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DE102019115952A1 - Halbleiter-packages - Google Patents

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DE102019115952A1
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Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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    • H01L2224/23—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process
    • H01L2224/24—Structure, shape, material or disposition of the high density interconnect connectors after the connecting process of an individual high density interconnect connector
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Abstract

Es werden Halbleiter-Packages bereitgestellt. Eines der Halbleiter-Packages umfasst einen Halbleiter-Die, eine Wärmeleitstruktur, einen Kapselungsstoff und eine Wärmeleitschicht. Die Wärmeleitstruktur ist neben dem Halbleiter-Die angeordnet. Der Kapselungsstoff kapselt den Halbleiter-Die und die Wärmeleitstruktur. Eine Wärmeleitschicht deckt eine Rückfläche des Halbleiter-Die ab, wobei die Wärmeleitstruktur mit dem Halbleiter-Die über die Wärmeleitschicht thermisch gekoppelt ist und vom Halbleiter-Die elektrisch isoliert ist.

Description

  • OUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Serien-Nr. 62/691,627, die am 29. Juni 2018 eingereicht wurde. Die Gesamtheit der vorstehend erwähnten Patentanmeldung wird hierbei durch Rückbezug aufgenommen und stellt einen Teil dieser Beschreibung dar.
  • STAND DER TECHNIK
  • Beim Häusen integrierter Schaltungen können Halbleiter-Dies durch eine Moldmasse gehäust werden, und können an andere Package-Komponenten, wie z.B. Interposer und Package-Substrate, gebondet werden. Die Wärmeabfuhr stellt eine Herausforderung bei den Halbleiter-Packages dar. Es besteht ein Engpass bei einer effizienten Abfuhr der in den inneren Dies der Halbleiter-Packages erzeugten Wärme.
  • Figurenliste
  • Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden am besten aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung verstanden, wenn sie zusammen mit den begleitenden Figuren gelesen wird. Es ist zu beachten, dass gemäß dem Standardverfahren in der Branche verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind. Vielmehr können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zur Klarheit der Erörterung beliebig vergrößert oder verkleinert sein.
    • 1 ist ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, das die Prozessschritte eines Verfahrens zum Ausbilden eines Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen zeigt.
    • 2A bis 2I sind Querschnittsansichten eines Verfahrens zum Ausbilden eines Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 3 ist eine vereinfachte Draufsicht von 2I.
    • 4 ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 5 ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 6 ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 7 ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 8 ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen darstellt.
    • 10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Die nachstehende Offenbarung stellt viele verschiedene Ausführungsformen, oder Beispiele, zum Implementieren verschiedener Merkmale des vorliegenden Gegenstands bereit. Konkrete Beispiele von Komponenten und Anordnungen sind nachstehend beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind selbstverständlich lediglich Beispiele und sind nicht im beschränkenden Sinne gedacht. Zum Beispiel kann das Ausbilden eines ersten Merkmals über oder auf einem zweiten Merkmal in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, in denen das erste und das zweite Merkmal in direktem Kontakt ausgebildet werden, und kann ebenfalls Ausführungsformen umfassen, in denen zusätzliche Merkmale zwischen dem ersten und dem zweiten Merkmal ausgebildet werden können, so dass das erste und das zweite Merkmal möglicherweise nicht in direktem Kontakt stehen. Außerdem kann die vorliegende Offenbarung Bezugsnummern und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholen. Diese Wiederholung geschieht zum Zweck der Einfachheit und Klarheit und sie schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen besprochenen Ausführungsformen und/oder Ausgestaltungen vor.
  • Außerdem können hierin Begriffe, die sich auf räumliche Relativität beziehen, wie z.B. „unterhalb“, „unter“, „unterer“, „oberhalb“, „oberer“ und dergleichen, zur Erleichterung der Besprechung verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem anderen Element oder Merkmal (zu anderen Elementen oder Merkmalen), wie in den Figuren dargestellt, zu beschreiben. Die Begriffe, die räumliche Relativität betreffen, sollen verschiedene Ausrichtungen der verwendeten oder betriebenen Vorrichtung zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung umfassen. Die Vorrichtung kann auf eine andere Weise ausgerichtet sein (um 90 Grad gedreht oder anders ausgerichtet) und die hier verwendeten Bezeichnungen, die räumliche Relativität betreffen, können gleichermaßen dementsprechend ausgelegt werden.
  • Außerdem können Begriffe, wie z.B. „erster“, „zweiter“, „dritter“, „vierter“ und dergleichen hier zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet werden, um ähnliche oder verschiedene Element(e) oder Merkmal(e) zu beschreiben, wie in den Figuren dargestellt, und können je nach der Reihenfolge des Vorkommens oder der Kontexte der Beschreibung austauschbar verwendet werden.
  • Andere Merkmale und Prozesse können ebenfalls aufgenommen werden. Zum Beispiel können Teststrukturen aufgenommen werden, um den Verifizierungstest der 3D-Häusung oder der 3DIC-Vorrichtungen zu unterstützen. Die Teststrukturen können zum Beispiel Testpads umfassen, die in einer Umverteilungsschaltungsstruktur oder auf einem Substrat ausgebildet sind, was das Testen der 3D-Häusung oder 3DIC, die Verwendung von Nadeln und/oder Probecards und dergleichen ermöglicht. Das Verifizierungstesten kann an Zwischenstrukturen sowie der fertigen Struktur durchgeführt werden. Außerdem können die hier offenbarten Strukturen und Verfahren in Verbindung mit Testmethodologien verwendet werden, die eine Zwischenverifikation von erwiesenermaßen fehlerfreien Chips (Known Good Dies) aufnehmen, um die Ausbeute zu erhöhen und Kosten zu senken.
  • 1 ist ein Beispiel eines Ablaufdiagramms, das die Prozessschritte eines Verfahrens zum Ausbilden eines Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen zeigt. 2A bis 2I sind Querschnittsansichten eines Verfahrens zum Ausbilden eines Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen. 3 ist eine vereinfachte Draufsicht von 2I. Zur Vereinfachung und Klarheit der Darstellung sind lediglich einige Elemente, wie z.B. ein Halbleiter-Die, Durchkontaktierungen, eine Wärmeleitstruktur und eine Wärmeleitschicht in der vereinfachten Draufsicht von 3 gezeigt.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2A wird in Schritt S10 ein Träger 102 mit einer darauf aufgeschichteten Pufferschicht 104 bereitgestellt. In einigen Ausführungsformen kann der Träger 102 ein Glasträger oder ein beliebiger geeigneter Träger zum Tragen eines Halbleiter-Wafers oder eines wiederhergestellten Wafers für das Herstellungsverfahren des Halbleiter-Package sein. In einigen Ausführungsformen umfasst die Pufferschicht 104 eine Debondschicht, und das Material der Debondschicht kann ein beliebiges Material sein, das zum Bonden und Debonden des Trägers 102 von den darüber befindlichen Schichten oder eines darauf angeordneten Wafers geeignet ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die Pufferschicht 104 zum Beispiel eine „LTHC“-Schicht (Licht-zu-Wärme-Umwandlung), und eine solche Schicht ermöglicht ein Debonden vom Träger durch Anwenden einer Laserbestrahlung. In einigen Ausführungsformen kann die Pufferschicht 104 ferner eine dielektrische Schicht zwischen der Debondschicht und dem Träger 102 umfassen, und die dielektrische Schicht ist aus einem dielektrischen Material gefertigt, das Benzocyclobuten („BCB“), Polybenzoxazol („PBO“) oder ein beliebiges anderes geeignetes Polymer-basiertes dielektrisches Material umfasst.
