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DE102012104731B4 - Halbleitervorrichtungsbaugruppe und Verfahren zum Ausbilden dieser - Google Patents

Halbleitervorrichtungsbaugruppe und Verfahren zum Ausbilden dieser Download PDF

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DE102012104731B4
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molding compound
package
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Chun-Hung Lin
Han-Ping Pu
Ming-Da Cheng
Kai-Chiang Wu
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Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
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    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
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    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13111—Tin [Sn] as principal constituent
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    • H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/13—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/13001—Core members of the bump connector
    • H01L2224/13099—Material
    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13113—Bismuth [Bi] as principal constituent
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    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13101—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13116—Lead [Pb] as principal constituent
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    • H01L2224/131—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13139—Silver [Ag] as principal constituent
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    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13147—Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/13138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13155—Nickel [Ni] as principal constituent
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    • H01L2224/16135—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
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    • H01L2224/16145—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • H01L2224/16147—Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked the bump connector connecting to a bonding area disposed in a recess of the surface
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    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/17—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of a plurality of bump connectors
    • H01L2224/171—Disposition
    • H01L2224/1718—Disposition being disposed on at least two different sides of the body, e.g. dual array
    • H01L2224/17181—On opposite sides of the body
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    • H01L2224/32135—Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
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    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203—Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204—Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
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    • H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119—Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81191—Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed only on the semiconductor or solid-state body
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Abstract

Halbleitervorrichtungsbaugruppe, umfassend:
eine erste Halbleiterchipbaugruppe (120B) mit leitenden Elementen (117B), die teilweise in einer Formmasse (121) eingebettet sind, wobei ein Teil der leitenden Elemente (117B) an einer Oberfläche der Formmasse (121) freigelegt ist, und wobei die Formmasse (121) wenigstens einen ersten Halbleiterchip bedeckt, wobei die leitenden Elemente (117B) direkt an die Formmasse (121) angrenzen;
Metallkontaktflächen (122B), die in der ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B) eingebettet sind, wobei die leitenden Elemente (117B) die Metallkontaktflächen (122B) kontaktieren, und wobei die Metallkontaktflächen (122B) elektrisch mit einer Vorrichtung in dem ersten Halbleiterchip in der ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B) verbunden sind; und
eine zweite Halbleiterchipbaugruppe (110*) mit Metallkontaktflächen (112**) und Kupfersäulen (104**) auf den Metallkontaktflächen (112**), wobei die Anzahl der Kupfersäulen (104**) auf jeder Metallkontaktfläche (112**) zwei oder mehr ist, wobei die leitenden Elemente (117B) der ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B) mit den Kupfersäulen (104**) auf den Metallkontaktflächen (112**) der zweiten Halbleiterchipbaugruppe (110*) gebondet sind, um Verbindungselemente auszubilden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Mechanismen zum Ausbilden von Verbindungselementen für eine Baugruppe-auf-Baugruppe.
  • Halbleitervorrichtungen werden bei einer Vielzahl von elektronischen Anwendungen verwendet, wie beispielsweise bei PC's, Mobiltelefonen, Digitalkameras und anderen elektronischen Gegenständen. Halbleitervorrichtungen werden typischerweise hergestellt, indem sequenziell isolierende oder dielektrische Schichten, leitende Schichten und Halbleiterschichten über einem Halbleitersubstrat abgeschieden und dann unter Verwendung von Lithographie strukturiert werden, um Schaltkreiskomponenten und Elemente auszubilden.
  • Die Halbleiterindustrie verbessert stetig die Integrationsdichte von verschiedenen elektronischen Komponenten (z. B. Transistoren, Dioden, Widerstände, Kondensatoren, usw.), indem kontinuierlich die minimalen Strukturgrößen reduziert werden, was es erlaubt, mehr Komponenten in einen gegebenen Bereich zu integrieren. Diese kleineren elektronischen Komponenten erfordern bei einigen Anwendungen auch kleinere Baugruppen, die eine geringere Fläche und/oder eine geringere Höhe als frühere Baugruppen aufweisen.
  • Dementsprechend wurden neue Packtechniken entwickelt, wie Baugruppe-auf-Baugruppe (Package on Package, PoP), bei der eine obere Baugruppe mit einem Vorrichtungschip an eine untere Baugruppe mit einem anderen Vorrichtungschip gebondet wird. Durch das Anwenden dieser neuen Packtechniken kann der Integrationslevel der Baugruppen erhöht werden. Bei diesen relativ neuen Typen von Packtechniken für Halbleiter ergeben sich Herausforderungen bezüglich der Herstellung.
  • DE 197 54 372 A1 zeigt eine Chipanordnung mit einem Chip und einer Umverdrahtungslage aufweisend eine Leiterbahnstruktur mit Anschlussflächen des Chips gegenüberliegend angeordneten Chipkontakten und vom Chip abgewandt angeordneten Anschlusskontakten zur Definition einer äußeren Anschlussflächenanordnung der Chipanordnung.
  • US 2007/0200257 A1 zeigt eine stapelbare Einheit eines integrierten Schaltungssystems, das eine erste integrierte Schaltung ausbildet mit einer darauf vorgesehenen Zwischenverbindung, die eine externe Zwischenverbindung mit einer oberen Spitze und einer unteren Spitze aus einem Leiterrahmen ausbildet, wobei der erste integrierte Schaltkreis auf der externen Zwischenverbindung mit der Zwischenverbindung auf der unteren Spitze und unter der oberen Spitze montiert ist, und eine Verkapselung um die Zwischenverbindung mit einer freiliegenden Oberfläche ausgebildet ist.
  • US 2007/0187826 A1 zeigt eine 3D-Stapelsystemeinheit, umfassend ein Bereitstellen eines Substrats, ein Anbringen einer Ballgitterfeldeinheit in einer umgekehrten Position auf das Substrat, ein Ausbilden einer unteren Einheit, wobei die untere Einheit mit der Ballgitterfeldeinheit und das Substrat durch eine Formmasse eingekapselt ist, und ein Befestigen einer zweiten integrierten Schaltungseinheit über der unteren Einheit.
