DE102017124076B4

DE102017124076B4 - Integrierte Schaltungs-Packages und Verfahren zu deren Bildung

Info

Publication number: DE102017124076B4
Application number: DE102017124076.4A
Authority: DE
Inventors: Jing-Cheng Lin; Li-Hui Cheng; Po-Hao Tsai
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2021-07-15
Anticipated expiration: 2037-10-18
Also published as: DE102017124076A1; KR101921007B1

Abstract

Verfahren, das Folgendes aufweist:
Bilden einer leitfähigen Säule (1001) über einem Träger (901);
Anbringen eines integrierten Schaltungs-Dies (801) an dem Träger (90), wobei der integrierte Schaltungs-Die (801) der leitfähigen Säule (1001) benachbart angeordnet ist oder an sie angrenzt;
Bilden einer Einkapselung (1301) um die leitfähige Säule (1001) und den integrierten Schaltungs-Die (801);
Entfernen des Trägers (901), um eine erste Fläche der leitfähigen Säule (1001) und eine zweite Fläche der Einkapselung (1301) freizulegen;
Aufbringen eines Polymermaterials (1603) über der ersten Fläche und der zweiten Fläche im Bereich einer Grenzfläche zwischen der leitfähigen Säule (1001) und der Einkapselung (1301); und
Aushärten des Polymermaterials, um eine ringförmige Struktur (1607) mit einem Innenrand und einem Außenrand zu bilden, wobei der Innenrand der ringförmigen Struktur (1607) die erste Fläche in einer Draufsicht überlappt und wobei der Außenrand der ringförmigen Struktur (1607) die zweite Fläche in der Draufsicht überlappt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Halbleitervorrichtungen werden in vielerlei elektronischen Anwendungen, wie beispielsweise Personal Computern, Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderen elektronischen Ausrüstungen, verwendet. Halbleitervorrichtungen werden typischerweise durch aufeinanderfolgendes Abscheiden von isolierenden oder dielektrischen Schichten, leitfähigen Schichten und halbleitenden Schichten aus Material über einem Halbleitersubstrat und Strukturieren der verschiedenen Materialschichten unter Verwendung von Lithographie zum Bilden von Schaltungsbauelementen und Elementen darauf hergestellt. Auf einem einzigen Halbleiter-Wafer werden typischerweise Dutzende oder Hunderte von integrierten Schaltungen hergestellt. Die einzelnen Dies werden durch Sägen der integrierten Schaltungen entlang von Ritzrahmen vereinzelt. Die einzelnen Dies werden dann getrennt, in Multichip-Modulen oder in anderen Arten von Packages untergebracht.
Die Halbleiterbranche ist aufgrund ständiger Verbesserungen bei der Integrationsdichte von einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen (z. B. Transistoren, Dioden, Widerständen, Kondensatoren usw.) schnell gewachsen. Diese Verbesserung bei der Integrationsdichte beruht größtenteils auf wiederholten Verringerungen der Mindestmerkmalsgröße (z. B. Schrumpfen des Halbleiter-Prozessknotens zum Sub-2onm-Knoten), wodurch mehr Bauelemente in einer gegebenen Fläche integriert werden können. Da in letzter Zeit die Nachfrage nach Miniaturisierung, höherer Geschwindigkeit und höherer Bandbreite sowie nach niedrigerem Leistungsverbrauch und kürzerer Latenzzeit gestiegen ist, besteht ein zunehmender Bedarf an kleineren und kreativeren Techniken zum Unterbringen von Packages für Halbleiter-Dies.
Mit dem zunehmenden Fortschritt bei den Halbleitertechnologien sind gestapelte Halbleitervorrichtungen, z. B. dreidimensionale integrierte Schaltungen (3DICs), als eine wirksame Alternative in Erscheinung getreten, um die physische Größe von Halbleitervorrichtungen weiter zu verringern. In einer gestapelten Halbleitervorrichtung werden aktive Schaltungen, wie beispielsweise Logik, Speicher, Prozessorschaltungen und dergleichen auf unterschiedlichen Halbleiter-Wafern hergestellt. Zwei oder mehr Halbleiter-Wafer können aufeinander eingerichtet oder gestapelt werden, um den Formfaktor der Halbleitervorrichtung weiter zu reduzieren. Package-on-Package-Vorrichtungen (POP) sind ein Typ von 3DICs, bei dem Dies in Packages untergebracht werden und dann mit einem oder mehreren anderen in ein Package integrierten Dies in einem Package untergebracht werden. Chip-on-Package-Vorrichtungen (COP) sind ein anderer Typ von 3DICs, bei dem Dies in Packages untergebracht werden und dann mit einem oder mehreren anderen Dies in einem Package untergebracht werden.
Die US 2017/ 0 141 053 A1 beschreibt die Herstellung eines IC-Package, wobei ein IC-Die neben einer leitfähigen Säule auf einen Träger aufgebracht und verkapselt wird. Zum Stand der Technik wird ferner auf die US 2017 / 0 005 052 A1 , die US 2013 / 0 270 685 A1 und die US 2017 / 0 154 862 A1 verwiesen.
Figurenliste
Gesichtspunkte der vorliegenden Offenbarung sind bei der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den begleitenden Figuren am besten verständlich. Es sei erwähnt, dass verschiedene Merkmale gemäß der Standardpraxis in der Branche nicht maßstabsgetreu sind. Tatsächlich kann es sein, dass die Abmessungen der verschiedenen Merkmale der Verständlichkeit der Erörterung halber beliebig vergrößert oder verkleinert wurden.

1 bis 8 sind Querschnittsansichten von verschiedenen Verarbeitungsschritten, während der Herstellung von integrierten Schaltungs-Dies gemäß einigen Ausführungsformen.
9 bis 15, 16A, 16B, 17, 18A, 18B, 19A, 19B, 20A und 20B sind Querschnittsansichten von verschiedenen Verarbeitungsschritten während der Herstellung von integrierten Schaltungs-Packages gemäß einigen Ausführungsformen.
21 bis 14, 25A, 25B und 26 sind Querschnittsansichten von verschiedenen Verarbeitungsschritten während der Herstellung von integrierten Schaltungs-Packages gemäß einigen Ausführungsformen.
27 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden eines integrierten Schaltungs-Packages gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht.
28 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Bilden eines integrierten Schaltungs-Packages gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zur Ausführung verschiedener Merkmale der Erfindung bereit. Spezifische Beispiele von Bauteilen und Anordnungen sind in der Folge beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Dabei handelt es sich selbstverständlich lediglich um Beispiele. Zum Beispiel kann die Bildung eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der folgenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt gebildet sind, und kann auch Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal gebildet sein können, derart dass es sein kann, dass das erste und das zweite Merkmal nicht in direktem Kontakt stehen. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung Bezugsziffern und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung dient den Zwecken der Einfachheit und Deutlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Ausgestaltungen vor.
Ferner können Begriffe, die eine räumliche Beziehung beschreiben, wie beispielsweise „unterhalb“, „unter“, „untere/r/s“, „über“, „obere/r/s“ und dergleichen, hier der Einfachheit der Beschreibung halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu (einem) andere/n Element/en oder Merkmal/en zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Es wird beabsichtigt, dass Begriffe, die eine räumliche Beziehung beschreiben, zusätzlich zu der in den Figuren bildlich dargestellten Ausrichtung verschiedene Ausrichtungen der Vorrichtung bei der Verwendung oder beim Betrieb umfassen. Die Vorrichtung kann anders (um 90 Grad gedreht oder in anderen Ausrichtungen) ausgerichtet sein und die Beschreibungen für räumliche Beziehungen, die hier verwendet werden, können ebenfalls dementsprechend ausgelegt werden.
Ausführungsformen werden in Bezug auf Ausführungsformen in einem spezifischen Zusammenhang beschrieben, nämlich einem integrierten Schaltungs-Package, wie beispielsweise einem integrierten Fan-Out-Package (InFO) und einem PoP-Package, der einen InFO-Package umfasst. Es können indes auch andere Ausführungsformen auf andere elektrisch verbundene Bauelemente, die Package-on-Package-Baugruppen, Die-to-Die-Baugruppen, Wafer-to-Wafer-Baugruppen, Die-to-Substrate-Baugruppen umfassen aber nicht darauf beschränkt sind, beim Unterbringen von Packages in Baugruppen, beim Verarbeiten von Substraten, Interposern oder dergleichen oder Montieren von Eingangsbauelementen, Platten, Dies oder anderen Bauelementen oder zum Verbinden von Packages oder Montieren von Kombinationen integrierter Schaltungen irgendeiner Art oder elektrischen Bauelementen angewandt werden.
Verschiedene Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, ermöglichen das Bilden von Schutzringen um Durchkontaktierungen herum, die sich durch eine Einkapselung (wie beispielsweise eine Formmasse) eines InFO-Packages erstrecken. In einigen Ausführungsformen ermöglichen die Schutzringe die Verbesserung eines Profils von Verbindern (wie zum Beispiel Lötkontakthügel), die an den Durchkontaktierungen angebracht sind. In einigen Ausführungsformen können die Schutzringe ferner das Verhindern oder Beseitigen einer Ablösung der Einkapselung von den Durchkontaktierungen, der Ablösung eines Füllmaterials von den Verbindern, der Bildung von Rissen in der Einkapselung und/oder dem Füllmaterial, der Ausbreitung der Risse zwischen der Einkapselung und dem Füllmaterial und der Bildung von Rissen in Verbindungen, die durch die Durchkontaktierungen und die entsprechenden Verbinder beim Durchführen einer Zuverlässigkeitsprüfung eines integrierten Schaltungs-Packages und/oder während des normalen Betriebs des integrierten Schaltungs-Packages gebildet werden, ermöglichen. Verschiedene Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, ermöglichen ferner die Verringerung der Anzahl der Herstellungsschritte und der Herstellungskosten für die Bildung integrierter Schaltung-Packages.
1 bis 8 sind Querschnittsansichten von verschiedenen Verarbeitungsschritten, während der Herstellung von integrierten Schaltungs-Dies (IC-Dies) gemäß einigen Ausführungsformen. Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Abschnitt eines Werkstücks 100 veranschaulicht, das Die-Gebiete 101 aufweist, die durch Ritzrahmen 103 getrennt sind (die auch als Dicing-Rahmen oder Dicing-Strecken bezeichnet werden). Wie in der Folge mit mehr Details beschrieben, erfolgt das Dicing des Werkstücks 100 entlang der Ritzrahmen 103, um einzelne integrierte Schaltungs-Dies (wie beispielsweise die integrierten Schaltungs-Dies 801, die in 8 veranschaulicht sind) zu bilden. In einigen Ausführungsformen umfasst das Werkstück 100 ein Substrat 105, eine oder mehrere aktive und/oder passive Vorrichtungen 107 auf dem Substrat 105 und eine oder mehrere Metallisierungsschichten 109 über dem Substrat 105.