  • In Schritt S20 werden eine Durchkontaktierung 106a, 106b und eine Wärmeleitstruktur 108 über der Pufferschicht 104 ausgebildet. In einigen Ausführungsformen werden mehrere Durchkontaktierungen 106a, 106b auf der Pufferschicht 104 ausgebildet, um zum Beispiel einen Bereich eines Halbleiter-Die zu umgeben. In einigen Ausführungsformen können, wie in 3 gezeigt, die Durchkontaktierungen 106a, 106b entlang von mindestens einem ringförmigen Pfad angeordnet sein, der den Bereich des Halbleiter-Die umgibt. In einigen Ausführungsformen ist eine erste Gruppe der Durchkontaktierungen 106a zum Beispiel entlang eines ersten ringförmigen Pfads angeordnet, und eine zweite Gruppe der Durchkontaktierungen 106b ist entlang eines zweiten ringförmigen Pfads angeordnet, der den ersten ringförmigen Pfad umgibt. Mit anderen Worten werden die Durchkontaktierungen 106a zwischen der Durchkontaktierung 106b und dem Bereich des Halbleiter-Die angeordnet. In einigen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungen 106a, 106b derselben Gruppe regelmäßig angeordnet werden, das heißt, ein Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 106b derselben Gruppe ist konstant. In einigen alternativen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungen 106a, 106b derselben Gruppe unregelmäßig oder beliebig angeordnet werden, das heißt, ein Abstand zwischen den Durchkontaktierungen 106a, 106b derselben Gruppe ist nicht konstant. In einigen alternativen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungen entlang von einem ringförmigen Pfad oder von mehr als zwei ringförmigen Pfaden angeordnet werden. In einigen alternativen Ausführungsformen kann, wenn die Durchkontaktierungen entlang von mehr als zwei ringförmigen Pfaden angeordnet sind, der Abstand zwischen benachbarten Gruppen der Durchkontaktierungen konstant sein.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Material der Durchkontaktierung 106a, 106b Kupfer (Cu), Aluminium (Al), eine Aluminium-Kupfer-Legierung (AlCu), Gold, Titan, Kobalt, eine Legierung oder ein beliebiges geeignetes leitfähiges Material. Die Durchkontaktierung 106a, 106b kann zum Beispiel durch elektrochemisches Plattieren (ECP), Elektroplattieren, stromloses Plattieren oder einen beliebigen anderen geeigneten Prozess ausgebildet werden.
  • In einigen Ausführungsformen wird die Wärmeleitstruktur 108 auf der Pufferschicht 104 zwischen den Durchkontaktierungen 106a, 106b und dem Bereich des Halbleiter-Die angeordnet. In einigen Ausführungsformen umfasst die Wärmeleitstruktur 108 zum Beispiel mehrere diskrete Durchkontaktierungen 108a. In einigen Ausführungsformen werden die Durchkontaktierungen 108a zum Beispiel entlang eines ringförmigen Pfads P1 angeordnet, der den Bereich für den Halbleiter-Die umgibt. In einigen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungen 108a regelmäßig angeordnet werden, das heißt, ein Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 108a ist konstant. In einigen alternativen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungen 108a unregelmäßig oder beliebig angeordnet werden, das heißt, ein Abstand zwischen den Durchkontaktierungen 108a ist nicht konstant. In einigen alternativen Ausführungsformen ist der ringförmige Pfad P1 zum Beispiel rechteckig. Jedoch kann der ringförmige Pfad P1 je nach der Form des Halbleiter-Die und/oder den Anforderungen als eine andere geeignete Ringform ausgelegt werden, wie z.B. ein Kreis, ein Quadrat oder ein Polygon.
  • Hier gibt die Durchkontaktierung 106a, 106b eine Funktionsdurchkontaktierung an, und die Durchkontaktierung 108a gibt eine nicht funktionierende Durchkontaktierung an. Insbesondere ist die Durchkontaktierung 106a, 106b in einer Package-Struktur mit einer Vorderseiten- oder Rückseiten-Umverteilungsschaltungsstruktur oder einer elektrischen Komponente derselben Package-Struktur oder einer anderen Package-Struktur elektrisch verbunden. Jedoch kann die Durchkontaktierung 108a potentialfrei sein und von einer Vorderseiten- oder Rückseiten-Umverteilungsschaltungsstruktur oder einer elektrischen Komponente derselben Package-Struktur oder einer anderen Package-Struktur elektrisch isoliert sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann, wie in 3 gezeigt, die Durchkontaktierung 108a teilweise auf die Durchkontaktierung 106a, 106b in zumindest einer von einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung, die zu einer Stapelrichtung, entlang der der Die und die Halbleitervorrichtung gestapelt werden, senkrecht sind, ausgerichtet sein. In einigen Ausführungsformen sind die erste Richtung und die zweite Richtung horizontale Richtungen, wie z.B. x-Richtung und y-Richtung, und die Stapelrichtung ist eine vertikale Richtung, wie zum Beispiel die z-Richtung. In einigen alternativen Ausführungsformen ist die Durchkontaktierung 108a möglicherweise nicht auf die Durchkontaktierung 106a, 106b in der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung ausgerichtet. In einigen alternativen Ausführungsformen können ein Abstand zwischen der Durchkontaktierung 108a und dem Bereich für den Halbleiter-Die kleiner sein als ein Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 108a. Jedoch können in einigen alternativen Ausführungsformen der Abstand zwischen der Durchkontaktierung 108a und dem Bereich für den Halbleiter-Die größer oder im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 108a sein. In einigen Ausführungsformen kann der Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 108a größer sein als der Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 106b. In einigen Ausführungsformen kann der Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 108a doppelt so lang oder noch länger sein als der Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 106b. Zum Beispiel kann der Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 108a dreimal, viermal fünfmal oder sechsmal so lang sein wie der Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 106b. Jedoch kann in einigen alternativen Ausführungsformen der Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 108a kleiner oder im Wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den benachbarten Durchkontaktierungen 106a, 106b sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann eine obere Fläche der Wärmeleitstruktur 108 im Wesentlichen bündig oder komplanar mit oberen Flächen der Durchkontaktierungen 106a, 106b sein. In einigen Ausführungsformen können zum Beispiel die oberen Flächen der Durchkontaktierungen 108a im Wesentlichen bündig oder komplanar mit den oberen Flächen der Durchkontaktierungen 106a, 106b sein. Jedoch kann in einigen Ausführungsformen die obere Fläche der Wärmeleitstruktur 108 niedriger oder höher sein als die oberen Flächen der Durchkontaktierungen 106a, 106b.