DE102021100006A1

DE102021100006A1 - Halbleitervorrichtung und verfahren

Info

Publication number: DE102021100006A1
Application number: DE102021100006.8A
Authority: DE
Inventors: Chia-Kuei Hsu; Ming-Chih Yew; Shu-Shen Yeh; Che-Chia Yang; Po-Yao Lin; Shin-puu Jeng
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2020-04-27
Filing date: 2021-01-04
Publication date: 2021-10-28
Also published as: KR20210133125A; KR102473590B1

Abstract

Eine Ausführungsform betrifft eine Package-Struktur mit einem ersten integrierten Schaltungs-Die und einer Umverteilungsstruktur, die an den ersten integrierten Schaltungs-Die gebondet ist, wobei die Umverteilungsstruktur Folgendes aufweist: eine erste Metallisierungsstruktur in einer ersten dielektrischen Schicht, wobei die erste Metallisierungsstruktur eine Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen aufweist, wobei die ersten leitfähigen Strukturelemente jeweils eine erste leitfähige Durchkontaktierung und eine erste leitfähige Leitung umfassen, die über der ersten dielektrischen Schicht angeordnet ist und mit der jeweiligen ersten leitfähigen Durchkontaktierung elektrisch verbunden ist, wobei die ersten leitfähigen Leitungen in einer Draufsicht jeweils eine Kurvenform aufweisen; eine zweite dielektrische Schicht über der ersten dielektrischen Schicht und der ersten Metallisierungsstruktur; und eine zweite Metallisierungsstruktur in der zweiten dielektrischen Schicht, wobei die zweite Metallisierungsstruktur eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen in der zweiten dielektrischen Schicht aufweist, wobei die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen jeweils über einer jeweiligen ersten leitfähigen Leitung angeordnet sind und mit dieser elektrisch verbunden sind.

Description

Prioritätsanspruch und Querverweis
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 27. April 2020 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 63/015 775 , die durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist.
Hintergrund
Die Halbleiterindustrie hat auf Grund von ständigen Verbesserungen bei der Integrationsdichte verschiedener elektronischer Komponenten (z. B. Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren usw.) ein rasches Wachstum erfahren. Zum größten Teil ist diese Verbesserung der Integrationsdichte auf mehrmalige Verringerungen der kleinsten Strukturbreite zurückzuführen, wodurch mehr Komponenten auf einer gegebenen Fläche integriert werden können. Da die Forderung nach einer Verkleinerung von elektronischen Vorrichtungen stärker geworden ist, ist ein Bedarf an schnelleren und kreativeren Verkappungsverfahren für Halbleiterdies entstanden. Ein Beispiel für solche Verkappungssysteme ist die Package-on-Package-Technologie (PoP-Technologie). Bei einer PoP-Vorrichtung wird ein oberes Halbleiter-Package auf ein unteres Halbleiter-Package gestapelt, um einen hohen Integrationsgrad und eine hohe Komponentendichte zu erzielen. Die PoP-Technologie ermöglicht im Allgemeinen die Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit verbesserten Funktionalitäten und kleinen Anschlussflächen auf einer gedruckten Leiterplatte (PCB).
Figurenliste
Aspekte der vorliegenden Offenbarung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Elemente nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Vielmehr können die Abmessungen der verschiedenen Elemente zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.

1 zeigt eine Schnittansicht eines integrierten Schaltungs-Dies gemäß einigen Ausführungsformen.
Die 2 bis 7 und 10 bis 18 zeigen Schnittansichten von Zwischenstufen während eines Prozesses zur Herstellung einer Package-Komponente gemäß einigen Ausführungsformen.
8 ist eine Draufsicht von leitfähigen Strukturelementen gemäß einigen Ausführungsformen.
Die 9A und 9B sind detaillierte Draufsichten der in 8 gezeigten leitfähigen Strukturelemente gemäß einigen Ausführungsformen.
19 zeigt eine Schnittansicht der Herstellung und Implementierung von Vorrichtungsstapeln gemäß einigen Ausführungsformen.

Detaillierte Beschreibung
Die nachstehende Beschreibung liefert viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale der Erfindung. Nachstehend werden spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Erfindung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element hergestellt werden können, sodass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus können in der vorliegenden Erfindung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Übersichtlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor.
Darüber hinaus können hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „darunter befindlich“, „unter“, „untere(r)“/„unteres“, „darüber befindlich“, „obere(r)“/„oberes“ und dergleichen, zur einfachen Beschreibung der Beziehung eines Elements oder einer Struktur zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Strukturen verwendet werden, die in den Figuren dargestellt sind. Die räumlich relativen Begriffe sollen zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Orientierung andere Orientierungen der in Gebrauch oder in Betrieb befindlichen Vorrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann anders ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in einer anderen Orientierung), und die räumlich relativen Deskriptoren, die hier verwendet werden, können ebenso entsprechend interpretiert werden.
Es werden Umverteilungsstrukturen mit Metallisierungsstrukturen sowie Verfahren zu deren Herstellung gemäß einigen Ausführungsformen bereitgestellt. Insbesondere weisen die Umverteilungsstrukturen Metallisierungsstrukturen mit Formen auf, die eine größere Flexibilität ermöglichen, damit die Metallisierungsstruktur einer Durchbiegung und anderen Verformungen standhalten kann, ohne zu zerbrechen. Zum Beispiel können die Metallisierungsstrukturen eine Kurvenform, eine C-Form oder eine U-Form in einer Draufsicht haben. Metallisierungsstrukturen in Umverteilungsstrukturen können sich auf Grund einer CTE-Diskrepanz (CTE: Wärmeausdehnungskoeffizient) zwischen Materialien in einem Halbleiter-Package durchbiegen oder verformen. Diese CTE-Diskrepanz kann dazu führen, dass die Metallisierungsstrukturen auf Grund der Durchbiegung und Verformung einer hohen mechanischen Spannung ausgesetzt werden. Die offenbarten Formen der Metallisierungsstrukturen mit der erhöhten Flexibilität erhöhen jedoch die Zuverlässigkeit der Umverteilungsstruktur. Diese flexibel geformten Metallisierungsstrukturen sind von konformen dielektrischen Schichten, wie etwa Polymerschichten, umschlossen. Die Kombination aus den flexibel geformten Metallisierungsstrukturen und den umschließenden konformen dielektrischen Schichten stellt einen Puffer zum Entspannen in der Umverteilungsstruktur und der Package-Struktur bereit.
1 zeigt eine Schnittansicht eines integrierten Schaltungs-Dies 50 gemäß einigen Ausführungsformen. Der integrierte Schaltungs-Die 50 wird bei der späteren Bearbeitung zu einem integrierten Schaltungs-Package verkappt. Der integrierte Schaltungs-Die 50 kann Folgendes sein: ein Logik-Die, z. B. ein CPU-Die (CPU: Hauptprozessor), ein GPU-Die (GPU: Grafikprozessor), ein SoC-Die (SoC: System-on-a-Chip), ein Anwendungsprozessor-Die (AP-Die), ein Microcontroller-Die; ein Speicher-Die, z. B. ein DRAM-Die (DRAM: dynamischer Direktzugriffsspeicher), ein SRAM-Die (SRAM: statischer Direktzugriffsspeicher), ein Power-Management-Die, z. B. ein integrierter Power-Management-Schaltkreis (PMIC), ein Hochfrequenz-Die (HF-Die), ein Sensor-Die; ein MEMS-Die (MEMS: mikroelektromechanisches System); ein Signalverarbeitungs-Die, z. B. ein DSP-Die (DSP: digitale Signalverarbeitung); ein Front-End-Die, z. B. ein analoger Front-End-Die (AFE-Die), oder dergleichen; oder eine Kombination davon.
Der Integrierter-Schaltkreis-Die 50 kann in einem Wafer hergestellt werden, der unterschiedliche Vorrichtungsbereiche aufweisen kann, die in späteren Schritten vereinzelt werden, um eine Mehrzahl von integrierten Schaltungs-Dies herzustellen. Der integrierte Schaltungs-Die 50 kann mit geeigneten Herstellungsprozessen bearbeitet werden, um integrierte Schaltkreise herzustellen. Der integrierte Schaltungs-Die 50 weist zum Beispiel ein Halbleitersubstrat 52 auf, wie etwa dotiertes oder undotiertes Silizium oder eine aktive Schicht eines Halbleiter-auf-Isolator-Substrats (SOI-Substrats). Das Halbleitersubstrat 52 kann Folgendes aufweisen: andere Halbleitermaterialien, wie etwa Germanium; einen Verbindungshalbleiter, wie etwa Siliziumcarbid, Galliumarsen, Galliumphosphid, Indiumphosphid, Indiumarsenid und/oder Indiumantimonid; einen Legierungshalbleiter, wie etwa SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP und/oder GaInAsP; oder Kombinationen davon. Andere Substrate, wie etwa mehrschichtige oder Gradient-Substrate, können ebenfalls verwendet werden. Das Halbleitersubstrat 52 hat eine aktive Seite (z. B. die Seite, die in 1 nach oben zeigt), die gelegentlich als eine Vorderseite bezeichnet wird, und eine inaktive Seite (z. B. die Seite, die in 1 nach unten zeigt), die gelegentlich als eine Rückseite bezeichnet wird.
Auf der Vorderseite des Halbleitersubstrats 52 können Vorrichtungen 54 (die durch einen Transistor dargestellt sind) hergestellt werden. Die Vorrichtungen 54 können aktive Vorrichtungen (z. B. Transistoren, Dioden usw.), Kondensatoren, Widerstände oder dergleichen sein. Über der Vorderseite des Halbleitersubstrats 52 wird ein Zwischenschicht-Dielektrikum (ILD) 56 hergestellt. Das ILD 56 umschließt die Vorrichtungen 54 und kann diese bedecken. Das ILD 56 kann eine oder mehrere dielektrische Schichten aufweisen, die aus Materialien wie Phosphorsilicatglas (PSG), Borsilicatglas (BSG), Borphosphorsilicatglas (BPSG), undotiertem Silicatglas (USG) oder dergleichen hergestellt sind.