In einigen Ausführungsformen kann das Substrat 105 aus Silizium gebildet sein, obgleich es auch aus anderen Elementen der Gruppe III, der Gruppe IV und/oder der Gruppe V, wie beispielsweise Silizium, Germanium, Gallium, Arsen und Kombinationen davon, gebildet werden kann. Das Substrat 105 kann auch die Form eines Silicon-on-Insulator (SOI) annehmen. Das SOI-Substrat kann eine Schicht aus Halbleitermaterial (z. B. Silizium, Germanium und/oder dergleichen) umfassen, die auf einer Isolationsschicht (z. B. vergrabenes Oxid und/oder dergleichen) gebildet ist, die auf einem Siliziumsubstrat gebildet ist. Darüber hinaus können andere Substrate verwendet werden, die mehrschichtige Substrate, Gradient-Substrate, Substrate mit Hybridorientierung, irgendwelche Kombinationen davon und/oder dergleichen umfassen. In einigen Ausführungsformen können die einen oder mehreren aktiven und/oder passiven Vorrichtungen 107 verschiedene n-Typ-Metalloxidhableiter-(NMOS) und/oder p-Typ-Metalloxidhalbleitervorrichtungen (PMOS), wie beispielsweise Transistoren, Kondensatoren, Widerstände, Dioden, Photodioden, Sicherungen und/oder dergleichen, umfassen.
Die eine oder die mehreren Metallisierungsschichten 109 können eine dielektrische Zwischenschicht (Inter-Layer Dielectric - ILD)/Schichten aus Zwischenmetall-Dielektrikum (Inter-Metal Dielectric - IMDs) umfassen, die über dem Substrat 105 gebildet sind. Die ILD/IMDs können zum Beispiel aus einem Low-K-Dielektrikum, wie beispielsweise Phosphorsilikatglas (PSG), Borphosphosilikatglas (BPSG), FSG, SiO_xC_y, Spin-On-Glas, Spin-On-Polymeren, Siliziumkohlenstoffmaterial, Verbindungen davon, Verbundstoffe davon, Kombinationen davon oder dergleichen, durch irgendein geeignetes im Fach bekanntes Verfahren, wie beispielsweise chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition - CVD), plasmaunterstützte CVD (PECVD), eine Kombination davon oder dergleichen, gebildet werden. In einigen Ausführungsformen können Zusammenschaltungsstrukturen (nicht gezeigt) in den ILD/IMDs unter Verwendung von zum Beispiel einem Damascene-Prozess, einem Dual-Damascene-Prozess oder dergleichen gebildet werden. In einigen Ausführungsformen können Zusammenschaltungsstrukturen Kupfer, eine Kupferlegierung, Silber, Gold, Wolfram, Tantal, Aluminium oder dergleichen, umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Zusammenschaltungsstrukturen elektrische Verbindungen zwischen der einen oder den mehreren aktiven und/oder passiven Vorrichtungen 107, die auf dem Substrat 105 gebildet sind, bereitstellen.
In einigen Ausführungsformen werden Kontaktinseln 111 über der einen oder den mehreren Metallisierungsschichten 109 gebildet. Die Kontaktinseln 111 können durch eine oder mehrere Metallisierungsschichten 109 elektrisch an eine oder mehrere aktive und/oder passive Vorrichtungen 107 gekoppelt werden. In einigen Ausführungsformen können die Kontaktinseln 111 ein leitfähiges Material, wie beispielsweise Aluminium, Kupfer, Wolfram, Silber, Gold, eine Kombination davon oder dergleichen, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann ein leitfähiges Material über der einen oder den mehreren Metallisierungsschichten 109 unter Verwendung von zum Beispiel physikalischer Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition - PVD), Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition - ALD), elektrochemischer Plattierung, stromloser Plattierung, einer Kombination davon oder dergleichen gebildet werden. Anschließend wird das leitfähige Material strukturiert, um die Kontaktinseln 111 zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann das leitfähige Material unter Verwendung geeigneter Photolithographie- und Ätztechniken strukturiert werden. Allgemein beinhalten Photolithographietechniken das Abscheiden eines Photoresists (nicht gezeigt), das anschließend bestrahlt (belichtet) und entwickelt wird, um einen Abschnitt des Photoresists zu entfernen. Das verbleibende Photoresist schützt das darunterliegende Material, wie beispielsweise das leitfähige Material der Kontaktinseln 111, vor anschließenden Verarbeitungsschritten, wie beispielsweise dem Ätzen. Ein geeigneter Ätzprozess, wie beispielsweise ein reaktives Ionenätzen (Reactive Ion Etch - RIE) oder anderes Trockenätzen, ein isotropes oder anisotropes Nassätzen oder irgendein anderer geeigneter Ätz- oder Strukturierungsprozess können auf das leitfähige Material angewandt werden, um freiliegende Abschnitte des leitfähigen Materials zu entfernen und die Kontaktinseln 111 zu bilden. Anschließend kann das Photoresist zum Beispiel unter Verwendung eines Veraschungsprozesses, auf den ein Nassreinigungsprozess folgt, entfernt werden.
Ferner wird unter Bezugnahme auf 1 eine Passivierungsschicht 113 über dem Substrat 105 und den Kontaktinseln 111 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 113 eine oder mehrere Schichten aus nicht photostrukturierbaren dielektrischen Materialien, wie beispielsweise Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Phosphorsilikatglas (PSG), Borsilikatglas (BSG), mit Bor dotiertes Phosphorsilikatglas (BPSG), eine Kombination davon oder dergleichen, umfassen und kann unter Verwendung von chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), PVD, ALD, eines Prozesses zum Beschichten durch Aufschleudern, einer Kombination davon oder dergleichen gebildet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Passivierungsschicht 113 eine oder mehrere Schichten aus photostrukturierbaren Isolationsmaterialien, wie beispielsweise Polybenzoxazol (PBO), Polyimid (PI), Benzocyclobuten (BCB) oder dergleichen, umfassen und kann unter Verwendung eines Prozesses zum Beschichten durch Aufschleudern oder dergleichen gebildet werden. Solche photostrukturierbare dielektrische Materialien können unter Verwendung ähnlicher Photolithographieverfahren als ein Photoresist strukturiert werden.
In einigen Ausführungsformen werden die Öffnungen 115 in der Passivierungsschicht 113 gebildet, um Abschnitte der Kontaktinseln 111 freizulegen. In einigen Ausführungsformen, in denen die Passivierungsschicht 113 ein nicht photostrukturierbares dielektrisches Material umfasst, kann die Passivierungsschicht 113 unter Verwendung zweckmäßiger Photolithographie- und Ätzverfahren strukturiert werden. In einigen Ausführungsformen wird ein Photoresist (nicht gezeigt) über der Passivierungsschicht 113 gebildet. Das Photoresist wird anschließend bestrahlt (belichtet) und entwickelt, um einen Abschnitt des Photoresists zu entfernen. Anschließend werden belichtete Abschnitte der Passivierungsschicht 113 unter Verwendung von zum Beispiel einem geeigneten Ätzprozess entfernt, um die Öffnungen 115 zu bilden.
Unter Bezugnahme auf 2 wird eine Pufferschicht 201 über der Passivierungsschicht 113 und den Kontaktinseln 111 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die Pufferschicht 201 eine oder mehrere Schichten aus photostrukturierbaren Isolationsmaterialien, wie beispielsweise Polybenzoxazol (PBO), Polyimid (PI), Benzocyclobuten (BCB), eine Kombination davon oder dergleichen, umfassen und kann unter Verwendung eines Prozesses zum Beschichten durch Aufschleudern oder dergleichen gebildet werden. In einigen Ausführungsformen wird die Pufferschicht 201 strukturiert, um Öffnungen 203 zu bilden und die Kontaktinseln 111 freizulegen. In einigen Ausführungsformen können die Öffnungen 203 unter Verwendung geeigneter Photolithographietechniken gebildet werden, um die Pufferschicht 201 Licht auszusetzen. Die Pufferschicht 201 wird nach der Belichtung entwickelt und/oder ausgehärtet.
Unter Bezugnahme auf 3 wird eine Keimschicht 301 ganzflächig über der Pufferschicht 201 und den Öffnungen 203 abgeschieden. Die Keimschicht 301 kann eine oder mehrere Schichten aus Kupfer, Titan, Nickel, Gold, Mangan, eine Kombination davon oder dergleichen umfassen und kann durch ALD, PVD, Sputtern, eine Kombination davon oder dergleichen gebildet werden. In einigen Ausführungsformen umfasst die Keimschicht 301 eine Schicht aus Kupfer, die über einer Schicht aus Titan gebildet ist.
Unter Bezugnahme auf 4 wird eine strukturierte Maske 401 über der Keimschicht 301 gebildet. In einigen Ausführungsformen umfasst die strukturierte Maske 401 ein Photoresist oder irgendein photostrukturierbares Material. In einigen Ausführungsformen wird ein Material der strukturierten Maske 401 abgeschieden, bestrahlt (belichtet) und entwickelt, um Abschnitte des Materials zu entfernen und Öffnungen 403 zu bilden, wodurch die strukturierte Maske 401 gebildet wird. In der veranschaulichten Ausführungsform legen die Öffnungen 403 Abschnitte der Keimschicht 301 frei, die über den Kontaktinseln 111 in den Öffnungen 203 gebildet ist. Wie in der Folge mit mehr Details erörtert, werden leitfähige Säulen (wie beispielsweise die leitfähigen Säulen 501, die in 5 veranschaulicht sind), in den Öffnungen 403 gebildet, um elektrische Verbindungen zu den Kontaktinseln 111 bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf 5 werden leitfähige Säulen 501 in kombinierten Öffnungen gebildet, die aus den Öffnungen 403 und 203 gebildet werden (siehe 4). In einigen Ausführungsformen werden die kombinierten Öffnungen mit einem leitfähigen Material, wie beispielsweise Kupfer, Wolfram, Aluminium, Silber, Gold, einer Kombination davon oder dergleichen unter Verwendung eines elektrochemischen Plattierungsprozesses, eines stromlosen Plattierungsprozesses, ALD, PVD, einer Kombination davon oder dergleichen gefüllt, um die leitfähigen Säulen 501 zu bilden. In einigen Ausführungsformen füllen die leitfähigen Säulen 501 die kombinierten Öffnungen teilweise und verbleibende Abschnitte der kombinierten Öffnungen werden mit einem Lötmaterial gefüllt, um Lötschichten 503 über den leitfähigen Säulen 501 zu bilden. In einigen Ausführungsformen können die Lötmaterialien Lote auf Bleibasis, wie beispielsweise PbSn-Verbindungen, bleifreie Lote, die InSb, Zinn, Silber und Kupfer-Zusammensetzungen („SAC“) umfassen, und andere eutektische Materialien umfassen, die einen gemeinsamen Schmelzpunkt aufweisen und leitfähige Lotverbindungen in elektrischen Anwendungen bilden. Als bleifreies Lot können SAC-Lote mit variierenden Zusammensetzungen verwendet werden, wie zum Beispiel SAC 105 (Sn 98,5 %, Ag 1,0 %, Cu 0,5 %), SAC 305 und SAC 405. Bleifreie Lote umfassen auch SnCu-Verbindungen ohne die Verwendung von Silber (Ag) und SnAg-Verbindungen ohne die Verwendung von Kupfer (Cu). In einigen Ausführungsformen können die Lotschichten 503 unter Verwendung von Verdampfung, eines elektrochemischen Plattierungsprozesses, eines stromlosen Plattierungsprozesses, Drucken, Lotzuführung, einer Kombination davon oder dergleichen gebildet werden.