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst das Material der Wärmeleitstruktur 108 Kupfer (Cu), Aluminium (Al), eine Aluminium-Kupfer-Legierung (AlCu), Gold, Titan, Kobalt, eine Legierung oder ein beliebiges anderes geeignetes leitfähiges Material. Die Wärmeleitstruktur 108 kann zum Beispiel durch elektrochemisches Plattieren (ECP), Elektroplattieren, stromloses Plattieren oder einen beliebigen anderen geeigneten Prozess ausgebildet werden. In einigen Ausführungsformen kann das Material der Wärmeleitstruktur 108 das gleiche sein wie zum Beispiel das Material der Durchkontaktierungen 106a, 106b. In einigen alternativen Ausführungsformen kann das Material der Wärmeleitstruktur 108 vom Material der Durchkontaktierungen 106a, 106b verschieden sein. In einigen Ausführungsformen können die Wärmeleitstruktur 108 und die Durchkontaktierungen 106a, 106b gleichzeitig ausgebildet werden. Zum Beispiel können die Durchkontaktierungen 108a und die Durchkontaktierungen 106a, 106b gleichzeitig ausgebildet werden. In einigen Ausführungsformen liegt für eine Plattierungsgleichförmigkeit eine Abmessung (z.B. Breite W2) der Durchkontaktierung 108a in einem Bereich von einer Hälfte bis zum Doppelten einer Abmessung (z.B. Breite W1) einer der Durchkontaktierung 106a, 106b. In einigen Ausführungsformen ist die Breite W2 zum Beispiel kleiner als die Breite W1. In einigen alternativen Ausführungsformen können die Durchkontaktierungen 106a, 106b und die Wärmeleitstruktur 108 separat ausgebildet werden.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2B wird in Schritt S30 ein Halbleiter-Die 110 bereitgestellt und auf der freigelegten Pufferschicht 104 über dem Träger 102 angeordnet. In einigen Ausführungsformen kann der Halbleiter-Die 110 ein digitaler Chip, ein analoger Chip oder ein Mischsignal-Chip sein, wie z.B. ein „ASIC“-Chip (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), ein Sensorchip, ein drahtloser und Funkfrequenzchip, ein Speicherchip, ein Logikchip, ein Spannungsreglerchip oder ein beliebiger anderer geeigneter Chip. In einigen Ausführungsformen ist der Halbleiter-Die 110 zum Beispiel ein System auf einem Chip (SoC). In einigen Ausführungsformen umfasst der Halbleiter-Die 110 ein Substrat 112, eine aktive Fläche 114a, eine Rückfläche 114b, die gegenüber der aktiven Fläche 114a liegt, mehrere Pads 116, die auf der aktiven Fläche 114a verteilt sind, eine Passivierungsschicht 118, die die aktive Fläche 114a abdeckt, mehrere Metallsäulen 120 und eine Schutzschicht 122. Das Substrat 112 kann ein Halbleitersubstrat, wie z.B. ein Siliziumsubstrat, sein, obwohl es aus anderen Halbleitermaterialien ausgebildet werden kann, die Siliziumgermanium, Siliziumkohlenstoff, Galliumarsenid oder dergleichen umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind. Der Halbleiter-Die 110 kann eine Vorrichtungsschicht umfassen, die in oder auf dem Substrat 112 ausgebildet ist. In einigen Ausführungsformen kann die Vorrichtungsschicht Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten und/oder dergleichen umfassen. Die Pads 116 können auf der Vorrichtungsschicht ausgebildet und mit ihr elektrisch verbunden werden, und können Pads einer Verbindungsstruktur darstellen. Die Pads 116 werden teilweise durch die Passivierungsschicht 118 freigelegt, und die Metallsäulen 120 sind auf den Pads 116 angeordnet und mit ihnen elektrisch verbunden. Die Pads 116 sind zum Beispiel Aluminiumkontaktpads. Die Metallsäulen 120 sind zum Beispiel Kupfersäulen oder Kupferlegierungssäulen. Die Schutzschicht 122 deckt die Metallsäulen 120 und die Passivierungsschicht 118 ab. In einigen alternativen Ausführungsformen sind die Metallsäulen 120 aufgedeckt (d.h. bloße Dies, die weder umspritzt noch gekapselt sind), bevor der Halbleiter-Die 110 auf dem Träger 102 angeordnet wird. In einigen Ausführungsformen ist die Schutzschicht 122 eine Polymerschicht. Zum Beispiel umfasst die Schutzschicht 122 ein lichtempfindliches Material, wie z.B. PBO, Polyimid, BCB, eine Kombination davon oder dergleichen.
  • In einigen Ausführungsformen ist eine obere Fläche des Halbleiter-Die 110 mit den oberen Flächen der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108 nicht komplanar. In einigen Ausführungsformen ist die obere Fläche des Halbleiter-Die 110 zum Beispiel niedriger als die oberen Flächen der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108. In einigen alternativen Ausführungsformen kann die obere Fläche des Halbleiter-Die 110 im Wesentlichen bündig oder höher sein als die oberen Flächen der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108. In einigen Ausführungsformen wird ein Die-Befestigungsfilm 124 zwischen der Rückfläche 114b des Halbleiter-Die 110 und der Pufferschicht 104 für eine bessere Anbringung angeordnet, und die Rückfläche 114b des Halbleiter-Die 110 wird am Träger 102 angehaftet. In einigen Ausführungsformen wird der Halbleiter-Die 110 über dem Träger 102 im Bereich neben der Wärmeleitstruktur 108 angeordnet. In einigen Ausführungsformen wird der Halbleiter-Die 110 innerhalb des Bereichs angeordnet, der durch die Wärmeleitstruktur 108 umgeben ist.
  • In einigen Ausführungsformen umgibt die Wärmeleitstruktur 108 den Halbleiter-Die 110, und die Durchkontaktierungen 106a, 106b umgeben die Wärmeleitstruktur 108. Mit anderen Worten wird die Wärmeleitstruktur 108 zwischen dem Halbleiter-Die 110 und den Durchkontaktierungen 106a, 106b angeordnet. Dementsprechend ist ein erster Mindestabstand D1 zwischen der Durchkontaktierung 108a und dem Halbleiter-Die 110 kleiner als ein zweiter Mindestabstand D2 zwischen der Durchkontaktierung 106a und dem Halbleiter-Die 110. In einigen Ausführungsformen werden die Durchkontaktierungen 106a, 106b und die Wärmeleitstruktur 108 zum Beispiel jeweils an vier Seiten des Halbleiter-Die 110 verteilt. In einigen Ausführungsformen werden die Durchkontaktierungen 106a, 106b und die Durchkontaktierungen 108a zum Beispiel jeweils an vier Seiten des Halbleiter-Die 110 verteilt. In einigen Ausführungsformen ist die Verteilung der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Durchkontaktierung 108a an einer Seite des Halbleiter-Die 110 im Wesentlichen symmetrisch zur Verteilung der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Durchkontaktierung 108a an der anderen Seite des Halbleiter-Die 110. Insbesondere sind die Durchkontaktierungen 106a, 106b und die Durchkontaktierung 108a an einer Seite symmetrisch in Ausgestaltung und Position zu jenen an der anderen Seite in Bezug auf den mittleren Halbleiter-Die 110. In einigen Ausführungsformen repräsentiert, wie in 2B dargestellt, die punktierte Linie die Schnittlinie des gesamten Package im anschließenden Schneidprozess und die Durchkontaktierungen 106b sind in der Nähe, jedoch nicht auf der Schnittlinie angeordnet, und sie sind um die Wärmeleitstruktur 108 und den Halbleiter-Die 110 angeordnet.