  • US 2011/0117 700 A1 zeigt, dass ein Abstand zwischen den leitenden Elementen einer Baugruppe-auf-Baugruppe Anordnung mehrere hundert µm betragen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleitervorrichtungsbaugruppe sowie ein Verfahren zum Ausbilden derselben zu schaffen, durch welche kleinere Baugruppengrößen und zusätzliche Verbindungen ermöglicht werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die Halbleitervorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 1 sowie durch das Verfahren nach Anspruch 6 gelöst.
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen Bezug genommen.
    • 1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe.
    • 1B zeigt eine Schnittansicht eines Teils einer Baugruppe der 1A entlang der Linie P-P.
    • 1C zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Bereichs 150 der 1B.
    • 1D zeigt eine Öffnung, die gemäß einigen Beispielen unter Verwendung von Laserbohren ausgebildet wird, um ein Verbindungselement mit einem leitenden Objekt auszubilden.
    • 2A zeigt eine Chip-Baugruppe mit leitenden Elementen, die gemäß einigen Ausführungsformen in eine Formmasse eingebettet sind.
    • 2B zeigt, dass die Formmasse gemäß einigen Ausführungsformen teilweise entfernt ist, um leitende Elemente freizulegen.
    • 2C zeigt eine Chip-Baugruppe mit leitenden Elementen, die gemäß einigen Ausführungsformen in eine Formmasse eingebettet sind.
    • 3A-3F zeigen Schnittansichten von Baugruppen, die gemäß einigen Ausführungsformen basierend auf drei Prozessschritten zum Ausbilden von Verbindungselementen bearbeitet sind.
    • 4A zeigt eine Lötkugel über einer Metallkontaktfläche gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 4B zeigt gemäß einigen Ausführungsformen ein Diagramm einer maximalen Lötkugelhöhe und eines Durchmessers als Funktion einer UBM (Unterhöckermetallisierung, engl. Under Bump Metallization, UBM) -Schichtgröße.
    • 5 zeigt die Höhe eines Verbindungselements nach einem Reflow als Funktion einer freigelegten Breite einer Lötkugel vor einem Reflow gemäß einigen Ausführungsformen.
    • 6A und 6B zeigen zwei beispielhafte Baugruppen gemäß einigen Ausführungsformen für eine Belastungssimulation an deren Verbindungselementen.
    • 7A zeigt ein Beispiel von Kontakten auf einer Baugruppe.
    • 7B-7C zeigen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen von Kontakten auf einer Baugruppe.
  • Entsprechende Bezugszeichen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich im allgemeinen auf entsprechende Teile, soweit es nicht anderweitig angezeigt ist. Die Figuren sind gezeichnet, um die relevanten Aspekte der Ausführungsformen zu illustrieren, und sie sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet.
  • Die Herstellung und die Verwendung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachfolgend im Detail diskutiert.
  • 1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe 100 mit einer Baugruppe 110, die an eine andere Baugruppe 120 gebondet ist, die wiederum an ein Substrat 130 gebondet ist. Jede Baugruppe, wie Baugruppe 110 oder Baugruppe 120, umfasst wenigstens einen Halbleiterchip (nicht gezeigt). Der Halbleiterchip umfasst ein Substrat, wie es bei der Herstellung von integrierten Halbleiterschaltkreisen verwendet wird, und integrierte Schaltkreise können darin und/oder darauf ausgebildet sein. Das Halbleitersubstrat kann jede beliebige Ausgestaltung mit Halbleitermaterialien aufweisen, diese umfassend, aber nicht begrenzt auf, Bulk-Silizium, einen Halbleiterwafer, ein Silizium-auf-Isolator (silicon-on-insulator, SOI)-Substrat, oder ein Siliziumgermanium-Substrat. Andere Halbleitermaterialien mit Elementen der Gruppe III, IV und V können ebenfalls verwendet werden. Das Substrat 130 kann weiter mehrere Isolationsstrukturen (nicht gezeigt) umfassen, wie Flachgraben-Isolationsstrukturen (shallow trench isolation, STI) oder Strukturen mit lokaler Oxidation von Silizium (local oxidation of silicon, LOCOS). Die Isolationsstrukturen können die verschiedenen mikroelektronischen Elemente definieren und isolieren. Beispiele der verschiedenen mikroelektronischen Elemente, die im Substrat 130 ausgebildet sein können, umfassen Transistoren (z. B. Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET), komplementäre Metalloxidhalbleiter (CMOS)-Transistoren, bipolare Kontakttransistoren (bipolar junction transistor, BJT), Hochspannungstransistoren, Hochfrequenztransistoren, p-Kanal- und/oder n-Kanal-Feldeffekttransistoren (PFETs/ NFETs), usw.), Widerstände, Dioden, Kondensatoren, Induktivitäten, Sicherungen, und andere geeignete Elemente. Verschiedene Arbeitsschritte werden ausgeführt, um die verschiedenen mikroelektronischen Elemente auszubilden, umfassend Abscheidung, Ätzen, Implantation, Photolithographie, Ausheizen, und andere geeignete Prozesse. Die mikroelektronischen Elemente sind untereinander verbunden, um die integrierte Schaltkreisvorrichtung zu bilden, wie eine logische Vorrichtung, Speichervorrichtung (z. B. SRAM), RF-Vorrichtung, Eingang/Ausgang (I/O)-Vorrichtung, System-auf-Chip (system-on-chip, SoC)-Vorrichtung, Kombinationen davon, und andere geeignete Arten von Vorrichtungen.
