß diesem Beispiel der Halbleitervorrichtung 100 die erste Hauptfläche 111, welche Kontaktpads umfasst, freigelegt, und die zweite Hauptfläche 112, welche optional eine rückseitige Metallisierungsschicht umfasst, ist durch den Isolierkörper 120 und die leitfähige(n) Säule(n) 130 bedeckt.
Gemäß einem noch weiteren Beispiel der Halbleitervorrichtung 100 ist die erste Hauptfläche 111 durch einen ersten Isolierkörper und eine oder mehrere erste leitfähige Säulen bedeckt, und die zweite Hauptfläche 112 ist durch einen zweiten Isolierkörper und eine oder mehrere zweite leitfähige Säulen bedeckt.
Aufgrund des Vorhandenseins des Isolierkörpers 120 und aufgrund der leitfähigen Säule 130, welche als ein Verbinder für eine Elektrode auf der ersten Hauptfläche 111 des Die wirkt, kann die Halbleitervorrichtung 100 im Grunde wie ein nackter Die mit einer Dicke von t1+t2 gehandhabt werden, was bedeutet, dass die gleichen Prozesse zum Anbringen der Halbleitervorrichtung 100 an einer Platine und zum elektrischen Koppeln der Halbleitervorrichtung 100 mit der Platine wie diejenigen verwendet werden können, welche für einen nackten Die mit einer Dicke von t1+t2 verwendet werden. Aufgrund der geringeren Dicke des Die 110 können die elektrischen Eigenschaften des Die 110 (und damit der Halbleitervorrichtung 100) jedoch besser sein (z.B. geringerer elektrischer Widerstand) als diejenigen eines nackten Die mit einer Dicke von t1+t2. Gleichzeitig verstärkt der Isolierkörper den dünnen Die 110, so dass er eine vergleichbare Haltbarkeit wie ein dicker nackter Die (ein Die mit einer Dicke von t1+t2) aufweist. Daher kombiniert die Halbleitervorrichtung 100 die verbesserte elektrische Leistung eines dünnen Die mit der Einfachheit der Verwendung eines dicken Die.
2 zeigt eine Anordnung 200, umfassend ein Substrat 210 und eine Halbleitervorrichtung 220, welche auf dem Substrat 210 angeordnet und elektrisch mit dem Substrat 210 durch Verbinder 230 verbunden ist, wobei die Verbinder 230 an den leitfähigen Säulen 130, insbesondere an der oberen Fläche 131 der leitfähigen Säulen 130, angebracht sind. Die Halbleitervorrichtung 220 kann ein Beispiel einer Halbleitervorrichtung 100 sein, und eine Wiederholung von Merkmalen wird der Kürze halber vermieden.
Die in 2 gezeigten Verbinder 230 sind Bonddrähte, es können jedoch auch beliebig andere geeignete Verbinder verwendet werden, beispielsweise Clips.
Die leitfähigen Säulen 130 können mit beliebigem geeigneten Pitch p beabstandet sein, zum Beispiel mit einem Pitch p von etwa 200 µm. Der Pitch p kann dem Abstand zwischen Kontaktpads auf der ersten Hauptfläche 111 des Die 110 entsprechen, wobei die leitfähigen Säulen 130 auf den Kontaktpads angeordnet sind.
Die Halbleitervorrichtung 220 kann auf dem Substrat 210 unter Verwendung einer Klebeschicht 240 befestigt sein, welche zwischen der zweiten Hauptfläche 112 des Die 110 und dem Substrat 210 angeordnet ist. Die Klebeschicht 240 kann beispielsweise einen Klebstoff oder ein Lot umfassen und kann ausgelegt sein, um zu ermöglichen, dass im Die 110 erzeugte Wärme effizient durch die Klebeschicht 240 in das Substrat 210 abgeleitet wird.