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2C wird in Schritt S40 ein Kapselungsstoff 130 über dem Träger 102 ausgebildet, um den Halbleiter-Die 110, die Durchkontaktierung 106a, 106b und die Wärmeleitstruktur 108 zu kapseln. In einigen Ausführungsformen deckt der Kapselungsstoff 130 die Pufferschicht ab und füllt den Bereich um den Halbleiter-Die 110, die Wärmeleitstruktur 108 und die Durchkontaktierungen 106a, 106b. In einigen Ausführungsformen wird der Kapselungsstoff 130 zwischen dem Halbleiter-Die 110, den Durchkontaktierungen 108a und den Durchkontaktierungen 106a, 106b angeordnet. In einigen Ausführungsformen kapselt der Kapselungsstoff 130 seitlich den Halbleiter-Die 110, das heißt, Seitenwände des Halbleiter-Die 110 werden durch den Kapselungsstoff 130 gekapselt. In einigen Ausführungsformen wird der Kapselungsstoff 130 durch Ausbilden eines Moldmaterials, das die oberen Flächen des Halbleiter-Die 110, der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108 mithilfe eines Überspritzprozesses abdeckt, und anschließendes Entfernen von Abschnitten des Moldmaterials durch einen Planarisierungsprozess, um die oberen Flächen des Halbleiter-Die 110, der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108 freizulegen, ausgebildet. In einigen Ausführungsformen umfasst der Planarisierungsprozess zum Planarisieren des Moldmaterials und des Halbleiter-Die 110, der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108 einen Fly-Cut-Prozess, einen Schleifprozess, einen „CMP“-Prozess (chemisch-mechanisches Polieren) oder einen anderen geeigneten Prozess. In einigen Ausführungsformen werden Abschnitte der Schutzschicht 122 des Halbleiter-Die 110, der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108 ebenfalls durch den Planarisierungsprozess entfernt. In einigen Ausführungsformen ist eine erste Fläche 130a des Kapselungsstoffs 130 im Wesentlichen komplanar und bündig mit den oberen Flächen der Schutzschicht 122 und der Metallsäulen 120 des Halbleiter-Die 110, der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108. In einigen Ausführungsformen dringen die Durchkontaktierungen 106a, 106b und die Wärmeleitstruktur 108 jeweils durch den Kapselungsstoff 130 hindurch und sind darin eingebettet. In einigen Ausführungsformen umfasst der Kapselungsstoff 130 eine Moldmasse, ein Mold-Underfill, ein Harz, wie z.B. ein Epoxid, ein lichtempfindliches Material, wie z.B. PBO, Polyimid, BCB, eine Kombination davon oder dergleichen.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2D wird in Schritt S50 in einigen Ausführungsformen eine Umverteilungsschaltungsstruktur 140 über dem Kapselungsstoff 130, dem Halbleiter-Die 110, der Durchkontaktierung 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108 ausgebildet. In einigen Ausführungsformen wird die Umverteilungsschaltungsstruktur 140 über der ersten Fläche 130a des Kapselungsstoffs 130, der aktiven Fläche 114a des Halbleiter-Die 110 und der oberen Flächen der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108 ausgebildet. In einigen Ausführungsformen wird die Umverteilungsschaltungsstruktur 140 auf den oberen Flächen der Metallsäulen 120 und des Halbleiter-Die 110 angeordnet. In einigen Ausführungsformen wird die Umverteilungsschaltungsstruktur 140 mit den Durchkontaktierungen 106a, 106b und dem Halbleiter-Die 110 elektrisch verbunden und von der Wärmeleitstruktur 108 elektrisch isoliert.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Umverteilungsschaltungsstruktur 140 eine dielektrische Schicht 142 und mehrere Umverteilungsstrukturen 144 in der dielektrischen Schicht 142a. In einigen Ausführungsformen sind die Umverteilungsstrukturen 144 mit den Durchkontaktierungen 106a, 106b oder einer elektrischen Komponenten derselben Package-Struktur, wie z.B. den Metallsäulen 120 des Halbleiter-Die 110, elektrisch verbunden. In einigen Ausführungsformen sind die Umverteilungsstrukturen 144 von der Wärmeleitstruktur 108 elektrisch isoliert. In einigen Ausführungsformen steht die untere Umverteilungsstruktur 144 der Umverteilungsschaltungsstruktur 140 zum Beispiel mit den Durchkontaktierungen 106a, 106b und den Metallsäulen 120 des Halbleiter-Die 110 in Kontakt. In einigen Ausführungsformen ist die Wärmeleitstruktur 108 von den Umverteilungsstrukturen 144 durch die dielektrische Schicht 142 elektrisch isoliert. In einigen Ausführungsformen steht die Wärmeleitstruktur 108 zum Beispiel mit der unteren dielektrischen Schicht 142 in Kontakt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Material der Umverteilungsstrukturen 144 Aluminium, Titan, Kupfer, Nickel, Wolfram, Silber und/oder Legierungen davon. In einigen Ausführungsformen umfasst das Material der dielektrischen Schicht 142 Polyimid, Benzocyclobuten oder Polybenzoxazol. In einigen Ausführungsformen kann die dielektrische Schicht 142 eine einfache oder mehrschichtige Struktur sein. In einigen Ausführungsformen ist die Umverteilungsschaltungsstruktur 140 eine Vorderseiten-Umverteilungsschaltungsstruktur, die mit dem Halbleiter-Die 110 elektrisch verbunden ist, und sie ist mit den Durchkontaktierungen 106a, 106b elektrisch verbunden. In einigen Ausführungsformen kann, da der darunterliegende Kapselungsstoff 130 eine bessere Planarisierung und Ebenheit bereitstellt, die später ausgebildete Umverteilungsschaltungsstruktur 140, insbesondere die Umverteilungsstruktur 144 mit dünner Leitungsbreite oder engen Abständen, mit gleichmäßigen Leitungsbreiten oder gleichförmigen Profilen über dem flachen und geebneten Kapselungsstoff 130 ausgebildet werden, was zu einer verbesserten Leitungs-/Verdrahtungszuverlässigkeit führt.
  • In einigen Ausführungsformen werden mehrere leitfähige Elemente 146 auf der Umverteilungsschaltungsstruktur 140 angeordnet und mit ihr elektrisch verbunden. In einigen Ausführungsformen kann vor dem Anordnen der leitfähigen Elemente 146 ein Flussmittel angewendet werden, so dass die leitfähigen Elemente 146 besser an den oberen Umverteilungsstrukturen 144 der Umverteilungsschaltungsstruktur 140 befestigt sind, und die oberen Umverteilungsstrukturen 144 können als Kontaktpads für die leitfähigen Elemente 146 fungieren. In einigen Ausführungsformen sind zum Beispiel die leitfähigen Elemente 146 Lotkugeln oder „BGA“-Kugeln (Ball-Grid-Array), die auf der Umverteilungsschaltungsstruktur 140 angeordnet sind, und die obere Umverteilungsstruktur 144, die unter den leitfähigen Elementen 146 liegt, wirkt als Kugel-Pads. In einigen Ausführungsformen sind einige der leitfähigen Elemente 146 mit dem Halbleiter-Die 110 über die Umverteilungsschaltungsstruktur 140 elektrisch verbunden, und einige der leitfähigen Elemente 146 sind mit den Durchkontaktierungen 106a, 106b elektrisch verbunden. In einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente 146 von der Wärmeleitstruktur 108 elektrisch isoliert.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2D und 2E wird in Schritt S60 in einigen Ausführungsformen das gesamte Package vom Träger 102 debondet, um den Halbleiter-Die 110 vom Träger 102 zu trennen. In einigen Ausführungsformen wird nach dem Debonden vom Träger 102 die auf dem gesamten Package verbliebene Pufferschicht 104 mithilfe eines Ätzprozesses oder eines Reinigungsprozesses entfernt. Alternativ kann in einigen alternativen Ausführungsformen die Pufferschicht 104 verbleiben.
  • Dann wird in einigen Ausführungsformen das gesamte Package umgedreht und auf einem Trägerfilm 150 angeordnet. Nachdem die Package-Struktur umgedreht wurde, können die oberen Flächen zu den unteren Flächen werden und die relativen Positionsbeziehungen (wie z.B. oberhalb, unterhalb, höher oder niedriger) können für die Package-Strukturen, wie vorstehend beschrieben, umgekehrt werden, aber die gleichen Flächen, gemeinsame Flächen oder Grenzflächen werden mit denselben Bezugszeichen für das Halbleiter-Package gekennzeichnet. Nach dem Debonden vom Träger 102 wird der Die-Befestigungsfilm 124 freigelegt. In einigen Ausführungsformen ist die obere Fläche des Die-Befestigungsfilms 124 im Wesentlichen komplanar oder bündig mit den oberen Flächen des Kapselungsstoffs 130, der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108.