  • Das Substrat 130 kann aus einem Halbleiterwafer oder einem Teil eines Wafers bestehen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 130 Silizium, Galliumarsenid, Silizium-auf-Isolator (silicon-on-insulator, Sol) oder andere ähnliche Materialien. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 130 auch passive Vorrichtungen, wie Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten und Ähnliches, oder aktive Vorrichtungen wie Transistoren. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 130 weitere integrierte Schaltkreise. Das Substrat 130 kann weiter Substratdurchgangskontaktierungen (through substrate vias, TSVs) umfassen und kann ein Interposer oder Zwischenelement sein. Weiter kann das Substrat 130 aus anderen Materialien bestehen. Beispielsweise ist das Substrat 130 in einigen Ausführungsformen eine Schaltkreisplatte mit multiplen Schichten. In einigen Ausführungsformen umfasst das Substrat 130 auch Bismaleimidtriazin(BT)-Harz, FR-4 (ein Verbundmaterial, das aus gewobenen Fiberglasfasern mit einem Epoxidharzbinder besteht und das feuerresistent ist), Keramik, Glas, Plastik, Klebestreifen, Film, oder andere Trägermaterialien, die die leitenden Kontaktflächen oder Ebenen tragen können, die erforderlich sind, um leitende Anschlüsse aufzunehmen.
  • Die Baugruppe 110 ist über Verbindungselemente 115 an die Baugruppe 120 gebondet, und Baugruppe 120 ist über Verbindungselemente 125 an das Substrat 130 gebondet. 1B zeigt eine Schnittansicht eines Bereichs der Baugruppe der 1A entlang der Linie P-P. 1B zeigt Verbindungselemente 115 und 125 nahe dem Rand der Baugruppe 100. In einigen Beispielen sind Verbindungselemente 125 nahe dem Zentrum der Baugruppe 120 vorhanden. Ein Bereich 150 in 1B ist durch ein Rechteck markiert, und Details des Bereichs 150 sind in 1C gezeigt.
  • 1C zeigt Details des Bereichs 150 der 1B. Baugruppe 110 umfasst einen Halbleiterchipbereich A, der einen Halbleiterchip (nicht gezeigt) aufweist, der von einer Formmasse 111 bedeckt ist. Die Formmasse 111 befindet sich anfänglich in einer flüssigen Form und wird getrocknet, nachdem sie auf den Halbleiterchip aufgetragen wurde, um wenigstens einen Teil des Halbleiterchips zu bedecken. Beispielsweise kann die Formmasse 111 anfänglich Epoxid, eine Füllmasse (filler), ein Lösungsmittel, usw. umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die Formmasse 111 durch Transfervergießen ausgebildet werden, wo ein abgemessenes Vergussmaterial (gewöhnlicherweise eine Duroplaste) vorgeheizt wird, so dass es flüssig ist, bevor es auf das Substrat aufgetragen wird. Nach dem Auftragen wird das Vergussmaterial erhitzt, um den Vergussprozess zu vollenden. Verschiedene Harze können als Vergussmaterialien für das Ausbilden der Formmasse verwendet werden.
  • Baugruppe 110 umfasst auch einen Verteilungsbereich B mit Verbindungsstrukturen, wie einer oder mehrerer Verteilungsschichten (redistribution layers, RDLs), die Verbindungen zwischen dem Halbleiterchip in der Baugruppe und den Verbindungselementen 115 herstellen. Ähnlich umfasst die Baugruppe 120 einen Halbleiterchipbereich A* mit einem Halbleiterchip (nicht gezeigt), der in einer Formmasse 121 eingebettet ist. Die Baugruppe 120 umfasst ebenfalls einen Verteilungsbereich B* mit Verbindungsstrukturen, wie einer oder mehrerer Verteilungsschichten (RDLs), die Verbindungen zwischen dem Halbleiterchip in der Baugruppe und den Verbindungselementen 125 herstellen.
  • Beispielhafte Mechanismen für das Ausbilden der Baugruppen 110 und 120 sind in der am 8. September 2011 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 13/228,244 mit dem Titel „Packaging Methods and Structures Using a Die Attach Film“ dargelegt.
  • 1C zeigt, dass Verbindungselemente 115 mit Metallkontaktflächen 112 der Baugruppe 110 und Metallkontaktflächen 122 der Baugruppe 120 in Kontakt stehen, und dass Verbindungselemente 125 mit Metallkontaktflächen 123 der Baugruppe 120 und Metallkontaktflächen 131 des Substrats 130 in Kontakt stehen. Die Metallkontaktflächen 112 sind elektrisch mit Vorrichtungen in einem Halbleiterchip (nicht gezeigt) in Baugruppe 110 verbunden. Die Metallkontaktflächen 122 sind elektrisch mit Vorrichtungen in einem Halbleiterchip (nicht gezeigt) in der Baugruppe 120 verbunden. 1C zeigt, dass Teile der Verbindungselemente 115 in der Formmasse 121 der Baugruppe 120 eingebettet sind. Die Öffnungen für das Einbetten der Verbindungselemente 115 werden gemäß einigen Ausführungsformen durch Laserbohren ausgebildet. 1D zeigt eine Öffnung 114 für das Einbetten eines Verbindungselements 115, die durch die Verwendung von Laserbohren ausgebildet wurde, um die Formmasse 112 gemäß einigen Ausführungsformen zu entfernen. Die Öffnung 114 weist ein Querschnittsprofil auf, das oben größer und unten kleiner ist, um das Platzieren eines leitenden Elements, wie einer Lötkugel, in der Öffnung zu vereinfachen. Aufgrund der Prozessbegrenzungen des Laserbohrens ist eine Breite W eines oberen Bereichs der Öffnung 114 in einigen Ausführungsformen im Bereich von etwa 0,2 mm bis etwa 0,4 mm. Nach dem Ausbilden der Öffnung 114 wird ein leitendes Objekt 116 (durch die gestrichelte Linie angedeutet), wie eine Lötkugel, in der Öffnung 114 platziert. Der Durchmesser des leitenden Objekts 116 ist kleiner als die Breite W der Öffnung 114. Der Abstand zwischen dem oberen Bereich der Öffnung und dem leitenden Objekt 116 ist der Abstand „G“, wie in 1D gezeigt ist. Nach einem Reflow (Rückfluss, Aufschmelzen) steht das leitende Objekt 116 in Kontakt mit einem leitenden Material über der Metallkontaktfläche 112 der Baugruppe 110, um Verbindungselemente 115 auszubilden. 1C zeigt, dass Verbindungselemente 115 nach einem Reflow Metallkontaktflächen 122 kontaktieren und eine Lücke O zur oberen Oberfläche der Formmasse 121 aufweisen. Die leitenden Objekte 116 können einen direkten Kontakt mit Metallkontaktflächen 112 herstellen, die kein anderes leitendes Material über ihrer Oberfläche aufweisen, um die Verbindungselemente 115 auszubilden.