Gemäß einem Beispiel umfasst die Anordnung 200 einen Verkapselungskörper, welcher die Halbleitervorrichtung 220 einkapselt (in 2 nicht gezeigt). Der Verkapselungskörper kann auch die Verbinder 230 einkapseln. Der Verkapselungskörper kann ausgebildet werden, nachdem die Halbleitervorrichtung 220 am Substrat 210 angebracht worden ist und nachdem die Halbleitervorrichtung 220 unter Verwendung der Verbinder 230 elektrisch mit dem Substrat 210 verbunden worden ist. Der Verkapselungskörper kann beispielsweise eine Form oder ein Mold oder ein Laminat umfassen oder daraus bestehen.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 3A-3I ein Beispiel eines Verfahrens 300 gemäß der Offenbarung zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung wie die Halbleitervorrichtung 100 gezeigt.
3A zeigt einen Die 110, umfassend ein Kontaktpad 114 auf der ersten Hauptfläche 111 des Die 110. Eine oder mehrere Metallisierungsschichten 115 werden auf der ersten Hauptfläche 111 gefertigt. Die eine oder mehreren Metallisierungsschichten 115 können eine Under-Bump-Metallisierung (UBM) sein.
Danach kann ein Photolithographie-Prozess durchgeführt werden (3B). Beispielsweise wird eine Photoresist-Schicht oberhalb der einen oder mehreren Metallisierungsschichten 115 bereitgestellt. Die Photoresist-Schicht wird unter Verwendung einer geeigneten Photomaske freigelegt und anschließend entwickelt, um eine Photoresist-Struktur 310, umfassend ein Loch 311 an einer Stelle, an der eine leitfähige Säule gefertigt werden soll, zu fertigen.
3C zeigt eine leitfähige Säule 130, welche im Loch 311 aus 3B gefertigt wird. Das Fertigen der leitfähigen Säule 130 kann einen Plattierungsprozess, beispielsweise Cu-Plattierung, umfassen.
3D zeigt den Die 110 und die leitfähige Säule 130 nach dem Entfernen der Photoresist-Struktur 310.
Anschließend (3E) kann ein geeigneter Ätzprozess verwendet werden, um die eine oder mehreren Metallisierungsschichten 115 zu ätzen, so dass die eine oder mehreren Metallisierungsschichten 115 nur unterhalb der unteren Fläche 132 der leitfähigen Säule 130 verbleiben.
3F zeigt die Fertigung des Isolierkörpers 120, welcher beispielsweise auf die erste Hauptfläche 111 des Die unter Verwendung eines Formgebungs- oder Moldprozesses oder eines Laminierungsprozesses aufgebracht werden kann. Wie in 3F gezeigt, kann der Isolierkörper 120 anfänglich die obere Fläche 131 der leitfähigen Säule 130 bedecken. Der Isolierkörper 120 kann jedoch auch so gefertigt werden, dass er die obere Fläche 131 der leitfähigen Säule 130 nicht bedeckt.
Wie in 3G gezeigt, kann ein Entfernungsprozess verwendet werden, um ein oder mehrere überschüssige Isolierkörpermaterialien und überschüssiges leitfähiges Säulenmaterial zu entfernen. Der Entfernungsprozess kann einen Planarisierungsprozess oder Schleifprozess an der oberen Hauptfläche 121 des Isolierkörpers 120 und der oberen Fläche 131 der leitfähigen Säule 130 umfassen. Die Oberfläche, welche die obere Hauptfläche 121 und die obere Fläche 131 umfasst, kann auch die Vorderseite der Halbleitervorrichtung genannt werden.
Der Die 110 kann dünner gemacht werden, beispielsweise unter Verwendung eines Rückseitenschleifprozesses an der zweiten Hauptfläche 112 des Die, wie in 3H gezeigt. Nach dem Dünnen kann der Die 110 eine Dicke t1 aufweisen, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Vor dem Dünnen kann der Die eine beliebige geeignete Dicke aufweisen, beispielsweise eine Dicke eines standardmäßigen Wafers. Vor dem Dünnen kann der Die beispielsweise eine Dicke von etwa 725 µm aufweisen.