Durch das ILD 56 erstrecken sich leitfähige Stifte 58, um die Vorrichtungen 54 physisch und elektrisch zu verbinden. Wenn die Vorrichtungen 54 zum Beispiel Transistoren sind, können die leitfähigen Stifte 58 Gates und Source-/Drainbereiche der Transistoren verbinden. Die leitfähigen Stifte 58 können aus Wolfram, Cobalt, Nickel, Kupfer, Silber, Gold, Aluminium oder dergleichen oder Kombinationen davon hergestellt werden. Über dem ILD 56 und den leitfähigen Stiften 58 ist eine Interconnect-Struktur 60 angeordnet. Die Interconnect-Struktur 60 verbindet die Vorrichtungen 54 miteinander zu einem integrierten Schaltkreis. Die Interconnect-Struktur 60 kann zum Beispiel von Metallisierungsstrukturen in dielektrischen Schichten auf dem ILD 56 gebildet werden. Die Metallisierungsstrukturen umfassen Metallleitungen und Durchkontaktierungen, die in einer oder mehreren dielektrischen Low-k-Schichten hergestellt sind. Die Metallisierungsstrukturen der Interconnect-Struktur 60 sind durch die leitfähigen Stifte 58 mit den Vorrichtungen 54 elektrisch verbunden.
Der integrierte Schaltungs-Die 50 weist außerdem Pads 62, wie etwa Aluminiumpads, auf, mit denen Außenanschlüsse hergestellt werden. Die Pads 62 sind auf der aktiven Seite des integrierten Schaltungs-Dies 50 angeordnet, wie etwa in und/oder auf der Interconnect-Struktur 60. Eine oder mehrere Passivierungsschichten 64 sind auf dem integrierten Schaltungs-Die 50 angeordnet, wie etwa auf Teilen der Interconnect-Struktur 60 und den Pads 62. Durch die Passivierungsschichten 64 erstrecken sich Öffnungen bis zu den Pads 62. Die-Verbindungselemente 66, wie etwa leitfähige Säulen (die zum Beispiel aus einem Metall wie Kupfer hergestellt sind), erstrecken sich durch die Öffnungen in den Passivierungsschichten 64 und sind physisch und elektrisch mit jeweiligen der Pads 62 verbunden. Die Die-Verbindungselemente 66 können zum Beispiel durch Plattieren oder dergleichen hergestellt werden. Die Die-Verbindungselemente 66 verbinden die jeweiligen integrierten Schaltkreise des integrierten Schaltungs-Dies 50 elektrisch.
Optional können Lotbereiche (z. B. Lotkugeln oder Lötkontakthügel) auf den Pads 62 angeordnet werden. Die Lotkugeln können zum Durchführen einer Chipsondenprüfung (CP-Prüfung) an dem integrierten Schaltungs-Die 50 verwendet werden. Die CP-Prüfung kann an dem integrierten Schaltungs-Die 50 durchgeführt werden, um zu ermitteln, ob der integrierte Schaltungs-Die 50 ein erwiesenermaßen guter Die (KGD) ist. Somit werden nur integrierte Schaltungs-Dies 50, die KGDs sind, weiterbearbeitet und verkappt, und Dies, die die CP-Prüfung nicht bestehen, werden nicht verkappt. Nach der CP-Prüfung können die Lotbereiche in späteren Bearbeitungsschritten entfernt werden.
Auf der aktiven Seite des integrierten Schaltungs-Dies 50, wie etwa auf den Passivierungsschichten 64 und den Die-Verbindungselementen 66, kann eine dielektrische Schicht 68 hergestellt werden (oder auch nicht). Die dielektrische Schicht 68 verkapselt die Die-Verbindungselemente 66 seitlich und grenzt seitlich an den integrierten Schaltungs-Die 50 an. Zunächst kann die dielektrische Schicht 68 die Die-Verbindungselemente 66 verdecken, sodass sich die oberste Seite der dielektrischen Schicht 68 über obersten Seiten der Die-Verbindungselemente 66 befindet. Bei einigen Ausführungsformen, bei denen Lotbereiche auf den Die-Verbindungselementen 66 angeordnet sind, kann die dielektrische Schicht 68 auch die Lotbereiche verdecken. Alternativ können die Lotbereiche vor dem Herstellen der dielektrischen Schicht entfernt werden.
Die dielektrische Schicht 68 kann ein Polymer, wie etwa Polybenzoxazol (PBO), ein Polyimid, Benzocyclobuten (BCB) oder dergleichen; ein Nitrid, wie etwa Siliziumnitrid oder dergleichen; ein Oxid, wie etwa Siliziumoxid, PSG, BSG, BPSG oder dergleichen; oder dergleichen oder eine Kombination davon sein. Die dielektrische Schicht 68 kann zum Beispiel durch Schleuderbeschichtung, Laminierung, chemische Aufdampfung (CVD) oder dergleichen hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen werden die Die-Verbindungselemente 66 während der Herstellung des integrierten Schaltungs-Dies 50 durch die dielektrische Schicht 68 freigelegt. Bei einigen Ausführungsformen bleiben die Die-Verbindungselemente 66 verdeckt und werden während eines späteren Prozesses zum Verkappen des integrierten Schaltungs-Dies 50 freigelegt. Durch das Freilegen der Die-Verbindungselemente 66 können Lotbereiche entfernt werden, die auf den Die-Verbindungselementen 66 vorhanden sein können.
Bei einigen Ausführungsformen ist der integrierte Schaltungs-Die 50 eine Stapelvorrichtung, die mehrere Halbleitersubstrate 52 aufweist. Der integrierte Schaltungs-Die 50 kann zum Beispiel eine Speichervorrichtung, wie etwa ein HMC-Modul (HMC: Hybridspeicherwürfel), ein HBM-Modul (HBM: Speicher mit hoher Bandbreite) oder dergleichen, sein, die mehrere Speicher-Dies aufweist. Bei diesen Ausführungsformen weist der integrierte Schaltungs-Die 50 mehrere Halbleitersubstrate 52 auf, die durch Substrat-Durchkontaktierungen (TSVs) miteinander verbunden sind. Die Halbleitersubstrate 52 können jeweils eine Interconnect-Struktur 60 aufweisen (oder auch nicht).
Die 2 bis 18 zeigen Schnittansichten von Zwischenstufen während eines Prozesses zur Herstellung einer Package-Komponente 100 gemäß einigen Ausführungsformen. Gezeigt sind ein erster Package-Bereich 100A und ein zweiter Package-Bereich 100B, wobei ein oder mehrere der integrierten Schaltungs-Dies 50 in jedem der Package-Bereiche 100A und 100B zu einem integrierten Schaltungs-Package verkappt werden. Die Integrierten Schaltungs-Packages können auch als integrierte Fan-out-Packages (InFO-Packages) bezeichnet werden.
In 2 wird ein Trägersubstrat 102 bereitgestellt, und auf dem Trägersubstrat 102 wird eine Ablöseschicht 104 hergestellt. Das Trägersubstrat 102 kann ein Glas-Trägersubstrat, ein Keramik-Trägersubstrat oder dergleichen sein. Das Trägersubstrat 102 kann ein Wafer sein, sodass mehrere Packages gleichzeitig auf dem Trägersubstrat 102 hergestellt werden können.
Die Ablöseschicht 104 kann aus einem Material auf Polymerbasis hergestellt werden, das zusammen mit dem Trägersubstrat 102 von darüber befindlichen Strukturen, die in späteren Schritten hergestellt werden, entfernt werden kann. Bei einigen Ausführungsformen ist die Ablöseschicht 104 ein durch Wärme ablösbares Material auf Epoxidbasis, das beim Erwärmen sein Haftvermögen verliert, wie etwa ein LTHC-Ablösebelag (LTHC: Licht-Wärme-Umwandlung). Bei anderen Ausführungsformen kann die Ablöseschicht 104 ein Ultraviolett(UV)-Klebstoff sein, der sein Haftvermögen verliert, wenn er mit UV-Licht bestrahlt wird. Die Ablöseschicht 104 kann als eine Flüssigkeit verteilt werden und gehärtet werden, oder sie kann eine Laminatschicht, mit der das Trägersubstrat 102 beschichtet wird, oder dergleichen sein. Eine Oberseite der Ablöseschicht 104 kann egalisiert werden und kann ein hohes Maß an Planarität haben.
In den 3 bis 7 wird eine Umverteilungsstruktur 120 (siehe 7) über der Ablöseschicht 104 hergestellt. Die Umverteilungsstruktur 120 weist dielektrische Schichten 124, 128, 132, 136 und 140 und Metallisierungsstrukturen 126, 130, 134 und 138 auf. Die Metallisierungsstrukturen können auch als Umverteilungsschichten oder Umverteilungsleitungen bezeichnet werden. Die Umverteilungsstruktur 120 ist als ein Beispiel mit vier Schichten von Metallisierungsstrukturen gezeigt. In der Umverteilungsstruktur 120 können mehr oder weniger dielektrische Schichten und Metallisierungsstrukturen hergestellt werden. Wenn weniger dielektrische Schichten und Metallisierungsstrukturen hergestellt werden sollen, können nachstehend beschriebene Schritte und Prozesse weggelassen werden. Wenn mehr dielektrische Schichten und Metallisierungsstrukturen hergestellt werden sollen, können nachstehend beschriebene Schritte und Prozesse wiederholt werden.
In 3 wird die dielektrische Schicht 124 auf der Ablöseschicht 104 abgeschieden. Bei einigen Ausführungsformen wird die dielektrische Schicht 124 aus einem lichtempfindlichen Material, wie etwa PBO, einem Polyimid, BCB oder dergleichen hergestellt, das unter Verwendung einer lithografischen Maske strukturiert werden kann. Die dielektrische Schicht 124 kann durch Schleuderbeschichtung, CVD, Laminierung oder dergleichen oder eine Kombination davon hergestellt werden. Die dielektrische Schicht 124 wird dann strukturiert, um Öffnungen zu erzeugen, die Teile der Ablöseschicht 104 freilegen. Das Strukturieren kann mit einem geeigneten Verfahren durchgeführt werden, wie etwa durch Belichten und Entwickeln der dielektrischen Schicht 124, wenn sie ein lichtempfindliches Material ist, oder durch Ätzen, zum Beispiel durch anisotropes Ätzen.
