DE102015115999B4 - Elektronische Komponente - Google Patents

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    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

Abstract

Elektronische Komponente (90, 120, 210, 240), umfassend:eine dielektrische Schicht (104, 129, 212);ein in die dielektrische Schicht (104, 129, 212) eingebettetes vertikales Leistungstransistorbauelement (91, 121, 211, 241), wobei das vertikale Leistungstransistorbauelement (91, 121, 211, 241) eine erste Oberfläche (94, 124, 218, 245), welche ein erstes Stromelektrodenpad (92, 122, 216, 243) und ein Steuerelektrodenpad (93, 123, 217, 244) umfasst, und eine zweite Oberfläche (96, 126, 220, 247), welche ein zweites Stromelektrodenpad (95, 125, 219, 246) umfasst, umfasst;ein elektrisch leitendes Substrat (97, 128, 223, 249); undeine Umverteilungsschicht (106, 133, 213, 267), umfassend eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche, die mindestens einen Außenkontakt bereitstellt und ein erstes elektrisch leitendes Bauteilelement,wobei das zweite Stromelektrodenpad (95, 125, 219, 246) auf dem elektrisch leitenden Substrat (97, 128, 223, 249) elektrisch leitend montiert ist und das erste elektrisch leitende Bauteilelement einen Stapel (100, 137, 224, 261) mit mindestens zwei übereinander angeordnete Stiftbolzen umfasst und sich zwischen dem elektrisch leitenden Substrat (97, 128, 223, 249) und der ersten Oberfläche der Umverteilungsschicht erstreckt, wobei eine Vielzahl von Stiftbolzen (98, 131, 221) Seite an Seite auf dem ersten Stromelektrodenpad (92, 122, 216, 243) angeordnet sind und ein einzelner Stiftbolzen (99, 131, 221) auf dem Steuerelektrodenpad (93, 123, 217, 244) angeordnet ist, wobei die Höhe des Stapels (100, 137, 224, 261) von Stiftbolzen die gleiche ist wie die Summe der Höhe des vertikales Leistungstransistorbauelement (91, 121, 211, 241) und des Stiftbolzens (99, 131, 221), der auf dem Steuerelektrodenpad (93, 123, 217, 244) angeordnet ist.

Description

  • Eine elektronische Komponente kann ein oder mehrere Halbleiterbauelemente in einem Package einschließen. Das Package schließt interne elektrische Verbindungen von dem Halbleiterbauelement zu einem Substrat oder einem Leiterrahmen (Leadframe), welcher Außenkontakte einschließt, ein. Die Außenkontakte werden zum Montieren der elektronischen Komponente auf einer Umverteilungsplatte, wie einer gedruckten Leiterplatte (PCB), genutzt. Das Package kann ein Gehäuse einschließen, welches das Halbleiterbauelement und die internen elektrischen Verbindungen umfasst.
  • US 2005 / 0 218 498 A1 zeigt einen Transistorchip mit hervorstehenden Gate- und Source-Elektroden, die mit einem Leadframe verbunden sind. Die hervorstehenden Elektroden können durch Stiftbolzen realisiert sein. US 2006 / 0 284 315 A1 zeigt einen Halbleiterchip, auf dem zwei Stiftbolzen angeordnet sind. Neben dem Chip sind zwei Posten angeordnet, deren Höhe so groß ist, wie die Höhe des Chips zusammen mit den Stiftbolzen.
  • US 2002 / 0 167 075 A1 zeigt einen Halbleiterchip, der zwischen einem Träger und einer Leiterplatte angeordnet ist. Der Chip ist über Lothöcker mit der Leiterplatte verbunden. Geprägte Höcker bilden eine Verbindung zwischen dem Träger und der Leiterplatte. DE 10 2004 031 920 A1 betrifft Halbleiterpackungen, in denen wenigstens zwei Flip-Chips übereinander auf einer Leiterplatte gestapelt sind. Bei den Flip-Chips handelt es sich um integrierte Schaltungen mit elektrischen Kontakten auf nur einer Seite, die der Leiterplatte zugewandt sind. Eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontakten eines unteren Chips und Leitungen auf der Leiterplatte wird über Stiftbolzen hergestellt. Eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontakten eines oberen Chips und Leitungen auf der Leiterplatte wird über übereinander gestapelte Stiftbolzen hergestellt.
  • Eine Ausführungsform mit den Merkmalen des Anspruchs 1 schließt eine elektronische Komponente eine dielektrische Schicht, ein in die dielektrische Schicht eingebettetes Halbleiterbauelement, ein elektrisch leitendes Substrat, eine Umverteilungsschicht mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche, die mindestens einen Außenkontakt bereitstellt, und ein erstes elektrisch leitendes Bauteilelement ein. Das Halbleiterbauelement weist eine erste Oberfläche, die mindestens ein erstes Kontaktpad einschließt, und eine zweite Oberfläche, die mindestens ein zweites Kontaktpad einschließt, auf. Das zweite Kontaktpad ist auf dem elektrisch leitenden Substrat montiert. Das erste elektrisch leitende Bauteilelement schließt mindestens einen Stiftbolzen bzw. Bolzenhöcker ein und erstreckt sich zwischen dem elektrisch leitenden Substrat und der ersten Oberfläche der Umverteilungsschicht.
  • Fachleute auf dem Gebiet werden weitere Merkmale und Vorteile nach der Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung und nach der Betrachtung der beigefügten Zeichnungen erkennen.
  • Die Bauteilelemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabgetreu in Bezug zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile. Die Merkmale der verschiedenen veranschaulichten Beispiele und Ausführungsformen können kombiniert werden, wenn sie nicht einander ausschließen. Beispiele und Ausführungsformen werden in den Zeichnungen dargestellt und in der nachstehenden Beschreibung im Detail dargelegt.
    • Die 1 veranschaulicht eine elektronische Komponente gemäß eines Beispiels.
    • Die 2 veranschaulicht die elektronische Komponente gemäß eines zweiten Beispiels.
    • Die 3 veranschaulicht eine elektronische Komponente gemäß eines dritten Beispiels.
    • Die 4 veranschaulicht eine elektronische Komponente gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • Die 5 veranschaulicht eine elektronische Komponente gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • Die 6 veranschaulicht die elektronische Komponente gemäß eines weiteren Beispiels.
    • Die 7 veranschaulicht eine elektronische Komponente gemäß eines weiteren Beispiels.
    • Die 8 veranschaulicht eine elektronische Komponente gemäß eines weiteren Beispiels.
    • Die 9 veranschaulicht die elektronische Komponente gemäß eines weiteren Beispiels.
    • Die 10 veranschaulicht eine elektronische Komponente gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • Die 11 veranschaulicht eine elektronische Komponente gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • In der nachstehenden detaillierten Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen zur Veranschaulichung spezifische Beispiele und Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung in die Praxis umgesetzt werden kann. In dieser Hinsicht wird die richtungsbezogene Terminologie, wie „oben“, „unten“, „obere“, „untere“, „Vorder-“, „Rück-“, „führend“, „anhängend“ etc. mit Bezug auf die Orientierung der Figur(en), die beschrieben werden, verwendet. Weil Komponenten der Ausführungsformen in einer Reihe von unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, wird die richtungsbezogene Terminologie für Zwecke der Veranschaulichung verwendet und bedeutet in keiner Weise eine Einschränkung. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen angewandt werden können und strukturelle oder logische Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung davon ist nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen und der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die angehängten Ansprüche definiert.
  • Eine Reihe von Beispielen und erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird weiter unten erläutert. In diesem Fall werden identische strukturelle Merkmale durch identische oder ähnliche Referenzsymbole in den Figuren ausgewiesen. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung sollten „lateral“ oder „laterale Richtung“ eine Richtung oder eine Ausdehnung bedeuten, die allgemein parallel zu der lateralen Ausdehnung eines Halbleitermaterials oder Halbleiterträgers verläuft. Die laterale Richtung erstreckt sich somit allgemein parallel zu diesen Oberflächen oder Seiten. Im Gegensatz dazu soll der Begriff „vertikal“ oder „vertikale Richtung“ eine Richtung bedeuten, die allgemein senkrecht zu diesen Oberflächen oder Seiten und damit zu der lateralen Richtung verläuft. Die vertikale Richtung verläuft daher in Richtung der Dicke des Halbleitermaterials oder Halbleiterträgers.
  • Wie in dieser Beschreibung verwendet, sollen die Begriffe „verbunden bzw. gekoppelt“ und/oder „elektrisch verbunden bzw. elektrisch gekoppelt“ nicht bedeuten, dass die Bauteilelemente direkt miteinander verbunden sein müssen - dazwischen liegende Bauteilelemente können zwischen den „verbundenen“ oder „elektrisch verbundenen“ Bauteilelementen vorgesehen sein.
  • Wie in dieser Beschreibung verwendet, wenn ein Bauteilelement, wie eine Schicht, Region oder Substrat als „sich auf einem anderen Bauteilelement befindlich“ oder „sich auf ein anderes Bauteilelement erstreckend“ bezeichnet wird, kann es sich direkt auf dem anderen Bauteilelement befinden oder sich auf dieses erstrecken, oder es können dazwischen liegende Bauteilelemente vorhanden sein. Im Gegensatz dazu, wenn ein Bauteilelement als „direkt auf einem anderen Bauteilelement befindlich“ oder „sich direkt auf ein anderes Bauteilelement erstreckend“ bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Bauteilelemente vorhanden. Wie in dieser Beschreibung verwendet, wenn ein Bauteilelement als mit einem anderen Bauteilelement „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, kann es direkt mit dem anderen Bauteilelement verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Bauteilelemente vorhanden sein. Im Gegensatz dazu, wenn ein Bauteilelement als mit einem anderen Bauteilelement „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet wird, gibt es keine dazwischenliegenden Bauteilelemente.
  • Wie hierin verwendet, ist ein „Hochspannungsbauelement“, wie ein Hochspannungs-Depletion-Mode-Transistor, ein elektronisches Bauelement, welches für Hochspannungs-Schaltanwendungen optimiert ist. Das heißt, wenn der Transistor abgeschaltet (off) ist, ist er zum Blockieren von hohen Spannungen, wie etwa 300 V oder höher, etwa 600 V oder höher, oder etwa 1200 V oder höher, fähig und wenn der Transistor eingeschaltet ist, besitzt er einen ausreichend niedrigen On-Widerstand (RON) für die Anwendung, in welcher er verwendet wird, d.h. er erfährt einen ausreichend niedrigen Leitungsverlust, wenn ein beträchtlicher Strom durch das Bauelement fließt. Ein Hochspannungsbauelement kann mindestens dazu in der Lage sein, eine Spannung von gleich der Hochspannungszufuhr oder der maximalen Spannung in dem Schaltkreis, für den es genutzt wird, zu blockieren. Ein Hochspannungsbauelement kann zum Blockieren von 300 V, 600 V, 1200 V oder einer anderen geeigneten Blockier- bzw.-Sperrspannung, die von der Anwendung verlangt wird, in der Lage sein.
  • Wie hierin verwendet, ist ein „Niederspannungsbauelement“, wie ein Niederspannungs-Enhancement-Mode- bzw. Anreicherungs-Typ-Transistor ein elektronisches Bauelement, welches zum Blockieren von niedrigen Spannungen, wie zwischen 0 V und Uniedrig (Vlow) fähig ist, aber nicht zum Blockieren von höheren Spannungen als Uniedrig fähig ist. Uniedrig kann etwa 10 V, etwa 20 V, etwa 30 V, etwa 40 V, oder zwischen etwa 5 V und 50 V, wie zwischen etwa 10 V und 30 V, sein.