Unter Bezugnahme auf 6 wird nach dem Bilden der leitfähigen Säulen 501 und der Lotschichten 503 die strukturierte Maske 401 entfernt. In einigen Ausführungsformen kann die strukturierte Maske 401, die ein Photoresist umfasst, zum Beispiel unter Verwendung eines Veraschungsprozesses, auf den ein Nassreinigungsprozess folgt, entfernt werden. Anschließend werden belichtete Abschnitte der Keimschicht 301 unter Verwendung von zum Beispiel einem geeigneten Ätzprozess entfernt.
Unter Bezugnahme auf 7 wird eine Schutzschicht 701 über den leitfähigen Säulen 501 und entsprechenden Lotschichten 503 und um sie herum gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die Schutzschicht 701 eine oder mehrere Schichten aus photostrukturierbaren Isolationsmaterialien, wie beispielsweise Polybenzoxazol (PBO), Polyimid (PI), Benzocyclobuten (BCB), einer Kombination davon oder dergleichen, umfassen und kann unter Verwendung eines Prozesses zum Beschichten durch Aufschleudern oder dergleichen gebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann vor dem Bilden der Schutzschicht 701 jedes der Die-Gebiete 101 getestet werden, um Known Good Dies (KGDs) zur weiteren Verarbeitung zu identifizieren.
Ferner unter Bezugnahme auf 7 ist es in einigen Ausführungsformen wünschenswert, das Substrat 105 zurückzuschleifen, zum Beispiel, um die Dicke des Werkstücks 100 und die Dicken von anschließend gebildeten integrierten Schaltungs-Dies zu verringern. In solchen Ausführungsformen wird ein Verdünnungsprozess durchgeführt, wo ein Band 703, wie beispielsweise ein Rückschleifband (Back Grinding - BG), auf einer oberen Fläche der Schutzschicht 701 aufgebracht wird und die Rückseite des Substrats 105 durch Schleifen, Ätzen, einen CMP-Prozess, eine Kombination davon oder dergleichen verdünnt wird. In einigen Ausführungsformen schützt das Band 703 das Werkstück 100 vor Verunreinigungen, die durch Schleif/Ätzfluide und/oder Restpartikel verursacht werden.
Unter Bezugnahme auf 8 wird, nachdem der oben beschriebene Verdünnungsprozess abgeschlossen wurde, das Band 703 entfernt und das Werkstück 100 wird vereinzelt, um einzelne integrierte Schaltungs-Dies 801 zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann das Werkstück 100 unter Verwendung eines Klebemittels 805 an einem Rahmen 803 angebracht werden, um das Werkstück 100 für einen anschließenden Dicing-Prozess vorzubereiten. In einigen Ausführungsformen kann der Rahmen 803 ein Filmrahmen oder irgendein geeigneter Träger sein, um mechanische Unterstützung für anschließende Arbeitsschritte, wie beispielsweise das Dicing, bereitzustellen. Der Klebstoff 805 kann ein Die-Befestigungsfilm, ein Dicing-Film oder irgendein anderes geeignetes Klebemittel, Epoxidharz-, Ultraviolett-Kleber (UV) (der seine Klebeeigenschaften verliert, wenn er UV-Strahlung ausgesetzt wird) oder dergleichen sein und kann unter Verwendung eines Abscheidungsprozesses, eines Aufschleuderns, eines Druckprozesses, eines Laminierungsprozesses oder dergleichen gebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann das Klebemittel 805 eine mehrschichtige Struktur aufweisen und kann eine Ablöseschicht (nicht gezeigt) umfassen. Die Ablöseschicht kann dabei helfen, einzelne integrierte Schaltungs-Dies 801 von dem Rahmen 803 zu entfernen, nachdem der Dicing-Prozess abgeschlossen wurde. In einigen Ausführungsformen kann die Ablöseschicht ein UV-Typ sein, wobei das Haftvermögen der Ablöseschicht im Wesentlichen verringert ist, nachdem die Ablöseschicht UV-Strahlung ausgesetzt wurde. In anderen Ausführungsformen kann die Ablöseschicht ein thermischer Typ sein, wobei das Haftvermögen der Ablöseschicht im Wesentlichen verringert ist, nachdem die Ablöseschicht einer geeigneten Wärmequelle ausgesetzt wurde. In einigen Ausführungsformen kann das Werkstück 100 in einzelne Dies vereinzelt werden, zum Beispiel durch Sägen, Laser-Ablation, eine Kombination davon oder dergleichen.
Wie in 8 gezeigt, umfasst jeder integrierte Schaltungs-Die 801 eine einzelne Passivierungsschicht (wie beispielsweise die Passivierungsschicht 113), eine einzelne Pufferschicht (wie beispielsweise die Pufferschicht 201), zwei Kontaktinseln (wie beispielsweise die Kontaktinseln 111), zwei leitfähige Säulen (wie beispielsweise die leitfähigen Säulen 501) und eine einzelne Schutzschicht (wie beispielsweise die Schutzschicht 701). Der Fachmann wird erkennen, dass die Anzahlen der Passivierungsschichten, Pufferschichten, Kontaktinseln, leitfähigen Säulen und Schutzschichten zu rein veranschaulichenden Zwecken bereitgestellt sind und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken. In anderen Ausführungsformen kann jeder integrierte Schaltungs-Die 801 in Abhängigkeit von den Entwurfsanforderungen für die integrierten Schaltungs-Dies 801 geeignete Anzahlen von Passivierungsschichten, Pufferschichten, Kontaktinseln, leitfähigen Säulen und Schutzschichten aufweisen.
9 bis 15, 16A, 16B, 17, 18A, 18B, 19A, 19B, 20A und 20B sind Querschnittsansichten von verschiedenen Verarbeitungsschritten, während der Herstellung von integrierten Schaltungs-Packages unter Verwendung der in 1 bis 8 hergestellten integrierten Schaltungs-Dies gemäß einigen Ausführungsformen. Zunächst unter Bezugnahme auf 9 ist in einigen Ausführungsformen eine Ablöseschicht 903 über einem Träger 901 gebildet und eine Keimschicht 905 ist über der Ablöseschicht 903 gebildet, um das Bilden integrierter Schaltungs-Packages zu beginnen. In einigen Ausführungsformen kann der Träger 901 aus Quarz, Glas oder dergleichen gebildet sein und stellt mechanische Unterstützung für anschließende Arbeitsschritte bereit. In einigen Ausführungsformen kann die Ablöseschicht 903 ein Licht-Wärme-Umwandlungsmaterial (Light to Heat Conversion -LTHC), ein UV-Klebemittel, eine Polymerschicht oder dergleichen umfassen und kann unter Verwendung eines Prozesses zum Beschichten durch Aufschleudern, eines Druckprozesses, eines Laminierungsprozesses oder dergleichen gebildet werden. In einigen Ausführungsformen, in denen die Ablöseschicht 903 aus einem LTHC-Material gebildet ist, verliert die Ablöseschicht 903, wenn sie Licht ausgesetzt wird, teilweise oder vollständig ihr Haftvermögen und der Träger 901 kann leicht von einer Rückseite einer anschließend gebildeten Struktur entfernt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Keimschicht 905 unter Verwendung ähnlicher Materialien und Verfahren gebildet werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 3 beschriebene Keimschicht 301 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In einigen Ausführungsformen kann die Keimschicht 905 eine Dicke zwischen etwa 0,005 µm und etwa 1 µm aufweisen.
Ferner unter Bezugnahme auf 9 wird eine strukturierte Maske 907, die Öffnungen 909 darin aufweist, über der Keimschicht 905 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die strukturierte Maske 907 unter Verwendung ähnlicher Materialien und Verfahren gebildet werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebene strukturierte Maske 401 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt.
Unter Bezugnahme auf 10 werden leitfähige Säulen 1001 in den Öffnungen 909 gebildet (siehe 9). In einigen Ausführungsformen können die leitfähigen Säulen 1001 unter Verwendung ähnlicher Materialien und Verfahren gebildet werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 5 beschriebenen leitfähigen Säulen 501 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In einigen Ausführungsformen wird nach dem Bilden der leitfähigen Säulen 1001 die strukturierte Maske 907 entfernt. In einigen Ausführungsformen kann die strukturierte Maske 907 unter Verwendung ähnlicher Verfahren entfernt werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebene strukturierte Maske 401 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. Anschließend werden freiliegende Abschnitte der Keimschicht 905 entfernt. In einigen Ausführungsformen können die freiliegenden Abschnitte der Keimschicht 905 unter Verwendung ähnlicher Verfahren entfernt werden wie die freiliegenden Abschnitte der vorhergehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Keimschicht 301 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In einigen Ausführungsformen können die leitfähigen Säulen 1001 mit den entsprechenden Keimschichten 905 als leitfähige Durchkontaktierungen 1003 bezeichnet werden.
Unter Bezugnahme auf 12 werden integrierte Schaltungs-Dies 801 unter Verwendung von Klebeschichten 1201 an der Ablöseschicht 903 angebracht. In einigen Ausführungsformen werden die integrierten Schaltungs-Dies 801 unter Verwendung von zum Beispiel einer Pick-and-Place-Einrichtung auf der Ablöseschicht 903 platziert. In anderen Ausführungsformen können die integrierten Schaltungs-Dies 801 manuell oder unter Verwendung irgendeines anderen geeigneten Verfahrens auf der Ablöseschicht 903 platziert werden. In einigen Ausführungsformen kann die Klebeschicht 1201 ein LTHC-Material, ein UV-Klebemittel, einen Die-Befestigungsfilm oder dergleichen umfassen und kann unter Verwendung eines Prozesses zum Beschichten durch Aufschleudern, eines Druckprozesses, eines Laminierungsprozesses oder dergleichen gebildet werden.
Unter Bezugnahme auf 13 wird eine Einkapselung 1301 über dem Träger 901 und über den integrierten Schaltungs-Dies 801 und den leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und sie umgebend gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die Einkapselung 1301 eine Formmasse, wie beispielsweise ein Epoxidharz, ein Harz, ein formbares Polymer oder dergleichen sein. Die Formmasse kann im Wesentlichen flüssig aufgebracht werden und dann durch eine chemische Reaktion ausgehärtet werden, wie beispielsweise in einem Epoxidharz oder Harz. In anderen Ausführungsformen kann die Formmasse ein ultraviolett (UV) oder thermisch ausgehärtetes Polymer, wie beispielsweise ein Gel oder ein verformbarer fester Stoff sein, der zwischen den integrierten Schaltungs-Dies 801 und den leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und darum herum aufgebracht werden kann.