Dann wird die Metallisierungsstruktur 126 hergestellt. Die Metallisierungsstruktur 126 umfasst leitfähige Elemente, die sich entlang der Hauptfläche der dielektrischen Schicht 124 und durch die dielektrische Schicht 124 erstrecken. Zum Beispiel kann die Metallisierungsstruktur 126 dadurch hergestellt werden, dass eine Seedschicht über der dielektrischen Schicht 124 und in den Öffnungen hergestellt wird, die sich durch die dielektrische Schicht 124 erstrecken. Bei einigen Ausführungsformen ist die Seedschicht eine Metallschicht, die eine einzelne Schicht oder eine Verbundschicht mit einer Mehrzahl von Teilschichten sein kann, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Seedschicht eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Seedschicht kann zum Beispiel durch physikalische Aufdampfung (PVD) oder dergleichen hergestellt werden. Dann wird auf der Seedschicht ein Fotoresist hergestellt, das anschließend strukturiert wird. Das Fotoresist kann durch Schleuderbeschichtung oder dergleichen hergestellt werden und kann für die Strukturierung belichtet werden. Die Struktur des Fotoresists entspricht der Metallisierungsstruktur 126. Durch das Strukturieren werden Öffnungen durch das Fotoresist erzeugt, um die Seedschicht freizulegen. In den Öffnungen des Fotoresists und auf den freigelegten Teilen der Seedschicht wird dann ein leitfähiges Material abgeschieden. Das leitfähige Material kann durch Plattierung, wie etwa Elektroplattierung oder stromlose Plattierung, oder dergleichen abgeschieden werden. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder dergleichen sein. Die Kombination aus dem leitfähigen Material und den darunter befindlichen Teilen der Seedschicht bildet die Metallisierungsstruktur 126. Dann werden das Fotoresist und die Teile der Seedschicht entfernt, auf denen das leitfähige Material nicht abgeschieden worden ist. Das Fotoresist kann mit einem geeigneten Ablösungs- oder Stripping-Verfahren, zum Beispiel unter Verwendung eines Sauerstoff-Plasmas oder dergleichen, entfernt werden. Nachdem das Fotoresist entfernt worden ist, werden freigelegte Teile der Seedschicht zum Beispiel mit einem geeigneten Ätzprozess, wie etwa durch Nass- oder Trockenätzung, entfernt.
In 4 wird die dielektrische Schicht 128 auf der Metallisierungsstruktur 126 und der dielektrischen Schicht 124 abgeschieden. Die dielektrische Schicht 128 kann in einer ähnlichen Weise und aus einem ähnlichen Material wie die dielektrische Schicht 124 hergestellt werden.
Dann wird die Metallisierungsstruktur 130 hergestellt. Die Metallisierungsstruktur 130 umfasst Leitungsteile auf und entlang der Hauptfläche der dielektrischen Schicht 128. Die Metallisierungsstruktur 130 umfasst weiterhin Durchkontaktierungsteile, die sich durch die dielektrische Schicht 128 erstrecken, um die Metallisierungsstruktur 126 physisch und elektrisch zu verbinden. Die Metallisierungsstruktur 130 kann in einer ähnlichen Weise und aus einem ähnlichen Material wie die Metallisierungsstruktur 126 hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen hat die Metallisierungsstruktur 130 eine andere Größe als die Metallisierungsstruktur 126. Zum Beispiel können die leitfähigen Leitungen und/oder Durchkontaktierungen der Metallisierungsstruktur 130 breiter oder dicker als die leitfähigen Leitungen und/oder Durchkontaktierungen der Metallisierungsstruktur 126 sein. Außerdem kann die Metallisierungsstruktur 130 mit einem größeren Abstand als die Metallisierungsstruktur 126 hergestellt werden.
In 5 wird die dielektrische Schicht 132 auf der Metallisierungsstruktur 130 und der dielektrischen Schicht 128 abgeschieden. Die dielektrische Schicht 132 kann in einer ähnlichen Weise und aus einem ähnlichen Material wie die dielektrische Schicht 124 hergestellt werden.
Dann wird die Metallisierungsstruktur 134 hergestellt. Die Metallisierungsstruktur 134 umfasst Teile auf und entlang der Hauptfläche der dielektrischen Schicht 132. Die Metallisierungsstruktur 134 weist außerdem Teile auf, die sich durch die dielektrische Schicht 132 erstrecken, um die Metallisierungsstruktur 130 physisch und elektrisch zu verbinden. Die Metallisierungsstruktur 134 kann in einer ähnlichen Weise und aus einem ähnlichen Material wie die Metallisierungsstruktur 126 hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen hat die Metallisierungsstruktur 134 eine andere Größe als die Metallisierungsstrukturen 126 und 130. Zum Beispiel können die leitfähigen Leitungen und/oder Durchkontaktierungen der Metallisierungsstruktur 134 breiter oder dicker als die leitfähigen Leitungen und/oder Durchkontaktierungen der Metallisierungsstrukturen 126 und 130 sein. Außerdem kann die Metallisierungsstruktur 134 mit einem größeren Abstand als die Metallisierungsstruktur 130 hergestellt werden.
In 6 wird die dielektrische Schicht 136 auf der Metallisierungsstruktur 134 und der dielektrischen Schicht 132 abgeschieden. Die dielektrische Schicht 136 kann in einer ähnlichen Weise und aus einem ähnlichen Material wie die dielektrische Schicht 124 hergestellt werden.
Dann wird die Metallisierungsstruktur 138 hergestellt. Die Metallisierungsstruktur 138 umfasst Teile 138a (mit Teilen i38ai, 138a2 und 138a3, die später unter Bezugnahme auf die 9A und 9B erörtert werden) auf und entlang der Hauptfläche der dielektrischen Schicht 132. Die Metallisierungsstruktur 138 weist außerdem Teile 138b auf, die sich durch die dielektrische Schicht 136 erstrecken, um die Metallisierungsstruktur 134 physisch und elektrisch zu verbinden. Die Metallisierungsstruktur 138 kann in einer ähnlichen Weise und aus einem ähnlichen Material wie die Metallisierungsstruktur 126 hergestellt werden. Die Metallisierungsstruktur 138 ist die oberste Metallisierungsstruktur der Umverteilungsstruktur 120. Bei einigen Ausführungsformen hat die Metallisierungsstruktur 138 eine andere Form als die Metallisierungsstrukturen 126, 130 und 134. Zum Beispiel können die Teile 138a der Metallisierungsstruktur 138 eine Kurvenform, eine C-Form oder eine U-Form in einer Draufsicht haben, und sie können sich biegen und verformen, ohne zu zerbrechen (siehe 8, 9A und 9B), wie später dargelegt wird. Außerdem können die Metallisierungsstrukturen 134, 130 und 126 mit einem größeren Abstand als die Metallisierungsstruktur 138 hergestellt werden.
In 7 wird die dielektrische Schicht 140 auf der Metallisierungsstruktur 138 und der dielektrischen Schicht 136 abgeschieden. Die dielektrische Schicht 140 kann in einer ähnlichen Weise und aus einem ähnlichen Material wie die dielektrische Schicht 124 hergestellt werden. Die dielektrische Schicht 140 wird dann strukturiert, um Öffnungen zu erzeugen, die Teile der Metallisierungsstruktur 138 freilegen. Das Strukturieren kann mit einem geeigneten Verfahren durchgeführt werden, wie etwa durch Belichten und Entwickeln der dielektrischen Schicht 140, wenn sie ein lichtempfindliches Material ist, oder durch Ätzen, zum Beispiel durch anisotropes Ätzen.
Die dielektrische Schicht 140 hat eine Dicke T₁, und die leitfähigen Strukturelemente der Metallisierungsstruktur 138 haben eine Dicke T2. Bei einigen Ausführungsformen ist die Dicke T₁ der dielektrischen Schicht 140 größer als die Dicke T₂ der Metallisierungsstruktur 138. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T₁ 5 µm bis 20 µm. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T₁ 5 µm bis 8 µm. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T₂ 2 µm bis 15 µm. Bei einigen Ausführungsformen beträgt die Dicke T₂ 2 µm bis 5 µm.
Bei einigen Ausführungsformen hat die Metallisierungsstruktur 138 eine andere Größe als die Metallisierungsstrukturen 126, 130 und 134. Zum Beispiel können bei einigen Ausführungsformen die leitfähigen Leitungen und/oder Durchkontaktierungen der Metallisierungsstruktur 138 breiter oder dicker als die leitfähigen Leitungen und/oder Durchkontaktierungen der Metallisierungsstrukturen 126, 130 und 134 sein. Bei einigen Ausführungsformen können die leitfähigen Leitungen und/oder Durchkontaktierungen die gleichen Breiten und/oder Dicken wie die der Metallisierungsstrukturen 126, 130 und 134 haben.
Bei einigen Ausführungsformen hat die dielektrische Schicht 140 eine andere Dicke als die dielektrischen Schichten 124, 128, 132 und 136. Zum Beispiel kann bei einigen Ausführungsformen die dielektrische Schicht 140 dicker als die dielektrischen Schichten 124, 128, 132 und 136 sein. Bei einigen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 140 die gleiche Dicke wie die dielektrischen Schichten 124, 128, 132 und 136 haben.
Dann werden leitfähige Durchkontaktierungen 142 in den Öffnungen in der dielektrischen Schicht 140 hergestellt, um die Metallisierungsstruktur 138 physisch und elektrisch zu verbinden. Als ein Beispiel zum Herstellen der Durchkontaktierungen 142 wird eine Seedschicht in den Öffnungen hergestellt, die sich durch die dielektrische Schicht 140 erstrecken. Bei einigen Ausführungsformen ist die Seedschicht eine Metallschicht, die eine einzelne Schicht oder eine Verbundschicht mit einer Mehrzahl von Teilschichten sein kann, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Seedschicht eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Seedschicht kann zum Beispiel durch PVD oder dergleichen hergestellt werden. Dann wird ein leitfähiges Material auf der Seedschicht in den Öffnungen abgeschieden. Das leitfähige Material kann durch Plattierung, wie etwa Elektroplattierung oder stromlose Plattierung, oder dergleichen abgeschieden werden. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder dergleichen sein. Die Kombination aus dem leitfähigen Material und den darunter befindlichen Teilen der Seedschicht bildet die leitfähigen Durchkontaktierungen 142. Ein Planarisierungsprozess kann durchgeführt werden, um eine im Wesentlichen planare Oberseite der dielektrischen Schicht 140 und der leitfähigen Durchkontaktierungen 142 zu erzeugen. Der Planarisierungsprozess kann zum Beispiel ein CMP-Prozess (CMP: chemischmechanische Polierung) sein.