  • Die 1 veranschaulicht eine elektronische Komponente 20 gemäß eines Beispiels. Die elektronische Komponente 20 schließt eine dielektrische Schicht 21 und ein Halbleiterbauelement 22, das in die dielektrische Schicht 21 eingebettet ist, ein. Das Halbleiterbauelement 22 schließt eine erste Oberfläche 23, die ein erstes Kontaktpad 24 einschließt, und eine zweite Oberfläche 25, die ein zweites Kontaktpad 26 einschließt, ein. In einigen Beispielen und Ausführungsformen schließt die erste Oberfläche zwei oder mehr Kontaktpads ein.
  • Die elektronische Komponente 20 schließt des Weiteren ein elektrisch leitendes Substrat 27 und eine Umverteilungsschicht 28, die eine erste Oberfläche 29 und eine zweite Oberfläche 30 einschließt, ein. Die zweite Oberfläche 30 sieht mindestens einen Außenkontakt 31 für die elektronische Komponente 20 vor. Die elektronische Komponente 20 schließt des Weiteren ein erstes elektrisch leitendes Bauteilelement 32 ein. Das zweite Kontaktpad 26 des Halbleiterbauelements 22 ist auf dem elektrisch leitenden Substrat 27 montiert, und das erste elektrisch leitende Bauteilelement 30 erstreckt sich zwischen dem elektrisch leitenden Substrat 27 und der ersten Oberfläche 29 der Umverteilungsschicht 28. Das erste elektrisch leitende Bauteilelement 32 schließt mindestens einen Stiftbolzen 33 ein.
  • Der Stiftbolzen 33 ist mechanisch an dem Substrat 27 angebracht und mit diesem elektrisch verbunden und verbindet bzw. koppelt das zweite Kontaktpad 26 des Halbleiterbauelements 22 elektrisch mit der Umverteilungsschicht 28. Der Stiftbolzen 33 schließt ein Metall oder einen Legierung ein, das/die einen Schmelzpunkt von oberhalb 500° C hat. Der Stiftbolzen 33 ist deshalb frei von Weichlot. Der Stiftbolzen 33 kann mit Hilfe einer Drahtbonding-Maschine gebildet werden, die auch zur Bildung von Bonddrahtverbindungen bzw. -anschlüssen zwischen einem Halbleiterbauelement und einem Substrat, wie einem Leiterrahmen (Leadframe), verwendet werden kann.
  • Der Stiftbolzen 33 kann aus einem Metalldraht, wie einem Kupferbonddraht, einem Aluminiumbonddraht oder einem Goldbonddraht, gebildet werden. Die Bondingmaschine kann zum Schmelzen des Endes des Drahts verwendet werden, wobei eine Kugel gebildet wird, die auf das Substrat 27 gepresst wird zur Bildung eines Bondkopfes, der an dem Substrat 27 angebracht wird. Der Bonddraht kann direkt oberhalb des Bondkopfes abgeschnitten werden zur Bildung des Stiftbolzens 33. Der Stiftbolzen 33 schließt eine Mikrostruktur ein, die für rekristallisiertes Metall charakteristisch ist. Im Fall der Verwendung einer Drahtbonding-Maschine unter Anwendung einer Thermokompressions-Drahtbondingtechnik weist der Bondkopf ebenfalls eine rekristallisierte Mikrostruktur auf, die für die mechanische Verformung charakteristisch ist.
  • Das elektrisch leitende Substrat 27, die dielektrische Schicht 21 und die Umverteilungsstruktur 27 sind im Wesentlichen koplanar und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. In der elektronischen Komponente gemäß des Beispiels erstreckt sich das Halbleiterbauelement 22 zwischen dem Substrat 27 und der ersten Oberfläche 29 der Umverteilungsschicht 28. Das erste Kontaktpad 24 steht in direktem Kontakt mit einem elektrisch leitenden Bereich 35 der Umverteilungsschicht 28.
  • Das erste elektrisch leitende Bauteilelement 32 hat eine Höhe, die im Wesentlichen der Höhe des Halbleiterbauelements 22 ähnelt und damit die Lücke zwischen dem planaren Substrat 27 und der planaren Umverteilungsschicht 28 überbrückt. Das erste elektrisch leitende Bauteilelement 32 sieht einen Bereich einer elektrisch leitenden Umverteilungsstruktur von dem zweiten Kontaktpad 26, das auf dem Substrat 27 ist, zu der Umverteilungsschicht 28, die angrenzend auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiterbauelements 22 angeordnet ist, vor.
  • Die Umverteilungsschicht 28 schließt im Wesentlichen planare elektrisch leitende Bereiche 35 ein und kann ferner eine dielektrische Schicht 34 einschließen, die zwischen den elektrisch leitenden Bereichen der Umverteilungsschicht 28 angeordnet ist.
  • Die dielektrische Schicht 21, in die das Halbleiterbauelement 22 eingebettet ist, kann ein Epoxidharz, das Füllstoffpartikel, wie Siliziumdioxid-Füllstoffpartikel, einschließt, oder eine harzbeschichtete Kupferfolie einschließen. Die dielektrische Schicht 21 wird nach dem Halbleiterbauelement 22 aufgebracht, und der Stiftbolzen 33 wird an dem elektrisch leitenden Substrat 25 angebracht. Die Umverteilungsschicht 28 kann durch ein laminiertes Material vorgesehen werden, welches ein glasfaserverstärktes Epoxidharz für die dielektrische Schicht 34 und ein Metall oder Metallfolie für die elektrisch leitenden Bereiche 35 einschließt. Die Umverteilungsschicht 28 kann als ein Halbfertigteil, zum Beispiel in einer B-Stufenform (B-Stage) auf der Oberseite 34 der dielektrischen Schicht 21 aufgebracht werden oder kann Schicht um Schicht auf der Oberseite 34 der dielektrischen Schicht 21 aufgebaut werden.
  • Die maximale laterale Ausdehnung des Stiftbolzens 33 kann in etwa das Zweifache des Durchmessers des Bonddrahtes sein, aus dem der Stiftbolzen 33 hergestellt ist. Wenn zum Beispiel ein Bonddraht von 20 µm (Mikrometer) verwendet wird, ist die maximale laterale Ausdehnung des Stiftbolzens ungefähr 40 µm (Mikrometer). Wenn der Bonddraht einen Durchmesser von ungefähr 50 µm (Mikrometer) hat, beträgt die maximale laterale Breite des Stiftbolzens ungefähr 100 µm (Mikrometer).
  • Die Außenkontur des Stiftbolzens 33 variiert in ihrer lateralen Ausdehnung und weist typischerweise eine im Wesentlichen bauchige Außenkontur auf. Typischerweise ist die Kontaktfläche zwischen dem unteren Bereich des Stiftbolzens 33 und der darunter liegenden Oberfläche 37 etwas kleiner als die maximale laterale Ausdehnung des mittleren Bereichs des Stiftbolzens 33. Die Fläche des Stiftbolzens 33, die sich mit dem darüber liegenden Bereich der Umverteilungsschicht 28 in Kontakt befindet, kann auch eine laterale Ausdehnung haben, die geringer als die maximale laterale Ausdehnung des Stiftbolzens 33 ist. In einigen Beispielen und Ausführungsformen wird, nachdem der Stiftbolzen 33 gebildet wurde, ein Schleifprozess durchgeführt, zum Beispiel nachdem der Stiftbolzen 33 in die dielektrische Schicht 21 eingebettet wurde, wodurch ein Teil des Halses des Stiftbolzens 33 entfernt wird, so dass der verbleibende Teil des Stiftbolzens 33 einen allgemein ovalen Querschnitt hat.
  • Das Substrat 27 kann durch einen Bereich eines Leiterrahmens, der ein Metall oder eine Legierung einschließt, bereitgestellt sein. Die Oberfläche des Substrats 27 kann hergerichtet werden, um eine gute Verbindung mit dem Halbleiterbauelement 22 und/oder dem Stiftbolzen 33 zu erleichtern. Zum Beispiel kann zumindest die Die-Attach- bzw. Chip-Anhaft-Oberfläche, auf welcher das Halbleiterbauelement montiert wird, ein lötbenetzbares Material einschließen, und die Fläche, auf welcher der Stiftbolzen gebildet wird, ein drahtbondingfähiges Material einschließen. Das Substrat 27 kann auch eine elektrisch leitende Schicht, die auf einer elektrisch isolierenden Schicht, wie einer Laminatplatte, vorgesehen ist, oder ein Keramiksubstrat einschließen. Das Halbleiterbauelement 22 kann auf dem elektrisch leitenden Bereich des Substrats angeordnet und damit elektrisch verbunden sein.
  • Die elektronische Komponente 20 kann auf einer Higher-Level-Umverdrahtungsplatte, wie einer gedruckten Leiterplatte (PCB), montiert sein und wird mittels der Außenkontakte 31 durch die Umverteilungsschicht 28 vorgesehen. In der montierten Position ist das Substrat 27 von der Higher-Level-Umverdrahtungsplatte, zum Beispiel in Aufwärtsrichtung, abgewandt.
  • In einigen Beispielen und Ausführungsformen kann das elektrisch leitende Bauteilelement 32, das sich zwischen dem Substrat 27 und der ersten Oberfläche 29 der Umverteilungsschicht 28 erstreckt, eine Vielzahl von in einem Stapel angeordneten Stiftbolzen einschließen. Der Stapel schließt eine Außenkontur mit einem variierenden Durchmesser infolge der Form der einzelnen Stiftbolzen ein.
  • Die elektronische Komponente 20 kann durch Bereitstellen eines elektrisch leitenden Substrat 27, Montieren des zweiten Kontaktpads 26 des Halbleiterbauelements 22 auf der Oberseite 37 des Substrats 27, Bilden eines Stiftbolzens 33 auf der Oberseite 37 des Substrats 27 angrenzend an das Halbleiterbauelement 22, Einbetten der Seitenflächen und von jeglichen verbleibenden Bereichen der ersten Oberfläche 23 und zweiten Oberfläche 25 des Halbleiterbauelements 22 und des ersten elektrisch leitenden Bauteilelements 32 in einem dielektrischen Material 21, Aufbringen der elektrisch leitenden Bereiche 35 und der dielektrischen Schicht 34 der Umverteilungsschicht 28 auf die Oberseite 36 der dielektrischen Schicht 21 zur Bildung einer Anordnung zusammengesetzt werden. Insbesondere kann der elektrisch leitende Bereich 31 auf das Kontaktpad 24 und der elektrisch leitende Bereich 35 auf den Stiftbolzen 33 aufgebracht werden, um den elektrisch leitenden Bereich 31 mit dem Kontaktpad 24 und den elektrisch leitenden Bereich 35 mit dem Stiftbolzen 33 elektrisch zu verbinden. Die Anordnung kann dann wärmebehandelt werden und Druck kann ausgeübt werden, um die dielektrischen Schichten 21, 33 vollständig zu härten und die elektrisch leitenden Bereiche 35 der Umverteilungsschicht 28 mit dem ersten Kontaktpad 24 und dem ersten elektrisch leitenden Bauteilelement 32 elektrisch zu verbinden.
  • Die Bildung des vertikalen Bereichs der Umverteilungsstruktur von dem zweiten Kontaktpad 26 zu der Umverteilungsschicht 28, die auf der gegenüber liegenden Seite des Halbleiterbauelements 22 angeordnet ist, unter Verwendung eines Stiftbolzens, kann kostengünstig erfolgen, da ein Stiftbolzen für eine große Zahl von Komponenten in einem kurzen Zeitrahmen gebildet werden kann.
  • Typischerweise wird die elektronische Komponente nicht einzeln zusammengesetzt, sondern es wird eine große Zahl von Komponentenpositionen auf einem Träger, zum Beispiel einem Leiterrahmenstreifen, vorgesehen. Ein Stiftbolzen kann auf einem Substrat von jeder der Komponentenpositionen gebildet werden, ein Halbleiterbauelement kann in den Komponentenpositionen untergebracht werden, und es kann ein einzelner Lötprozess durchgeführt werden, um die Halbleiterbauelemente an dem Substrat anzubringen. Die dielektrische Schicht und die Umverteilungsschicht können ebenfalls für alle Komponentenpositionen in einem einzelnen Prozess aufgebracht werden.