Ferner unter Bezugnahme auf 14 wird die Einkapselung 1301 in einigen Ausführungsformen unter Verwendung eines CMP-Prozesses, eines Schleifprozesses, einer Kombination davon oder dergleichen planarisiert. In einigen Ausführungsformen wird der Planarisierungsprozess durchgeführt, bis die leitfähigen Säulen 501 der integrierten Schaltungs-Dies 801 freiliegen. In einigen Ausführungsformen kann der Planarisierungsprozess auch die Lotschichten 503 (siehe 8) über den leitfähigen Säulen 501 entfernen. In einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Säulen 501 im Wesentlichen koplanar mit oberen Flächen der leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und einer oberen Fläche der Einkapselung 1301.
Unter Bezugnahme auf 15 wird eine Umverteilungsstruktur 1501 über den integrierten Schaltungs-Dies 801, den leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und der Einkapselung 1301 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die Umverteilungsstruktur 1501 Isolationsschichten 15031 bis 15033 und Umverteilungsschichten (RDLs) 15051 und 15052 umfassen (die leitfähige Leitungen und Durchkontaktierungen umfassen), die innerhalb der Isolationsschichten 15031-15033 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen können die Isolationsschichten 15031 bis 15033 unter Verwendung ähnlicher Materialien und Verfahren gebildet werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Pufferschicht 201 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In einigen Ausführungsformen können die RDLs 15051 und 15052 unter Verwendung ähnlicher Materialien und Verfahren gebildet werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 5 beschriebenen leitfähigen Säulen 501 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt.
Ferner unter Bezugnahme auf 15 können in einigen Ausführungsformen Prozessschritte zum Bilden der Umverteilungsstruktur 1501 das Strukturieren der Isolationsschicht 15031 umfassen, um darin unter Verwendung eines ähnlichen Verfahrens wie zum Beispiel für die vorhergehend unter Bezugnahme auf 2 beschriebene Pufferschicht 201 Öffnungen darin zu bilden, und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. Die RDL 15051 ist über der Isolationsschicht 15031 und in den Öffnungen der Isolationsschicht 15031 gebildet, um die leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und leitfähigen Säulen 501 zu kontaktieren. Die RDL 15051 kann verschiedene Leitungen/Leiterzüge (die „horizontal“ durch eine obere Fläche der Isolationsschicht 15031 verlaufen) und/oder Durchkontaktierungen umfassen (die sich „vertikal“ in die Isolationsschicht 15031 erstrecken). In einigen Ausführungsformen wird eine Keimschicht (nicht gezeigt) über der Isolationsschicht 15031 und in den Öffnungen innerhalb der Isolationsschicht 15031 abgeschieden. Die Keimschicht kann unter Verwendung ähnlicher Materialien und Verfahren gebildet werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 3 beschriebene Keimschicht 301 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. Anschließend wird eine strukturierte Maske (nicht gezeigt) über der Keimschicht abgeschieden, um die gewünschte Struktur für die RDL 15051 zu definieren. In einigen Ausführungsformen kann die strukturierte Maske, die Öffnungen darin aufweist, unter Verwendung ähnlicher Materialien und Verfahren gebildet werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 4 beschriebene strukturierte Maske 401 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In einigen Ausführungsformen wird ein leitfähiges Material auf der Keimschicht durch einen elektrochemischen Plattierungsprozess, einen stromlosen Plattierungsprozess, ALD, PVD, Sputtern, eine Kombination davon oder dergleichen gebildet. Anschließend wird die strukturierte Maske entfernt und nach der Entfernung der strukturierten Maske werden auch freiliegende Abschnitte der Keimschicht entfernt. In einigen Ausführungsformen kann die strukturierte Maske unter Verwendung ähnlicher Verfahren entfernt werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebene strukturierte Maske 401 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In einigen Ausführungsformen können freiliegende Abschnitte der Keimschicht unter Verwendung ähnlicher Verfahren entfernt werden wie die freiliegenden Abschnitte der vorhergehend unter Bezugnahme auf 6 beschriebenen Keimschicht 301 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt.
Ferner unter Bezugnahme auf 15 werden die Isolationsschicht 1503₂, die RDL 15052 und die Isolationsschicht 15033 über der Isolationsschicht 15031 und der RDL 15051 gebildet, wodurch die Bildung der Umverteilungsstruktur 1501 abgeschlossen wird. In einigen Ausführungsformen kann die RDL 15052 über der Isolationsschicht 1503₂ unter Verwendung ähnlicher Verfahren wie die RDL 15051 gebildet werden und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die RDL 15052 durch die Isolationsschicht 1503₂ und kontaktiert Abschnitte der RDL 1505₁.
Wie in 15 gezeigt, umfasst die Umverteilungsstruktur 1501 drei Isolationsschichten (wie beispielsweise die Isolationsschichten 15031 bis 1503₃) und zwei RDLs (wie beispielsweise die RDLs 15051 und 1505₂), die zwischen entsprechenden Isolationsschichten angeordnet sind. Der Fachmann wird erkennen, dass die Anzahl der Isolationsschichten und die Anzahl der RDLs zu rein veranschaulichenden Zwecken bereitgestellt sind und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken. In anderen Ausführungsformen kann die Umverteilungsstruktur in Abhängigkeit von Entwurfsanforderungen für die resultierende, in einem Package untergebrachte Vorrichtung geeignete Anzahlen von Isolationsschichten und RDLs umfassen.
Ferner werden unter Bezugnahme auf 15 Under-Bump-Metallisierungen (UBMs) 1507 über der Umverteilungsstruktur 1501 und insbesondere elektrisch damit gekoppelt gebildet. In einigen Ausführungsformen kann eine Menge von Öffnungen durch die Isolationsschicht 15033 gebildet werden, um Abschnitte der RDL 15052 freizulegen. In einigen Ausführungsformen können die UBMs 1507 mehrere Schichten aus leitfähigen Materialien, wie beispielsweise eine Schicht aus Titan, eine Schicht aus Kupfer und eine Schicht aus Nickel, umfassen. Der Durchschnittsfachmann wird indes erkennen, dass viele geeignete Anordnungen von Materialien und Schichten bestehen, wie beispielsweise eine Anordnung von Chrom/Chrom-KupferLegierung/Kupfer/Gold, eine Anordnung von Titan/Titan-Wolfram/Kupfer oder eine Anordnung von Kupfer/Nickel/Gold, die sich zur Bildung der UBMs 1507 eignen. Es versteht sich, dass irgendwelche geeigneten Materialien oder Schichten aus Material, die für die UBMs 1507 verwendet werden können, vollständig innerhalb des beabsichtigten Schutzumfangs der vorliegenden Anmeldung enthalten sind. In einigen Ausführungsformen werden Verbinder 1509 über den UBMs 1507 gebildet und elektrisch daran gekoppelt. In einigen Ausführungsformen können die Verbinder 1509 Lötkugeln, Controlled-Collapse-Chip-Connection-Kontakthöcker (C4), Ball-Grid-Array-Kugeln (BGA), Mikrokontakthöcker, mit Electroless Nickel-Electroless Palladium-Immersion Gold (ENEPIG) Technik gebildete Kontakthöcker oder dergleichen sein. In einigen Ausführungsformen, in denen die Verbinder 1509 aus Lotmaterialien gebildet sind, kann ein Reflow-Prozess durchgeführt werden, um das Lotmaterial in die gewünschten Kontakthöckerformen zu formen. In anderen Ausführungsformen können die Verbinder 1509 leitfähige Säulen sein, die unter Verwendung ähnlicher Materialien und Verfahren gebildet werden, wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 5 beschriebenen leitfähigen Säulen 501 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In einigen Ausführungsformen, in denen die Verbinder 1509 leitfähige Säulen umfassen, können die Verbinder 1509 ferner Deckschichten umfassen, die auf der Oberseite der leitfähigen Säulen gebildet werden können. In einigen Ausführungsformen können die Deckschichten ein Lot, Nickel, Zinn, Zinn-Blei, Gold, Silber, Palladium, Indium, Nickel-Palladium-Gold, Nickel-Gold, dergleichen, eine Kombination davon oder dergleichen umfassen und können unter Verwendung eines elektrochemischen Plattierungsprozesses, eines stromlosen Plattierungsprozesses, einer Kombination davon oder dergleichen gebildet werden.
Unter Bezugnahme auf 16A wird nach dem Bilden der Verbinder 1509 die resultierende Struktur an einem Band 1609 angebracht, das durch einen Rahmen 1611 unterstützt wird, derart, dass die Verbinder 1509 das Band 1609 kontaktieren. In einigen Ausführungsformen kann das Band 1609 einen Die-Befestigungsfilm, ein Dicing-Band oder dergleichen umfassen. Anschließend wird der Träger 901 (siehe 15) von der resultierenden Struktur gelöst und legt eine Fläche 1613 der resultierenden Struktur frei.
Ferner unter Bezugnahme auf 16A werden ringförmige Strukturen 1607 über den freiliegenden Flächen der leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und der Einkapselung 1301 gebildet. In einigen Ausführungsformen umgeben die ringförmigen Strukturen 1607 die entsprechenden leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 in einer Draufsicht, wie in 17 veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen werden die ringförmigen Strukturen 1607 durch Abgeben eines Polymermaterials 1603 über gewünschten Stellen auf der Fläche 1613 unter Verwendung einer Abgabeeinrichtung 1601 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann das Polymermaterial 1603 UVaushärtbare Polymermaterialien, wie beispielsweise Epoxidharze, Acrylate, Urethane, Thiole, Kombinationen davon oder dergleichen, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Polymermaterial 1603 in einer flüssigen Form an oder in der Nähe von Grenzflächen zwischen den leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und der Einkapselung 1301 angeordnet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Abgabeeinrichtung 1601 die Fläche 1613 abtasten, wie durch einen Pfeil 1605 angegeben, und das Polymermaterial 1603 über den gewünschten Stellen auf der Fläche 1613 abgeben. In einigen Ausführungsformen kann die Abgabeeinrichtung 1601 eine UV-Lichtquelle umfassen. In einigen Ausführungsformen kann nach dem Abgeben des Polymermaterials 1603 über der gewünschten Stelle auf der Fläche 1613 die UV-Lichtquelle das abgegebene Polymermaterial 1603 mit dem UV-Licht belichten. In einigen Ausführungsformen kann die Wellenlänge des UV-Lichts zwischen etwa 250 nm und etwa 600 nm betragen. In einigen Ausführungsformen kann die UV-Lichtquelle das abgegebene Polymermaterial 1603 während einer Zeit von zwischen etwa 0,1 ms und etwa 1 ms mit dem UV-Licht belichten. Unter dem Einfluss des UV-Lichts wird das abgegebene Polymermaterial 1603 ausgehärtet und einer Polymerisation (Vernetzung) unterzogen, um das abgegebene Polymermaterial 1603 zu härten. Nach dem Aushärten bildet das abgegebene Polymermaterial 1603 die ringförmigen Strukturen 1607, derart, dass die ringförmige Struktur 1607 sich durch Grenzflächen zwischen der Einkapselung 1301 und den leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 erstreckt.