  • Der Abstand P von Verbindungselementen 115 ist durch die Breite W der Öffnungen 114 begrenzt. Die größte Breite W der Öffnung ist im Bereich von etwa 0,23 mm bis etwa 0,5 mm. Der Abstand P ist in einem Bereich von etwa 0,35 mm bis etwa 0,6 mm. Die Höhe H ist so gewählt, dass sie ausreichend ist, um die gesamte Baugruppenhöhe für einen Formfaktor gering zu halten. Die Höhe C zwischen den Baugruppen 110 und 120 wird auch durch die Größe der in den Öffnungen 114 platzierten Verbindungselemente beeinflusst. Die Höhe C ist in einem Bereich von etwa 0,25 mm bis etwa 0,35 mm.
  • Für ein vorteilhaftes Packen ist es wünschenswert, den Abstand P zwischen den Verbindungselementen zu reduzieren, um eine kleinere Baugruppengröße und zusätzliche Verbindungen zu ermöglichen. Deshalb sind neue Mechanismen für das Ausbilden der Verbindungselemente 115 mit kleinerem Abstand P wünschenswert. 2A zeigt eine Chipbaugruppe 120' mit leitenden Elementen 117', die gemäß einigen Ausführungsformen in eine Formmasse 121' eingebettet sind. Die leitenden Elemente 117' werden auf Metallkontaktflächen 122 ausgebildet oder aufgebracht, bevor die Formmasse 121' auf dem Bereich B* der Baugruppe 120' ausgebildet wird. Beispielsweise können leitende Elemente 117' auf Metallkontaktflächen 122 galvanisiert und durch Reflow (Rückfluss, Aufschmelzen) in eine Kugelform gebracht werden. Danach wird die Formmasse 121' über den leitenden Elementen 117' ausgebildet. Alternativ können Metallkugeln auf Metallkontaktflächen 122 platziert und an die Metallkontaktflächen 122 gebondet werden, um leitende Elemente 117' auszubilden. Die leitenden Elemente 117' können aus jedem leitenden Material mit geringem Widerstand bestehen. Beispielsweise können sie aus einem Lötmittel (z.B. Lötzinn) bestehen, einer Lötmittel-Verbindung, Gold, einer Gold-Verbindung, usw.. Beispielhafte Elemente, die in einer Lötmittel-Verbindung enthalten sein können, umfassen Sn, Pb, Ag, Cu, Ni, Bi oder Kombinationen davon.
  • 2B zeigt, dass die Formmasse 121' teilweise entfernt wurde, um die leitenden Elemente 117' gemäß einigen Ausführungsformen freizulegen. Der Entfernungsprozess 160 kann jeder anwendbare Prozess sein, wie Schleifen, Polieren, usw.. Die freigelegten leitenden Elemente 117' weisen eine Breite W1 auf. Da die leitenden Elemente 117' in der Formmasse 121' eingebettet werden, bevor sie freigelegt werden, ist kein Laserbohren erforderlich, um die Öffnungen für die leitenden Elemente 117' auszubilden. Im Ergebnis gibt es keine Lücke zwischen der oberen Oberfläche der Formmasse 121' und den leitenden Elementen 117', wie es bei 1C der Fall ist, wo eine Lücke „O“ vorhanden ist. Weiter kann die Größe (oder Breite) W1 der leitenden Elemente 117' kleiner sein als die der leitenden Elemente 116, da sie nicht länger durch die Größe der Öffnung 114 aufgrund der Beschränkung beim Laserbohren beeinflusst wird. Im Ergebnis kann der Abstand P1 kleiner als der Abstand P der 1C sein. In einigen Ausführungsformen ist der Abstand P1 im Bereich von etwa 100 µm bis etwa 500 µm. In einigen Ausführungsformen ist eine Breite W1 in einem Bereich von etwa 100 µm bis etwa 400µm, was gleich oder kleiner als die Breite W der Öffnungen der oben beschriebenen 1D ist.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform können die leitenden Elemente 117" teilweise in der Formmasse eingebettet sein, und ein Teil der leitenden Elemente 117" kann freigelegt sein, wie in 2C gezeigt ist. Eine Form oder ein Film können gegen die Formmasse 121" und die leitenden Elemente 117" während des Ausbildens der Formmasse 121" gedrückt werden, um zu ermöglichen, dass ein Teil der leitenden Elemente 117" freigelegt wird. Die Breite der freigelegten leitenden Elemente 117" ist W2 . Da die leitenden Elemente 117" in der Formmasse 121" eingebettet sind, ist auch ein Abstand P2 der leitenden Elemente 117" kleiner als der Abstand P in der oben beschriebenen 1C. In einigen Ausführungsformen ist der Abstand P2 in einem Bereich von etwa 100 µm bis etwa 500 µm. In einigen Ausführungsformen ist eine Breite W2 in einem Bereich von etwa 100 µm bis etwa 400 µm.