8 ist eine Draufsicht der leitfähigen Strukturelemente der Umverteilungsstruktur 120, die die Metallisierungsstruktur 138 (d. h., die Teile 138a und 138b) und die leitfähigen Durchkontaktierungen 142 aufweist. Wie in 8 gezeigt ist, haben die Teile 138a eine Kurvenform, eine C-Form oder eine U-Form in der Draufsicht, in der die Teile 138b an einem ersten Ende der Kurvenform angeordnet sind und die leitfähigen Durchkontaktierungen 142 an einem zweiten Ende der Kurvenform angeordnet sind. Die Kurvenform, die C-Form oder die U-Form kann wie eine Windung einer Feder wirken und kann sich biegen und verformen, ohne zu zerbrechen. Metallisierungsstrukturen in Umverteilungsstrukturen können sich auf Grund einer CTE-Diskrepanz (CTE: Wärmeausdehnungskoeffizient) zwischen Materialien in einem Halbleiter-Package durchbiegen oder verformen. Diese CTE-Diskrepanz kann dazu führen, dass die Metallisierungsstrukturen auf Grund der Durchbiegung und Verformung einer hohen mechanischen Spannung ausgesetzt sind. Die offenbarten Formen der Metallisierungsstrukturen mit der erhöhten Flexibilität erhöhen jedoch die Zuverlässigkeit der Umverteilungsstruktur. Die flexibel geformten Metallisierungsstrukturen 138 und die flexible dielektrische Schicht 140 können als Spannungspufferschichten bezeichnet werden, da sie einen Puffer zum sicheren Entspannen in der Umverteilungsstruktur und der Package-Struktur bereitstellen.
9A zeigt eine detaillierte Darstellung eines C-förmigen leitfähigen Strukturelements der Metallisierungsstruktur 138 von 8. Der Teil 138a umfasst einen ersten Teil i38ai direkt über einem Durchkontaktierungsteil 138b; einen zweiten Teil 138a2, der sich von dem ersten Teil i38ai erstreckt; und einen dritten Teil 138a3, der sich direkt unter der leitfähigen Durchkontaktierung 142 befindet. Der erste und der dritte Teil 138a1 und 138a3 sind Padteile, die mit den darüber und darunter befindlichen Durchkontaktierungen 138 und 142 verbunden sind, und der zweite Teil 138a2 hat eine Kurven- oder Schleifenstruktur und verbindet den ersten und den dritten Teil 138a1 und 138a3. Durch die Schleifenstruktur des zweiten Teils 138a2 können die leitfähigen Strukturelemente der Metallisierungsstruktur 138 die Umverteilungsstruktur und/oder die Package-Struktur sicher entspannen.
Bei einigen Ausführungsformen sind die Padteile i38ai und 138a3 in der Draufsicht breiter als der Kurventeil 138a2. Dadurch können die Padteile 138a1 und 1438a3 bessere Verbindungen mit den darüber und darunter befindlichen Durchkontaktierungen herstellen und die Zuverlässigkeit der Umverteilungsstruktur verbessern.
Wie in 9A gezeigt ist, verläuft eine Linie A durch den Mittelpunkt der leitfähigen Durchkontaktierung 142 und den Mittelpunkt des Teils 138b des einzigen leitfähigen Strukturelements der Metallisierungsstruktur 138, das durch den Teil 138a dieses leitfähigen Strukturelements der Metallisierungsstruktur 138 mit der leitfähigen Durchkontaktierung 142 elektrisch verbunden ist. Eine Linie B verläuft von dem Mittelpunkt derselben Durchkontaktierung 142 entlang einer Mittellinie eines ersten Leitungssegments des Teils 138a2 desselben leitfähigen Strukturelements der Metallisierungsstruktur, das sich von der leitfähigen Durchkontaktierung 142 erstreckt. Eine Linie C verläuft von dem Mittelpunkt desselben Teils 138a desselben leitfähigen Strukturelements der Metallisierungsstruktur 138 entlang einer Mittellinie des ersten Leitungssegments des Teils 138a2 desselben leitfähigen Strukturelements der Metallisierungsstruktur 138, das sich von dem Durchkontaktierungsteil 138b erstreckt.
Bei einigen Ausführungsformen sind die Linien A, B und C parallel zu der Hauptfläche der dielektrischen Schicht 140. Die Linien A und B bilden einen Winkel θ1. Bei einigen Ausführungsformen beträgt der Winkel θ1 30° bis 150°. Bei einigen Ausführungsformen beträgt der Winkel θ1 30° bis 90°. Bei einigen Ausführungsformen beträgt der Winkel θ1 40° bis 50°. Die Linien A und C bilden einen Winkel θ2. Bei einigen Ausführungsformen beträgt der Winkel θ2 30° bis 150°. Bei einigen Ausführungsformen beträgt der Winkel θ2 30° bis 90°. Bei einigen Ausführungsformen beträgt der Winkel θ2 40° bis 50°. Bei einigen Ausführungsformen sind die Winkel θ1 und θ2 gleichgroß. Bei einigen anderen Ausführungsformen sind die Winkel θ1 und θ2 unterschiedlich. Bei einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Leitungsteile 138a2 der Metallisierungsstruktur 138 kurvenförmig, und sie haben keine scharfen Ecken oder plötzlichen Richtungsänderungen. Zum Beispiel ändern die leitfähigen Leitungsteile 138a2 in der Draufsicht allmählich ihre Richtungen durch Bogen, aber sie haben keine Ecken, wie etwa 90°-Ecken, mit abrupten Richtungsänderungen. Bei einigen Ausführungsformen können die offenbarte entspannende Metallisierungsstruktur 138 und die dielektrische Schicht 140 die auf die darunter befindlichen Metallisierungsstrukturen (z. B. die Metallisierungsstruktur 134) aufgebrachten Spannungen um 15 % bis 35 %, z. B. um 30 %, reduzieren.
9B zeigt eine detaillierte Darstellung eines U-förmigen leitfähigen Strukturelements der Metallisierungsstruktur 138 von 8. Die Hauptkomponenten des U-förmigen leitfähigen Strukturelements (z. B. die Teile 138a1, 138a2, 138a3 und die Winkel θ1 und 82) sind vorstehend unter Bezugnahme auf 9A beschrieben worden, und die Beschreibung wird hier nicht wiederholt.
Bei einigen Ausführungsformen haben die leitfähigen Strukturelemente der Metallisierungsstruktur 138 in der ersten Package-Komponente 100 jeweils die gleiche Form, und sie sind jeweils in der gleichen Richtung orientiert, sodass ihre Linien A jeweils parallel sind, ihre Linien B jeweils parallel sind und ihre Linien C jeweils parallel sind (siehe z. B. die Metallisierungsstrukturen von 8). Bei einigen Ausführungsformen haben die leitfähigen Strukturelemente der Metallisierungsstruktur 138 unterschiedliche Formen und sind unterschiedlich orientiert, sodass ihre Linien A nicht parallel sind, ihre Linien B nicht parallel sind und/oder ihre Linien C nicht parallel sind. Bei einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Strukturelemente der Metallisierungsstruktur 138 alle C-förmig, alle U-förmig oder ein Gemisch aus C- und U-förmig.
Die Winkel θ1 und θ2 sind zwar unter Verwendung der Linien A, B und C beschrieben worden, aber die Linien A, B und C können auch durch Ebenen A, B und C ersetzt werden, wobei die Ebenen A, B und C senkrecht zu der Hauptfläche der dielektrischen Schicht 140 sind.
In 10 werden Metallisierungen unter dem Kontakthügel (UBMs) 144 für Außenanschlüsse an die leitfähigen Durchkontaktierungen 142 hergestellt. Die UBMs 144 können als Pads 144 bezeichnet werden. Die UBMs 144 haben Kontakthügelteile auf und entlang der Hauptfläche der dielektrischen Schicht 140 und verbinden die leitfähigen Durchkontaktierungen 142 physisch und elektrisch. Die UBMs 144 können aus dem gleichen Material wie die leitfähigen Durchkontaktierungen 142 hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen haben die UBMs 144 eine andere Größe als die Metallisierungsstrukturen 126, 130, 134 und 138.
Als ein Beispiel können die UBMs 144 dadurch hergestellt werden, dass zunächst eine Seedschicht über der dielektrischen Schicht 140 und den leitfähigen Durchkontaktierungen 142 hergestellt wird. Bei einigen Ausführungsformen ist die Seedschicht eine Metallschicht, die eine einzelne Schicht oder eine Verbundschicht mit einer Mehrzahl von Teilschichten sein kann, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Seedschicht eine Titanschicht und eine Kupferschicht über der Titanschicht. Die Seedschicht kann zum Beispiel durch PVD oder dergleichen hergestellt werden. Dann wird auf der Seedschicht ein Fotoresist hergestellt, das anschließend strukturiert wird. Das Fotoresist kann durch Schleuderbeschichtung oder dergleichen hergestellt werden und kann für die Strukturierung belichtet werden. Die Struktur des Fotoresists entspricht den UBMs 144. Durch das Strukturieren werden Öffnungen durch das Fotoresist erzeugt, um die Seedschicht freizulegen. In den Öffnungen des Fotoresists und auf den freigelegten Teilen der Seedschicht wird dann ein leitfähiges Material abgeschieden. Das leitfähige Material kann durch Plattierung, wie etwa Elektroplattierung oder stromlose Plattierung, oder dergleichen abgeschieden werden. Das leitfähige Material kann ein Metall wie Kupfer, Titan, Wolfram, Aluminium oder dergleichen sein. Bei einigen Ausführungsformen können die UBMs 144 Legierungen aufweisen, wie etwa stromlos abgeschiedenes Nickel, stromlos abgeschiedenes Palladium, mit dem ENEPIG-Verfahren (ENEPIG: Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold) abgeschiedenes Gold, mit dem ENIG-Verfahren (ENIG: Electroless Nickel Immersion Gold) abgeschiedenes Gold oder dergleichen. Die Kombination aus dem leitfähigen Material und den darunter befindlichen Teilen der Seedschicht bildet die UBMs 144. Dann werden das Fotoresist und die Teile der Seedschicht entfernt, auf denen das leitfähige Material nicht abgeschieden worden ist. Das Fotoresist kann mit einem geeigneten Ablösungs- oder Stripping-Verfahren, zum Beispiel unter Verwendung eines Sauerstoff-Plasmas oder dergleichen, entfernt werden. Nachdem das Fotoresist entfernt worden ist, werden freigelegte Teile der Seedschicht zum Beispiel mit einem geeigneten Ätzprozess, wie etwa durch Nass- oder Trockenätzung, entfernt.