  • Die 2 veranschaulicht eine elektronische Komponente 40 gemäß eines weiteren Beispiels. Die elektronische Komponente 40 schließt mindestens einen Stiftbolzen 41 ein. Der Stiftbolzen 41 wird auf einem Halbleiterbauelement 42 und nicht auf einem Substrat 43 der elektronischen Komponente 40 montiert wie in dem in der 1 veranschaulichten Beispiel.
  • Die elektronische Komponente 40 schließt eine dielektrische Schicht 44 ein, und das Halbleiterbauelement 42 ist in die dielektrische Schicht 44 eingebettet. Das Halbleiterbauelement 42 schließt eine erste Oberfläche 45, die ein erstes Kontaktpad 46 einschließt, und eine zweite Oberfläche 47, die ein zweites Kontaktpad 48 einschließt, ein. Die zweite Oberfläche 47 liegt der ersten Oberfläche 45 gegenüber. Das zweite Kontaktpad 48 ist auf dem Substrat 43 montiert, und der Stiftbolzen 41 ist auf dem ersten Kontaktpad 46 des Halbleiterbauelements 42 angeordnet und elektrisch damit verbunden. Der Stiftbolzen 41 steht in direktem Kontakt mit dem ersten Kontaktpad 46 und einem elektrisch leitenden Bereich 50 der Umverteilungsschicht 49 und verbindet elektrisch das erste Kontaktpad 46 mit der Umverteilungsschicht 49. In einigen Beispielen und Ausführungsformen schließt die erste Oberfläche 45 zwei oder mehr Kontaktpads ein. In diesen Beispielen und Ausführungsformen kann mindestens ein Stiftbolzen auf jedem Kontaktpad angeordnet sein.
  • Die elektronische Komponente 40 gemäß des Beispiels schließt eine Umverteilungsschicht 49, die elektrisch leitende Bereiche 50, 51 und elektrisch isolierende Bereiche 52, die die elektrisch leitenden Bereiche 50, 51 umgeben, einschließt, ein. Der Stiftbolzen 41 erstreckt sich zwischen dem ersten Kontaktpad 46 auf der ersten Oberfläche 45 des Halbleiterbauelements 42 und einer ersten Oberfläche 53 der Umverteilungsschicht 49, die dem Halbleiterbauelement 42 zugewandt ist. Die gegenüberliegende Außenfläche 54 der Umverteilungsschicht 49 sieht Außenkontaktoberflächen für die elektronische Komponente 40 vor. Der Stiftbolzen 41 kann zur Beabstandung der ersten Oberfläche 53 der Umverteilungsschicht 49 von der Oberseite 45 des Halbleiterbauelements 42 verwendet werden.
  • Das zweite Kontaktpad 48 auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterbauelements 42 kann mit der Umverteilungsschicht 49 durch ein erstes elektrisch leitendes Bauteilelement 55, welches sich zwischen dem Substrat 43 und der ersten Oberfläche 53 der Umverteilungsschicht 49 erstreckt, elektrisch verbunden sein. Das erste elektrisch leitende Bauteilelement 55 ist angrenzend an das Halbleiterbauelement 42 und beabstandet von einer Seitenfläche davon angeordnet.
  • In dem Beispiel gemäß 2 schließt das erste leitende Bauteilelement 55 nicht einen Stiftbolzen ein, sondern kann durch einen elektrisch leitenden Pfeiler bereitgestellt sein, zum Beispiel einen Kupferpfeiler, eine elektrisch leitende Durchkontaktierung, in welcher zumindest Seitenwände eines Durchgangslochs in der dielektrischen Schicht 44 mit einem elektrisch leitenden Material beschichtet sind, eine Kontaktschelle (bzw. einen Kontaktclip), eine elektrisch leitende Folie oder einen Bereich des Substrats 43, welcher in einer Region angrenzend an eine Seitenfläche des Halbleiterbauelements 42 gekrümmt ist, so dass ein Teil des ersten elektronischen, elektrisch leitenden Bauteilelements 55 im Wesentlichen mit der Oberseite des Stiftbolzens 41, der auf dem ersten Kontaktpad 46 des Halbleiterbauelements 42 angeordnet ist, koplanar ist.
  • Der Stiftbolzen 41 kann als Teil einer dreidimensionalen, elektrisch leitenden Umverteilungsstruktur von dem ersten Kontaktpad 46 zu den Außenkontaktoberflächen 54 der elektronischen Komponente 40 verwendet werden. Dies ermöglicht es, dass die Außenkontaktoberflächen 54 der elektronischen Komponente 42 eine andere Größe und laterale Anordnung haben als die laterale Anordnung und Größe der Kontaktpads des Halbleiterbauelements 42. Die laterale Anordnung einschließlich der Größe der Außenkontakte einer elektronischen Komponente oder eines Package ist gewöhnlich als die Grundfläche der elektronischen Komponente 40 bekannt. Das Erzeugen eines Abstands zwischen den elektronischen, elektrisch leitenden Bereichen 50, 51 der Umverteilungsschicht 49 und dem Halbleiterbauelement 42, das von Teilen der dielektrischen Schicht 44 ausgefüllt ist, kann ebenfalls zur Verbesserung der elektrischen Isolierung des Halbleiterbauelements 42 genutzt werden.
  • Das elektrisch leitende Bauteilelement, das sich zwischen dem Substrat und der ersten Oberfläche der Umverteilungsschicht erstreckt, kann einen leitenden Pfeiler und einen Stiftbolzen, der auf dem leitenden Pfeiler angeordnet ist, einschließen. Der leitende Pfeiler kann auf dem Substrat angeordnet sein, und der Stiftbolzen kann zwischen dem leitenden Pfeiler und der ersten Oberfläche der Umverteilungsschicht angeordnet sein. Diese Anordnung kann nützlich sein, wenn ein Schleifprozess zum Glätten der Oberfläche der dielektrischen Schicht und des elektrisch leitenden Bauteilelements angewandt wird. Da der zuoberst liegende Bereich des Stiftbolzens einen kleineren lateralen Bereich als der maximale laterale Bereich des Stiftbolzens und des Pfeilers aufweist, kann die Kontamination der Oberfläche des Stiftbolzens, der eine Schnittstelle mit der Umverteilungsschicht bildet, reduziert werden.
  • Zusätzlich zu dem ersten elektrisch leitenden Bauteilelement, das sich zwischen dem Substrat und der ersten Oberfläche der Umverteilungsschicht erstreckt, die einen oder mehrere Stiftbolzen einschließt, kann die elektronische Komponente ferner mindestens ein zweites elektrisch leitendes Bauteilelement einschließen, das sich zwischen dem ersten Kontaktpad und der ersten Oberfläche der Umverteilungsschicht erstreckt und das einen Stiftbolzen einschließt. Zum Beispiel kann mindestens ein Stiftbolzen auf dem ersten Kontaktpad angeordnet sein, und ein Stapel von zwei oder mehr Stiftbolzen kann auf dem Substrat angeordnet sein, so dass die erste Oberfläche der Umverteilungsschicht im Wesentlichen planar und in einem bestimmten Abstand sowohl von dem ersten Kontaktpad als auch von dem Substrat beabstandet ist.
  • Eine Vielzahl von Stiftbolzen kann auf dem ersten Kontaktpad angeordnet sein, wobei jeder Stiftbolzen ein einzelner Stiftbolzen ist, welcher sich zwischen dem ersten Kontaktpad und der ersten Oberfläche der Umverteilungsschicht erstreckt. Diese Anordnung kann für ein großflächiges Kontaktpad, wie ein Sourcekontaktpad oder ein Drainkontaktpad eines Leistungstransistors, verwendet werden. Die Beabstandung zwischen individuellen einzelnen Stiftbolzen kann ungefähr das Doppelte der lateralen Größe des Stiftbolzens sein. Zum Beispiel kann für Stiftbolzen mit einer lateralen Größe von etwa 40 µm (Mikrometer) der Zwischenraum zwischen benachbarten Stiftbolzen etwa 80 µm (Mikrometer) betragen.
  • Verschiedene Anordnungen der dielektrischen Schicht bezüglich des Substrats können zur Anwendung kommen. In einigen Beispielen und Ausführungsformen ist nur die Oberseite des Substrats in die dielektrische Schicht eingebettet. In einigen Beispielen und Ausführungsformen können Seitenflächen des Substrats in die dielektrische Schicht eingebettet sein oder können frei von der dielektrischen Schicht bleiben. Ebenso kann die Rückseite des Substrats von der dielektrischen Schicht freiliegend sein oder kann in die dielektrische Schicht eingebettet sein.
  • Die Umverteilungsschicht kann eine im Wesentlichen planare Teilschicht einschließen, die eine im Wesentlichen planare, elektrisch leitende Umverteilungsstruktur einschließt, die von einer im Wesentlichen planaren dielektrischen Schicht umgeben ist. Weitere elektrisch leitende Bereiche können auf der im Wesentlichen planaren elektrisch leitenden Umverteilungsstruktur angeordnet sein zum Bereitstellen von leicht vorspringenden Außenkontaktflächen.
  • In einigen Beispielen und Ausführungsformen schließt die Umverteilungsschicht mindestens zwei im Wesentlichen planare Teilschichten ein. Jede Teilschicht kann eine im Wesentlichen planare elektrisch leitende Umverteilungsstruktur einschließen, die von einer im Wesentlichen planaren dielektrischen Schicht umgeben ist. Angrenzende Teilschichten können durch mindestens eine leitende Durchkontaktierung, die sich zwischen im Wesentlichen planaren elektrisch leitenden Bereichen von angrenzenden Teilschichten erstreckt, elektrisch verbunden sein. Diese Anordnung kann zum Bereitstellen einer mehrschichtigen Umverteilungsstruktur in drei Dimensionen innerhalb der Umverteilungsschicht genutzt werden.
  • Die elektronische Komponente kann verschiedene Arten von Halbleiterbauelementen einschließen. In einigen Beispielen und Ausführungsformen schließt das Halbleiterbauelement ein Transistorbauelement, wie ein Leistungstransistorbauelement mit einem vertikalen Driftpfad, ein. Das Leistungstransistorbauelement kann einen MOSFET, einen Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) oder einen Bipolar Junction Transistor (BJT) einschließen. Für MOSFET-Bauelemente kann die erste Stromelektrode eine Sourceelektrode sein, die Steuerelektrode kann eine Gateelektrode sein, und die zweite Stromelektrode kann eine Drainelektrode sein. Für IGBT-Bauelemente kann die erste Stromelektrode eine Emitterelektrode sein, die Steuerelektrode kann eine GateElektrode sein, und die zweite Stromelektrode kann eine Kollektorelektrode sein. Für BJT-Bauelemente kann die erste Stromelektrode eine Emitterelektrode sein, die Steuerelektrode kann eine Basiselektrode sein, und die zweite Stromelektrode kann eine Kollektorelektrode sein.
  • In einigen Beispielen und Ausführungsformen schließt das Halbleiterbauelement ein drittes Kontaktpad ein, das auf der ersten Oberfläche angrenzend an das erste Kontaktpad angeordnet ist. Das Halbleiterbauelement kann ein vertikales Transistorbauelement sein. Ein drittes elektrisch leitendes Bauteilelement, das einen Stiftbolzen einschließt, ist vorgesehen, das sich zwischen dem dritten Kontaktpad und der ersten Oberfläche der Umverteilungsschicht erstreckt. Der Stiftbolzen kann eine Höhe und einen lateralen Bereich, der der Höhe und dem lateralen Bereich der Stiftbolzen entspricht, die auf dem ersten Kontaktpad angeordnet sind, einschließen.