  • 3A zeigt eine Baugruppe 110A mit Kontakten 104A und eine Baugruppe 120A mit leitenden Elementen 117A . Die Kontakte 104A sind ausgebildet, so dass sie Metallkontaktflächen 122A bedecken, und sie bestehen aus einem leitenden Material/leitenden Materialien. In einigen Ausführungsformen bestehen die Kontakte 104A aus einem Lötmittel (z.B. Lötzinn). Die leitende Elemente 117A der Baugruppe 120A werden durch einen unter Bezugnahme auf die 2A und 2B beschriebenen Prozess ausgebildet. Die Kontakte 104A und die leitenden Elemente 117A werden durch Reflow aneinander gebondet, um Verbindungselemente 115A auszubilden, wie in 3B gezeigt ist. Die Höhe eines Verbindungselements 115A ist HA.
  • 3C zeigt eine Baugruppe 110B mit Kontakten 104B und eine Baugruppe 120B mit leitenden Elementen 117B gemäß einigen Ausführungsformen. Die Kontakte 104B sind ausgebildet, so dass sie Metallkontaktflächen 122B bedecken, und sie bestehen aus einem leitenden Material/leitenden Materialien. In einigen Ausführungsformen bestehen die Kontakte 104B aus einem Lötmittel (z.B. Lötzinn). Die leitenden Elemente 117B der Baugruppe 120B werden in einigen Ausführungsformen durch einen Prozess ausgebildet, wie er in 2C beschrieben ist. Die Kontakte 104B und die leitenden Elemente 117 werden durch Reflow aneinander gebondet, um Verbindungselemente 115B auszubilden, wie in 3D gemäß einigen Ausführungsformen gezeigt ist. Die Höhe der Verbindungselemente 115B ist HB .
  • Die Baugruppe 110C weist keine Kontakte (wie Kontakte 104B ) auf den Metallkontaktflächen 122c auf, wie in 3E gezeigt ist. Leitende Elemente 117c sind in direktem Kontakt mit den Metallkontaktflächen 112C , um Verbindungselemente 115c auszubilden, wie in 3F gezeigt ist. Die Höhe der Verbindungselemente 115c ist Hc.
  • 4A zeigt eine Lötkugel 401 über einer Metallkontaktfläche 405 nach einem Reflow gemäß einigen Ausführungsformen. Die Breite der Metallkontaktfläche 405 ist etwa 200 µm, und sie umfasst eine UBM-Schicht (Unterhöckermetallisierungsschicht, under bump metallization (UBM) layer) 402. Die UBM-Schicht 402 kann eine Klebeschicht und/oder eine Nässungsschicht umfassen. In einigen Ausführungsformen kann die UBM-Schicht 402 auch als eine Diffusionssperrschicht dienen. In einigen Ausführungsformen umfasst die UBM-Schicht 402 Titan (Ti), Titannitrid (TiN), Tantalnitrid (TaN), Tantal (Ta), oder Ähnliches. In einigen Ausführungsformen umfasst die UBM-Schicht 402 weiter eine Kupferschicht (copper seed layer).
  • In einigen Ausführungsformen ist die Dicke der UBM-Schicht 402 in einem Bereich von etwa 0,05 µm bis etwa 0,5 µm. Die Lötkugel 401 wird durch Reflow einer runden Lötkugel mit einem Durchmesser von etwa 250 µm über der UBM-Schicht 402 ausgebildet. Das Lötmittel verteilt sich über die Oberfläche der UBM-Schicht 402 und die Oberflächenspannung führt dazu, dass die Lötkugel 401 einen Durchmesser von etwa 246 µm aufweist, wie in 4A gezeigt ist. Die Höhe der Lötkugel 401 ist etwa 216 µm. Das Profil der Reflow-Lötkugel auf einer UBM-Schicht kann durch Simulationswerkzeuge simuliert werden, wie SURFACE EVOLVER oder ANSYS FLUENT. SURFACE EVOLVER ist ein interaktives Programm für das Studieren von Oberflächen, die durch Oberflächenspannung und andere Energieskalen ausgebildet werden, und die verschiedenen Randbedingungen unterliegen. SURFACE EVOLVER wurde am THE GEOMETRY CENTER an der UNIVERSITY OF MINNESOTA entwickelt. ANSYS FLUENT ist ein Simulationswerkzeug von ANSYS INC., Canonsburg, Pennsylvania. Solche Simulationswerkzeuge können verwendet werden, um Lötkugeln mit verschiedenen Breiten und Höhen zu simulieren.
  • 4B zeigt ein Diagramm einer simulierten Lötkugelhöhe nach einem Reflow als Funktion des Durchmessers (also der maximalen Breite) und UBM-Größe (oder Breite) gemäß einigen Ausführungsformen. Die Kurve 410 zeigt eine Kugelhöhe für verschiedene UBM-Größen, wenn die Durchmesser der Lötkugeln (vor dem Reflow) dieselben wie die Breiten (oder Größen) der darunterliegenden UBM-Schichten sind. Die Kurve 410 zeigt, dass, wenn eine Lötkugel mit einem Durchmesser von 200 µm einen Reflow vollzieht, um an eine UBM-Schicht (kreisförmig) mit einem Durchmesser von 200 µm gebondet zu werden, die Kugelhöhe nach einem Reflow 152 µm ist. Wenn der Durchmesser der Kugel vor dem Reflow 250 µm ist, ist die Höhe nach dem Reflow (auf der 250 µm UBM-Schicht) 186 µm. Die Kurve 420 zeigt, dass, wenn eine Lötkugel mit einem Durchmesser von 200 µm einen Reflow vollzieht, um an eine UBM-Schicht (kreisförmig) mit einem Durchmesser von 200 µm gebondet zu werden, die Kugelbreite nach einem Reflow 218 µm ist. Wenn der Durchmesser der Kugel vor dem Reflow 250 µm ist, ist die maximale Breite nach dem Reflow (auf der 250 µm UBM-Schicht) 274 µm. Da die Kugelgrößen vor dem Reflow für die Kurven 410 und 420 mit den Breiten (oder Größen) der UBM-Schichten korrelieren, sind die Kurven 410 und 420 linear.