In anderen Ausführungsformen kann das Polymermaterial 1603 warmhärtende Polymermaterialien, wie beispielsweise Epoxidharze, Polyimide, Kombinationen davon oder dergleichen umfassen. In solchen Ausführungsformen kann das Polymermaterial 1603 ausgehärtet werden, indem das Polymermaterial 1603 einer geeigneten Wärmebehandlung unterzogen wird. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen etwa 100 °C und etwa 400 °C durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmebehandlung während einer Zeit zwischen etwa 5 Minuten und etwa 4 Stunden durchgeführt werden.
In einigen Ausführungsformen kann vor dem Bilden der ringförmigen Strukturen 1607 eine freiliegende Fläche der Einkapselung 1301 vertieft werden, um Seitenwände der leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 freizulegen, wie in 16B veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen kontaktieren die ringförmigen Strukturen 1607 die freiliegenden Seitenwände der leitfähigen Durchkontaktierungen 1003. In einigen Ausführungsformen kann die freiliegende Fläche der Einkapselung 1301 unter Verwendung eines geeigneten Ätzprozesses, wie beispielsweise eines anisotropen Trockenätzprozesses, vertieft werden. In einigen Ausführungsformen kann der geeignete Ätzprozess unter Verwendung einer Mischung von Gasen durchgeführt werden, die CF₄, O₂, N₂, Kombinationen davon, oder dergleichen umfasst. Wie vorhergehend mit mehr Details beschrieben, wird auf dem abgegebenen Polymermaterial 1603 kein separater Strukturierungsprozess durchgeführt, um die ringförmigen Strukturen 1607 zu bilden. Dementsprechend ermöglichen verschiedene Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, die Verringerung der Anzahl der Herstellungsschritte und der Herstellungskosten für die Bildung integrierter Schaltungs-Packages.
Unter Bezugnahme auf 17 ist eine Draufsicht der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und der entsprechenden ringförmigen Struktur 1607 veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen weist die leitfähige Durchkontaktierung 1003 eine Breite W₁. auf. In einigen Ausführungsformen weist die ringförmige Struktur 1607 einen Innendurchmesser W2 und einen Außendurchmesser W₃ auf, derart, dass W₃ größer als W2 ist. In einigen Ausführungsformen ist W2 kleiner als W₁, und W₁ ist kleiner als W₃, derart, dass die ringförmige Struktur 1607 sich mit einer Grenzfläche zwischen der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und der Einkapselung 1301 befindet. In einigen Ausführungsformen beträgt die Breite W₁ zwischen etwa 20 µm und etwa 500 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt der Innendurchmesser W2 zwischen etwa 10 µm und etwa 450 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt der Außendurchmesser W₃ zwischen etwa 30 µm und etwa 600 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt ein Verhältnis W₁/W₂ zwischen etwa 1,1 und etwa 2,0. In einigen Ausführungsformen beträgt ein Verhältnis W₃/W₂ zwischen etwa 1,2 und etwa 2,5. In der veranschaulichten Ausführungsform weist die leitfähige Durchkontaktierung 1003 in einer Draufsicht eine Ringform auf und die ringförmige Struktur 1607 weist in einer Draufsicht eine Ringform auf. In anderen Ausführungsformen kann die leitfähige Durchkontaktierung 1003 in der Draufsicht eine ovale Form, eine quadratische Form, eine rechteckige Form, eine vieleckige Form oder dergleichen aufweisen und die Innen- und Außenränder der ringförmigen Struktur 1607 können in einer Draufsicht eine ovale Form, eine quadratische Form, eine rechteckige Form, eine vieleckige Form oder dergleichen aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die leitfähige Durchkontaktierung 1003 und die ringförmige Struktur 1607 in einer Draufsicht ähnliche Formen aufweisen. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen, in denen die leitfähige Durchkontaktierung 1003 in einer Draufsicht eine ovale Form aufweist, die Innen- und Außenränder der entsprechenden ringförmigen Struktur 1607 auch eine ovale Form aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 18A und 18B kann nach dem Bilden der ringförmigen Strukturen 1607 die resultierende Struktur getrennt werden, um einzelne integrierte Schaltungs-Packages 1801A beziehungsweise 1801B zu bilden. Das integrierte Schaltungs-Package 1801A entspricht Ausführungsformen, in denen die Einkapselung 1301 nicht vor dem Bilden der ringförmigen Strukturen 1607 vertieft wird. Das integriert Schaltungs-Package 1801B entspricht Ausführungsformen, in denen die Einkapselung 1301 vor dem Bilden der ringförmigen Strukturen 1607 vertieft wird. In einigen Ausführungsformen kann die resultierende Struktur durch Sägen, ein Laserablationsverfahren, eine Kombination davon oder dergleichen getrennt werden. Anschließend kann jedes von den integrierten Schaltungs-Packages 1801A und jedes von den integrierten Schaltungs-Packages 1801B getestet werden, um Known Good Packages (KGPs) zur weiteren Verarbeitung zu identifizieren.
Unter Bezugnahme auf 19A wird in einigen Ausführungsformen ein Werkstück 1901 an das integrierten Schaltungs-Package 1801A mit einer Menge von Verbindern 1903 gebondet, die sich durch Öffnungen in den ringförmigen Strukturen 1607 erstrecken, um eine gestapelte Halbleitervorrichtung 1900 zu bilden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Werkstück 1901 ein Package. In anderen Ausführungsformen kann das Werkstück 1901 ein oder mehrere Dies, eine gedruckte Leiterplatte (PCB), ein Package-Substrat, ein Interposer oder dergleichen sein. In einigen Ausführungsformen, in denen das Werkstück 1901 ein Package ist, ist die gestapelte Halbleitervorrichtung 1900 eine Package-on-Package-Vorrichtung (PoP). In anderen Ausführungsformen, in denen das Werkstück 1901 ein Die ist, ist die gestapelte Halbleitervorrichtung 1900 eine Chip-on-Package-Vorrichtung (CoP). In einigen Ausführungsformen können die Verbinder 1903 unter Verwendung ähnlicher Materialien und Verfahren gebildet werden wie die vorhergehend unter Bezugnahme auf 15 beschriebenen Verbinder 1509 und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In anderen Ausführungsformen kann das Werkstück 1901 vor dem vorhergehend unter Bezugnahme auf 18A beschriebenen Dicing-Prozess an das integrierte Schaltungs-Package 1801A gebondet werden.
Ferner kann unter Bezugnahme auf 19A ein Füllmaterial 1905 in den Raum zwischen dem Werkstück 1901 und dem integrierten Schaltungs-Package 1801A und die Verbinder 1903 umgebend eingespritzt oder auf eine andere Weise darin gebildet werden. Das Füllmaterial 1905 kann zum Beispiel ein flüssiges Epoxidharz, verformbares Gel, Siliziumgummi oder dergleichen sein, das heißt wird zwischen den Strukturen abgegeben und dann ausgehärtet, um hart zu werden. Dieses Füllmaterial 1905 kann unter anderem verwendet werden, um Schäden an den Verbindern 1903 zu verringern und diese zu schützen.
19B veranschaulicht eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Gebiets 1907 von 19A. In einigen Ausführungsformen weisen die Einkapselung 1301 und die leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 eine Höhe H₁ auf und eine oberste Fläche der ringförmigen Struktur 1607 weist eine Höhe H2 in Bezug auf eine untere Fläche der Einkapselung 1301 auf. In einigen Ausführungsformen ist die Höhe H2 größer als die Höhe H₁. In einigen Ausführungsformen beträgt die Höhe H₁ zwischen etwa 30 µm und etwa 300 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt die Höhe H2 zwischen etwa 35 µm und etwa 350 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt ein Verhältnis H₁/H₂ zwischen etwa 0,8 und etwa 0,99. In einigen Ausführungsformen bildet eine Seitenwand des Verbinders 1903 einen Winkel α₁ mit einer oberen Fläche der entsprechenden Durchkontaktierung 1003. In einigen Ausführungsformen ist der Winkel α₁ kleiner als etwa 70 Grad, wie beispielsweise zwischen etwa 20 Grad und etwa 50 Grad. In einigen Ausführungsformen trennt die ringförmige Struktur 1607 die Einkapselung 1301 von dem Füllmaterial 1905 an der Grenzfläche zwischen der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und dem entsprechenden Verbinder 1903. In einigen Ausführungsformen kann durch Bilden der ringförmigen Struktur 1607 an der Grenzfläche zwischen der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und dem entsprechenden Verbinder 1903 eine Ablösung der Einkapselung 1301 von der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und eine Ablösung des Füllmaterials 1905 von dem Verbinder 1903, während eine Zuverlässigkeitsprüfung auf der gestapelten Halbleitervorrichtung 1900 durchgeführt wird, und/oder während des normalen Betriebs der gestapelten Halbleitervorrichtung 1900 verhindert oder beseitigt werden. In einigen Ausführungsformen können durch Bilden der ringförmigen Struktur 1607 zwischen der Einkapselung 1301 und dem Füllmaterial 1905 die Bildung von Rissen in der Einkapselung 1301 und/oder dem Füllmaterial 1905 und die Ausbreitung der Risse zwischen der Einkapselung 1301 und dem Füllmaterial 1905, während eine Zuverlässigkeitsprüfung auf der gestapelten Halbleitervorrichtung 1900 durchgeführt wird, und/oder während des normalen Betriebs der gestapelten Halbleitervorrichtung 1900 verhindert oder beseitigt werden.
Unter Bezugnahme auf 20A wird in einigen Ausführungsformen ein Werkstück 1901 an das integrierte Schaltungs-Package 1801B mit einer Menge von Verbindern 1903 gebondet, die sich durch Öffnungen in den ringförmigen Strukturen 1607 erstrecken, um eine gestapelte Halbleitervorrichtung 2000 zu bilden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Werkstück 1901 ein Package. In anderen Ausführungsformen kann das Werkstück 1901 ein oder mehrere Dies, eine gedruckte Leiterplatte (PCB), ein Package-Substrat, ein Interposer oder dergleichen sein. In einigen Ausführungsformen, in denen das Werkstück 1901 ein Package ist, ist die gestapelte Halbleitervorrichtung 2000 eine Package-on-Package-Vorrichtung (PoP). In anderen Ausführungsformen, in denen das Werkstück 1901 ein Die ist, ist die gestapelte Halbleitervorrichtung 2000 eine Chip-on-Package-Vorrichtung (CoP). In anderen Ausführungsformen kann das Werkstück 1901 vor dem vorhergehend unter Bezugnahme auf 18B beschriebenen Dicing-Prozess an das integrierte Schaltungs-Package 1801B gebondet werden. In einigen Ausführungsformen kann das Füllmaterial 1905 in den Raum zwischen dem Werkstück 1901 und dem integrierten Schaltungs-Package 1801B und die Verbinder 1903 umgebend eingespritzt oder auf eine andere Weise darin gebildet werden.