  • In einigen Beispielen und Ausführungsformen schließt die elektronische Komponente mindestens ein weiteres Halbleiterbauelement ein. Zum Beispiel kann das Halbleiterbauelement und das weitere Halbleiterbauelement je ein Transistorbauelement einschließen. Die Transistorbauelemente können in einer Halbbrückenkonfiguration innerhalb der elektronischen Komponente gekoppelt sein.
  • Die 3 veranschaulicht eine elektronische Komponente 60 gemäß eines weiteren Beispiels. Die elektronische Komponente 60 schließt ein Halbleiterbauelement in der Form eines Transistorbauelements 61 ein, das in diesem Beispiel ein vertikales Leistungstransistor-Bauelement ist, das eine erste Stromelektrode 62 und eine Steuerelektrode 63 auf seiner Oberseite 64 und eine zweite Stromelektrode 65 auf seiner Unterseite 66 einschließt. Das Transistorbauelement 61 ist sandwichartig zwischen einem Halbleiterplättchen-Pad (Die Pad) 67 und einer Umverteilungsschicht 68 angeordnet und ist in einer dielektrischen Schicht 69 eingebettet.
  • Das Halbleiterplättchen-Pad (bzw. Die Pad) 67 ist im Wesentlichen planar und kann durch einen Teil eines Leiterrahmens (Leadframe) gebildet werden und kann Kupfer einschließen. Die zweite Stromelektrode 65 kann mit einer Oberseite 70 des Halbleiterplättchen-Pads 67 durch Weichlot, Diffusionsweichlot oder einen elektrisch leitenden Klebstoff elektrisch verbunden sein. Die Seitenflächen 71 und die Oberseite 70 des Halbleiterplättchen-Pads 67 sind in die dielektrische Schicht 69 eingebettet, und die Unterseite 72 des Halbleiterplättchen-Pads 67 bleibt von der dielektrischen Schicht 69 freiliegend. Die freiliegende Rückseite 72 des Halbleiterplättchen-Pads 67 kann zur Unterstützung bei der Wärmeabfuhr von der elektronischen Komponente 60 genutzt werden.
  • Die Umverteilungsschicht 68 ist im Wesentlichen planar und ist auf der dielektrischen Schicht 69 angeordnet. Die Umverteilungsschicht 68 schließt einen elektrisch leitenden Bereich 73, der auf dem Gatepad 63 angeordnet ist und damit elektrisch verbunden ist, einen elektrisch leitenden Bereich 64, der auf dem ersten Stromelektrodenpad 62 angeordnet ist und damit elektrisch verbunden ist, und einen dritten elektrisch leitenden Bereich 75, der mit dem Halbleiterplättchen-Pad 67 und damit mit dem zweiten Stromelektrodenpad 65 mittels eines Stiftbolzens 76, der sich zwischen der Oberseite 70 des ersten Halbleiterplättchen-Pads 67 und der Unterseite 77 des elektrisch leitenden Bereich 75 der Umverteilungsschicht 68 erstreckt, elektrisch verbunden ist. Die Regionen 78 der Umverteilungsschicht 68, die zwischen den elektrisch leitenden Bereichen 73, 74, 75 angeordnet sind, können ein dielektrisches Material einschließen.
  • Das Halbleiterplättchen-Pad 67 und der Stiftbolzen 76 sehen eine Umverteilungsstruktur von der zweiten Oberfläche 66 des Transistorbauelements 61 zu der Umverteilungsschicht 68, die auf der gegenüberliegenden Seite des Transistorbauelements 61 angeordnet ist, vor.
  • Die Höhe des Stiftbolzens 76 entspricht der Höhe des Transistorbauelements 61. Eine Vielzahl von Stiftbolzen 76 kann an Stelle eines einzelnen Stiftbolzens 76 bereitgestellt werden, wobei jeder der Stiftbolzen sich zwischen dem Halbleiterplättchen-Pad 67 und der Unterseite 77 des elektrisch leitenden Bereichs 75 der Umverteilungsschicht 68 erstreckt. Eine Vielzahl von Stiftbolzen kann zur Verringerung des Widerstands des Kontakts zwischen dem Halbleiterplättchen-Pad 67 und dem elektrisch leitenden Bereich 75 verwendet werden.
  • Die elektronische Komponente 60 kann wie folgt zusammengesetzt werden: Nachdem die zweite Stromelektrode 65 auf die Oberseite 70 des Halbleiterplättchen-Pads 67 montiert wurde, kann ein Stiftbolzen 76 auf der Oberseite 70 des Halbleiterplättchen-Pads 67 in einer Region angrenzend an eine Seitenfläche 79 des Transistorbauelements 61 montiert werden. Der Stiftbolzen 76 kann durch Bilden eines Thermokompressions-Bondkopfes 80 auf der Oberseite 70 des Halbleiterplättchen-Pads 76 und Durchschneiden des Bonddrahts zur Bildung eines Halses 81 erzeugt werden. In einigen Beispielen und Ausführungsformen wird der Stiftbolzen 76 auf der Oberseite 70 des Halbleiterplättchen-Pads 67 gebildet, bevor das zweite Stromelektrodenpad auf der Oberseite 70 des Halbleiterplättchen-Pads 67 montiert wird.
  • Die Oberseite 70, die Seitenflächen 71 des Transistorbauelements 61 und der Stiftbolzen 76 können in die dielektrische Schicht 79 eingebettet sein. Ein Epoxidharz, das Füllstoffpartikel, wie Siliziumdioxid, einschließt, kann zur Bildung der dielektrischen Schicht 69 verwendet werden. Die Umverteilungsschicht 68 kann auf die dielektrische Schicht 69 aufgebracht werden. Die Umverteilungsschicht 68 kann zuerst durch Aufbringen eines elektrisch leitenden Materials, zum Beispiel durch Abscheiden einer metallischen Schicht, wie einer Kupferschicht, und Strukturieren der metallischen Schicht aufgebracht werden. Eine dielektrische Schicht wird danach aufgebracht, zum Beispiel eine Schicht, die Glasfasern einschließt, die in Epoxidharz zumindest in Regionen zwischen den Bereichen der strukturierten metallischen Schicht 65 eingebettet sind. Die Umverteilungsschicht 68 und die dielektrische Schicht 69 können B-Stufenmaterial (B-Stage) einschließen. Ein Wärmebehandlungsverfahren kann durchgeführt werden, gegebenenfalls unter Druck, um die dielektrischen Schichten 69, 78 vollständig zu härten und um die elektrische Verbindung zwischen der Umverteilungsschicht 68 und dem Transistorbauelement 61 und dem Stiftbolzen 76 zu verbessern.
  • Die 4 veranschaulicht eine elektronische Komponente 90 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform. Die elektronische Komponente 90 schließt ein vertikales Leistungs-MOSFET-Bauelement 91 ein, das ein Sourcepad 92 und ein Gatepad 93 auf seiner Oberseite 94 und ein Drainpad 95 auf seiner Unterseite 96 einschließt. Das Drainpad 95 ist auf einem Halbleiterplättchen-Pad 97 montiert und mit diesem elektrisch verbunden. Eine Vielzahl von Stiftbolzen 98 ist Seite an Seite auf dem Sourcepad 92 angeordnet, und ein einzelner Stiftbolzen 99 ist auf dem Gatepad 93 angeordnet. Ein Stapel 100 von zwei Stiftbolzen ist auf der Oberseite 101 des Halbleiterplättchen-Pads 97 angrenzend an eine Seitenfläche 102 des vertikalen Leistungs-MOSFET-Bauelements 91 angeordnet. Die Höhe des Stapels 100 von Stiftbolzen ist im Wesentlichen die gleiche wie die Höhe des vertikalen Leistungs-MOSFET-Bauelement 92 mit den Stiftbolzen 98, 99. Das vertikale Leistungs-MOSFET-Bauelement 91, die Oberseite 101 und die Seitenflächen 103 des Halbleiterplättchen-Pads 97, die Stiftbolzen 98, 99 und der Stapel 100 von Stiftbolzen sind in eine dielektrische Schicht 104 eingebettet. Bereiche der Stiftbolzen 98, 99 und des oberen Stiftbolzens des Stapels 100 sind in der Oberseite 105 der dielektrischen Schicht 104 freiliegend.
  • Die elektronische Komponente 90 schließt eine Umverteilungsschicht 106, die auf der Oberseite 105 der dielektrischen Schicht 104 und auf den freiliegenden Bereichen des Stiftbolzens 98, 99 angeordnet ist, und einen Stapel 100 von Stiftbolzen ein. Die Umverteilungsschicht 106 schließt eine erste elektrisch leitende Region 107, die auf dem auf dem Gatepad 93 angeordneten Stiftbolzen 99 angeordnet oder mit diesem elektrisch verbunden ist, einen zweiten elektrisch leitenden Bereich 108, der auf jedem der auf dem Sourcepad 92 angeordneten Vielzahl von Stiftbozen 98 angeordnet ist, und einen dritten elektrisch leitenden Bereich 109, der auf dem Stapel 100 von Stiftbolzen angeordnet und elektrisch damit verbunden ist, ein. Die elektrisch leitenden Bereiche 107, 108, 109 sind voneinander durch Bereiche einer dielektrischen Schicht 110, die auf der dielektrischen Schicht 104 angeordnet ist, getrennt. Die Außenfläche 111 der elektrisch leitenden Bereiche 107, 108, 109 sieht Kontakte für die elektronische Komponente 90 vor, die mit dem Gate, dem Source bzw. dem Drain des vertikalen Leistungs-MOSFET-Bauelements 91 verbunden sind.
  • In der elektronischen Komponente 90 gemäß der Ausführungsform wird der Abstand zwischen der Unterseite 105 der Umverteilungsschicht 106 und der Oberseite 101 des Halbleiterplättchen-Pads 97 durch einen Stapel 100 von zwei Stiftbolzen, welche die gleiche Höhe haben wie die Summe der Höhe des Stiftbolzens 98 für den Stiftbolzen 99 und der Höhe des vertikalen Transistorbauelements 91 haben, überbrückt. Das vertikale Transistorbauelement 91 kann eine Höhe von ungefähr 20 µm (Mikrometer) bis 30 µm (Mikrometer) haben, und jeder Stiftbolzen hat eine Höhe von ungefähr 20 µm (Mikrometer) bis 30 µm (Mikrometer).
  • Der Stapel 100 von Stiftbolzen kann durch Bilden eines ersten Stiftbolzens auf der Oberseite 101 des Halbleiterplättchen-Pads 97 mit Hilfe einer Drahtbondingmaschine, wie weiter oben beschrieben, gefertigt werden. Ein zweiter Stiftbolzen kann auf dieselbe Weise auf der Oberseite des ersten Stiftbolzens zur Herstellung des Stapels 100 gebildet werden.
  • In Ausführungsformen, in denen das Transistorbauelement eine größere Höhe hat, kann die Anzahl der den Stapel 100 bildenden Stiftbolzen erhöht werden, um den Abstand zwischen der Unterseite 105 der Umverteilungsschicht 106 und der Oberseite 101 des Halbleiterplättchen-Pads 97 zu überbrücken, um eine dreidimensionale Umverteilungsstruktur von dem Drainpad 95 zu der Umverteilungsstruktur 106 auf der gegenüberliegenden Seite des Transistorbauelements 91 vorzusehen.
  • Die elektronische Komponente 90 kann auf einer nicht veranschaulichten Higher-Level-Leiterplatte mittels der Außenkontaktoberflächen 111, die durch die elektrisch leitenden Bereiche 107, 108, 109 vorgesehen sind, montiert werden. Die Außenflächen 111 können auf der Oberseite der Higher-Level-Leiterplatte montiert werden, so dass die gegenüberliegende Oberfläche 112 der elektronischen Komponente 90 nach oben zeigt. Die freiliegende Rückseite 113 des Halbleiterplättchen-Pads 97 kann zur Unterstützung der Wärmeabfuhr von dem vertikalen MOSFET-Bauelement 91 in die Umgebung um die elektronische Komponente 90 genutzt werden. In der montierten Position kann das vertikale Leistungs-MOSFET-Bauelement 91 als eines gesehen werden, das eine so genannte „Source-Down“ Anordnung aufweist, da das Sourcepad 92 nach unten in Richtung der High-Level-Schalterplatte zeigt und das Drainpad 95 nach oben von der Higher-Level-Schalterplatte weg zeigt.