  • Danach wird der Die-Befestigungsfilm 124 entfernt und daher wird ein Graben 126 im Kapselungsstoff 130 über dem Halbleiter-Die 110 ausgebildet. In einigen Ausführungsformen wird nach dem Entfernen des Die-Befestigungsfilms 124 die Rückfläche 110b des Halbleiter-Die 110 freigelegt. In einigen Ausführungsformen ist die Rückfläche 110b des Halbleiter-Die 110 niedriger als eine zweite Fläche 130b, die gegenüber der ersten Fläche 130a des Kapselungsstoffs 130 liegt. Außerdem ist die Rückfläche 110b des Halbleiter-Die 110 niedriger als die oberen Flächen der Durchkontaktierungen 106a, 106b und der Wärmeleitstruktur 108.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2E und 2F wird in Schritt S70 in einigen Ausführungsformen eine Wärmeleitschicht 160 über dem Halbleiter-Die 110 und dem Kapselungsstoff 130 ausgebildet, wobei die Wärmeleitstruktur 108 mit dem Halbleiter-Die 110 über die leitfähige Schicht 160 thermisch gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen umfasst eine Wärmeabfuhrstruktur die Wärmeleitstruktur 108 und die Wärmeleitschicht 160. Wie hier verwendet, bedeutet thermisch gekoppelt, dass ein Veranlassen einer Änderung der Temperatur einer Wärmeabfuhrstruktur eine Änderung der Temperatur des Halbleiter-Die verursacht und umgekehrt. In einigen Ausführungsformen wird die Wärmeleitschicht 160 über der Rückfläche 110b des Halbleiter-Die 110 ausgebildet, um den Graben 126 zu füllen. Daher werden die Wärmeleitschicht 160 und die Umverteilungsschaltungsstruktur 140 auf gegenüberliegenden Seiten des Halbleiter-Die 110 angeordnet. In einigen Ausführungsformen erstreckt sich die Wärmeleitschicht 160 nach außen von der Rückfläche 110b des Halbleiter-Die 110, um Abschnitte der zweiten Fläche 130b des Kapselungsstoffs 130 und der oberen Fläche der Wärmeleitstruktur 108 abzudecken. In einigen Ausführungsformen deckt die Wärmeleitschicht 160 die zweite Fläche 130b des Kapselungsstoffs 130 neben der oberen Fläche der Wärmeleitstruktur 108 ab. In einigen Ausführungsformen ist die Wärmeleitschicht 160 von den oberen Flächen der Durchkontaktierungen 106a, 106b getrennt, um von den Durchkontaktierungen 106a, 106 elektrisch isoliert zu sein. Mit anderen Worten sind Ränder der Wärmeleitschicht 160 von Rändern der Durchkontaktierungen 106a getrennt, und daher ist die Wärmeleitschicht 160 von den Durchkontaktierungen 106a elektrisch isoliert.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Wärmeleitschicht 160 mit der Rückfläche 114b des Halbleiter-Die 110, den Abschnitten der zweiten Fläche 130b des Kapselungsstoffs 130 und der oberen Fläche der Wärmeleitstruktur 108 in Kontakt stehen. In einigen Ausführungsformen deckt die Wärmeleitschicht 160 zum Beispiel die obere Fläche der Wärmeleitstruktur 108 vollständig ab. Jedoch kann in einigen alternativen Ausführungsformen die Wärmeleitschicht 160 die Wärmeleitstruktur 108 teilweise abdecken oder sie deckt die Wärmeleitstruktur 108 möglicherweise nicht ab.
  • In einigen Ausführungsformen umfasst die Wärmeleitschicht 160 einen ersten Abschnitt 162, der den Halbleiter-Die 110 abdeckt, und einen zweiten Abschnitt 164, der den Kapselungsstoff 130 und die Wärmeleitstruktur 108 abdeckt. In einigen Ausführungsformen ist eine obere Fläche des ersten Abschnitts 162 zum Beispiel mit einer oberen Fläche des zweiten Abschnitts 164 im Wesentlichen bündig. Jedoch sind in einigen alternativen Ausführungsformen die oberen Flächen des ersten Abschnitts 162 und des zweiten Abschnitts 164 möglicherweise nicht miteinander komplanar. In einigen Ausführungsformen ist der erste Abschnitt 162 dicker als der zweite Abschnitt 164, da ein Abschnitt des zweiten Abschnitts 164 in den Graben 132 eingefüllt ist. Mit anderen Worten ist eine Dicke T1 des ersten Abschnitts 162 von der Rückfläche 110b des Halbleiter-Die 110 zu seiner oberen Fläche größer als eine Dicke T2 des zweiten Abschnitts 164 von der oberen Fläche der zweiten Fläche 130b des Kapselungsstoffs 130 zu seiner oberen Fläche. In einigen Ausführungsformen kann die Dicke T2 zum Beispiel größer oder gleich 5 µm sein. In einigen Ausführungsformen ist eine Grenzfläche zwischen dem Halbleiter-Die 110 und der Wärmeleitschicht 160 niedriger als eine Grenzfläche zwischen dem Kapselungsstoff 130 und der Wärmeleitschicht 160. Die Wärmeleitschicht 160 ist eine leitfähige Paste, wie z.B. eine Silberpaste, und wird zum Beispiel mithilfe eines Druckprozesses ausgebildet.
  • Unter Bezugnahme auf 1 und 2G wird in Schritt S8 eine Halbleitervorrichtung 170 über dem Halbleiter-Die 110 gestapelt und elektrisch damit verbunden. In einigen Ausführungsformen ist die Halbleitervorrichtung 170 ein Package, wie z.B. ein DRAM-Package (dynamischer Direktzugriffspeicher) oder eine beliebige andere geeignete Halbleitervorrichtung. In einigen Ausführungsformen wird die Halbleitervorrichtung 170 auf der Wärmeleitschicht 160 über dem Halbleiter-Die 110 angeordnet, und die Wärmeleitschicht 160 wird zwischen dem Halbleiter-Die 110 und der Halbleitervorrichtung 170 angeordnet. In einigen Ausführungsformen umfasst die Halbleitervorrichtung 170 mehrere Kontakte 172. Die Kontakte 172 können zum Beispiel Pads oder Metallsäulen auf den Pads sein. Die Kontakte 172 der Halbleitervorrichtung 170 sind mit der Umverteilungsschaltungsstruktur 140 über leitfähige Elemente 174 und die Durchkontaktierungen 106a, 106b elektrisch verbunden. In einigen Ausführungsformen sind die leitfähigen Elemente 174 zum Beispiel Lotkugeln oder BGA-Kugeln, die auf der Halbleitervorrichtung 170 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen wird ein Spalt G zwischen der Halbleitervorrichtung 170 und der Wärmeleitschicht 160 ausgebildet, das heißt der Spalt G ist kleiner als eine Höhe des leitfähigen Elements 174. Dementsprechend steht die Wärmeleitschicht 160 mit der Halbleitervorrichtung 170 nicht in Kontakt und ist daher von ihr elektrisch isoliert. In einigen Ausführungsformen kann der Spalt G zum Beispiel in einem Bereich von 25 % bis 40 % der Höhe des leitfähigen Elements 174 liegen. In einigen Ausführungsformen kann ein vertikaler Abstand zwischen dem Halbleiter-Die 110 und der Halbleitervorrichtung 170 zum Beispiel in einem Bereich von 50 bis 60 µm liegen, und der Spalt G kann größer sein als 10 µm. In einigen alternativen Ausführungsformen steht zumindest ein Abschnitt der Wärmeleitschicht 160 in direktem Kontakt mit dem zweiten Die 170. Mit anderen Worten können Abschnitte der Wärmeleitschicht 160 mit dem zweiten Die 170 in Kontakt stehen, Abschnitte der Wärmeleitschicht 160 können vom zweiten Die 170 durch einen Abstand getrennt sein, und eine obere Fläche der Wärmeleitschicht 160 ist zum Beispiel möglicherweise nicht flach.
  • Unter Bezugnahme auf 2H wird in einigen Ausführungsformen ein Underfill 176 zwischen den leitfähigen Elementen 174, der Halbleitervorrichtung 170 und der Wärmeleitschicht 160 ausgebildet. Daher wird der Spalt G mit dem Underfill 176 gefüllt. In einigen Ausführungsformen stellt der Underfill 176 im Spalt G zwischen der Halbleitervorrichtung 170 und der Wärmeleitschicht 160 die elektrische Isolation zwischen der Halbleitervorrichtung 170 und der Wärmeleitschicht 160 sicher.