  • 4B zeigt einen Datenpunkt 411, der die Kugelhöhe nach einem Reflow einer Kugel mit dem Durchmesser 250 µm vor dem Reflow angibt, die an eine UBM-Schicht mit einem Durchmesser von 150 µm gebondet wird. Der Datenpunkt 411 zeigt, dass die Höhe 223 µm ist. 4B zeigt auch einen Datenpunkt 412 der maximalen Breite der Lötkugel nach einem Reflow. Der Datenpunkt 412 zeigt, dass maximale Breite 256 µm ist. Die Datenpunkte 411 und 412 zeigen, dass die Höhe und der Durchmesser auch von der Kugelgröße vor dem Reflow abhängen.
  • Die Datenpunkte der maximalen Kugelbreiten nach dem Reflow helfen, den minimalen Abstand zu bestimmen, der erforderlich ist, um einen Kurzschluss zu verhindern. Eine Toleranz kann zu einer maximalen Breite addiert werden, um den minimalen Abstand für Verbindungselemente zu erhalten. Die Kurve 450 zeigt eine beispielhafte Kurve für den Abstand gemäß einigen Ausführungsformen. Eine Toleranz (M) ist zur maximalen Verbindungselementbreite addiert, und die gesamte Breite ist der minimale Abstand. Die Toleranz M kann sich mit der Kugelgröße (vor dem Reflow) ändern. In einigen Ausführungsformen ist die Toleranz M ein Prozentanteil der maximalen Breite der Reflow-Lötkugeln. In einigen Ausführungsformen ist die Toleranz M im Bereich von etwa 5% bis etwa 7% der maximalen Breite. In einigen Ausführungsformen ist die Toleranz M im Bereich von etwa 5% bis etwa 30% der maximalen Breite.
  • 5 zeigt eine simulierte Höhe HB von Verbindungselementen 115B nach einem Reflow als Funktion einer freigelegten Breite (oder Durchmesser) der Lötkugel W2 vor dem Reflow (wie in 2C gezeigt) gemäß einigen Ausführungsformen. Die Datenpunkte mit gefüllten Dreiecken in 5 sind Datenpunkte von Verbindungen, die durch die Baugruppe 120B und die Baugruppe 110B gebildet werden. Die Datenpunkte mit gefüllten Dreiecken befinden sich auf der Kurve 510. Die eingebetteten Lötkugeln in Baugruppe 120B für die Datenpunkte der Kurve 510 weisen einen Durchmesser von 250 µm auf, und die UBM-Schicht weist ebenfalls einen Durchmesser von 250 µm auf. Die Lötkugeln für die Baugruppe 110B für die Datenpunkte der Kurve 510 weisen einen Durchmesser von 200 µm auf, und die UBM-Schicht weist einen Durchmesser von 250 µm auf. Die Daten zeigen, dass die Höhe HB abnimmt, wenn die freigelegte Breite W2 der eingebetteten Lötkugeln zunimmt.
  • Die Kurve 520 umfasst Datenpunkte mit offenen Dreiecken für eingebettete Lötkugeln mit einem Durchmesser von 250 µm auf UBM-Schichten mit einem Durchmesser von 200 µm, was kleiner als 250 µm für Kurve 510 ist. Der Durchmesser der Lötkugel für die Baugruppe 110B für Kurve 520 ist ebenfalls 200 µm. Die Kurve 520 überlappt fast mit Kurve 510, was zeigt, dass der Einfluss von verschiedenen UBM-Breiten minimal ist, wenn die Differenz 50 µm ist.
  • 5 zeigt auch einen Datenpunkt 511 für Verbindungselemente 115c der 3F, wenn die Baugruppe 110c nicht auf jeder Metallkontaktfläche 112c eine Lötkugel aufweist. Die Baugruppe 120c für Datenpunkt 511 weist auch Lötkugeln mit einem Durchmesser von 250 µm auf einer UBM-Schicht mit einem Durchmesser von 200 µm auf. Ohne die Lötkugeln auf der Baugruppe 120c ist die Höhe der Verbindungselemente 115C um etwa 80 µm geringer (verglichen mit den Kurven 510 und 520). 5 zeigt auch eine Kurve 530 mit Datenpunkten mit gefüllten Quadraten. Die eingebetteten Lötkugeln in Baugruppe 120B für die Datenpunkte der Kurve 530 weisen einen Durchmesser von 250 µm auf, und die UBM-Schicht weist einen Durchmesser von 200 µm auf. Die Preflow-Lötkugeln (Lötkugeln vor einem Reflow) auf der Baugruppe 120B für die Kurve 530 sind kleiner als die Preflow-Lötkugeln auf der Baugruppe 120B der Kurven 510 und 520. Die Lötkugeln für die Baugruppe 110B der Datenpunkte der Kurve 530 weisen einen Durchmesser von 200 µm auf einer UBM-Schicht mit einem Durchmesser von 250 µm auf. Die Lötkugeln auf der Baugruppe 110B der Kurve 530 sind ähnlich zu denen der Kurven 510 und 520. Aufgrund der reduzierten Lötkugelgröße auf der Baugruppe 120B liegen die Datenpunkte auf der Kurve 530 niedriger als die Datenpunkte auf den Kurven 510 und 520.
  • Wie oben erwähnt ist es wünschenswert, eine kleinere Gesamtbaugruppenhöhe zu haben, um einen kleinen Formfaktor zu erreichen. 5 zeigt, dass größere freigelegte Breiten von eingebetteten Lötkugeln in einer geringeren Verbindungshöhe resultieren. Deshalb können die Breiten von freigelegten eingebetteten Lötkugeln erhöht werden, um kleinere Verbindungshöhen zu erreichen. Wenn die freigelegten Breiten gleich oder größer als 100 µm für die oben beschriebenen Baugruppen sind, ist die gesamte Verbindungshöhe gleich oder kleiner als etwa 300 µm.