  • Die 5 veranschaulicht eine elektronische Komponente 120 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die elektronische Komponente 120 schließt ein Halbleiterbauelement in der Form eines vertikalen Transistorbauelements 121 ein, welches ein erstes Stromelektrodenpad 122 und ein Steuerelektrodenpad 123 auf einer ersten Hauptfläche 124 und ein zweites Stromelektrodenpad 125 auf einer zweiten Hauptfläche 126 einschließt. Die zweite Hauptfläche 126 liegt der ersten Hauptfläche 124 gegenüber. Das vertikale Transistorbauelement kann beispielsweise ein vertikaler Leistungs-MOSFET- oder vertikaler Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) sein.
  • Das zweite Stromelektrodenpad 125 ist auf einer ersten Hauptfläche 127 eines Substrats 128 montiert. Das Substrat 128 kann durch einen Teil eines metallischen Leiterrahmens, wie eines Kupferleiterrahmens, gebildet sein und sieht einen Halbleiterplättchen-Pad-Bereich vor, auf welchem das vertikale Transistorbauelement 121 montiert werden kann.
  • Das vertikale Transistorbauelement 121 ist in eine dielektrische Schicht 129 eingebettet, so dass Seitenflächen 130, die erste Hauptfläche 124 und freiliegende Bereiche des ersten Stromelektrodenpads 122 und des Steuerelektrodenpads 123 in die dielektrische Schicht 129 eingebettet sind.
  • Die elektronische Komponente 120 schließt eine Vielzahl von einzelnen Stiftbolzen 131 ein. Die einzelnen Stiftbolzen 131 sind auf dem ersten Stromelektrodenpad 122 positioniert, und jeder erstreckt sich zwischen dem Stromelektrodenpad 122 und der Innenfläche 132 der Umverteilungsschicht 133 der elektronischen Komponente 120. Die Vielzahl von einzelnen Stiftbolzen 131 kann über die gesamte Fläche des ersten Stromelektrodenpads 122 verteilt sein, so dass der Zwischenraum zwischen benachbarten einzelnen Stiftbolzen ungefähr das Zweifache des Durchmessers der einzelnen Stiftbolzen 131 beträgt. Ein einzelner Stiftbolzen 131 ist auf dem Steuerelektrodenpad 123 angeordnet und erstreckt sich von dem Steuerelektrodenpad 123 zur Innenfläche 132 der Umverteilungsschicht 133.
  • Die Umverteilungsschicht 133 schließt elektrisch leitende Bereiche und elektrisch isolierende Bereiche ein. Ein erster elektrisch leitender Bereich 134 ist auf der Vielzahl von Stiftbolzen 131, die auf dem ersten Stromelektrodenpad 123 angeordnet und elektrisch damit verbunden sind, angeordnet und elektrisch damit verbunden. Ein zweiter elektrisch leitender Bereich 135 ist auf dem Stiftbolzen 131, welcher auf dem Steuerkontaktpad 123 angeordnet und elektrisch damit verbunden ist, angeordnet und elektrisch damit verbunden. Ein dritter elektrisch leitender Bereich 136 ist mit dem Substrat 128 und dem zweiten Stromelektrodenpad 123 durch einen Stapel 137 von Stiftbolzen 138, der sich von der Innenfläche 127 des Substrats 128 zu der Innenfläche 132 des dritten elektrisch leitenden Bereichs 136 der Umverteilungsschicht 133 erstreckt, elektrisch verbunden.
  • Der Stapel 137 schließt drei Stiftbolzen 138 in dieser Ausführungsform ein. Jedoch kann jede beliebige Zahl von Stiftbolzen verwendet werden, um ein elektrisch leitendes Bauteilelement mit einer geeigneten Höhe vorzusehen, so dass es sich zwischen dem Substrat 128 und der Innenfläche 132 der Umverteilungsschicht 133 erstrecken kann.
  • In der in 5 veranschaulichten Ausführungsform sind der erste elektrisch leitende Bereich 134 und der dritte elektrisch leitende Bereich 136 in Richtung der Peripherie der Unterseite 139 der Umverteilungsschicht 132 positioniert. Der zweite elektrisch leitende Bereich 133 ist zum Zentrum hin positioniert. Die Anordnung der elektrisch leitenden Bereiche der Umverdrahtungsschicht 133 kann so ausgewählt werden, um eine gewünschte Anordnung auf der Unterseite 139 der elektronischen Komponente 120 bereitzustellen.
  • Die elektrisch leitenden Bereiche 134, 135, 136 sind durch elektrisch isolierende Bereiche 140 der Umverteilungsschicht 133 voneinander getrennt. Die äußerste Fläche 139 der elektrisch leitenden Bereiche 134, 135, 136 sieht Außenkontaktoberflächen für die elektronische Komponente 120 vor.
  • Die elektrisch isolierende Schicht 140 kann durch ein Laminat, wie ein Epoxidharz, das Glasfasern einschließt, bereitgestellt werden. Die Glasfasern können einen Verstärkungseffekt erzeugen.
  • Die dielektrische Schicht 129, in die das vertikale Transistorbauelement 121 eingebettet ist, umgibt auch die Vielzahl von einzelnen Stiftbolzen 131, den Stiftbolzen 132 und den Stapel 137 der Stiftbolzen 138. In dieser Ausführungsform bedeckt die dielektrische Schicht 129 die Oberseite 139 und die Seitenflächen 141 des Substrats 128. Die Unterseite 142 des Substrats 128 bleibt von der dielektrischen Schicht 129 freiliegend. Die dielektrische Schicht 129 kann ein Epoxidharz mit Füllstoffpartikeln, wie Siliziumdioxidpartikeln, einschließen und kann eine andere Zusammensetzung als die Zusammensetzung der elektrisch isolierenden Bereiche 140 der Umverteilungsschicht 133 haben.
  • Die dielektrische Schicht, in die das Halbleiterbauelement eingebettet ist, kann verschiedene Anordnungen in Bezug auf das Substrat haben. Zwei weitere Beispiele sind in den 6 und 7 veranschaulicht.
  • Die 6 veranschaulicht eine nicht erfindungsgemäße elektronische Komponente 150, die ein Halbleiterbauelement 151 und eine Umverteilungsschicht 152 einschließt. Das Halbleiterbauelement 151 schließt Kontaktpads auf zwei gegenüberliegenden Hauptflächen 153, 154 ein. Die elektronische Komponente 150 schließt eine Vielzahl von einzelnen Stiftbolzen 155 ein, die sich jeweils zwischen der ersten Hauptfläche 153 des Halbleiterbauelements 151 und der Innenfläche 156 der Umverteilungsschicht 152 erstrecken. Die Stiftbolzen 155 verbinden ein oder mehrere Kontaktpads des Halbleiterbauelements 151, das auf der ersten Oberfläche 153 angeordnet ist, elektrisch mit einem oder mehreren elektrisch leitenden Bereichen 157 der Umverteilungsschicht 152.
  • Die elektronische Komponente 150 schließt ferner eine Umverteilungsstruktur 158 ein, die sich zwischen der zweiten Hauptfläche 154 des Halbleiterbauelements 151, das von der Umverteilungsschicht 152 abgewandt ist, und der Innenfläche 152 der Umverteilungsschicht 152 erstreckt. Die Umverteilungsstruktur 158 schließt einen im Wesentlichen planaren Bereich 159, der durch einen Teil eines Leiterrahmens gebildet wird, und ein elektrisch leitendes Bauteilelement 160, das einen Stapel von zwei Stiftbolzen 161 einschließt, welcher sich zwischen der nach innen gerichteten Oberfläche 162 des Substrats 159 und der nach innen gerichteten Oberfläche 156 der Umverteilungsschicht 152 erstreckt, ein. Das elektrisch leitende Bauteilelement 160 ist angrenzend an und beabstandet von einer Seitenfläche 164 des Halbleiterbauelements 151 angeordnet. Der Stapel von Stiftbolzen 161 ist mit einem elektrisch leitenden Bereich 163 der Umverteilungsschicht 152 elektrisch verbunden.
  • Das elektronische Bauelement 150 schließt eine dielektrische Schicht 164 ein, die sich zwischen der Innenfläche 156 der Umverteilungsschicht 152 und der Innenfläche 162 des Substrats 159 erstreckt und die die Oberflächen des Halbleiterbauelements 151, die Stiftbolzen 152 und das elektrisch leitende Bauteilelement 160 bedeckt. Die dielektrische Schicht 164 steht mit der Innenfläche 156 der Umverteilungsschicht 152 und der Oberfläche 162 des Substrats 159 in Kontakt. Die Seitenflächen 165 und die nach oben gerichtete Oberfläche 166 des Substrats 159 bleiben von der dielektrischen Schicht 164 freiliegend und sind ein Teil der Außenflächen der elektronischen Komponente 150. Die Umverteilungsschicht 152 kann auch elektrisch isolierende Bereiche 167 einschließen, die zwischen den elektrisch leitenden Bereichen 157, 163 angeordnet sind. Die elektrisch isolierenden Bereiche 167 können eine Dicke haben, die im Wesentlichen die gleiche oder etwas geringer ist als die Dicke der elektrisch leitenden Bereiche 157, 163.
  • Die 7 veranschaulicht eine elektronische Komponente 150' gemäß eines weiteren Beispiels. Die elektronische Komponente 150' schließt ein Halbleiterbauelement 151', eine Umverteilungsschicht 152' und eine Umverteilungsstruktur 158', die ein Substrat 159' und ein elektrisch leitendes Bauteilelement 160', das einen Stapel von Stiftbolzen 164' wie in der elektronischen Komponente 150 des vorangegangenen Beispiels einschließt, ein.
  • Die elektronische Komponente 150' gemäß des Beispiels der 7 unterscheidet sich in der Anordnung der dielektrischen Schicht 164' bezüglich des Substrats 159'. Die dielektrische Schicht 164' bedeckt nicht nur die Innenfläche 162' des Substrats 159', sondern auch die Seitenflächen 165' und die äußere Hauptfläche 166'.
  • Diese Anordnung der dielektrischen Schicht 164' kann zum Bereitstellen einer elektrischen Isolierung für die Umverteilungsstruktur 158' von der oberen Hauptfläche 154' des Halbleiterbauelements 151' zu der Umverteilungsschicht 152', die auf der gegenüberliegenden Seite der elektronischen Komponente 150' positioniert ist, genutzt werden. Insbesondere ist das gesamte Substrat 159' innerhalb der dielektrischen Schicht 164' eingebettet und elektrisch durch diese isoliert.
  • Wie bei der elektronischen Komponente 150 gemäß des vorangegangenen Beispiels der 6 sind das Halbleiterbauelement 151', die Stiftbolzen 155' und das elektrisch leitende Bauteilelement 166' in die dielektrische Schicht 164' eingebettet.
  • In einigen Beispielen und Ausführungsformen ist die Umverteilungsstruktur zwischen der Umverteilungsschicht und dem Substrat, das auf der gegenüberliegenden Seite der elektronischen Komponente angeordnet ist, durch ein elektrisch leitendes Bauteilelement mit einer anderen Form als ein Stiftbolzen bereitgestellt. In diesen Beispielen und Ausführungsformen werden immer mehr Stiftbolzen bereitgestellt, die sich jeweils zwischen dem Halbleiterbauelement oder einem Kontaktpad des Halbleiterbauelements und der Umverteilungsschicht erstrecken und sandwichartig zwischen diesen angeordnet sind.