3I zeigt, dass optional eine rückseitige Metallisierungsschicht 140 auf der zweiten Hauptfläche 112 des Die gefertigt werden kann. Das Aufbringen der rückseitigen Metallisierungsschicht 140 kann beispielsweise einen Prozess der physikalischen Dampfabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD) umfassen.
Das Verfahren 300 kann ferner das Ausbilden einer zusätzlichen Schicht auf der oberen Fläche 131 der leitfähigen Säule 130 umfassen. Die zusätzliche Schicht kann ausgebildet werden, nachdem der Entfernungsprozess, welcher unter Bezugnahme auf 3G beschrieben wird, durchgeführt worden ist, aber beispielsweise bevor der in 3H gezeigte Prozess durchgeführt wird oder bevor der in 3I gezeigte Prozess durchgeführt wird oder nachdem der in 3I gezeigte Prozess durchgeführt wird.
Gemäß einem Beispiel können die einzelnen Prozessschritte des Verfahrens 300 chronologisch in der in 3A-3I gezeigten Reihenfolge durchgeführt werden. Gemäß einem anderen Beispiel können einige Prozessschritte früher oder später durchgeführt werden als unter Bezugnahme auf 3A-3I gezeigt. Beispielsweise kann der unter Bezugnahme auf 3H gezeigte Dünnungsprozessschritt früher durchgeführt werden, beispielsweise als ein erster Prozessschritt des Verfahrens 300.
Gemäß einem Beispiel ist das Verfahren 300 ein Batch-Verfahren, welches auf einem ganzen Wafer statt auf einem singulierten Die 110 durchgeführt wird. Mit anderen Worten kann der Die 110 vor dem Durchführen des Verfahrens 300 nicht singuliert worden sein, kann aber noch ein Teil des Wafers sein, und das Verfahren 300 wird auf einem Teil oder allen der Dies 110 des Wafers durchgeführt. Gemäß einem anderen Beispiel werden einige oder alle Schritte des Verfahrens 300 auf einem singulierten Die 110 durchgeführt.
Unter Bezugnahme auf 4A-4H wird ein weiteres beispielhaftes Verfahren 400 zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung wie die Halbleitervorrichtung 100 gezeigt. Das Verfahren 400 kann dem Verfahren 300 entsprechen und kann identische oder ähnliche Prozessschritte umfassen.
4A: Ein Die 110 wird bereitgestellt und ist auf einem ersten temporären Träger 410 angeordnet, wobei die erste Hauptfläche 111 des Die dem ersten temporären Träger zugewandt ist. Der erste temporäre Träger 410 kann ein Klebeband umfassen, und der Die 110 kann am Klebeband angebracht sein. Gemäß einem Beispiel kann der Die 110 auch ein ganzer Wafer sein, und das Verfahren 400 kann ein Batch-Verfahren sein, welches auf dem ganzen Wafer durchgeführt wird.
4B: Ein Dünnungsprozess, wie beispielsweise ein Rückseitenschleifprozess, kann auf der zweiten Hauptfläche 112 des Die durchgeführt werden. Vor dem Dünnen kann der Die 110 beispielsweise eine Dicke t1 von etwa 725 µm aufweisen, und nach dem Dünnen kann der Die 110 eine Dicke t1 von etwa 60 µm aufweisen.
4C: Eine rückseitige Metallisierungsschicht 140 kann auf der zweiten Hauptfläche 112 des Die gefertigt werden.
4D: Der Die 110 kann auf einem zweiten temporären Träger 420 (z.B. auf einem zweiten temporären Träger 420 umfassend eine Klebefolie) angeordnet sein (z.B. daran angebracht sein), wobei die zweite Hauptfläche 112 des Die dem zweiten temporären Träger 420 zugewandt ist, und der Die 110 kann (anschließend) vom ersten temporären Träger 410 entfernt werden.