In 11 werden leitfähige Verbindungselemente 146 auf den UBMs 144 hergestellt. Die leitfähigen Verbindungselemente 146 können BGA-Verbindungselemente (BGA: Ball Grid Array), Lotkugeln, Metallsäulen, C4-Kontakthügel (C4: Chipverbindung mit kontrolliertem Kollaps), Mikrobumps, mit dem ENEPIG-Verfahren hergestellte Kontakthügel oder dergleichen sein. Die leitfähigen Verbindungselemente 146 können ein leitfähiges Material, wie etwa Lot, Kupfer, Aluminium, Gold, Nickel, Silber, Palladium, Zinn oder dergleichen, oder eine Kombination davon aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Verbindungselemente 146 dadurch hergestellt, dass zunächst eine Schicht aus Lot durch Aufdampfung, Elektroplattierung, Drucken, Lotübertragung, Kugelplatzierung oder dergleichen hergestellt wird. Nachdem die Schicht aus Lot auf der Struktur hergestellt worden ist, kann ein Aufschmelzprozess durchgeführt werden, um das Material in die gewünschten Kontakthügelformen zu bringen. Bei einer anderen Ausführungsform sind die leitfähigen Verbindungselemente 146 Metallsäulen (wie etwa Kupfersäulen), die durch Sputtern, Drucken, Elektroplattierung, stromlose Plattierung, CVD oder dergleichen hergestellt werden. Die Metallsäulen können lotfrei sein und im Wesentlichen vertikale Seitenwände haben. Bei einigen Ausführungsformen wird eine metallische Verkappungsschicht auf den Metallsäulen hergestellt. Die metallische Verkappungsschicht kann Nickel, Zinn, Zinn-Blei, Gold, Silber, Palladium, Indium, Nickel-Palladium-Gold, Nickel-Gold oder dergleichen oder eine Kombination davon aufweisen und kann mit einem Plattierungsprozess hergestellt werden.
In 12 werden integrierte Schaltungs-Dies 50 (z. B. erste integrierte Schaltungs-Dies 50A und zweite integrierte Schaltungs-Dies 50B) an der Struktur von 11 befestigt. Die integrierten Schaltungs-Dies 50 werden in einer gewünschten Art und Menge in jedem der Package-Bereiche 100A und 100B befestigt. Die integrierten Schaltungs-Dies 50 können auch als Package-Module 50 bezeichnet werden. Bei der dargestellten Ausführungsform werden mehrere integrierte Schaltungs-Dies 50, die den ersten integrierten Schaltungs-Die 50A und den zweiten integrierten Schaltungs-Die 50B umfassen, jeweils in dem ersten Package-Bereich 100A und dem zweiten Package-Bereich 100B zueinander benachbart angeklebt. Der erste integrierte Schaltungs-Die 50A kann eine Logikvorrichtung sein, wie etwa ein CPU, ein GPU, ein SoC, ein Microcontroller oder dergleichen. Der zweite integrierte Schaltungs-Die 50B kann eine Speichervorrichtung sein, wie etwa ein DRAM, ein SRAM, ein HMC-Modul (HMC: Hybridspeicherwürfel), ein HBM-Modul (HBM: Speicher mit hoher Bandbreite) oder dergleichen. Bei einigen Ausführungsformen können die integrierten Schaltungs-Dies 50A und 50B die gleiche Art von Dies, wie etwa SoC-Dies, sein. Der erste integrierte Schaltungs-Die 50A und der zweite integrierte Schaltungs-Die 50B können in Prozessen des gleichen Technologieknotens oder in Prozessen von unterschiedlichen Technologieknoten hergestellt werden. Zum Beispiel kann der erste integrierte Schaltungs-Die 50A ein Die eines moderneren Prozessknotens als der zweite integrierte Schaltungs-Die 50B sein. Die integrierten Schaltungs-Dies 50A und 50B können unterschiedliche Größen (z. B. unterschiedliche Höhen und/oder Flächeninhalte) haben, oder sie können die gleiche Größe (z. B. gleiche Höhen und/oder gleiche Flächeninhalte) haben.
Die integrierten Schaltungs-Dies 50 werden an den leitfähigen Verbindungselementen 146 befestigt. Das heißt, die Die-Verbindungselemente 66 der integrierten Schaltungs-Dies 50A und 50B werden mit den leitfähigen Verbindungselementen 146 gegenüber den UBMs 144 verbunden.
Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Verbindungselemente 146 aufgeschmolzen, um die integrierten Schaltungs-Dies 50 an den UBMs 144 zu befestigen. Die leitfähigen Verbindungselemente 146 verbinden die Umverteilungsstruktur 120, wie etwa die Metallisierungsstrukturen in der Umverteilungsstruktur 120, physisch und/oder elektrisch mit den integrierten Schaltungs-Dies 50. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Lotresist (nicht dargestellt) auf der Umverteilungsstruktur 120 hergestellt. Die leitfähigen Verbindungselemente 146 können in Öffnungen in dem Lotresist angeordnet werden, um elektrisch und mechanisch mit den UBMs 144 verbunden zu werden. Das Lotresist kann zum Schützen von Bereichen der Umverteilungsstruktur 120 gegen äußere Beschädigung verwendet werden.
Auf die leitfähigen Verbindungselemente 146 kann ein Epoxid-Flussmittel (nicht dargestellt) aufgebracht werden, bevor sie aufgeschmolzen werden, wobei zumindest ein Teil des Epoxid-Anteils des Epoxid-Flussmittels bestehen bleibt, nachdem die integrierten Schaltungs-Dies 50 an der Umverteilungsstruktur 120 befestigt worden sind. Dieser verbliebene Epoxid-Anteil kann als eine Unterfüllung zum Reduzieren von mechanischen Spannungen fungieren und kann die Verbindungsstellen schützen, die durch das Aufschmelzen der leitfähigen Verbindungselemente 146 entstehen.
In 13 wird eine Unterfüllung 150 zwischen den integrierten Schaltungs-Dies 50A und 50B in jedem der Bereiche 100A und 100B und der dielektrischen Schicht 140 hergestellt, unter anderem zwischen den und um die UBMs 144, den/die leitfähigen Verbindungselemente(n) 146 und den/die Die-Verbindungselemente(n) 66. Die Unterfüllung 150 kann mit einem Kapillarfluss-Verfahren hergestellt werden, nachdem die integrierten Schaltungs-Dies 50 befestigt worden sind, oder sie kann mit einem geeigneten Abscheidungsverfahren hergestellt werden, bevor die integrierten Schaltungs-Dies 50 befestigt werden. Obwohl es in 13 und in späteren Figuren nicht dargestellt ist, wird bei einigen Ausführungsformen die Unterfüllung 150 auch zwischen den integrierten Schaltungs-Dies 50 in benachbarten Bereichen 100A und 100B hergestellt.
In 14 wird ein Verkapselungsmaterial 152 um die integrierten Schaltungs-Dies 50, die leitfähigen Verbindungselemente 146 und die Unterfüllung 150 hergestellt. Nach seiner Herstellung verkapselt das Verkapselungsmaterial 152 die leitfähigen Verbindungselemente 146 und die integrierten Schaltungs-Dies 50. Das Verkapselungsmaterial 152 kann eine Formmasse, ein Epoxid oder dergleichen sein. Das Verkapselungsmaterial 152 kann durch Formpressen, Pressspritzen oder dergleichen aufgebracht werden. Das Verkapselungsmaterial 152 kann in einer flüssigen oder halbflüssigen Form aufgebracht werden und anschließend gehärtet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Planarisierungsschritt durchgeführt werden, um Material von einer Oberseite des Verkapselungsmaterials 152 zu entfernen und die Oberseite zu planarisieren. Bei einigen Ausführungsformen sind Oberflächen der Unterfüllung 150, des Verkapselungsmaterials 152 und der integrierten Schaltungs-Dies 50 (innerhalb von Prozessschwankungen) koplanar.
In 15 wird eine Trägersubstrat-Ablösung durchgeführt, um das Trägersubstrat 102 von der Umverteilungsstruktur 120, z. B. von der dielektrischen Schicht 124, abzulösen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Ablösen ein Projizieren von Licht, wie etwa von Laserlicht oder UV-Licht, auf die Ablöseschicht 104, sodass diese sich durch die Wärme des Lichts zersetzt und das Trägersubstrat 102 entfernt werden kann. Dann wird die Struktur gewendet und auf einem Band (nicht dargestellt) platziert.
In 16 werden UBMs 160 für Außenanschlüsse an die Umverteilungsstruktur 120, z. B. die Metallisierungsstruktur 126, hergestellt. Die UBMs 160 haben Kontakthügelteile auf und entlang der Hauptfläche der dielektrischen Schicht 124. Die UBMs 160 können aus dem gleichen Material wie die Metallisierungsstruktur 126 hergestellt werden.