  • Die 8 veranschaulicht eine elektronische Komponente 170 gemäß eines weiteren Beispiels. Die elektronische Komponente 170 schließt ein Halbleiterbauelement 171 und eine Umverteilungsschicht 172, die Außenkontakte 173 der elektronische Komponente 170 bereitstellt, ein. Die elektronische Komponente 170 schließt ferner eine Umverteilungsstruktur 174 ein, die sich zwischen einer nach oben zeigenden Oberfläche 175 des Halbleiterbauelements 171 zu der gegenüberliegenden, nach unten zeigenden Seite des Halbleiterbauelements 171 erstreckt. Das Halbleiterbauelement 171 schließt Kontaktpads auf zwei gegenüberliegenden Hauptflächen 176, 177 des Halbleiterbauelements 171 ein.
  • In dem in der 8 veranschaulichten Beispiel ist das Halbleiterbauelement 171 ein vertikales Transistorbauelement und schließt ein erstes Stromelektrodenpad 178 und ein Steuerelektrodenpad 179, das auf der ersten Hauptfläche 176 angeordnet ist, und ein zweites Stromelektrodenpad 180, das auf der zweiten Hauptfläche 172 angeordnet ist, ein. Das erste Stromelektrodenpad 178 und das Steuerelektrodenpad 179 sind in einem Abstand von einer Innenfläche 181 der Umverteilungsschicht 172 durch eine Vielzahl von einzelnen Stiftbolzen 182 beabstandet. In diesem Beispiel erstreckt sich ein einzelner Stiftbolzen 183 zwischen dem Steuerelektrodenpad 179 und der Innenfläche 181 der Umverteilungsschicht 172, und eine Vielzahl von einzelnen Stiftbolzen 184 erstreckt sich zwischen dem ersten Stromelektrodenpad 178 und der Innenfläche 181 der Umverteilungsschicht 172.
  • Die Umverteilungsstruktur 174 schließt einen im Wesentlichen planaren, elektrisch leitenden Bereich 185 ein, welcher im Wesentlichen parallel zu der Umverteilungsschicht 172 und darüber liegt. Der elektrisch leitende Bereich 185 ist elektrisch mit der Umverteilungsschicht 172 mittels eines elektrisch leitenden Pfeilers 186 verbunden, welcher sich von der Unterseite 187 des elektrisch leitenden Bereichs 185 zu der Innenfläche 181 der Umverteilungsschicht 172 und insbesondere zu einem elektrisch leitenden Bereich 188 der Umverteilungsschicht 172 erstreckt. In diesem Beispiel schließt die Umverteilungsstruktur von der Oberseite des Halbleiterbauelements 171 zu der Umverteilungsschicht 172, die auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterbauelements 171 angeordnet ist, keinen Stiftbolzen ein. Stiftbolzen sind nur zwischen der ersten Hauptfläche des Halbleiterbauelements 171 und der Umverteilungsschicht 172 angeordnet.
  • Der elektrisch leitende Pfeiler 186 hat einen lateralen Bereich, welcher über die ganze Höhe des Pfeilers 186 im Wesentlichen gleich bleibt. Der elektrisch leitende Pfeiler 186 ist ein Festkörper und über sein gesamtes Volumen elektrisch leitend. In einigen Beispielen und Ausführungsformen schließt der Pfeiler 186 einen Zylinder aus einem Metall, wie Kupfer, ein.
  • Der elektrisch leitende Pfeiler 186 kann auf der Oberfläche 187 des Substrats 185 durch selektive Abscheidung eines Metalls, zum Beispiel unter Verwendung einer Maske, gebildet werden. Der elektrisch leitende Pfeiler 186 kann durch Entfernen von Bereichen des Substrats gebildet werden, um einen elektrisch leitenden Pfeiler 186, der von einem verbleibenden Substratbereich 185 hervorragt, herzustellen.
  • Das Halbleiterbauelement 171 und der elektrisch leitende Pfeiler 186 sind in eine dielektrische Schicht 189 eingebettet, die sich zwischen der Unterseite 187 des elektrisch leitenden Bereichs 185 und der Innenfläche der Umverteilungsschicht 172 erstreckt. Die Seitenflächen 190 des elektrisch leitenden Bereichs 185 sind ebenfalls in der dielektrischen Schicht 189 eingebettet. Die Rückseite 191 des elektrisch leitenden Bereichs 185 bleibt durch die dielektrische Schicht 189 unbedeckt. Jedoch ist die dielektrische Schicht 189 nicht auf diese Anordnung beschränkt und kann andere Anordnungen bezüglich des Substrats haben. Zum Beispiel können die Seitenflächen 190 und die Rückseite 191 in die dielektrische Schicht 189 eingebettet oder von dieser freiliegend sein.
  • Die elektronische Komponente 190 kann mit Hilfe des folgenden Verfahrens gebildet werden. Ein Halbleiterbauelement 171 kann auf die erste Hauptfläche 187 eines Substrats 185 aufgebracht werden. Insbesondere kann das zweite Stromelektrodenpad 180 auf der Oberfläche 187 des Substrats 185 montiert werden und elektrisch damit verbunden sein. Das zweite Stromelektrodenpad 175 kann auf der Oberfläche 187 unter Verwendung von Weichlot, Diffusionslot oder elektrisch leitendem Klebstoff montiert werden. Der elektrisch leitende Pfeiler 191 kann auf der Oberfläche 187 des Substrats 185 angrenzend an die Seitenfläche des Halbleiterbauelements 171 gebildet werden. In einigen Beispielen und Ausführungsformen wird der elektrisch leitende Pfeiler 191 zuerst gebildet und dann wird das Halbleiterbauelement 171 an dem Substrat 185 angebracht.
  • Der elektrisch leitende Pfeiler 191 kann durch selektive Abscheidung eines Metalls, wie Kupfer, gebildet werden. Die selektive Abscheidung des Metalls kann mit Hilfe von Sputtern, Verdampfung, Galvanisieren und stromlosem Beschichten gebildet werden. Es kann die Kombination von Verfahren zum Einsatz kommen. Zum Beispiel kann eine Keimschicht unter Anwendung einer physikalischen Dampfabscheidungstechnik, zum Beispiel Sputtern, auf der Oberfläche des Substrats 187 abgeschieden werden und ein elektrisch leitender Pfeiler kann auf der Keimschicht mit Hilfe einer Galvanisierungs-Abscheidungstechnik aufgebaut werden. Die Position der Keimschicht und des elektrisch leitenden Pfeilers 191 kann variieren. Die Höhe des elektrisch leitenden Pfeilers 191 kann allgemein der Höhe des Halbleiterbauelements 171 entsprechen.
  • Stiftbolzen 182, 184, 192 können dann auf dem Steuerelektrodenpad 179, dem ersten Stromelektrodenpad 178 und dem Pfeiler 191 zum Beispiel unter Verwendung einer Drahtbondingmaschine gebildet werden.
  • Die dielektrische Schicht 189 kann dann so aufgebracht werden, dass sie das Halbleiterbauelement 171, zumindest die erste Hauptfläche 187 des Substrats 185, den elektrisch leitenden Pfeiler 191 und die Stiftbolzen 182, 184, 192 umgibt und einbettet. Die dielektrische Schicht kann Epoxidharz mit Füllstoffpartikeln, wie Siliziumdioxidpartikeln, einschließen. Die dielektrische Schicht 189 kann eine Oberseite haben, die vollständig die Stiftbolzen 182, 184, 192 bedeckt, oder kann zumindest einen Teil des Halses der Stiftbolzen 182, 184, 192 von dem dielektrischen Material freiliegend lassen. Der Schleifprozess kann zum Glätten der Oberseite der dielektrischen Schicht 189 und zum Entfernen zumindest eines Teils des Halses der Stiftbolzen 182, 184, 192 durchgeführt werden. Der Schleifprozess kann auch zur Erzeugung einer planaren Oberfläche angewandt werden. Die Verwendung des Stiftbolzens 192, der auf dem elektrisch leitenden Pfeiler 191 angeordnet ist, kann die Erzeugung einer sauberen, elektrisch leitenden Oberfläche für das elektrisch leitende Bauteilelement 186 für das elektrische Verbinden des elektrisch leitenden Pfeilers 191 mit der Umverteilungsschicht 172 unterstützen.
  • Die Umverteilungsschicht 172 kann auf die Boden- bzw. Massenfläche aufgebracht werden. Die Umverteilungsschicht 172 kann durch zuerst Abscheiden einer elektrisch leitenden Schicht, die die Außenkontakte der elektronischen Komponente 194 oder eines Teils der ersten Schicht einer mehrschichtigen Umverteilungsstruktur bilden kann, erzeugt werden.
  • Die elektrisch leitende Schicht kann als eine geschlossene Schicht abgeschieden werden, die dann strukturiert wird, um getrennte elektrisch leitende Bereiche vorzusehen. Alternativ kann die elektrisch leitende Schicht selektiv abgeschieden werden. Eine dielektrische Schicht, die zum Beispiel ein Epoxidharz mit Glasfasern einschließt, kann zumindest auf die Regionen zwischen den elektrisch leitenden Bereichen aufgebracht werden.
  • Die 9 veranschaulicht eine elektronische Komponente 200 gemäß eines weiteren Beispiels, die ein Halbleiterbauelement 171', eine Umverteilungsschicht 172' und eine Umverteilungsstruktur 174' einschließt, wie bei der elektronischen Komponente 170' gemäß des vorangegangenen Beispiels.
  • Die elektronische Komponente 200 unterscheidet sich von der elektronischen Komponente 170 in der Anordnung des elektrisch leitenden Bauteilelements 186', das sich zwischen der Unterseite 187' des Substrats 185' und der Innenseite 181' der Umverteilungsschicht 172' erstreckt. In der elektronischen Komponente 200 schließt das elektrisch leitende Bauteilelement 186' einen elektrisch leitenden Pfeilerbereich 201 und einen Stiftbolzen 202 ein. Der elektrisch leitende Pfeilerbereich 201 erstreckt sich von der Unterseite 187' des Substrats 185', und der Stiftbolzen 202 erstreckt sich zwischen dem elektrisch leitenden Pfeiler 201 und der Innenseite 181' eines elektrisch leitenden Bereichs 188' der Umverteilungsschicht 172'.
  • Das elektrisch leitende Bauteilelement 186' kann zuerst durch Vorsehen eines elektrisch leitenden Pfeilers 201 auf der Oberfläche 187' des Substrats 185' und anschließend Bilden eines Stiftbolzens 192' auf der Oberseite 203 des elektrisch leitenden Pfeilers 201 gebildet werden. Der Stiftbolzen 202 kann auf der Oberfläche 203 des Pfeilers 202 mit Hilfe einer Drahtbondingmaschine, zum Beispiel durch Bilden eines Bondkopfes auf der Oberfläche 203 und Abschneiden eines Bonddrahtes nahe dem Bondkopf gebildet werden. Eine Thermokompressions-Bondingtechnik kann zur Anwendung kommen. In diesem Fall kann der Kopf als ein Thermokompressionskopf bezeichnet werden.
  • Die Höhe des elektrisch leitenden Pfeilers 201 kann im Wesentlichen die gleiche sein wie die Höhe des Halbleiterbauelements 171'. Dies kann in Beispielen und Ausführungsformen nützlich sein, in denen ein einzelner Stiftbolzen auch auf die Oberfläche 176' des Halbleiterbauelements 171' aufgebracht wird, das der Innenseite 181 der Umverteilungsschicht 172' zugewandt ist.