20B veranschaulicht eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Gebiets 2001 von 20A. In einigen Ausführungsformen weist die Einkapselung 1301 eine Höhe H₅ auf, die leitfähige Durchkontaktierung 1003 weist eine Höhe H₅ auf und eine oberste Fläche der ringförmigen Struktur 1607 weist eine Höhe H₄ in Bezug auf eine untere Fläche der Einkapselung 1301 auf. In einigen Ausführungsformen ist die Höhe H₄ größer als die Höhe H₅ und die Höhe H₅ ist größer als die Höhe H₅. In einigen Ausführungsformen beträgt die Höhe H₅ zwischen etwa 30 µm und etwa 300 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt die Höhe H₄ zwischen etwa 35 µm und etwa 350 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt die Höhe H₅ zwischen etwa 20 µm und etwa 290 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt ein Verhältnis H₃/H₄ zwischen etwa 0,8 und etwa 0,99. In einigen Ausführungsformen beträgt ein Verhältnis H₄/H₅ zwischen etwa 1,1 und etwa 1,5. In einigen Ausführungsformen bildet eine Seitenwand des Verbinders 1903 einen Winkel α₂ mit einer oberen Fläche der entsprechenden leitfähigen Durchkontaktierung 1003. In einigen Ausführungsformen ist der Winkel α₂ kleiner als etwa 70 Grad, wie beispielsweise zwischen etwa 30 Grad und etwa 50 Grad. In einigen Ausführungsformen trennt die ringförmige Struktur 1607 die Einkapselung 1301 von dem Füllmaterial 1905 an der Grenzfläche zwischen der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und dem entsprechenden Verbinder 1903. In einigen Ausführungsformen kann durch Bilden der ringförmigen Struktur 1607 an der Grenzfläche zwischen der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und dem entsprechenden Verbinder 1903 eine Ablösung der Einkapselung 1301 von der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und eine Ablösung des Füllmaterials 1905 von dem Verbinder 1903, während eine Zuverlässigkeitsprüfung auf der gestapelten Halbleitervorrichtung 2000 durchgeführt wird, und/oder während des normalen Betriebs der gestapelten Halbleitervorrichtung 2000 verhindert oder beseitigt werden. In einigen Ausführungsformen können durch Bilden der ringförmigen Struktur 1607 zwischen der Einkapselung 1301 und dem Füllmaterial 1905 die Bildung von Rissen in der Einkapselung 1301 und/oder dem Füllmaterial 1905 und die Ausbreitung der Risse zwischen der Einkapselung 1301 und dem Füllmaterial 1905, während eine Zuverlässigkeitsprüfung auf der gestapelten Halbleitervorrichtung 2000 durchgeführt wird, und/oder während des normalen Betriebs der gestapelten Halbleitervorrichtung 2000 verhindert oder beseitigt werden.
21 bis 24, 25A, 25B und 26 sind Querschnittsansichten von verschiedenen Verarbeitungsschritten während der Herstellung von integrierten Schaltungs-Packages unter Verwendung der in 1 bis 8 hergestellten integrierten Schaltungs-Dies gemäß einigen Ausführungsformen. Die Ausführungsformen, die in der Folge unter Bezugnahme auf 21 bis 24, 25A, 25B und 26 beschrieben werden, sind den Ausführungsformen ähnlich, die vorhergehend unter Bezugnahme auf 9 bis 15, 16A, 16B, 17, 18A, 18B, 19A, 19B, 20A und 20B beschrieben wurden, wobei gleiche Elemente unter Verwendung der gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.
Unter Bezugnahme auf 21 ist in einigen Ausführungsformen eine Ablöseschicht 903 über einem Träger 901 gebildet, leitfähige Durchkontaktierungen 1003 sind über der Ablöseschicht 903 gebildet und integrierte Schaltungs-Dies 801 sind an der Ablöseschicht 903 angebracht. In einigen Ausführungsformen umfassen die leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 Keimschichten 905 und leitfähige Säulen 1001 über den Keimschichten 905. In einigen Ausführungsformen kann die in 21 veranschaulichte Struktur unter Verwendung von Verfahren, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 9 bis 12 beschrieben, gebildet werden und die Beschreibung wird an dieser Stelle der Kürze halber nicht noch einmal wiederholt.
Ferner unter Bezugnahme auf 21 werden nach dem Bilden der leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und dem Anbringen der integrierten Schaltungs-Dies 801 an der Ablöseschicht 903 ringförmige Strukturen 2101 über der Ablöseschicht 903 und die leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 umgebend gebildet. In einigen Ausführungsformen werden die ringförmigen Strukturen 2101 durch Abgeben eines Polymermaterials 1603 über gewünschten Stellen auf der Ablöseschicht 903 unter Verwendung einer Abgabeeinrichtung 1601 gebildet. In einigen Ausführungsformen kann die Abgabeeinrichtung 1601 die Ablöseschicht 903 abtasten, wie durch einen Pfeil 1605 angegeben, und das Polymermaterial 1603 in einer flüssigen Form über den gewünschten Stellen auf der Ablöseschicht 903 abgeben. In einigen Ausführungsformen kann das Polymermaterial 1603 UV-aushärtbare Polymermaterialien, wie beispielsweise Epoxidharze, Acrylate, Urethane, Thiole, Kombinationen davon oder dergleichen, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Abgabeeinrichtung 1601 eine UV-Lichtquelle umfassen. In einigen Ausführungsformen kann nach dem Abgeben des Polymermaterials 1603 über den gewünschten Stellen auf der Ablöseschicht 903 die UV-Lichtquelle das abgegebene Polymermaterial 1603 mit dem UV-Licht belichten. In einigen Ausführungsformen kann die Wellenlänge des UV-Lichts zwischen etwa 250 nm und etwa 600 nm betragen. In einigen Ausführungsformen kann die UV-Lichtquelle das abgegebene Polymermaterial 1603 während einer Zeit von zwischen 0,1 ms und etwa 1 ms mit dem UV-Licht belichten. Unter dem Einfluss des UV-Lichts wird das abgegebene Polymermaterial 1603 ausgehärtet und einer Polymerisation (Vernetzung) unterzogen, um das abgegebene Polymermaterial 1603 zu härten. Nach dem Aushärten bildet das abgegebene Polymermaterial 1603 die ringförmigen Strukturen 2101. In einigen Ausführungsformen können freiliegende Flächen der ringförmigen Strukturen 2101 nicht ebene Flächen, wie beispielsweise konkave Flächen, sein (siehe 25B).
In anderen Ausführungsformen kann das Polymermaterial 1603 warmhärtende Polymermaterialien, wie beispielsweise Epoxidharze, Polyimide, Kombinationen davon oder dergleichen, umfassen. In solchen Ausführungsformen kann das Polymermaterial 1603 ausgehärtet werden, indem das Polymermaterial 1603 einer geeigneten Wärmebehandlung unterzogen wird. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen etwa 100 °C und etwa 400 °C durchgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmebehandlung während einer Zeit zwischen etwa 5 Minuten und etwa 4 Stunden durchgeführt werden. Wie vorhergehend mit mehr Details beschrieben, wird auf dem abgegebenen Polymermaterial 1603 kein separater Strukturierungsprozess durchgeführt, um die ringförmigen Strukturen 2101 zu bilden. Dementsprechend ermöglichen verschiedene Ausführungsformen, die hier beschrieben werden, die Verringerung der Anzahl der Herstellungsschritte und der Herstellungskosten für die Bildung integrierter Schaltungs-Packages.
Unter Bezugnahme auf 22 ist eine Draufsicht der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und der entsprechenden ringförmigen Struktur 2101 veranschaulicht. In einigen Ausführungsformen weist die leitfähige Durchkontaktierung 1003 eine Breite W₄. auf. In einigen Ausführungsformen weist die ringförmige Struktur 2101 einen Innendurchmesser W₄ und einen Außendurchmesser W₅ auf, die derart sind, dass W₅ größer als W₄ ist. In einigen Ausführungsformen beträgt der Innendurchmesser W₄ zwischen etwa 10 µm und etwa 450 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt der Außendurchmesser W₅ zwischen etwa 30 µm und etwa 600 µm. In einigen Ausführungsformen beträgt ein Verhältnis W₄/W₅ zwischen etwa 0,2 und etwa 0,99. In einigen Ausführungsformen kann die leitfähige Durchkontaktierung 1003 vollständig innerhalb einer Öffnung in der ringförmigen Struktur 2101 angeordnet sein. In der veranschaulichten Ausführungsform weist die leitfähige Durchkontaktierung 1003 in einer Draufsicht eine Kreisform auf und die ringförmige Struktur 2101 weist in einer Draufsicht eine Ringform auf. In anderen Ausführungsformen kann die leitfähige Durchkontaktierung 1003 in einer Draufsicht eine ovale Form, eine quadratische Form, eine rechteckige Form, eine vieleckige Form oder dergleichen aufweisen und die Innen- und Außenränder der ringförmigen Struktur 2101 können in einer Draufsicht eine ovale Form, eine quadratische Form, eine rechteckige Form, eine vieleckige Form oder dergleichen aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die leitfähige Durchkontaktierung 1003 und die ringförmige Struktur 2101 in einer Draufsicht ähnliche Formen aufweisen. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen, in denen die leitfähige Durchkontaktierung 1003 in einer Draufsicht eine ovale Form aufweist, die Innen- und Außenränder der entsprechenden ringförmigen Struktur 2101 auch eine ovale Form aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 23 wird eine Einkapselung 1301 über dem Träger 901 und über den integrierten Schaltungs-Dies 801 und den leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und sie umgebend gebildet. Anschließend wird die Einkapselung 1301 planarisiert, derart, dass obere Flächen der leitfähigen Säulen 501 der integrierten Schaltungs-Dies 801 im Wesentlichen koplanar mit oberen Flächen der leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und einer oberen Fläche der Einkapselung 1301 sind. In einigen Ausführungsformen kann die Einkapselung 1301 unter Verwendung von Verfahren wie unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschrieben gebildet und planarisiert werden, und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt.
Ferner unter Bezugnahme auf 23 wird nach dem Planarisieren der Einkapselung 1310 eine Umverteilungsstruktur 1501 über den integrierten Schaltungs-Dies 801, den leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 und der Einkapselung 1301 gebildet. Anschließend werden Under-Bump-Metallisierungen (UBMs) 1507 über der Umverteilungsstruktur 1501 gebildet und elektrisch daran gekoppelt und Verbinder 1509 werden über den UBMs 1507 gebildet und elektrisch daran gekoppelt. In einigen Ausführungsformen können die Umverteilungsstruktur 1501, die UBMs 1507, und die Verbinder 1509 unter Verwendung von Verfahren wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 15 beschrieben gebildet werden, und die Beschreibung wird an dieser Stelle der Kürze halber nicht noch einmal wiederholt.