In 17 werden leitfähige Verbindungselemente 162 auf den UBMs 160 hergestellt. Die leitfähigen Verbindungselemente 162 können BGA-Verbindungselemente, Lotkugeln, Metallsäulen, C4-Kontakthügel, Mikrobumps, mit dem ENEPIG-Verfahren hergestellte Kontakthügel oder dergleichen sein. Die leitfähigen Verbindungselemente 162 können ein leitfähiges Material, wie etwa Lot, Kupfer, Aluminium, Gold, Nickel, Silber, Palladium, Zinn oder dergleichen, oder eine Kombination davon aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Verbindungselemente 162 dadurch hergestellt, dass zunächst eine Schicht aus Lot durch Aufdampfung, Elektroplattierung, Drucken, Lotübertragung, Kugelplatzierung oder dergleichen hergestellt wird. Nachdem die Schicht aus Lot auf der Struktur hergestellt worden ist, kann ein Aufschmelzprozess durchgeführt werden, um das Material in die gewünschten Kontakthügelformen zu bringen. Bei einer anderen Ausführungsform sind die leitfähigen Verbindungselemente 162 Metallsäulen (wie etwa Kupfersäulen), die durch Sputtern, Drucken, Elektroplattierung, stromlose Plattierung, CVD oder dergleichen hergestellt werden. Die Metallsäulen können lotfrei sein und im Wesentlichen vertikale Seitenwände haben. Bei einigen Ausführungsformen wird eine metallische Verkappungsschicht auf den Metallsäulen hergestellt. Die metallische Verkappungsschicht kann Nickel, Zinn, Zinn-Blei, Gold, Silber, Palladium, Indium, Nickel-Palladium-Gold, Nickel-Gold oder dergleichen oder eine Kombination davon aufweisen und kann mit einem Plattierungsprozess hergestellt werden.
Wie in 18 gezeigt ist, wird ein Vereinzelungsprozess durch Zersägen entlang Ritzgrabenbereichen, z. B. zwischen dem ersten Package-Bereich 100A und dem zweiten Package-Bereich 100B, durchgeführt. Der erste Package-Bereich 100A wird durch das Zersägen von dem zweiten Package-Bereich 100B getrennt. Der resultierende vereinzelte Vorrichtungsstapel stammt aus dem ersten Package-Bereich 100A oder dem zweiten Package-Bereich 100B. Die vereinzelten Strukturen werden dann gewendet und an ein Package-Substrat 200 (siehe 19) montiert.
In 19 kann die erste Package-Komponente 100 unter Verwendung der leitfähigen Verbindungselemente 162 an das Package-Substrat 200 montiert werden. Das Package-Substrat 200 umfasst einen Substratkern 202 und Bondpads 204 über dem Substratkern 202. Der Substratkern 202 kann aus einem Halbleitermaterial, wie etwa Silizium, Germanium oder Diamant, oder dergleichen hergestellt werden. Alternativ können auch Verbundmaterialien, wie etwa Siliziumgermanium, Siliziumcarbid, Galliumarsen, Indiumarsenid, Indiumphosphid, Siliziumgermaniumcarbid, Galliumarsenphosphid und Galliumindiumphosphid, Kombinationen davon und dergleichen verwendet werden. Außerdem kann der Substratkern 202 ein Siliziumauf-Isolator-Substrat (SOI-Substrat) sein. Im Allgemeinen umfasst ein SOI-Substrat eine Schicht aus einem Halbleitermaterial, wie etwa epitaxialem Silizium, Germanium, Siliziumgermanium, SOI oder SGOI, oder einer Kombination davon. Bei einer alternativen Ausführungsform basiert der Substratkern 202 auf einem isolierenden Kern, wie etwa einem Kern aus glasfaserverstärktem Harz. Ein beispielhaftes Kernmaterial ist Glasfaser-Harz, wie etwa FR4. Alternativen für das Kernmaterial sind Bismaleimid-Triazin(BT)-Harz oder alternativ andere Leiterplatten(PCB)-Materialien oder -Schichten. Aufbauschichten, wie etwa eine Ajinomoto-Aufbauschicht (ABF), oder andere Schichtstoffe können ebenfalls für den Substratkern 202 verwendet werden.
Der Substratkern 202 kann aktive und passive Vorrichtungen (nicht dargestellt) aufweisen. Eine breite Palette von Vorrichtungen, wie etwa Transistoren, Kondensatoren oder Widerständen, Kombinationen davon und dergleichen kann zum Erfüllen der baulichen und Funktionsanforderungen an den Entwurf für den Vorrichtungsstapel verwendet werden. Die Vorrichtungen können mit allen geeigneten Verfahren hergestellt werden.
Der Substratkern 202 kann außerdem Metallisierungsschichten und Durchkontaktierungen (nicht dargestellt) aufweisen, wobei die Bondpads 204 physisch und/oder elektrisch mit den Metallisierungsschichten und Durchkontaktierungen verbunden sind. Die Metallisierungsschichten können über den aktiven und passiven Vorrichtungen hergestellt werden, und sie sind so konfiguriert, dass sie die verschiedenen Vorrichtungen zu funktionellen Schaltungen verbinden. Die Metallisierungsschichten können aus wechselnden Schichten aus dielektrischen Materialien (z. B. einem dielektrischen Low-k-Material) und leitfähigen Materialien (z. B. Kupfer) mit Durchkontaktierungen hergestellt werden, die die Schichten aus leitfähigen Materialien miteinander verbinden, und sie können mit jedem geeigneten Verfahren (wie etwa Abscheidung, Single-Damascene-Prozess, Dual-Damascene-Prozess oder dergleichen) hergestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen weist der Substratkern 202 im Wesentlichen keine aktiven und passiven Vorrichtungen auf.
Bei einigen Ausführungsformen werden die leitfähigen Verbindungselemente 162 aufgeschmolzen, um die erste Package-Komponente 100 an den Bondpads 204 zu befestigen. Die leitfähigen Verbindungselemente 162 verbinden das Package-Substrat 200, wie etwa die Metallisierungsschichten in dem Substratkern 202, elektrisch und/oder physisch mit der ersten Package-Komponente 100. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Lotresist 206 auf dem Substratkern 202 hergestellt. Die leitfähigen Verbindungselemente 162 können in Öffnungen in dem Lotresist 206 angeordnet werden, um elektrisch und mechanisch mit den Bondpads 204 verbunden zu werden. Das Lotresist 206 kann zum Schützen von Bereichen des Substratkerns 202 gegen äußere Beschädigung verwendet werden.
Auf die leitfähigen Verbindungselemente 162 kann ein Epoxid-Flussmittel (nicht dargestellt) aufgebracht werden, bevor sie aufgeschmolzen werden, wobei zumindest ein Teil des Epoxid-Anteils des Epoxid-Flussmittels bestehen bleibt, nachdem die erste Package-Komponente 100 an dem Package-Substrat 200 befestigt worden sind. Dieser verbliebene Epoxid-Anteil kann als eine Unterfüllung zum Reduzieren von mechanischen Spannungen fungieren und kann die Verbindungsstellen schützen, die durch das Aufschmelzen der leitfähigen Verbindungselemente 162 entstehen. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Unterfüllung 208 zwischen der ersten Package-Komponente 100 und dem Package-Substrat 200 und um die leitfähigen Verbindungselemente 162 hergestellt werden. Die Unterfüllung 208 kann mit einem Kapillarfluss-Verfahren hergestellt werden, nachdem die zweite Package-Komponente 200 befestigt worden ist, oder sie kann mit einem geeigneten Abscheidungsverfahren hergestellt werden, bevor die zweite Package-Komponente 200 befestigt wird.
Es können noch weitere Strukturelemente und Prozesse verwendet werden. Zum Beispiel können Prüfstrukturen zur Unterstützung bei der Verifikationsprüfung einer 3D-Verkappung oder von 3DIC-Vorrichtungen verwendet werden. Die Prüfstrukturen können zum Beispiel Prüfpads, die in einer Umverteilungsschicht oder auf einem Substrat hergestellt sind und die Prüfung der 3D-Verkappung oder 3DIC-Vorrichtungen ermöglichen, die Verwendung von Sonden und/oder Sondenkarten und dergleichen umfassen. Die Verifikationsprüfung kann an Zwischenstrukturen sowie an Endstrukturen durchgeführt werden. Außerdem können die hier beschriebenen Strukturen und Verfahren in Verbindung mit Prüfmethodologien verwendet werden, die eine Zwischenverifikation von erwiesenermaßen guten Dies umfassen, um die Ausbeute zu steigern und die Kosten zu senken.
Ausführungsformen können Vorzüge erzielen. Gemäß einigen Ausführungsformen werden Umverteilungsstrukturen mit Metallisierungsstrukturen sowie Verfahren zu deren Herstellung bereitgestellt. Insbesondere weisen die Umverteilungsstrukturen Metallisierungsstrukturen mit Formen auf, die eine größere Flexibilität ermöglichen, damit die Metallisierungsstruktur einer Durchbiegung und anderen Verformungen standhalten kann, ohne zu zerbrechen. Zum Beispiel können die Metallisierungsstrukturen eine Kurvenform, eine C-Form oder eine U-Form haben. Metallisierungsstrukturen in Umverteilungsstrukturen können sich auf Grund einer CTE-Diskrepanz zwischen Materialien in einem Halbleiter-Package durchbiegen oder verformen. Diese CTE-Diskrepanz kann dazu führen, dass die Metallisierungsstrukturen auf Grund der Durchbiegung und Verformung einer hohen mechanischen Spannung ausgesetzt werden. Die offenbarten Formen der Metallisierungsstrukturen mit der erhöhten Flexibilität erhöhen jedoch die Zuverlässigkeit der Umverteilungsstruktur. Diese flexibel geformten Metallisierungsstrukturen sind von konformen dielektrischen Schichten, wie etwa Polymerschichten, umschlossen. Die Kombination aus den flexibel geformten Metallisierungsstrukturen und den umschließenden konformen dielektrischen Schichten stellt einen Puffer zum Entspannen in der Umverteilungsstruktur und der Package-Struktur bereit.
Bei einer Ausführungsform weist eine Package-Struktur einen ersten integrierten Schaltungs-Die auf. Die Package-Struktur weist außerdem eine Umverteilungsstruktur auf, die an den ersten integrierten Schaltungs-Die gebondet ist, wobei die Umverteilungsstruktur eine erste dielektrische Schicht aufweist. Die Umverteilungsstruktur weist außerdem eine erste Metallisierungsstruktur in der ersten dielektrischen Schicht auf, wobei die erste Metallisierungsstruktur eine Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen aufweist, wobei die ersten leitfähigen Strukturelemente jeweils eine erste leitfähige Durchkontaktierung und eine erste leitfähige Leitung umfassen, wobei sich die erste leitfähige Durchkontaktierung in der ersten dielektrischen Schicht befindet und die erste leitfähige Leitung über der ersten dielektrischen Schicht angeordnet ist und mit der jeweiligen ersten leitfähigen Durchkontaktierung elektrisch verbunden ist, wobei die ersten leitfähigen Leitungen jeweils eine Kurvenform in einer Draufsicht aufweisen. Die Umverteilungsstruktur weist weiterhin eine zweite dielektrische Schicht über der ersten dielektrischen Schicht und der ersten Metallisierungsstruktur auf. Die Umverteilungsstruktur weist weiterhin eine zweite Metallisierungsstruktur in der zweiten dielektrischen Schicht auf, wobei die zweite Metallisierungsstruktur eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Strukturelementen aufweist, wobei die zweiten leitfähigen Strukturelemente jeweils eine zweite leitfähige Durchkontaktierung in der zweiten dielektrischen Schicht umfassen, wobei die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen jeweils über einer jeweiligen ersten leitfähigen Leitung angeordnet sind und mit dieser elektrisch verbunden sind.