  • Die Kombination eines elektrisch leitenden Pfeilers 201 und des Stiftbolzens 202 kann in Beispielen und Ausführungsformen nützlich sein, in denen ein Schleifprozess zur Anwendung kommt, bevor die Umverteilungsschicht 172' aufgebracht wird. Der Schleifprozess kann zum Planarisieren der Oberfläche der dielektrischen Schicht 189' und der Stiftbolzen 182' 203 und/oder zum Freilegen eines Teils der Stiftbolzen 182' 203 angewandt werden, um die Stiftbolzen 182' 203 mit elektrisch leitenden Bereichen der Umverteilungsschicht 172' elektrisch zu verbinden.
  • Die elektronischen Komponenten gemäß den hierin beschriebenen Beispielen und Ausführungsformen können eine Umverteilungsschicht aufweisen, bei der es sich um eine einzelne Schicht handelt oder die zwei oder mehr Teilschichten einschließt zur Vorsehung einer elektrisch leitenden mehrschichtigen dreidimensionalen Umverteilungsstruktur innerhalb der Umverteilungsschicht.
  • Die 10 veranschaulicht eine elektronische Komponente 210 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die elektronische Komponente 210 schließt ein Halbleiterbauelement 211 ein, das in eine dielektrische Schicht 212 eingebettet ist und mit einer Umverdrahtungsschicht 213 elektrisch verbunden ist. In der elektronischen Komponente 210 ist die Umverteilungsschicht 213 eine mehrschichtige Umverteilungsstruktur und schließt zwei Teilschichten 214, 215 ein. Jedoch ist die Umverteilungsschicht 213 nicht auf zwei Teilschichten beschränkt und kann 3, 4 oder mehr Teilschichten einschließen.
  • Eine mehrschichtige Umverteilungsschicht kann zum Bereitstellen einer elektronischen Komponente verwendet werden, in der die Außenkontaktflächen eine Anordnung und/oder laterale Verteilung haben, die sich von der Anordnung bei der lateralen Verteilung der Kontaktpads des Halbleiterbauelements unterscheidet. Zum Beispiel kann die elektronische Komponente zwei Außenkontakte einschließen, die mit einem Einzelkontaktpad verbunden sind. In einigen Ausführungsformen schließt das Halbleiterbauelement ein Transistorbauelement ein, und zwei Außenkontakte sind mit einer ersten Stromelektrode verbunden, zwei Außenkontakte sind mit einer zweiten Stromelektrode verbunden, und zwei Außenkontakte sind mit der Steuerelektrode verbunden.
  • In der in der 10 veranschaulichten Ausführungsform schließt das Halbleiterbauelement 211 ein vertikales Leistungstransistorbauelement ein, welches ein erstes Stromelektrodenpad 216 und ein Steuerelektrodenpad 217 auf einer ersten Hauptfläche 218, die der Umverteilungsschicht 213 zugewandt ist, und ein zweites Stromelektrodenpad 219, das auf der zweiten Oberfläche 220 angeordnet ist, welche von der Umverteilungsschicht 213 abgewandt ist, einschließt. Die elektronische Komponente 210 schließt ferner eine Vielzahl von einzelnen Stiftbolzen 221 ein, wobei sich jeder davon zwischen dem ersten Stromelektrodenpad 216 und dem Steuerelektrodenpad 217, das auf der ersten Hauptfläche 218 angeordnet ist, und der Schnittstelle zwischen der dielektrischen Schicht 212 und der Umverteilungsschicht 213 erstreckt.
  • Die elektronische Komponente 210 schließt ferner eine Umverteilungsstruktur 222 ein, die innerhalb der dielektrischen Schicht 212 angeordnet ist, welche einen im Wesentlichen planaren Bereich 223 einschließt, der auf dem zweiten Stromelektrodenpad 219 angeordnet und mit diesem elektrisch verbunden ist und welcher mit der Umverteilungsschicht 230 durch ein vertikales elektrisch leitendes Bauteilelement 224, welches einen Stapel von Stiftbolzen 225 einschließt, elektrisch verbunden ist.
  • In dieser speziellen Ausführungsform schließt das elektrisch leitende Bauteilelement 224 einen Stapel von drei Stiftbolzen ein und erstreckt sich zwischen der Unterseite 226 des im Wesentlichen planaren Bereichs 223 und der Schnittstelle zwischen der dielektrischen Schicht 212 und der Umverteilungsschicht 214. Jedoch können ein, zwei oder mehr als drei Stiftbolzen zum Bereitstellen des elektrisch leitenden Bauteilelements 224 in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem im Wesentlichen planaren Bereich 223 und der Umverteilungsschicht 213 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen können die Stiftbolzen durch einen elektrisch leitenden Pfeiler oder einen elektrisch leitenden Pfeiler und einen einzelnen Stiftbolzen ersetzt werden.
  • Eine Wärmesenke 235 oder eine wärmeableitende Komponente kann auf der Oberseite 236 der elektronischen Komponente 210 und insbesondere auf dem im Wesentlichen planaren Bereich 223 angeordnet sein. Die Wärmesenke 235 kann von dem im Wesentlichen planaren Bereich 223 und der Umverteilungsstruktur 222 durch eine elektrisch isolierende Schicht, die zwischen der Oberseite 236 der elektronischen Komponente und der Wärmesenke 235 angeordnet ist, elektrisch isoliert werden. Die Wärmesenke 235 kann eine Vielzahl von Rippen oder irgendeine andere Struktur einschließen, um den Oberflächenbereich zu erhöhen und um die Wärmeableitung von der Wärmesenke zu verbessern. Die Wärmesenke 235 kann ein Metall, wie Kupfer, einschließen.
  • Die erste Teilschicht 214 der Umverteilungsschicht 213 schließt eine Vielzahl von leitenden Bereichen 227 ein, die auf den Stiftbolzen 221 auf der ersten Stromelektrode, der Steuerelektrode und dem Stapel von Stiftbolzen, der mit der Drainelektrode des Halbleiterbauelements 211 verbunden ist, angeordnet sind und damit elektrisch verbunden sind. Die elektrisch leitenden Bereiche 212 sind im Wesentlichen planar und in eine dielektrische Schicht 228 eingebettet.
  • Ebenso ist die zweite Teilschicht 215 der Umverteilungsschicht 213 auf der ersten Teilschicht 214 angeordnet und schließt eine Vielzahl von im Wesentlichen planaren leitenden Bereichen 229, die in eine dielektrische Schicht 230 eingebettet sind, ein. Die leitenden Bereiche 227 der ersten Teilschicht 214 sind mit den leitenden Bereichen 229 der zweiten Teilschicht 215 durch leitende Durchkontaktierungen 231, die sich durch die Dicke der dielektrischen Schicht 228 der ersten Teilschicht 214 erstrecken, elektrisch verbunden. Die Umverteilungsschicht 213 schließt ferner Außenkontakte 232 ein, die auf der Außenfläche 233 der zweiten Teilschicht 215 angeordnet sind. Die Außenkontaktpads 232 sind mit den leitenden Bereichen 229 der zweiten Teilschicht 215 durch leitende Durchkontaktierungen 234, die sich durch die Dicke des Dielektrikums 213 der zweiten Teilschicht 215 erstrecken, elektrisch verbunden. Ein Außenkontaktpad ist daher mit einem aus dem ersten Stromelektrodenpad, dem Steuerelektrodenpad oder dem zweiten Stromelektrodenpad des Halbleiterbauelements 211 elektrisch verbunden.
  • Die elektronische Komponente 210 kann auf einer Higher-level-Leiterplatte 238, wie einer gedruckten Leiterplatte (PCB), montiert sein. Insbesondere können die Außenkontaktpads 232 auf elektrisch leitenden Pads oder Spuren (Traces) auf der Higher-level-Leiterplatte 238 montiert sein, um die elektronische Komponente 210 mit weiteren Bauelementen und/oder Schaltungen, die in der Higher-level-Leiterplatte 238 eingeschlossen sind, elektrisch zu verbinden.
  • Die Umverteilungsschicht 213 kann durch Abscheiden einer leitenden Schicht, die strukturiert ist, um die ersten leitenden Bereiche 227 zu produzieren, Abscheiden einer dielektrischen Schicht 228, Bilden einer Vielzahl von Durchgangslöchern zu freiliegenden Bereichen der leitenden Bereiche 227 und Abscheiden von leitendem Material, das zumindest die Wände der Durchgangslöcher auskleidet, um die leitenden Durchkontaktierungen 232 zu produzieren, gefertigt werden. Sich anschließende Teilschichten der Umverteilungsstruktur 213 können in einer ähnlichen Weise aufgebaut werden.
  • Das dielektrische Material, das die dielektrischen Schichten 228, 230 der Umverteilungsstruktur 213 bildet, kann ein glasfaserverstärktes Epoxidharz einschließen und kann ein B-Staging-fähiges Epoxidharz einschließen, so dass nach der Abscheidung der dielektrischen Schichten 228, 230 das Dielektrikum gehärtet wird wie die Schichten in der B-Stage. Die B-Stage ist ein Zustand, in dem das Epoxidharz teilweise gehärtet ist. Nach der Bereitstellung der gesamten Umverteilung 213 kann ein abschließender Härtungsprozess durchgeführt werden, um die dielektrischen Schichten 228, 213 der Umverteilungsstruktur 213 vollständig zu härten und um in einigen Ausführungsformen auch die dielektrische Schicht 212, in welche das Halbleiterbauelement 211 eingebettet ist, vollständig zu härten.
  • Die elektronische Komponente gemäß den hierin beschriebenen Beispielen und Ausführungsformen kann verschiedene Typen eines Halbleiterbauelements einschließen. Das Halbleiterbauelement kann ein Hochspannungsbauelement oder ein Niederspannungsbauelement sein. Das Halbleiterbauelement ist nicht auf ein Bauelement auf Siliziumbasis, wie ein MOSFET auf Siliziumbasis oder einen Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) auf Siliziumbasis beschränkt. In einigen Beispielen und Ausführungsformen kann das Halbleiterbauelement einen Transistor auf Galliumnitrid-Basis einschließen, wie einen Transistor mit hoher Elektronenmobilität auf Gallium-Nitrid-Basis (HEMT).
  • Ein Transistor auf Galliumnitrid-Basis kann ein Sourcepad, das Drainpad und ein Gatepad, angeordnet auf einer ersten Hauptfläche des Halbleiterbauelements, und ein weiteres Kontaktpad, angeordnet auf der zweiten gegenüberliegenden Hauptfläche des Halbleiterbauelements, einschließen. Das weitere Kontaktpad kann mit der Sourceelektrode elektrisch verbunden sein. Eine solche Anordnung kann als ein quasi-vertikales Bauelement angesehen werden.
  • Das weitere Kontaktpad, das auf der zweiten Hauptfläche angeordnet ist, kann mit dem Sourcepad auf der gegenüberliegenden ersten Hauptfläche zum Beispiel durch eine leitende Durchkontaktierung, die sich durch die Dicke des Bauelements hindurch erstreckt, elektrisch verbunden sein. In einigen Beispielen und Ausführungsformen kann das Sourcepad auf der ersten Hauptfläche weggelassen sein, und die Sourceelektrode ist zum Beispiel durch eine leitende Durchkontaktierung mit dem Kontaktpad, das auf der zweiten Hauptfläche des Halbleiterbauelements angeordnet ist, elektrisch verbunden.
  • Die elektronische Komponente ist nicht darauf beschränkt, dass sie ein einzelnes Halbleiterbauelement einschließt, sondern kann zwei oder mehr Halbleiterbauelemente, eingebettet in eine gemeinsame dielektrische Schicht, einschließen. Die zwei oder mehr Halbleiterbauelemente können elektrisch verbunden sein, so dass die elektronische Komponente eine spezielle Schaltung vorsieht.
  • Die 11 veranschaulicht eine elektronische Komponente 240 gemäß einer weiteren Ausführungsform, die zwei Halbleiterbauelemente in der Form eines n-Typ MOSFET 241 und eines p-Typ-MOSFET 242 einschließt, die elektrisch verbunden sind zum Bereitstellen einer Halbbrückenschaltung.