  • 6A zeigt gemäß einigen Ausführungsformen eine Baugruppe 100A'' mit einer Baugruppe 120A'', die eingebettete Lötkugeln aufweist. Baugruppe 100A'' ist ähnlich zur oben beschriebenen Baugruppe 100, mit Ausnahme davon, dass die Baugruppe 120A'' ähnlich zu den 2C, 3C und 3E eingebettete Lötkugeln in einer Formmasse aufweist, anstelle davon, dass die Lötkugeln wie in 1B in Laserbohrlöchern platziert sind. 6B zeigt gemäß einigen Ausführungsformen eine Baugruppe 100B'' mit einer Baugruppe 120B'', die eingebettete Lötkugeln aufweist. Die Baugruppe 100B'' ist ähnlich zur Baugruppe 100A'' mit Ausnahme davon, dass die Lötkugeln auf der Baugruppe 110B'' ein Volumen aufweisen, das zweimal so groß ist wie das Volumen der Lötkugeln auf der Baugruppe 100A''. Im Ergebnis ist die Höhe HB'' der 6B größer als die Höhe HA'' der 6A. Eine Belastungssimulation zeigt, dass, wenn die Belastung an den Randverbindungselementen 125A'' als Referenzwert verwendet wird (das Belastungsverhältnis ist 1), das Belastungsverhältnis (stress ratio, SR) des Verbindungselements 115A'' 1,2 ist. Im Gegensatz dazu ist das Belastungsverhältnis des Randverbindungselements 125B'' der 6B 1,17, was größer als das Belastungsverhältnis von 1 für das Randverbindungselement 125A'' der 6A ist. Weiter ist das Belastungsverhältnis des Verbindungselements 115B'' 0,85, was kleiner als das Belastungsverhältnis von 1,2 des Verbindungselements 115A'' ist.
  • Der Unterschied in den Belastungsverhältnissen zwischen den zwei Strukturen entsteht aufgrund des zusätzlichen Lötmittelvolumens der Baugruppe 110B'' (das Zweifache des Lötmittelvolumens der Baugruppe 110') und der Höhe HB'', die größer als HA'' ist. In einigen Ausführungsformen wird das Volumen des Lötmittelmaterials in der Lötkugel auf der Baugruppe 110A'' oder 110B'' so gewählt, dass die optimale Herstellausbeute erzielt wird. Beispielsweise, wenn aufgrund einer hohen Belastung ein Risiko eines Brechens der Lötkugel auf den Randverbindungselementen besteht, wie bei 125B'', ist es wünschenswert, die Struktur in 6A mit einem geringeren Lötmittelvolumen auf der Baugruppe 110A'' zu wählen und die Baugruppe-auf-Baugruppe-Höhe HA'' zu verringern. Auf der anderen Seite, wenn ein Brechen des Lötmittels der Randverbindungselemente 125B'' unbedeutend ist und ein Brechen des Lötmittels des Verbindungselements 125A'' von Bedeutung ist, sollte die Struktur der 6B gewählt werden. Dies ist, da 6B eine geringeren Belastung an den Verbindungselement 125A'' aufweist. Die entstehende Belastung wird, wie oben beschrieben, durch die Verwendung eines ANSYS-Belastungssimulators simuliert.
  • Die in den 3A-3D und 6A-6B beschriebenen Baugruppenstrukturen zeigen obere Baugruppen 110A , 110B , 110A'' und 110B'' mit Kontakten 104, die Lötkugeln sind, und die an leitende Elemente 117', 117" der unteren Baugruppen 120A , 120B , 120A'' und 120B'' gebondet sind. Die Kontakte 104 können jedoch aus anderen leitenden Materialien bestehen und andere Formen aufweisen. Beispielsweise können die Kontakte 104* Kupfersäulen sein, wie in 7A gezeigt ist. Kupfersäulen 104* können auf einer UBM-Schicht 102* ausgebildet sein, die die Metallkontaktfläche 112* bedeckt. Die Breite der Kupfersäule 104* (W*) ist im Bereich von etwa 100 µm bis etwa 250 µm. Die Höhe der Kupfersäule 104* (H*) ist im Bereich von etwa 10 µm bis etwa 200 µm. Alternativ können die Kontakte 104** Kupfersäulen sein, die eine Breite aufweisen, die kleiner als die der UBM-Schicht 102* ist, wie in 7B gemäß einigen Ausführungsformen gezeigt ist. Es können gemäß einigen Ausführungsformen zwei oder mehrere solcher kleiner Kupfersäulen auf einer UBM-Schicht 102** vorhanden sein, die die Metallkontaktfläche 112** bedeckt. 7C zeigt verschiedene Draufsichten von Kupfersäulen 104** gemäß einigen Ausführungsformen. Wie in 7C gezeigt ist, können zwei oder mehrere Kontakte 104** mit verschiedenen Formen vorhanden sein. Beispielsweise können die Kontakte 104** kreisförmige Säulen (Pfeiler, Stäbe) sein, verlängerte Säulen (Pfeiler, Stäbe), oder quadratische Säulen (Pfeiler, Stäbe) mit abgerundeten Ecken. Die in 7C gezeigten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele. Andere Konfigurationen sind möglich. Beispielsweise könnten die UBM-Schicht 102** nicht kreisförmig sein, und könnte andere Formen aufweisen.
  • Die beschriebenen Ausführungsformen des Mechanismus zum Ausbilden von Verbindungselementen für eine Baugruppe-auf-Baugruppe erlauben kleinere Verbindungselemente mit kleinerem Abstand, was kleinere Baugruppengrößen und zusätzliche Verbindungen erlaubt, verglichen mit existierenden Verbindungselementen. Die leitenden Elemente auf einer Baugruppe sind teilweise in die Formmasse der Baugruppe eingebettet, um an Kontakte oder Metallkontaktflächen einer anderen Baugruppe gebondet zu werden. Durch das Einbetten der leitenden Elemente können diese kleiner sein, und es gibt keine Lücke zwischen den leitenden Elementen und der Formmasse. Ein Abstand der Verbindungselemente kann bestimmt werden, indem eine Abstandstoleranz zu einer maximalen Breite der Verbindungselemente addiert wird. Verschiedene Typen von Kontakten auf der anderen Baugruppe können an die leitenden Elemente gebondet werden.