Unter Bezugnahme auf 24 wird in einigen Ausführungsformen die resultierende Struktur an einem Band 1609 angebracht, das durch einen Rahmen 1611 unterstützt wird, derart, dass die Verbinder 1509 das Band 1609 kontaktieren. In einigen Ausführungsformen kann das Band 1609 einen Die-Befestigungsfilm, ein Dicing-Band oder dergleichen umfassen. Anschließend wird der Träger 901 (siehe 23) von der resultierenden Struktur gelöst und das Dicing wird durchgeführt, um einzelne integrierte Schaltungs-Packages 2400 zu bilden. In einigen Ausführungsformen kann die resultierende Struktur durch Sägen, ein Laserablationsverfahren, eine Kombination davon oder dergleichen getrennt werden. Anschließend kann jedes von den integrierten Schaltungs-Packages 2400 getestet werden, um Known Good Packages (KGPs) zur weiteren Verarbeitung zu identifizieren.
Unter Bezugnahme auf 25A wird in einigen Ausführungsformen ein Werkstück 1901 an die integrierte Schaltungs-Packages 2400 mit einer Menge von Verbindern 1903 gebondet, die an entsprechende leitfähige Durchkontaktierungen 1003 gekoppelt sind, um eine gestapelte Halbleitervorrichtung 2500 zu bilden. In der veranschaulichten Ausführungsform ist das Werkstück 1901 ein Package. In anderen Ausführungsformen kann das Werkstück 1901 ein oder mehrere Dies, eine gedruckte Leiterplatte (PCB), ein Package-Substrat, ein Interposer oder dergleichen sein. In einigen Ausführungsformen, in denen das Werkstück 1901 ein Package ist, ist die gestapelte Halbleitervorrichtung 2500 eine Package-on-Package-Vorrichtung (PoP). In anderen Ausführungsformen, in denen das Werkstück 1901 ein Die ist, ist die gestapelte Halbleitervorrichtung 2500 eine Chip-on-Package-Vorrichtung (CoP). In anderen Ausführungsformen kann das Werkstück 1901 vor dem vorhergehend unter Bezugnahme auf 24 beschriebenen Dicing-Prozess an das integrierte Schaltungs-Package 2400 gebondet werden.
Ferner kann unter Bezugnahme auf 25A ein Füllmaterial 1905 in den Raum zwischen dem Werkstück 1901 und dem integrierten Schaltungs-Package 2400 und die Verbinder 1903 umgebend eingespritzt oder auf eine andere Weise darin gebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann das Füllmaterial 1905 unter Verwendung von vorhergehend unter Bezugnahme auf 18A beschriebenen Verfahren gebildet werden und die Beschreibung wird an dieser Stelle der Kürze halber nicht noch einmal wiederholt.
25B veranschaulicht eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Gebiets 2501 von 25A. In einigen Ausführungsformen können Flächen der ringförmigen Strukturen 2101, die mit der Einkapselung 1301 in Kontakt sind, nicht ebene Flächen, wie beispielsweise konkave Flächen sein. In einigen Ausführungsformen trennt die ringförmige Struktur 2101 die Einkapselung 1301 von dem Füllmaterial 1905 an der Grenzfläche zwischen der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und dem entsprechenden Verbinder 1903. In einigen Ausführungsformen kann durch Bilden der ringförmigen Struktur 2101 an der Grenzfläche zwischen der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und dem entsprechenden Verbinder 1903 eine Ablösung der Einkapselung 1301 von der leitfähigen Durchkontaktierung 1003 und eine Ablösung des Füllmaterials 1905 von dem Verbinder 1903, während eine Zuverlässigkeitsprüfung auf der gestapelten Halbleitervorrichtung 2500 durchgeführt wird, und/oder während des normalen Betriebs der gestapelten Halbleitervorrichtung 2500 verhindert oder beseitigt werden. In einigen Ausführungsformen können durch Bilden der ringförmigen Struktur 2101 zwischen der Einkapselung 1301 und dem Füllmaterial 1905 die Bildung von Rissen in der Einkapselung 1301 und/oder dem Füllmaterial 1905 und die Ausbreitung der Risse zwischen der Einkapselung 1301 und dem Füllmaterial 1905, während eine Zuverlässigkeitsprüfung auf der gestapelten Halbleitervorrichtung 2500 durchgeführt wird, und/oder während des normalen Betriebs der gestapelten Halbleitervorrichtung 2500 verhindert oder beseitigt werden.
26 veranschaulicht eine gestapelte Halbleitervorrichtung 2600, die durch Bonden eines Werkstücks 1901 an ein integriertes Schaltungs-Package 2601 mit einer an entsprechende leitfähige Durchkontaktierungen 1003 gekoppelten Menge von Verbindern 1903 gebildet ist. In einigen Ausführungsformen kann das integrierte Schaltungs-Package 2601 unter Verwendung ähnlicher Verfahren gebildet werden wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 21 bis 24 beschriebenen integrierten Schaltungs-Packages 2400, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden und die Beschreibung wird der Kürze halber an dieser Stelle nicht noch einmal wiederholt. In der veranschaulichten Ausführungsform werden benachbarte oder angrenzende ringförmige Strukturen 2101 zusammengeführt, um zusammengeführte ringförmige Strukturen 2101 zu bilden. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die zusammengeführte ringförmige Struktur 2101 zwischen benachbarten oder angrenzende leitfähigen Durchkontaktierungen 1003, derart, dass eine Fläche der zusammengeführten ringförmigen Struktur 2101, die von dem Füllmaterial 1905 abgewandt ist, konkave Flächen umfasst. In einigen Ausführungsformen, in denen ein Abstand zwischen den benachbarten leitfähigen Durchkontaktierungen 1003 kleiner als das Zweifache der Breite der einzelnen ringförmigen Strukturen 2101 (gemessen als eine Differenz zwischen dem äußeren Radius und dem inneren Radius der ringförmigen Strukturen 2101) ist, können die benachbarten einzelnen ringförmigen Strukturen 2101 einander berühren und können zusammengeführt werden, um die zusammengeführten ringförmigen Strukturen 2101 zu bilden.
27 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren 2700 zum Bilden eines integrierten Schaltungs-Packages gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht. Das Verfahren 2700 beginnt mit dem Schritt 2701, in dem eine oder mehrere leitfähige Säulen (wie beispielsweise die leitfähigen Durchkontaktierungen 1003, die in 11 veranschaulicht sind) über einem Träger (wie beispielsweise dem Träger 901, der in 11 veranschaulicht ist) gebildet sind, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 9 bis 11 gezeigt. Im Schritt 2703 wird/werden ein oder mehrere integrierte Schaltungs-Dies (wie beispielsweise die integrierten Schaltungs-Dies 801, die in 12 veranschaulicht sind) an dem Träger angebracht, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. Im Schritt 2705 wird eine Einkapselung (wie beispielsweise die Einkapselung 1301, die in 14 veranschaulicht ist) um die eine oder mehreren leitfähigen Säulen und den einen oder die mehreren integrierten Schaltungs-Dies gebildet, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 13 und 14 beschrieben. Im Schritt 2707 wird der Träger entfernt, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 16A und 16B beschrieben. Im Schritt 2709 wird ein Polymermaterial (wie beispielsweise das Polymermaterial 1603, das in 16A und 16B veranschaulicht ist) über der einen oder den mehreren leitfähigen Säulen und der Einkapselung abgegeben, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 16A und 16B beschrieben. Im Schritt 2711 wird das Polymermaterial ausgehärtet, um eine oder mehrere ringförmige Strukturen (wie beispielsweise die ringförmigen Strukturen 1607, die in 16A und 16B veranschaulicht sind) zu bilden, die entsprechende leitfähige Säulen umgeben, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 16A und 16B beschrieben.