4E: Ein Photolithographie-Verfahren kann verwendet werden, um eine Photoresist-Struktur 310 auf der ersten Hauptfläche 111 des Die zu fertigen.
4F: Eine leitfähige Säule 130 kann auf der ersten Hauptfläche 111 des Die ausgebildet werden, z.B. über einem Kontaktpad des Die 110. Die Photoresist-Struktur 310 kann entfernt werden.
4G: Ein Isolierkörper 120 kann auf der ersten Hauptfläche 111 des Die ausgebildet werden. Ein Planarisierungsprozess kann verwendet werden, um überschüssiges Material von der oberen Hauptfläche 121 des Isolierkörpers und der oberen Fläche 131 der leitfähigen Säule zu entfernen.
4H: Eine zusätzliche Schicht 430 kann auf der oberen Fläche 131 der leitfähigen Säule ausgebildet werden. Die Halbleitervorrichtung 100 kann singuliert werden. Die Halbleitervorrichtung 100 kann vom zweiten temporären Träger 420 entfernt werden.
Gemäß einem Beispiel können die Prozessschritte des Verfahrens 400 in der in 4A-4H gezeigten chronologischen Reihenfolge durchgeführt werden. Gemäß einem anderen Beispiel kann eine beliebige andere geeignete chronologische Reihenfolge der Prozessschritte verwendet werden.
Gemäß einem Beispiel können der unter Bezugnahme auf 4B beschriebene Dünnungsprozess und der unter Bezugnahme auf 4C beschriebene Prozess zum Fertigen der rückseitigen Metallisierungsschicht 140 nach dem unter Bezugnahme auf 4G beschriebenen Ausbilden des Isolierkörpers durchgeführt werden.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 500 zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung wie die Halbleitervorrichtung 100. Das Verfahren 500 kann dem Verfahren 300 oder 400 entsprechen.
Das Verfahren 500 umfasst einen ersten Verfahrensschritt 501 zum Bereitstellen eines Die, umfassend eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und Seitenflächen, welche die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbinden, einen zweiten Verfahrensschritt 502 zum Anordnen von wenigstens einer leitfähigen Säule auf der ersten Hauptfläche des Die und elektrischen Koppeln der wenigstens einen leitfähigen Säule mit dem Die und einen dritten Verfahrensschritt 503 zum Anordnen eines Isolierkörpers auf der ersten Hauptfläche des Die, wobei der Isolierkörper eine obere Hauptfläche und Seitenflächen umfasst.
Die Verfahrensschritte 501, 502 und 503 können in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Das Verfahren 500 kann zusätzliche Verfahrensschritte umfassen, beispielsweise Verfahrensschritte, welche unter Bezugnahme auf 3A-3I und 4A-4H beschrieben werden.
Obgleich die Offenbarung mit Bezug auf eine oder mehrere Implementierungen veranschaulicht und beschrieben wurde, können Änderungen und/oder Modifizierungen an den veranschaulichten Beispielen vorgenommen werden, ohne vom Wesen oder Schutzbereich der angefügten Ansprüche abzuweichen. Insbesondere sollen hinsichtlich der verschiedenen durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) ausgeführten Funktionen, die zur Beschreibung derartiger Komponenten verwendeten Begriffe (einschließlich eines Verweises auf ein „Mittel“), soweit es nicht anders angegeben wird, einer beliebigen Komponente oder Struktur entsprechen, die die angegebene Funktion der beschriebenen Komponente ausführt (z.B. die funktional äquivalent ist), obwohl sie nicht strukturell zur offenbarten Struktur äquivalent ist, die die Funktion in den hierin veranschaulichten beispielhaften Implementierungen der Offenbarung ausführt.