  • In einigen Ausführungsformen ist eine gepackte Halbleitervorrichtung bereitgestellt. Die gepackte Halbleitervorrichtung umfasst einen Halbleiterchip, der in eine Formmasse (Vergussmaterial) eingebettet ist, und ein leitendes Element, das in die Formmasse eingebettet ist. Das leitende Element ist auf einer Oberfläche der Formmasse freigelegt. Die gepackte Halbleitervorrichtung umfasst auch eine Metallkontaktfläche. Die Metallkontaktfläche kontaktiert das leitende Element und stellt eine elektrische Verbindung zu Vorrichtungen im Halbleiterchip her.
  • In einigen anderen Ausführungsformen ist eine Halbleitervorrichtungsbaugruppe bereitgestellt. Die Halbleitervorrichtungsbaugruppe umfasst eine erste Halbleiterchipbaugruppe mit einem leitenden Element, das in eine Formmasse (Vergussmaterial) eingebettet ist. Das leitende Element ist auf einer Oberfläche der Formmasse freigelegt, und die Formmasse bedeckt wenigstens einen ersten Halbleiterchip. Die Halbleitervorrichtungsbaugruppe umfasst auch eine zweite Halbleiterchipbaugruppe mit einem leitenden Kontakt auf einer Oberfläche. Das leitende Element der ersten Halbleiterchipbaugruppe ist an den leitenden Kontakt der zweiten Halbleiterchipbaugruppe gebondet, um ein Verbindungselement zu bilden.
  • In noch anderen Ausführungsformen ist ein Verfahren für das Ausbilden einer Halbleitervorrichtungsbaugruppe bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Vorbereiten einer ersten Halbleiterchipbaugruppe mit leitenden Elementen, die in eine Formmasse (Vergussmaterial) eingebettet sind, wobei die leitenden Elemente auf einer Oberfläche der Formmasse freigelegt sind. Das Verfahren umfasst auch das Bereitstellen der ersten Halbleiterchipbaugruppe. Das Verfahren umfasst weiter das Bereitstellen einer zweiten Halbleiterchipbaugruppe, und das Bonden des leitenden Elements der ersten Halbleiterchipbaugruppe an Kontakte auf der zweiten Halbleiterchipbaugruppe.

Claims (7)

  1. Halbleitervorrichtungsbaugruppe, umfassend: eine erste Halbleiterchipbaugruppe (120B) mit leitenden Elementen (117B), die teilweise in einer Formmasse (121) eingebettet sind, wobei ein Teil der leitenden Elemente (117B) an einer Oberfläche der Formmasse (121) freigelegt ist, und wobei die Formmasse (121) wenigstens einen ersten Halbleiterchip bedeckt, wobei die leitenden Elemente (117B) direkt an die Formmasse (121) angrenzen; Metallkontaktflächen (122B), die in der ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B) eingebettet sind, wobei die leitenden Elemente (117B) die Metallkontaktflächen (122B) kontaktieren, und wobei die Metallkontaktflächen (122B) elektrisch mit einer Vorrichtung in dem ersten Halbleiterchip in der ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B) verbunden sind; und eine zweite Halbleiterchipbaugruppe (110*) mit Metallkontaktflächen (112**) und Kupfersäulen (104**) auf den Metallkontaktflächen (112**), wobei die Anzahl der Kupfersäulen (104**) auf jeder Metallkontaktfläche (112**) zwei oder mehr ist, wobei die leitenden Elemente (117B) der ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B) mit den Kupfersäulen (104**) auf den Metallkontaktflächen (112**) der zweiten Halbleiterchipbaugruppe (110*) gebondet sind, um Verbindungselemente auszubilden.
  2. Halbleitervorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Abstand (P2) der leitenden Elemente (117B) in einem Bereich von etwa 100 µm bis etwa 500 µm liegt.
  3. Halbleitervorrichtungsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kupfersäulen (104**) einer Metallkontaktfläche (112**) auf einer Unterhöckermetallisierungsschicht (102**) ausgebildet sind, wobei die Unterhöckermetallisierungsschicht (102**) die Metallkontaktfläche (112**) bedeckt.
  4. Halbleitervorrichtungsbaugruppe nach Anspruch 3, wobei die Breite jeder Kupfersäule (114**) kleiner als die Breite der Unterhöckermetallisierungsschicht (102**) ist.
  5. Halbleitervorrichtungsbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Querschnitt der Kupfersäulen (114**) kreisförmig, stäbchenförmig oder quadratisch ist.
  6. Verfahren zum Ausbilden einer Halbleitervorrichtungsbaugruppe, umfassend: Vorbereiten einer ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B) mit leitenden Elementen (117B), die teilweise in einer Formmasse (121) eingebettet sind, wobei ein Teil der leitenden Elemente (117B) an einer Oberfläche der Formmasse (121) freigelegt ist, wobei die leitenden Elemente (117B) direkt an die Formmasse (121) angrenzen; Bereitstellen der ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B); Bereitstellen einer zweiten Halbleiterchipbaugruppe (110*); und direktes Verbinden der leitenden Elemente (117B) der ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B) mit Kupfersäulen (104**) auf den Metallkontaktflächen (112**) auf der zweiten Halbleiterchipbaugruppe (110*), wobei die Anzahl der Kupfersäulen (104**) auf jeder Metallkontaktfläche (112**) zwei oder mehr ist, um Verbindungselemente auszubilden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Vorbereiten der ersten Halbleiterchipbaugruppe (120B) das Drücken einer Form oder eines Films gegen die Formmasse (121) und die leitenden Elemente (117B) während des Ausbildens der Formmasse (121) umfasst, um zu ermöglichen, dass ein Teil der leitenden Elemente (117B) freigelegt wird.
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