  • Unter Bezugnahme auf 1, 2H und 2I wird in einigen Ausführungsformen ein Dicing-Prozess durchgeführt, um die gesamte Package-Struktur entlang der Schnittlinie (der punktierten Linie) in einzelne und getrennte Halbleiter-Packages 100, zu schneiden (zumindest durch den Kapselungsstoff 130 und die Umverteilungsschaltungsstruktur 170 zu schneiden), wie in 2I dargestellt. In einer Ausführungsform ist der Dicing-Prozess ein Wafer-Dicing-Prozess, der mechanisches Sägen oder Laserschneiden umfasst. In einigen Ausführungsformen ist das Halbleiter-Package 100 zum Beispiel eine InFO-PoP-Vorrichtung (integriertes Fan-Out-Package-on-Package). In einigen alternativen Ausführungsformen kann das Halbleiter-Package 100 ferner auf einer elektronischen Vorrichtung befestigt werden, die elektronische Vorrichtung kann zum Beispiel eine Leiterplatte sein, wie z.B. eine gedruckte Leiterplatte (PCB). In einigen alternativen Ausführungsformen kann das Halbleiter-Package 100 mit zusätzlichen Packages, Chips/Dies oder anderen elektronischen Vorrichtungen befestigt werden.
  • In einigen Ausführungsformen sind, wie in 2I dargestellt, die Durchkontaktierungen 106a, 106b und die Wärmeleitstruktur 108 im Kapselungsstoff 130 neben dem Halbleiter-Die 110 eingebettet, und die Wärmeleitschicht 160 ist auf dem Halbleiter-Die 110 angeordnet und erstreckt sich auf den Kapselungsstoff 130. Die Durchkontaktierungen 106a, 106b sind mit dem Halbleiter-Die 110 elektrisch verbunden, und die Wärmeleitstruktur 108 ist vom Halbleiter-Die 110 elektrisch isoliert, aber thermisch mit dem Halbleiter-Die 110 über die Wärmeleitschicht 160 gekoppelt. Dementsprechend kann die durch eine beliebige Komponente des Halbleiter-Package 100, wie z.B. den Halbleiter-Die 110 oder die Halbleitervorrichtung 170, erzeugte Wärme über die Wärmeleitschicht 160 und die Wärmeleitstruktur 108 abgeführt werden, und der Wärmeabfuhrbereich für das Halbleiter-Package 100 ist erweitert. Daher kann zum Beispiel im Vergleich mit dem herkömmlichen Halbleiter-Package ohne die Wärmeleitstruktur und die Wärmeleitschicht, dem herkömmlichen Halbleiter-Package mit der Wärmeleitschicht (die mit der Halbleitervorrichtung nicht in Kontakt steht) und ohne die Wärmeleitstruktur, oder dem herkömmlichen Halbleiter-Package mit der Wärmeleitschicht (die mit der Halbleitervorrichtung in Kontakt steht) und ohne die Wärmeleitstruktur die Wärmeabfuhreffizienz des Halbleiter-Die verbessert werden.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Wärmeleitstruktur 108 derart dargestellt, dass sie mehrere diskrete Durchkontaktierungen 108a aufweist, die entlang eines ringförmigen Pfads P1 angeordnet sind, jedoch ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten kann die Wärmeleitstruktur entlang mehrerer ringförmiger Pfade angeordnet werden. In einigen Ausführungsformen kann, wie in 4 dargestellt, die Wärmeleitstruktur 108 mehrere Durchkontaktierungen 108a, 108b umfassen, die entlang mehrerer ringförmiger Pfade P1, P2 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen ist eine erste Gruppe diskreter Durchkontaktierungen 108a entlang des ersten ringförmigen Pfads P1 angeordnet, eine zweite Gruppe diskreter Durchkontaktierungen 108b ist entlang des zweiten ringförmigen Pfads P2 angeordnet, der den ersten ringförmigen Pfad P1 umgibt, und die ringförmigen Pfade P1, P2 umgeben jeweils den Halbleiter-Die 110. In einigen Ausführungsformen ist die zweite Gruppe der Durchkontaktierung 108b zwischen der ersten Gruppe der Durchkontaktierung 108a und der ersten Gruppe der Durchkontaktierungen 106a angeordnet. In einigen Ausführungsformen kann eine Breite der Durchkontaktierung 108a gleich einer Breite der Durchkontaktierung 108b oder von ihr verschieden sein. In einigen Ausführungsformen ist in einer Richtung, die zur Stapelrichtung des Halbleiter-Die 110 und der Halbleitervorrichtung 170 senkrecht ist, zum Beispiel eine der Durchkontaktierungen 108a der ersten Gruppe teilweise auf eine der Durchkontaktierungen 108b der zweiten Gruppe ausgerichtet. Außerdem kann die ausgerichtete Durchkontaktierung 108a, 108b ferner auf die ausgerichtete Durchkontaktierung 106a und die Durchkontaktierung 106b ausgerichtet sein. Jedoch sind in einigen alternativen Ausführungsformen die Durchkontaktierungen 106a, 106b möglicherweise nicht aufeinander ausgerichtet und sind möglicherweise nicht auf die Durchkontaktierungen 108a, 108b ausgerichtet. Zum Beispiel sind in einigen Ausführungsformen, wie in 5 dargestellt, in einer Richtung, die zur Stapelrichtung senkrecht ist, eine der Durchkontaktierungen 108a der ersten Gruppe und eine der Durchkontaktierungen 108b der zweiten Gruppe unmittelbar zueinander benachbart, und sie können abwechselnd angeordnet sein. Außerdem können in einigen Ausführungsformen die Durchkontaktierung 106a und die Durchkontaktierung 106b, die unmittelbar zueinander benachbart sind, ebenfalls abwechselnd angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann in der Richtung, die zur Stapelrichtung senkrecht ist, zum Beispiel eine der Durchkontaktierungen 108a der ersten Gruppe teilweise auf eine der Durchkontaktierungen 106a der ersten Gruppe ausgerichtet sein, und gleichermaßen ist eine der Durchkontaktierungen 108b der zweiten Gruppe teilweise auf eine der Durchkontaktierungen 106b der zweiten Gruppe ausgerichtet.
  • Die Wärmeleitstruktur 108 kann andere Ausgestaltungen aufweisen. Zum Beispiel umfasst, wie in 6 dargestellt, die Wärmeleitstruktur 108 eine ringförmige Struktur 108c, die den Halbleiter-Die 110 umgibt. Die ringförmige Struktur 108c ist kontinuierlich entlang eines ringförmigen Pfads P ausgebildet. Mit anderen Worten ist die ringförmige Struktur 108c kontinuierlich um den Halbleiter-Die 110 angeordnet. In einigen Ausführungsformen kann eine Breite W2 der ringförmigen Struktur 108c im Wesentlichen gleich sein, und die Breite W2 kann zum Beispiel in einem Bereich von einer Hälfte bis zum Doppelten einer Abmessung (z.B. Breite W1) einer der Durchkontaktierung 106a, 106b liegen. In einigen alternativen Ausführungsformen kann die Wärmeleitstruktur 108 mehrere ringförmige Strukturen umfassen, die jeweils entlang mehrerer ringförmiger Pfade angeordnet sind, die den Halbleiter-Die 110 umgeben.