Claims

Halbleitervorrichtung, umfassend: einen Die umfassend eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und Seitenflächen, welche die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbinden; wenigstens eine leitfähige Säule, welche auf der ersten Hauptfläche des Die angeordnet und elektrisch mit dem Die gekoppelt ist; und einen Isolierkörper, welcher auf der ersten Hauptfläche des Die angeordnet ist, wobei der Isolierkörper eine obere Hauptfläche und Seitenflächen umfasst; wobei die wenigstens eine leitfähige Säule auf der oberen Hauptfläche des Isolierkörpers freigelegt ist; und wobei die Seitenflächen des Die und die Seitenflächen des Isolierkörpers koplanar sind.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine leitfähige Säule eines oder mehrere von Cu, Sn, Ag oder Graphen umfasst oder daraus besteht.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die wenigstens eine leitfähige Säule elektrisch mit einem Kontaktpad des Die gekoppelt ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolierkörper eines oder mehrere von einem Polymer, einer Form- oder Moldmasse, einem Epoxid und Füllstoffmaterialien umfasst.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine leitfähige Säule eine Dicke von etwa 75 µm senkrecht gemessen zur ersten Hauptfläche des Die und einen Durchmesser von etwa 100 µm parallel gemessen zur ersten Hauptfläche des Die aufweist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Isolierkörper eine Dicke von etwa 75 µm senkrecht gemessen zur ersten Hauptfläche des Die aufweist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine obere Fläche der leitfähigen Säule mit der oberen Hauptfläche des Isolierkörpers koplanar ist.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine rückseitige Metallisierungsschicht, welche auf der zweiten Hauptfläche des Die angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die rückseitige Metallisierungsschicht eines oder mehrere von Au und Ag umfasst.
Halbleitervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine zusätzliche Schicht, welche auf einer oberen Fläche der wenigstens einen leitfähigen Säule angeordnet ist.
Halbleitervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die zusätzliche Schicht eine Oxidationsverhinderungsschicht ist, welche ausgelegt ist, um Oxidation der wenigstens einen leitfähigen Säule zu verhindern, oder wobei die zusätzliche Schicht eine Lotschicht ist.
Verfahren zum Fertigen einer Halbleitervorrichtung, umfassend: Bereitstellen eines Die umfassend eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und Seitenflächen, welche die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbinden; Anordnen von wenigstens einer leitfähigen Säule auf der ersten Hauptfläche des Die und elektrisches Koppeln der wenigstens einen leitfähigen Säule mit dem Die; und Anordnen eines Isolierkörpers auf der ersten Hauptfläche des Die, wobei der Isolierkörper eine obere Hauptfläche und Seitenflächen umfasst; wobei die Seitenflächen des Die und die Seitenflächen des Isolierkörpers koplanar sind.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Planarisieren der oberen Hauptfläche des Isolierkörpers und einer oberen Fläche der wenigstens einen leitfähigen Säule.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner umfassend: Dünnen des Die.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei Dünnen des Die Schleifen der zweiten Hauptfläche des Die umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-15, ferner umfassend: Ausbilden einer rückseitigen Metallisierungsschicht auf der zweiten Hauptfläche des Die.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-16, ferner umfassend: Ausbilden einer zusätzlichen Schicht auf einer oberen Fläche der wenigstens einen leitfähigen Säule.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12-17, wobei Anordnen der wenigstens einen leitfähigen Säule auf der ersten Hauptfläche des Die einen Photolithographie-Prozess umfasst.
Verfahren zum Verstärken eines Die in einer Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines Isolierkörpers, wobei der Die eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und Seitenflächen umfasst, welche die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche verbinden; wobei wenigstens eine leitfähige Säule auf der ersten Hauptfläche des Die angeordnet ist und elektrisch mit dem Die gekoppelt ist; wobei der Isolierkörper eine obere Hauptfläche und Seitenflächen umfasst; wobei die wenigstens eine leitfähige Säule auf der oberen Hauptfläche des Isolierkörpers freigelegt ist; und wobei die Seitenflächen des Die und die Seitenflächen des Isolierkörpers koplanar sind.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die obere Hauptfläche des Isolierkörpers und eine obere Fläche der wenigstens einen leitfähigen Säule koplanar sind.