  • Das n-Typ-MOSFET-Bauelement 241 schließt ein Sourcepad 243 und ein Gatepad 244 auf einer ersten Hauptfläche 245 und ein Drainpad 246 auf einer zweiten Hauptfläche 247, die der ersten Hauptfläche 245 gegenüberliegt, ein. Das Drainpad 246 ist auf einer ersten Hauptfläche 248 eines Substrats 249 zum Beispiel durch Weichlot montiert und elektrisch damit verbunden. Ein oder mehrere Stiftbolzen 250 sind auf dem Sourcepad 243 angeordnet, und ein einzelner Stiftbolzen 251 ist auf dem Gatepad 244 angeordnet.
  • Das p-Typ-MOSFET-Bauelement 242 schließt ein Sourcepad 252 und ein Gatepad 253, angeordnet auf einer ersten Hauptfläche 254, und ein Drainpad 255, angeordnet auf der zweiten Hauptfläche 256, die der ersten Hauptfläche 254 gegenüberliegt, ein. Ein Stiftbolzen 257 ist auf dem Gatepad 253 angeordnet, und ein oder mehrere einzelne Stiftbolzen 258 sind auf dem Sourcepad 252 angeordnet. Das Drainpad 255 ist auf der ersten Hauptfläche 248 des Substrats 249 zum Beispiel durch Weichlot montiert und elektrisch damit verbunden. Das Drainpad des n-Typ-MOSFET-Bauelements 241 ist mit dem Drain des p-Typ-MOSFET-Bauelements 244 mittels des Substrats 249 verbunden.
  • Die elektronische Komponente 240 schließt des Weiteren ein elektrisch leitendes Bauteilelement 260 ein, welches einen Stapel von Stiftbolzen 261 einschließt. Das elektrisch leitende Bauteilelement 260 ist auf der ersten Hauptfläche 248 des Substrats 249 angrenzend an die Halbleiterbauelemente 241, 242 angeordnet. Die Halbleiterbauelemente 241, 242, das elektrisch leitende Bauteilelement 260, die erste Hauptfläche 258 und die Seitenflächen 262 des Substrats 249 sind in eine gemeinsame dielektrische Schicht 263 eingebettet. Bereiche der Stiftbolzen 250, 251, 257, 258 und ein Bereich des oberen Stiftbolzens des Stapels 261 liegen in einer ersten Hauptfläche 264 der dielektrischen Schicht 263 freiliegend. Die gegenüberliegende zweite Hauptfläche 265 der dielektrischen Schicht 263 ist im Wesentlichen mit der zweiten Hauptfläche 266 des Substrats 249 koplanar.
  • Die elektronische Komponente 240 schließt eine Umverteilungsschicht 267 ein, die auf der ersten Hauptfläche 264 der dielektrischen Schicht 263 angeordnet ist und die mit dem n-Typ-MOSFET-Bauelement 241, dem p-Typ-MOSFET-Bauelement 242 und dem elektrisch leitenden Bauteilelement 260 elektrisch verbunden ist. Die Umverteilungsschicht 267 schließt einen ersten leitenden Bereich 268, der mit den Stiftbolzen 250 und dem Sourcepad 243 des n-Typ-MOSFET-Bauelements 241 elektrisch verbunden ist, einen zweiten elektrisch leitenden Bereich 269, der mit dem Stiftbolzen 251 und dem Gatepad 244 des n-Typ-MOSFET-Bauelements 241 elektrisch verbunden ist, einen dritten elektrisch leitenden Bereich 270, der mit dem Stiftbolzen 257 und dem Gatepad 253 des n-Typ-MOSFET-Bauelements 242 elektrisch verbunden ist, einen vierten elektrisch leitenden Bereich 271, der mit dem Stiftbolzen 258 und dem Sourcepad 252 des p-Typ-MOSFET-Bauelements 242 elektrisch verbunden ist, und einen fünften leitenden Bereich 272, der mit dem elektrisch leitenden Bauteilelement 260 und damit mit dem Substrat 249, dem Drainpad 246 des n-Typ-MOSFET-Bauelements 241 und dem Drainpad 255 des p-Typ-MOSFET-Bauelements 242 elektrisch verbunden ist, ein. Die elektrisch leitenden Bereiche 268, 269, 270, 272, 272 können in eine dielektrische Schicht 273 der Umverteilungsschicht 267 eingebettet sein. Eine Außenfläche der leitenden Bereiche 268, 269, 270, 272, 272 kann eine Außenkontaktfläche der elektronischen Komponente 240 vorsehen.
  • In anderen nicht veranschaulichten Ausführungsformen schließt die Umverteilungsschicht 267 eine mehrschichtige Umverteilungsstruktur, die durch zwei oder mehr Teilschichten vorgesehen wird, die jeweils leitende Bereiche einschließen, und eine dielektrische Schicht ein, wodurch leitende Bereiche von angrenzenden Teilschichten durch leitende Durchkontaktierungen elektrisch verbunden werden können.
  • Die Umverteilungsschicht der elektronischen Komponente von einer oder mehreren der hierin beschriebenen Beispielen und Ausführungsformen kann Außenkontakte einschließen, die eine gewünschte Grundfläche oder Gehäusekontur vorsehen, die einem JEDEC (JEDEC Solid State Technology Association ehemals Joint Electron Device Engineering Council)-Standard, zum Beispiel einem JEDEC-Standard für eine oberflächenmontierbare Komponente, wie einem Super SO8-Package-Kontur, einem QFN (Quad Flat No-lead)-Package oder einer Blade-Package-Kontur, entsprechen können.
  • Raumbezogene Begriffe, wie „unter“, „unterhalb“, „Unter-“, „über“, „obere, oberes, oberen oder Ober-“ und dergleichen werden zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet, um die Positionierung von einem Bauteilelement in Bezug auf ein zweites Bauteilelement zu erklären. Diese Begriffe sollen verschiedene Orientierungen des Bauelements zusätzlich zu anderen Orientierungen als den in den Figuren dargestellten umfassen.
  • Des Weiteren werden Begriffe wie „erste, erster, erstes“, „zweite, zweiter, zweites“ und dergleichen auch zur Beschreibung von verschiedenen Bauteilelementen, Regionen, Abschnitten etc. verwendet und sollen keine Einschränkung bedeuten. Gleiche Begriffe beziehen sich auf gleiche Bauteilelemente in der gesamten Beschreibung.
  • Wie hierin verwendet, sind die Begriffe „aufweisen“, „enthalten“, „einschließen“, „umfassen“ und dergleichen offene Begriffe, die das Vorhandensein von angegebenen Bauteilelementen oder Merkmalen angeben, aber nicht zusätzliche Bauteilelemente oder Merkmale ausschließen. Die Artikel „ein“, „eine/einer“ und „der, die, das“ sollen den Plural sowie den Singular einschließen, wenn der Kontext nicht eindeutig etwas Anderes angibt.
  • Es versteht sich, dass die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen, die hierin beschrieben werden, miteinander kombiniert werden können, es sei denn etwas anderes ist spezifisch angegeben.
  • Obwohl spezifische Ausführungsformen hierin veranschaulicht und beschrieben wurden, wird von Fachleuten auf dem Gebiet anerkannt werden, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen für die dargestellten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen substituiert werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Varianten der hierin besprochenen spezifischen Ausführungsformen umfassen.

Claims (11)

  1. Elektronische Komponente (90, 120, 210, 240), umfassend: eine dielektrische Schicht (104, 129, 212); ein in die dielektrische Schicht (104, 129, 212) eingebettetes vertikales Leistungstransistorbauelement (91, 121, 211, 241), wobei das vertikale Leistungstransistorbauelement (91, 121, 211, 241) eine erste Oberfläche (94, 124, 218, 245), welche ein erstes Stromelektrodenpad (92, 122, 216, 243) und ein Steuerelektrodenpad (93, 123, 217, 244) umfasst, und eine zweite Oberfläche (96, 126, 220, 247), welche ein zweites Stromelektrodenpad (95, 125, 219, 246) umfasst, umfasst; ein elektrisch leitendes Substrat (97, 128, 223, 249); und eine Umverteilungsschicht (106, 133, 213, 267), umfassend eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche, die mindestens einen Außenkontakt bereitstellt und ein erstes elektrisch leitendes Bauteilelement, wobei das zweite Stromelektrodenpad (95, 125, 219, 246) auf dem elektrisch leitenden Substrat (97, 128, 223, 249) elektrisch leitend montiert ist und das erste elektrisch leitende Bauteilelement einen Stapel (100, 137, 224, 261) mit mindestens zwei übereinander angeordnete Stiftbolzen umfasst und sich zwischen dem elektrisch leitenden Substrat (97, 128, 223, 249) und der ersten Oberfläche der Umverteilungsschicht erstreckt, wobei eine Vielzahl von Stiftbolzen (98, 131, 221) Seite an Seite auf dem ersten Stromelektrodenpad (92, 122, 216, 243) angeordnet sind und ein einzelner Stiftbolzen (99, 131, 221) auf dem Steuerelektrodenpad (93, 123, 217, 244) angeordnet ist, wobei die Höhe des Stapels (100, 137, 224, 261) von Stiftbolzen die gleiche ist wie die Summe der Höhe des vertikales Leistungstransistorbauelement (91, 121, 211, 241) und des Stiftbolzens (99, 131, 221), der auf dem Steuerelektrodenpad (93, 123, 217, 244) angeordnet ist.
  2. Elektronische Komponente (90, 120, 210, 240) gemäß Anspruch 1, wobei die Stiftbolzen (98, 99, 131, 221) frei von Lötmetall sind.
  3. Elektronische Komponente (90, 120, 210, 240) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Stromelektrodenpad (92, 122, 216, 243) und das Steuerelektrodenpad (93, 123, 217, 244) und Seitenflächen des vertikalen Leistungstransistorbauelements (91, 121, 211, 241) in die dielektrische Schicht (104, 129, 212) eingebettet sind.
  4. Elektronische Komponente (90, 120, 210, 240) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste elektrisch leitende Bauteilelement in die dielektrische Schicht (104, 129, 212) eingebettet ist.
  5. Elektronische Komponente (90, 120, 210, 240) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Seitenflächen des Substrats (97, 128, 223, 249) in die dielektrische Schicht (104, 129, 212) eingebettet sind.
  6. Elektronische Komponente (90, 120, 210, 240) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Rückseite des Substrats (97, 128, 223, 249) von der dielektrischen Schicht (104, 129, 212) freiliegend ist.
  7. Elektronische Komponente (90, 120, 210, 240) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Rückseite des Substrats (97, 128, 223, 249) in die dielektrische Schicht (104, 129, 212) eingebettet ist.
  8. Elektronische Komponente (90, 120, 210, 240) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umverteilungsschicht (106, 133, 213, 267) eine im Wesentlichen planare Teilschicht umfasst, welche eine im Wesentlichen planare, elektrisch leitende Umverteilungsstruktur (107, 108, 109; 134, 135, 136;) umfasst, die von einer im Wesentlichen planaren dielektrischen Schicht (110, 140, 212) umgeben ist.
  9. Elektronische Komponente (210) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umverteilungsschicht (213) mindestens zwei im Wesentlichen planare Teilschichten (214, 215) umfasst, wobei jede Teilschicht eine im Wesentlichen planare elektrisch leitende Umverteilungsstruktur umfasst, die von einer im Wesentlichen planaren dielektrischen Schicht umgeben ist, wobei benachbarte Teilschichten durch mindestens eine leitende Durchkontaktierung (231) elektrisch verbunden sind.
  10. Elektronische Komponente (240) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein weiteres Halbleiterbauelement (242), insbesondere ein weiteres Transistorbauelement.
  11. Elektronische Komponente (240) gemäß Anspruch 10, wobei die Transistorbauelemente (241, 242) in einer HalbbrückenKonfiguration gekoppelt sind.
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