28 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren 2800 zum Bilden eines integrierten Schaltungs-Packages gemäß einigen Ausführungsformen veranschaulicht. Das Verfahren 2800 beginnt mit dem Schritt 2801, in dem eine oder mehrere leitfähige Säulen (wie beispielsweise die leitfähigen Durchkontaktierungen 1003, die in 21 veranschaulicht sind) über einem Träger (wie beispielsweise dem Träger 901, der in 21 veranschaulicht ist) gebildet sind, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 21 gezeigt. Im Schritt 2803 wird/werden ein oder mehrere integrierte Schaltungs-Dies (wie beispielsweise die integrierten Schaltungs-Dies 801, die in 21 veranschaulicht sind) an dem Träger angebracht, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. Im Schritt 2805 wird ein Polymermaterial (wie beispielsweise das Polymermaterial 1603, das in 21 veranschaulicht ist) über dem Träger und um die eine oder mehreren leitfähigen Säulen herum abgegeben, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. Im Schritt 2807 wird das Polymermaterial ausgehärtet, um eine oder mehrere ringförmige Strukturen (wie beispielsweise die ringförmigen Strukturen 2101, die in 21 veranschaulicht sind) zu bilden, die entsprechende leitfähige Säulen umgeben, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. Im Schritt 2809 wird eine Einkapselung (wie beispielsweise die Einkapselung 1301, die in 23 veranschaulicht ist) über der einen oder den mehreren ringförmigen Strukturen und um die eine oder mehreren leitfähigen Säulen und den einen oder die mehreren integrierten Schaltungs-Dies herum gebildet, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 23 beschrieben.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Bilden einer leitfähigen Säule über einem Träger; das Anbringen eines integrierten Schaltungs-Dies an dem Träger, wobei der integrierte Schaltungs-Die der leitfähigen Säule benachbart angeordnet ist oder an sie angrenzt; das Bilden einer Einkapselung um die leitfähige Säule und den integrierten Schaltungs-Die; das Entfernen des Trägers, um eine erste Fläche der leitfähigen Säule und eine zweite Fläche der Einkapselung freizulegen; das Bilden eines Polymermaterials über der ersten Fläche und der zweiten Fläche; und das Aushärten des Polymermaterials, um eine ringförmige Struktur zu bilden, wobei ein Innenrand der ringförmigen Struktur die erste Fläche in einer Draufsicht überlappt und wobei ein Außenrand der ringförmigen Struktur die zweite Fläche in der Draufsicht überlappt. In einer Ausführungsform umfasst das Polymermaterial ein UV-aushärtbares Polymermaterial. In einer Ausführungsform umfasst das Aushärten des Polymermaterials das Belichten des Polymermaterials mit UV-Licht. In einer Ausführungsform umfasst das Polymermaterial ein thermisch aushärtbares Polymermaterial. In einer Ausführungsform umfasst das Aushärten des Polymermaterials das Durchführen einer Wärmebehandlung auf dem Polymermaterial. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner vor dem Entfernen des Trägers das Bilden einer Umverteilungsstruktur über der leitfähigen Säule, dem integrierten Schaltungs-Die und der Einkapselung, wobei die Umverteilungsstruktur elektrisch mit der leitfähigen Säule und dem integrierten Schaltungs-Die gekoppelt ist. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner vor dem Bilden des Polymermaterials das Vertiefen der Einkapselung, um eine Seitenwand der leitfähigen Säule freizulegen. In einer Ausführungsform erstreckt sich mindestens ein Abschnitt der ringförmigen Struktur entlang der Seitenwand der leitfähigen Säule. In einer Ausführungsform liegt mindestens ein Abschnitt der leitfähigen Säule durch eine Öffnung in der ringförmigen Struktur frei.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren das Bilden einer leitfähigen Säule über einem Träger; das Anbringen eines integrierten Schaltungs-Dies an dem Träger, wobei der integrierte Schaltungs-Die der leitfähigen Säule benachbart angeordnet ist oder an sie angrenzt; das Bilden eines Polymermaterials über dem Träger und um die leitfähige Säule; das Aushärten des Polymermaterials, um eine ringförmige Struktur zu bilden; und das Bilden einer Einkapselung über der ringförmigen Struktur und um die leitfähige Säule und den integrierten Schaltungs-Die. In einer Ausführungsform umfasst das Polymermaterial ein UV-aushärtbares Polymermaterial. In einer Ausführungsform umfasst das Aushärten des Polymermaterials das Belichten des Polymermaterials mit UV-Licht. In einer Ausführungsform umfasst das Polymermaterial ein thermisch aushärtbares Polymermaterial. In einer Ausführungsform umfasst das Aushärten des Polymermaterials das Durchführen einer Wärmebehandlung auf dem Polymermaterial. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bilden einer Umverteilungsstruktur über der leitfähigen Säule, dem integrierten Schaltungs-Die und der Einkapselung, wobei die Umverteilungsstruktur elektrisch mit der leitfähigen Säule und dem integrierten Schaltungs-Die gekoppelt ist. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner nach dem Bilden der Umverteilungsstruktur das Entfernen des Trägers, um eine erste Fläche der leitfähigen Säule und eine zweite Fläche der ringförmigen Struktur freizulegen. In einer Ausführungsform ist die erste Fläche im Wesentlichen auf gleicher Ebene mit der zweiten Fläche. In einer Ausführungsform ist eine Grenzfläche zwischen der ringförmigen Struktur und der Einkapselung nicht eben.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Struktur einen integrierten Schaltungs-Die; eine Einkapselung, die sich entlang von Seitenwänden des integrierten Schaltungs-Dies erstreckt, wobei die Einkapselung eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die der ersten Fläche entgegengesetzt ist; eine leitfähige Säule, die sich durch die Einkapselung zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche erstreckt; und eine ringförmige Struktur, die an der ersten Fläche der Einkapselung angeordnet ist, wobei die ringförmige Struktur die leitfähige Säule in einer Draufsicht umgibt. In einer Ausführungsform ist eine dritte Fläche der leitfähigen Säule im Wesentlichen auf gleicher Ebene mit der ersten Fläche der Einkapselung, wobei ein Innenrand der ringförmigen Struktur die dritte Fläche in der Draufsicht überlappt und wobei ein Außenrand der ringförmigen Struktur die erste Fläche in der Draufsicht überlappt. In einer Ausführungsform umfasst die Struktur ferner ein Lotgebiet, das sich in eine Öffnung in der ringförmigen Struktur erstreckt, wobei das Lotgebiet elektrisch an die leitfähige Säule gekoppelt ist. In einer Ausführungsform erstreckt sich mindestens ein Abschnitt der leitfähigen Säule über der ersten Fläche der Einkapselung und wobei mindestens ein Abschnitt der ringförmigen Struktur sich entlang einer Seitenwand der leitfähigen Säule erstreckt. In einer Ausführungsform ist eine dritte Fläche der leitfähigen Säule im Wesentlichen auf gleicher Ebene mit einer vierten Fläche der ringförmigen Struktur. In einer Ausführungsform ist eine Grenzfläche zwischen der ringförmigen Struktur und der Einkapselung nicht eben.
Es können auch andere Merkmale und Prozesse enthalten sein. Zum Beispiel können Prüfungsstrukturen enthalten sein, um die Überprüfungstests des 3D-Packages oder der 3DIC-Vorrichtungen zu unterstützen. Diese Strukturen können zum Beispiel Prüfungsinseln umfassen, die in einer Umverteilungsschicht oder auf einem Substrat gebildet sind, wodurch die Überprüfung des 3D-Packages oder der 3DIC, die Verwendung von Prüfköpfen und/oder Probecards und dergleichen ermöglicht wird. Die Überprüfungstests können auf Zwischenstrukturen sowie auf der endgültigen Struktur durchgeführt werden. Darüber hinaus können die hier offenbarten Strukturen und Verfahren in Verbindung mit Prüfmethodologien verwendet werden, die die Zwischenprüfung von Known Good Dies einschließen, um die Leistung zu erhöhen und die Kosten zu senken.

Claims

Verfahren, das Folgendes aufweist: Bilden einer leitfähigen Säule (1001) über einem Träger (901); Anbringen eines integrierten Schaltungs-Dies (801) an dem Träger (90), wobei der integrierte Schaltungs-Die (801) der leitfähigen Säule (1001) benachbart angeordnet ist oder an sie angrenzt; Bilden einer Einkapselung (1301) um die leitfähige Säule (1001) und den integrierten Schaltungs-Die (801); Entfernen des Trägers (901), um eine erste Fläche der leitfähigen Säule (1001) und eine zweite Fläche der Einkapselung (1301) freizulegen; Aufbringen eines Polymermaterials (1603) über der ersten Fläche und der zweiten Fläche im Bereich einer Grenzfläche zwischen der leitfähigen Säule (1001) und der Einkapselung (1301); und Aushärten des Polymermaterials, um eine ringförmige Struktur (1607) mit einem Innenrand und einem Außenrand zu bilden, wobei der Innenrand der ringförmigen Struktur (1607) die erste Fläche in einer Draufsicht überlappt und wobei der Außenrand der ringförmigen Struktur (1607) die zweite Fläche in der Draufsicht überlappt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polymermaterial (1603) ein UV-aushärtbares Polymermaterial aufweist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Aushärten des Polymermaterials (1603) das Belichten des Polymermaterials mit UV-Licht aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Polymermaterial (1603) ein thermisch aushärtbares Polymermaterial aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Aushärten des Polymermaterials das Durchführen einer Wärmebehandlung auf dem Polymermaterial aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner vor dem Entfernen des Trägers (901) eine Umverteilungsstruktur (1501) über der leitfähigen Säule, dem integrierten Schaltungs-Die und der Einkapselung gebildet wird, wobei die Umverteilungsstruktur (1501) elektrisch mit der leitfähigen Säule (1001) und dem integrierten Schaltungs-Die (801) gekoppelt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner vor dem Aufbringen des Polymermaterials (1603) das Vertiefen der Einkapselung (1301) vorsieht, um eine Seitenwand der leitfähigen Säule (1001) freizulegen.
Verfahren, das Folgendes aufweist: Bilden einer leitfähigen Säule (1001) über einem Träger (901); Anbringen eines integrierten Schaltungs-Dies (801) an dem Träger (901), wobei der integrierte Schaltungs-Die (801) der leitfähigen Säule (1001) benachbart angeordnet ist oder an sie angrenzt; Aufbringen eines Polymermaterials (1603) über dem Träger (901) und um die leitfähige Säule (1001) herum; Aushärten des Polymermaterials (1603), um eine ringförmige Struktur (2101) zu bilden; und Bilden einer Einkapselung (1301) über der ringförmigen Struktur (2101) und um die leitfähige Säule (1001) und den integrierten Schaltungs-Die (801), wobei die ringförmige Struktur (2101) im Bereich einer Grenzfläche zwischen der leitfähigen Säule (1001) und der Einkapselung (1301) zu liegen kommt.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Polymermaterial (1603) ein UV-aushärtbares Polymermaterial aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Aushärten des Polymermaterials (1603) das Belichten des Polymermaterials mit UV-Licht aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Polymermaterial (1603) ein thermisch aushärtbares Polymermaterial aufweist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Aushärten des Polymermaterials (1603) das Durchführen einer Wärmebehandlung auf dem Polymermaterial aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, das ferner das Bilden einer Umverteilungsstruktur (1501) über der leitfähigen Säule (1001), dem integrierten Schaltungs-Die (8901) und der Einkapselung (1301) aufweist, wobei die Umverteilungsstruktur (1501) elektrisch mit der leitfähigen Säule (1001) und dem integrierten Schaltungs-Die (801) gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, das ferner nach dem Bilden der Umverteilungsstruktur (1501) das Entfernen des Trägers (901) aufweist, um eine erste Fläche der leitfähigen Säule (1001) und eine zweite Fläche der ringförmigen Struktur (2101) freizulegen.
Struktur, die Folgendes aufweist: einen integrierten Schaltungs-Die (801); eine Einkapselung (1301), die sich entlang von Seitenwänden des integrierten Schaltungs-Dies (801) erstreckt, wobei die Einkapselung (1301) eine erste Fläche und eine zweite Fläche aufweist, die der ersten Fläche entgegengesetzt ist; eine leitfähige Säule (1001), die sich durch die Einkapselung (1301) zwischen der ersten Fläche und der zweiten Fläche erstreckt; und eine ringförmige Struktur (1607; 2101), die an der ersten Fläche der Einkapselung (1301) angeordnet ist, wobei die ringförmige Struktur (1607; 2101) die leitfähige Säule (1001) in einer Draufsicht umgibt und im Bereich einer Grenzfläche zwischen der leitfähigen Säule (1001) und der Einkapselung (1301) liegt.
Struktur nach Anspruch 15, wobei eine dritte Fläche der leitfähigen Säule (1001) auf gleicher Ebene mit der ersten Fläche der Einkapselung (1301) ist, wobei ein Innenrand der ringförmigen Struktur (1607) die dritte Fläche in der Draufsicht überlappt und wobei ein Außenrand der ringförmigen Struktur (1607) die erste Fläche in der Draufsicht überlappt.
Struktur nach Anspruch 15 oder 16, die ferner ein Lotgebiet aufweist, das sich in eine Öffnung in der ringförmigen Struktur (1607) erstreckt, wobei das Lotgebiet elektrisch an die leitfähige Säule (1001) gekoppelt ist.
Struktur nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei sich mindestens ein Abschnitt der leitfähigen Säule (1001) über der ersten Fläche der Einkapselung (1301) erstreckt und wobei mindestens ein Abschnitt der ringförmigen Struktur (1607) sich entlang einer Seitenwand der leitfähigen Säule (1001) erstreckt.
Struktur nach Anspruch 15, wobei eine dritte Fläche der leitfähigen Säule (1001) auf gleicher Ebene mit einer vierten Fläche der ringförmigen Struktur (2101) ist.
Struktur nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei eine Grenzfläche zwischen der ringförmigen Struktur (1607; 2101) und der Einkapselung (1301) nicht eben ist.