  • In einigen Ausführungsformen kann, wie in 7 und 8 dargestellt, die Wärmeleitstruktur 108 mehrere diskrete wandförmige Strukturen 108d umfassen. Die wandförmigen Strukturen 108d sind voneinander getrennt, und die wandförmigen Strukturen 108d sind entlang eines ringförmigen Pfads P angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind, wie in 7 dargestellt, die wandförmigen Strukturen 108d jeweils auf einer Seite des Halbleiter-Die 110 angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind die wandförmigen Strukturen 108d zum Beispiel ein Quader. In einigen Ausführungsformen kann, wie in 8 dargestellt, mindestens eine wandförmige Struktur 108d an zwei benachbarten Seiten des Halbleiter-Die 110 angeordnet sein. In einigen alternativen Ausführungsformen kann eine wandförmige Struktur 108d zum Beispiel an drei oder vier benachbarten Seiten des Halbleiter-Die 110 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen kann eine Breite W2 der wandförmigen Strukturen 108d im Wesentlichen gleich sein, und die Breite W2 kann zum Beispiel in einem Bereich von einer Hälfte bis zum Doppelten einer Abmessung (z.B. Breite W1) einer der Durchkontaktierung 106a, 106b liegen. In einigen alternativen Ausführungsformen kann die Breite W2 der wandförmigen Strukturen 108d verschieden sein. In einigen alternativen Ausführungsformen können die wandförmigen Strukturen 108d entlang mehrerer ringförmiger Pfade angeordnet sein, die jeweils den Halbleiter-Die 110 umgeben. Es ist außerdem zu beachten, dass in 3 bis 8 der Abstand zwischen dem Halbleiter-Die 110 und der Wärmeleitstruktur 108 oder zwischen der Wärmeleitstruktur 108 und der Durchkontaktierung 106a zur Veranschaulichung als Beispiel dargestellt wurde, eigentlich kann der vorstehende Abstand in einigen Ausführungsformen zum Beispiel größer sein als der Abstand zwischen den benachbarten zwei Durchkontaktierungen 106a, 106b. Jedoch kann in einigen alternativen Ausführungsformen der vorstehende Abstand gleich oder kleiner als der Abstand zwischen den benachbarten zwei Durchkontaktierungen 106a, 106b sein. Außerdem kann das Material der Wärmeleitstruktur 108 in 3 bis 8 ein leitfähiges Material wie jene sein, die für die Durchkontaktierungen 108a beschrieben wurden.
  • In vorstehenden Ausführungsformen ist die Wärmeleitstruktur derart dargestellt, dass sie entlang eines ringförmigen Pfads oder zwei ringförmiger Pfade angeordnet ist, jedoch ist die Offenbarung nicht darauf beschränkt. Mit anderen Worten kann die Wärmeleitstruktur entlang von mehr als zwei ringförmigen Pfaden angeordnet werden. Außerdem können die ringförmigen Pfade die gleiche oder eine andere Form aufweisen, und der Abstand zwischen den Komponenten der Wärmeleitstruktur entlang der benachbarten zwei ringförmigen Pfade kann gleich oder verschieden sein.
  • 9 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen darstellt. Der Unterschied zwischen dem Halbleiter-Package von 9 und dem Halbleiter-Package von 2I liegt darin, dass die Umverteilungsschaltungsstruktur ferner eine Dummy-Struktur umfasst. Der Unterschied ist nachstehend ausführlich dargestellt, und die Ähnlichkeit wird hier nicht wiederholt. In einigen Ausführungsformen umfasst, wie in 9 dargestellt, die Umverteilungsschaltungsstruktur 140 ferner eine Dummy-Struktur 148, die von den Umverteilungsstrukturen 144 in der Package-Struktur oder einer elektrischen Komponente derselben Package-Struktur oder einer anderen Package-Struktur elektrisch isoliert ist. In einigen Ausführungsformen ist die Dummy-Struktur 146 an der Unterseite der Umverteilungsschaltungsstruktur 140 angeordnet. In einigen Ausführungsformen wird die Dummy-Struktur 146 auf der ersten Fläche 130a des Kapselungsstoffs 130 angeordnet und in der dielektrischen Schicht 142 der Umverteilungsschaltungsstruktur 140 angeordnet. In einigen Ausführungsformen ist die Wärmeleitstruktur 108 mit der Dummy-Struktur 146 verbunden, was bedeutet, dass die Wärmeleitstruktur 108 mit der Dummy-Struktur 146 elektrisch verbunden ist. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmeleitstruktur 108 zum Beispiel mit der Dummy-Struktur 146 in Kontakt stehen. In einigen Ausführungsformen ist die Wärmeleitstruktur 108 mit der Wärmeleitschicht 160 an einer ersten Seite thermisch gekoppelt, und mit der Dummy-Struktur 146 an einer zweiten Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt, thermisch gekoppelt. Dementsprechend kann die durch das Halbleiter-Package erzeugte Wärme durch die Wärmeleitschicht 160, die Wärmeleitstruktur 108 und die Dummy-Struktur 146 abgeführt werden, und der Wärmeabfuhrbereich für den Halbleiter-Die 110 ist erweitert. Daher kann die Wärmeabfuhreffizienz verbessert werden.
  • 10 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Halbleiter-Package gemäß einigen Ausführungsformen darstellt. Der Unterschied zwischen dem Halbleiter-Package von 10 und dem Halbleiter-Package von 2I liegt darin, dass das Halbleiter-Package ferner einen Die-Befestigungsfilm umfasst. Der Unterschied ist nachstehend ausführlich dargestellt, und die Ähnlichkeit wird hier nicht wiederholt. In einigen Ausführungsformen wird, wie in 10 dargestellt, wenn ein Die-Befestigungsfilm 124 eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, der Die-Befestigungsfilm 124 möglicherweise nicht vor dem Ausbilden einer Wärmeleitschicht 160 entfernt, und daher kann der Die-Befestigungsfilm 124 zum Beispiel zwischen dem Halbleiter-Die 110 und der Wärmeleitschicht 160 angeordnet werden. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmeleitschicht 160 im Wesentlichen eine konstante Dicke T aufweisen, das heißt, ein erster Abschnitt 162 über dem Halbleiter-Die 110 und ein zweiter Abschnitt über dem Kapselungsstoff 130 und der Wärmeleitstruktur 108 können im Wesentlichen die gleiche Dicke T aufweisen. Die Dicke T kann zum Beispiel größer oder gleich 5 µm sein.
  • In einigen Ausführungsformen weist das Halbleiter-Package die Wärmeabfuhrstruktur auf, die mit dem Halbleiter-Die thermisch gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen umfasst die Wärmeabfuhrstruktur die Wärmeleitstruktur neben dem Halbleiter-Die und der Wärmeleitschicht, die auf dem Halbleiter-Die angeordnet ist und sich auf die Wärmeleitstruktur erstreckt. Daher kann die Wärmeleitstruktur über die Wärmeleitschicht mit dem Halbleiter-Die thermisch gekoppelt sein. Durch Anordnen der Wärmeabfuhrstruktur kann der Wärmeabfuhrbereich für das Halbleiter-Package erheblich erweitert werden, und die Wärmeabfuhreffizienz des Halbleiter-Package kann wesentlich verbessert werden. Obwohl die Wärmeleitschicht zwischen dem Halbleiter-Die und der Halbleitervorrichtung angeordnet ist, wird eine Höhe der Wärmeleitschicht gesteuert, um zu verhindern, dass sie mit der darüber befindlichen Halbleitervorrichtung in Kontakt steht. Dementsprechend können ein Risiko einer kalten Verbindung, wie z.B. ein Risiko einer kalten PoW-Verbindung (Package-on-Wafer), und andere Prozessprobleme verhindert werden. Außerdem erhöht die Erweiterung der Wärmeleitschicht auf den Kapselungsstoff und die Wärmeleitstruktur den Kontaktbereich zwischen dem Halbleiter-Die und der Wärmeleitschicht, wodurch die Anhaftung der Wärmeleitschicht am Halbleiter-Die verbessert wird. Deswegen ist die Wärmeabfuhr des Halbleiter-Package stabil und verbessert.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein Halbleiter-Package einen Halbleiter-Die, eine Wärmeleitstruktur, einen Kapselungsstoff und eine Wärmeleitschicht. Die Wärmeleitstruktur ist neben dem Halbleiter-Die angeordnet. Der Kapselungsstoff kapselt den Halbleiter-Die und die Wärmeleitstruktur. Eine Wärmeleitschicht deckt eine Rückfläche des Halbleiter-Die ab, wobei die Wärmeleitstruktur mit dem Halbleiter-Die über die Wärmeleitschicht thermisch gekoppelt ist und vom Halbleiter-Die elektrisch isoliert ist.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein Halbleiter-Package einen Halbleiter-Die, einen Kapselungsstoff, eine erste Durchkontaktierung, eine zweite Durchkontaktierung und eine Wärmeleitschicht. Der Kapselungsstoff kapselt seitlich den Halbleiter-Die. Die erste Durchkontaktierung ist im Kapselungsstoff eingebettet und mit dem Halbleiter-Die elektrisch verbunden. Die zweite Durchkontaktierung ist im Kapselungsstoff eingebettet und vom Halbleiter-Die elektrisch isoliert. Die Wärmeleitschicht deckt den Halbleiter-Die ab, wobei die zweite Durchkontaktierung mit dem Halbleiter-Die über die Wärmeleitschicht thermisch gekoppelt ist.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst ein Halbleiter-Package einen Halbleiter-Die, einen Kapselungsstoff, eine erste Durchkontaktierung, eine zweite Durchkontaktierung und eine Wärmeleitschicht. Der Kapselungsstoff kapselt seitlich den Halbleiter-Die. Die erste Durchkontaktierung ist im Kapselungsstoff eingebettet und mit dem Halbleiter-Die elektrisch verbunden. Die zweite Durchkontaktierung ist im Kapselungsstoff eingebettet und vom Halbleiter-Die elektrisch isoliert. Die Wärmeleitschicht deckt den Halbleiter-Die und den Kapselungsstoff ab, wobei die Wärmeleitschicht einen ersten Abschnitt, der den Halbleiter-Die abdeckt, und einen zweiten Abschnitt, der die zweite Durchkontaktierung abdeckt, umfasst, und der erste Abschnitt der Wärmeleitschicht dicker ist als ein zweiter Abschnitt der Wärmeleitschicht.