Ausführungsformen können ein oder mehrere der folgenden Merkmale haben. In der Package-Struktur ist die zweite Metallisierungsstruktur näher an dem ersten integrierten Schaltungs-Die als die erste Metallisierungsstruktur angeordnet. Die Package-Struktur kann außerdem ein Package-Substrat aufweisen, das an eine erste Seite der Umverteilungsstruktur gebondet ist, wobei der erste integrierte Schaltungs-Die an eine zweite Seite der Umverteilungsstruktur gebondet ist, wobei die erste Metallisierungsstruktur näher an der ersten Seite der Umverteilungsstruktur als die zweite Metallisierungsstruktur angeordnet ist. Das Package-Substrat ist mit einer ersten Gruppe von leitfähigen Verbindungselementen an die erste Seite der Umverteilungsstruktur gebondet, und der erste integrierte Schaltungs-Die ist mit einer zweiten Gruppe von leitfähigen Verbindungselementen an die zweite Seite der Umverteilungsstruktur gebondet. Die Package-Struktur weist weiterhin Folgendes auf: eine Unterfüllung zwischen dem ersten integrierten Schaltungs-Die und der zweiten Seite der Umverteilungsstruktur, wobei die Unterfüllung die zweite Gruppe von leitfähigen Verbindungselementen umschließt; und ein Verkapselungsmaterial auf der zweiten Seite der Umverteilungsstruktur und auf Seitenwänden des ersten integrierten Schaltungs-Dies und der Unterfüllung. Ein erster Winkel wird von einer ersten Ebene und einer zweiten Ebene gebildet, wobei die erste und die zweite Ebene ein erstes der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen schneiden und die erste und die zweite Ebene senkrecht zu einer Hauptfläche der zweiten dielektrischen Schicht sind, wobei sich die erste Ebene von einer Mittellinie einer ersten leitfähigen Durchkontaktierung des ersten der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen bis zu einer Mittellinie der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung erstreckt, die über dem ersten der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen angeordnet ist und mit diesem verbunden ist, und sich die zweite Ebene von der Mittellinie der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung, die über dem ersten der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen angeordnet ist und mit diesem verbunden ist, entlang einem ersten Teil der ersten leitfähigen Leitung des ersten der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen erstreckt, wobei der erste Winkel 30° bis 150° beträgt. Die ersten leitfähigen Leitungen der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen weisen jeweils keine Ecken in der Draufsicht auf. Die ersten leitfähigen Leitungen weisen jeweils Kupfer auf, und die zweite dielektrische Schicht weist ein Polymer auf. Die zweite dielektrische Schicht weist Polybenzoxazol (PBO), ein Polyimid oder Benzocyclobuten (BCB) auf.
Bei einer Ausführungsform weist eine Package-Struktur eine erste Package-Komponente mit einem ersten Modul und einem zweiten Modul auf, wobei das erste Modul einen Logikchip aufweist und das zweite Modul einen Speicherchip aufweist. Die erste Package-Komponente weist außerdem eine erste Umverteilungsstruktur mit Metallisierungsstrukturen in dielektrischen Schichten auf, wobei eine erste Seite der ersten Umverteilungsstruktur physisch und elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Modul verbunden ist und eine erste Metallisierungsstruktur der Metallisierungsstrukturen in einer ersten dielektrischen Schicht der dielektrischen Schichten angeordnet ist, wobei die erste Metallisierungsstruktur erste leitfähige Strukturelemente aufweist, die jeweils eine erste leitfähige Durchkontaktierung und eine erste leitfähige Leitung umfassen, wobei sich die erste leitfähige Durchkontaktierung in der ersten dielektrischen Schicht befindet und die erste leitfähige Leitung über der ersten dielektrischen Schicht angeordnet ist und mit der jeweiligen ersten leitfähigen Durchkontaktierung elektrisch verbunden ist, wobei die ersten leitfähigen Leitungen in einer Draufsicht jeweils eine Kurvenform haben und keine Ecken aufweisen. Die Package-Struktur weist weiterhin eine zweite Package-Komponente mit einem Package-Substrat auf, das an eine zweite Seite der ersten Umverteilungsstruktur gebondet ist, wobei die zweite Seite der ersten Seite gegenüberliegt.
Ausführungsformen können ein oder mehrere der folgenden Merkmale haben. In der Package-Struktur weist die erste Umverteilungsstruktur weiterhin Folgendes auf: eine zweite dielektrische Schicht über der ersten dielektrischen Schicht und der ersten Metallisierungsstruktur; und eine zweite Metallisierungsstruktur in der zweiten dielektrischen Schicht, wobei die zweite Metallisierungsstruktur zweite leitfähige Strukturelemente aufweist, die jeweils eine zweite leitfähige Durchkontaktierung in der zweiten dielektrischen Schicht umfassen, wobei die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen jeweils über einer jeweiligen ersten leitfähigen Leitung angeordnet sind und mit dieser elektrisch verbunden sind. Die erste leitfähige Leitung verbindet die erste leitfähige Durchkontaktierung direkt mit der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung. Die zweite Metallisierungsstruktur ist näher an dem ersten und dem zweiten Modul als die erste Metallisierungsstruktur angeordnet. Die ersten leitfähigen Leitungen weisen jeweils Kupfer auf, und die zweite dielektrische Schicht weist ein Polymer auf. Die erste Package-Komponente weist weiterhin Folgendes auf: eine Unterfüllung zwischen dem ersten Modul, dem zweiten Modul und der ersten Seite der ersten Umverteilungsstruktur, wobei sich die Unterfüllung entlang ersten Seitenwänden des ersten und des zweiten Moduls erstreckt, wobei die ersten Seitenwände des ersten und des zweiten Moduls zueinander zeigen; und ein Verkapselungsmaterial auf der ersten Seite der ersten Umverteilungsstruktur und auf zweiten Seitenwänden des ersten und des zweiten Moduls, wobei die zweiten Seitenwände des ersten und des zweiten Moduls voneinander weg zeigen. Oberseiten des ersten Moduls, des zweiten Moduls, der Unterfüllung und des Verkapselungsmaterials sind koplanar.
Bei einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren ein Herstellen einer ersten dielektrischen Schicht über einem Substrat. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Strukturieren der ersten dielektrischen Schicht. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Herstellen einer ersten Metallisierungsstruktur in und entlang einer Oberseite der strukturierten ersten dielektrischen Schicht, wobei die erste Metallisierungsstruktur erste leitfähige Strukturelemente aufweist, die jeweils eine erste leitfähige Durchkontaktierung und eine erste leitfähige Leitung umfassen, wobei sich die erste leitfähige Durchkontaktierung in der ersten dielektrischen Schicht befindet und sich die erste leitfähige Leitung entlang der Oberseite der ersten dielektrischen Schicht erstreckt und mit der jeweiligen ersten leitfähigen Durchkontaktierung elektrisch verbunden ist, wobei die ersten leitfähigen Leitungen in einer Draufsicht jeweils eine Kurvenform haben und keine Ecken aufweisen. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Herstellen einer zweiten dielektrischen Schicht über der strukturierten ersten dielektrischen Schicht und der ersten Metallisierungsstruktur. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Strukturieren der zweiten dielektrischen Schicht. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Herstellen einer zweiten Metallisierungsstruktur in der strukturierten zweiten dielektrischen Schicht, wobei die zweite Metallisierungsstruktur zweite leitfähige Durchkontaktierungen in der zweiten dielektrischen Schicht aufweist, wobei die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen jeweils mit einer jeweiligen ersten leitfähigen Leitung der ersten leitfähigen Strukturelemente elektrisch verbunden sind.
Ausführungsformen können ein oder mehrere der folgenden Merkmale haben. Das Verfahren umfasst weiterhin Folgendes: Herstellen von Bondpads über der zweiten dielektrischen Schicht und der zweiten Metallisierungsstruktur, wobei die Bondpads mit den zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen verbunden werden; Bonden eines ersten Moduls und eines zweiten Moduls an die Bondpads, wobei das erste Modul einen Logikchip aufweist und das zweite Modul einen Speicherchip aufweist; Verkapseln des ersten und des zweiten Moduls in einem Verkapselungsmaterial; Entfernen des Substrats; und Vereinzeln des Verkapselungsmaterials, der ersten und der zweiten Metallisierungsstruktur sowie der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht. Das Verfahren umfasst nach dem Vereinzeln weiterhin ein Bonden der vereinzelten Struktur an ein Package-Substrat, wobei das Package-Substrat auf einer dem ersten und dem zweiten Modul gegenüberliegenden Seite der ersten und der zweiten Metallisierungsstruktur und der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht angeordnet ist. Die ersten leitfähigen Leitungen weisen jeweils Kupfer auf, und die zweite dielektrische Schicht weist ein Polymer auf.
Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden, sodass Fachleute die Aspekte der vorliegenden Erfindung besser verstehen können. Fachleuten dürfte klar sein, dass sie die vorliegende Erfindung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Verfahren und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften ebenfalls erkennen, dass solche äquivalenten Auslegungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 63/015775 [0001]

Claims

Package-Struktur mit: einem ersten integrierten Schaltungs-Die; und einer Umverteilungsstruktur, die an den ersten integrierten Schaltungs-Die gebondet ist, wobei die Umverteilungsstruktur Folgendes aufweist: eine erste dielektrische Schicht, eine erste Metallisierungsstruktur in der ersten dielektrischen Schicht, wobei die erste Metallisierungsstruktur eine Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen aufweist, wobei die ersten leitfähigen Strukturelemente jeweils eine erste leitfähige Durchkontaktierung und eine erste leitfähige Leitung umfassen, wobei sich die erste leitfähige Durchkontaktierung in der ersten dielektrischen Schicht befindet und die erste leitfähige Leitung über der ersten dielektrischen Schicht angeordnet ist und mit der jeweiligen ersten leitfähigen Durchkontaktierung elektrisch verbunden ist, wobei die ersten leitfähigen Leitungen jeweils eine Kurvenform in einer Draufsicht aufweisen, eine zweite dielektrische Schicht über der ersten dielektrischen Schicht und der ersten Metallisierungsstruktur, und eine zweite Metallisierungsstruktur in der zweiten dielektrischen Schicht, wobei die zweite Metallisierungsstruktur eine Mehrzahl von zweiten leitfähigen Strukturelementen aufweist, wobei die zweiten leitfähigen Strukturelemente jeweils eine zweite leitfähige Durchkontaktierung in der zweiten dielektrischen Schicht umfassen, wobei die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen jeweils über einer jeweiligen ersten leitfähigen Leitung angeordnet sind und mit dieser elektrisch verbunden sind.
Package-Struktur nach Anspruch 1, wobei die zweite Metallisierungsstruktur näher an dem ersten integrierten Schaltungs-Die als die erste Metallisierungsstruktur angeordnet ist.
Package-Struktur nach Anspruch 1 oder 2, die weiterhin ein Package-Substrat aufweist, das an eine erste Seite der Umverteilungsstruktur gebondet ist, wobei der erste integrierte Schaltungs-Die an eine zweite Seite der Umverteilungsstruktur gebondet ist und die erste Metallisierungsstruktur näher an der ersten Seite der Umverteilungsstruktur als die zweite Metallisierungsstruktur angeordnet ist.
Package-Struktur nach Anspruch 3, wobei das Package-Substrat mit einer ersten Gruppe von leitfähigen Verbindungselementen an die erste Seite der Umverteilungsstruktur gebondet ist und der erste integrierte Schaltungs-Die mit einer zweiten Gruppe von leitfähigen Verbindungselementen an die zweite Seite der Umverteilungsstruktur gebondet ist.
Package-Struktur nach Anspruch 4, die weiterhin Folgendes aufweist: eine Unterfüllung zwischen dem ersten integrierten Schaltungs-Die und der zweiten Seite der Umverteilungsstruktur, wobei die Unterfüllung die zweite Gruppe von leitfähigen Verbindungselementen umschließt; und ein Verkapselungsmaterial auf der zweiten Seite der Umverteilungsstruktur und auf Seitenwänden des ersten integrierten Schaltungs-Dies und der Unterfüllung.
Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Winkel von einer ersten Ebene und einer zweiten Ebene gebildet wird, wobei die erste Ebene und die zweite Ebene ein erstes der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen schneiden und senkrecht zu einer Hauptfläche der zweiten dielektrischen Schicht sind, wobei sich die erste Ebene von einer Mittellinie einer ersten leitfähigen Durchkontaktierung des ersten der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen bis zu einer Mittellinie der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung erstreckt, die über dem ersten der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen angeordnet ist und mit diesem verbunden ist, und sich die zweite Ebene von der Mittellinie der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung, die über dem ersten der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen angeordnet ist und mit diesem verbunden ist, entlang einem ersten Teil der ersten leitfähigen Leitung des ersten der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen erstreckt, wobei der erste Winkel 30° bis 150° beträgt.
Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten leitfähigen Leitungen der Mehrzahl von ersten leitfähigen Strukturelementen jeweils keine Ecken in der Draufsicht aufweisen.
Package-Struktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten leitfähigen Leitungen jeweils Kupfer aufweisen und die zweite dielektrische Schicht ein Polymer aufweist.
Package-Struktur nach Anspruch 8, wobei die zweite dielektrische Schicht Polybenzoxazol (PBO), ein Polyimid oder Benzocyclobuten (BCB) aufweist.
Package-Struktur mit: einer ersten Package-Komponente, die Folgendes aufweist: ein erstes Modul und ein zweites Modul, wobei das erste Modul einen Logikchip aufweist und das zweite Modul einen Speicherchip aufweist, und eine erste Umverteilungsstruktur mit Metallisierungsstrukturen in dielektrischen Schichten, wobei eine erste Seite der ersten Umverteilungsstruktur physisch und elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Modul verbunden ist und eine erste Metallisierungsstruktur der Metallisierungsstrukturen in einer ersten dielektrischen Schicht der dielektrischen Schichten angeordnet ist, wobei die erste Metallisierungsstruktur erste leitfähige Strukturelemente aufweist, die jeweils eine erste leitfähige Durchkontaktierung und eine erste leitfähige Leitung umfassen, wobei sich die erste leitfähige Durchkontaktierung in der ersten dielektrischen Schicht befindet und die erste leitfähige Leitung über der ersten dielektrischen Schicht angeordnet ist und mit der jeweiligen ersten leitfähigen Durchkontaktierung elektrisch verbunden ist, wobei die ersten leitfähigen Leitungen in einer Draufsicht jeweils eine Kurvenform haben und keine Ecken aufweisen; und einer zweiten Package-Komponente mit einem Package-Substrat, das an eine zweite Seite der ersten Umverteilungsstruktur gebondet ist, wobei die zweite Seite der ersten Seite entgegengesetzt ist.
Package-Struktur nach Anspruch 10, wobei die erste Umverteilungsstruktur weiterhin Folgendes aufweist: eine zweite dielektrische Schicht über der ersten dielektrischen Schicht und der ersten Metallisierungsstruktur; und eine zweite Metallisierungsstruktur in der zweiten dielektrischen Schicht, wobei die zweite Metallisierungsstruktur zweite leitfähige Strukturelemente aufweist, die jeweils eine zweite leitfähige Durchkontaktierung in der zweiten dielektrischen Schicht umfassen, wobei die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen jeweils über einer jeweiligen ersten leitfähigen Leitung angeordnet sind und mit dieser elektrisch verbunden sind.
Package-Struktur nach Anspruch 11, wobei die erste leitfähige Leitung die erste leitfähige Durchkontaktierung direkt mit der zweiten leitfähigen Durchkontaktierung verbindet.
Package-Struktur nach Anspruch 11 oder 12, wobei die zweite Metallisierungsstruktur näher an dem ersten und dem zweiten Modul als die erste Metallisierungsstruktur angeordnet ist.
Package-Struktur nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die ersten leitfähigen Leitungen jeweils Kupfer aufweisen und die zweite dielektrische Schicht ein Polymer aufweist.
Package-Struktur nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die erste Package-Komponente weiterhin Folgendes aufweist: eine Unterfüllung zwischen dem ersten Modul, dem zweiten Modul und der ersten Seite der ersten Umverteilungsstruktur, wobei sich die Unterfüllung entlang ersten Seitenwänden des ersten und des zweiten Moduls erstreckt, wobei die ersten Seitenwände des ersten und des zweiten Moduls zueinander zeigen; und ein Verkapselungsmaterial auf der ersten Seite der ersten Umverteilungsstruktur und auf zweiten Seitenwänden des ersten und des zweiten Moduls, wobei die zweiten Seitenwände des ersten und des zweiten Moduls voneinander weg zeigen.
Package-Struktur nach Anspruch 15, wobei Oberseiten des ersten Moduls, des zweiten Moduls, der Unterfüllung und des Verkapselungsmaterials koplanar sind.
Verfahren mit den folgenden Schritten: Herstellen einer ersten dielektrischen Schicht über einem Substrat; Strukturieren der ersten dielektrischen Schicht; Herstellen einer ersten Metallisierungsstruktur in und entlang einer Oberseite der strukturierten ersten dielektrischen Schicht, wobei die erste Metallisierungsstruktur erste leitfähige Strukturelemente aufweist, die jeweils eine erste leitfähige Durchkontaktierung und eine erste leitfähige Leitung umfassen, wobei sich die erste leitfähige Durchkontaktierung in der ersten dielektrischen Schicht befindet und die erste leitfähige Leitung entlang der Oberseite der ersten dielektrischen Schicht angeordnet ist und mit der jeweiligen ersten leitfähigen Durchkontaktierung elektrisch verbunden ist, wobei die ersten leitfähigen Leitungen in einer Draufsicht jeweils eine Kurvenform haben und keine Ecken aufweisen; Herstellen einer zweiten dielektrischen Schicht über der strukturierten ersten dielektrischen Schicht und der ersten Metallisierungsstruktur; Strukturieren der zweiten dielektrischen Schicht; und Herstellen einer zweiten Metallisierungsstruktur in der strukturierten zweiten dielektrischen Schicht, wobei die zweite Metallisierungsstruktur zweite leitfähige Durchkontaktierungen in der zweiten dielektrischen Schicht aufweist, wobei die zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen jeweils mit einer jeweiligen ersten leitfähigen Leitung der ersten leitfähigen Strukturelemente elektrisch verbunden sind.
Verfahren nach Anspruch 17, das weiterhin Folgendes umfasst: Herstellen von Bondpads über der zweiten dielektrischen Schicht und der zweiten Metallisierungsstruktur, wobei die Bondpads mit den zweiten leitfähigen Durchkontaktierungen verbunden werden; Bonden eines ersten Moduls und eines zweiten Moduls an die Bondpads, wobei das erste Modul einen Logikchip aufweist und das zweite Modul einen Speicherchip aufweist; Verkapseln des ersten und des zweiten Moduls in einem Verkapselungsmaterial; Entfernen des Substrats; und Vereinzeln des Verkapselungsmaterials, der ersten und der zweiten Metallisierungsstruktur sowie der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht.
Verfahren nach Anspruch 18, das weiterhin Folgendes umfasst: nach dem Vereinzeln Bonden der vereinzelten Struktur an ein Package-Substrat, wobei das Package-Substrat auf einer dem ersten Modul und dem zweiten Modul entgegengesetzten Seite der ersten und der zweiten Metallisierungsstruktur und der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die ersten leitfähigen Leitungen jeweils Kupfer aufweisen und die zweite dielektrische Schicht ein Polymer aufweist.