  • Das Vorstehende skizziert Merkmale von mehreren Ausführungsformen, so dass ein Fachmann die Aspekte der vorliegenden Offenbarung besser verstehen kann. Ein Fachmann sollte erkennen, dass er die vorliegende Offenbarung als eine Grundlage zum Entwerfen oder Modifizieren anderer Prozesse und Strukturen leicht verwenden kann, um die gleichen Aufgaben durchzuführen und/oder die gleichen Vorteile der hier vorgestellten Ausführungsformen zu erzielen. Ein Fachmann sollte ebenfalls verstehen, dass derartige äquivalente Ausführungen nicht vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abweichen, und dass er verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifizierungen hier vornehmen kann, ohne vom Erfindungsgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims (20)

  1. Halbleiter-Package, umfassend: einen Halbleiter-Die, eine Wärmeleitstruktur neben dem Halbleiter-Die, einen Kapselungsstoff, der den Halbleiter-Die und die Wärmeleitstruktur kapselt, und eine Wärmeleitschicht, die eine Rückfläche des Halbleiter-Die abdeckt, wobei die Wärmeleitstruktur mit dem Halbleiter-Die über die Wärmeleitschicht thermisch gekoppelt und vom Halbleiter-Die elektrisch isoliert ist.
  2. Halbleiter-Package nach Anspruch 1, das ferner eine Halbleitervorrichtung umfasst, die über dem Halbleiter-Die gestapelt und mit ihm elektrisch verbunden ist.
  3. Halbleiter-Package nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeleitstruktur mehrere diskrete Durchkontaktierungen umfasst.
  4. Halbleiter-Package nach Anspruch 3, wobei die mehreren diskreten Durchkontaktierungen entlang zumindest eines ringförmigen Pfads angeordnet sind, der den Halbleiter-Die umgibt.
  5. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeleitstruktur eine ringförmige Struktur umfasst, die den Halbleiter-Die umgibt.
  6. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeleitstruktur mehrere diskrete wandförmige Strukturen umfasst.
  7. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner eine Umverteilungsschaltungsstruktur umfasst, die über einer aktiven Fläche des Halbleiter-Die und einer ersten Fläche des Kapselungsstoffs angeordnet ist, wobei sich die aktive Fläche des Halbleiter-Die gegenüber der Rückfläche des Halbleiter-Die befindet, und die Umverteilungsschaltungsstruktur mit dem Halbleiter-Die elektrisch verbunden ist.
  8. Halbleiter-Package nach Anspruch 7, wobei die Umverteilungsschaltungsstruktur ferner eine Dummy-Struktur umfasst, die auf der ersten Fläche des Kapselungsstoffs angeordnet ist, und die Wärmeleitstruktur mit der Dummy-Struktur verbunden ist.
  9. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Wärmeleitschicht nach außen von der Rückfläche des Halbleiter-Die erstreckt, um eine zweite Fläche des Kapselungsstoffs teilweise abzudecken, und sich die zweite Fläche des Kapselungsstoffs gegenüber der ersten Fläche des Kapselungsstoffs befindet.
  10. Halbleiter-Package, umfassend: einen Halbleiter-Die, einen Kapselungsstoff, der den Halbleiter-Die seitlich kapselt, eine erste Durchkontaktierung, die im Kapselungsstoff eingebettet ist und mit dem Halbleiter-Die elektrisch verbunden ist, eine zweite Durchkontaktierung, die im Kapselungsstoff eingebettet ist und vom Halbleiter-Die elektrisch isoliert ist, und eine Wärmeleitschicht, die den Halbleiter-Die abdeckt, wobei die zweite Durchkontaktierung mit dem Halbleiter-Die über die Wärmeleitschicht thermisch gekoppelt ist.
  11. Halbleiter-Package nach Anspruch 10, das ferner eine Halbleitervorrichtung umfasst, die über dem Halbleiter-Die gestapelt und mit ihm elektrisch verbunden ist, wobei die Wärmeleitschicht und die Halbleitervorrichtung durch einen Abstand getrennt sind.
  12. Halbleiter-Package nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Wärmeleitschicht über dem Halbleiter-Die angeordnet ist und sich auf die zweite Durchkontaktierung erstreckt.
  13. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, wobei die Wärmeleitschicht mit dem Halbleiter-Die und der zweiten Durchkontaktierung in Kontakt steht.
  14. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 13, wobei die Wärmeleitschicht einen ersten Abschnitt, der den Halbleiter-Die abdeckt, und einen zweiten Abschnitt, der den Kapselungsstoff abdeckt, umfasst, und der erste Abschnitt dicker ist als der zweite Abschnitt.
  15. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 14, wobei ein erster Mindestabstand zwischen der ersten Durchkontaktierung und dem Halbleiter-Die kleiner ist als ein zweiter Mindestabstand zwischen der zweiten Durchkontaktierung und dem Halbleiter-Die.
  16. Halbleiter-Package, umfassend: einen Halbleiter-Die, einen Kapselungsstoff, der den Halbleiter-Die seitlich kapselt, eine erste Durchkontaktierung, die im Kapselungsstoff eingebettet ist und mit dem Halbleiter-Die elektrisch verbunden ist, eine zweite Durchkontaktierung, die im Kapselungsstoff eingebettet ist und vom Halbleiter-Die elektrisch isoliert ist, und eine Wärmeleitschicht, die den Halbleiter-Die und den Kapselungsstoff abdeckt, wobei die Wärmeleitschicht einen ersten Abschnitt, der den Halbleiter-Die abdeckt, und einen zweiten Abschnitt, der die zweite Durchkontaktierung abdeckt, umfasst, und der erste Abschnitt der Wärmeleitschicht dicker ist als ein zweiter Abschnitt der Wärmeleitschicht.
  17. Halbleiter-Package nach Anspruch 16, wobei die Wärmeleitschicht den Kapselungsstoff teilweise abdeckt.
  18. Halbleiter-Package nach Anspruch 16 oder 17, wobei ein erster Mindestabstand zwischen der ersten Durchkontaktierung und dem Halbleiter-Die größer ist als ein zweiter Mindestabstand zwischen der zweiten Durchkontaktierung und dem Halbleiter-Die.
  19. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 18, wobei eine zweite Breite der zweiten Durchkontaktierung in einem Bereich von einer Hälfte bis zum Doppelten einer ersten Breite der ersten Durchkontaktierung liegt.
  20. Halbleiter-Package nach einem der vorhergehenden Ansprüche 16 bis 19, wobei die Wärmeleitschicht mit der zweiten Durchkontaktierung in Kontakt steht.
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