Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauteil mit Durchkontak- ten durch eine Kunststoffgehäusemasse und ein Verfahren zur Herstellung desselben. Halbleiterbauteile mit Durchkontakten durch eine Kunststoffgehäusemasse sind eine Voraussetzung zum Stapeln von Halbleiterbauteilen zu Halbleitermodulen, wenn aufwendige Zwischenverdrahtungsplatten, wie sie aus der Pa- tentanmeldung DE 10 2004 010 613.2 bekannt sind, vermieden werden sollen.

Eine mögliche Lösung besteht darin, in die fertige Kunst- stoffgehäusemasse, in welche die Komponenten, wie Halbleiter- chips und Verbindungselemente eingebettet sind, Durchgangslö¬ cher beispielsweise mittels Laserablation einzubringen und diese Durchgangslöcher mit leitendem Material zu verfüllen oder deren Innenwände mit leitendem Material zu beschichten. Diese Lösung, beziehungsweise ihre Durchführung ist zeit- und kostenaufwendig und erfordert eine präzise Positionsbestim¬ mung von Kontaktanschlussflächen auf einem Verdrahtungssub¬ strat innerhalb des Halbleiterbauteils, nachdem bereits die Kunststoffgehäusemasse dieses Verdrahtungssubstrat bedeckt.

Eine andere Lösung wie sie aus der Patentanmeldung

DE 10 2004 009 056.4 bekannt ist schlägt vor, dass auf einem Verdrahtungssubstrat, das beispielsweise einen Halbleiterchip trägt, an vorbestimmten Stellen großvolumige Lotbälle auf dem Verdrahtungssubstrat vorzusehen sind, die sich von dem Ver- drahtungssubstrat bis zu der Oberfläche des Halbleiterbau¬ teils erstrecken und als Durchkontakte dienen. Diese Lösung erfordert unverhältnismäßig große Lotkugeln, sodass ein wei-

tes Rastermaß für die Durchkontaktierung von Halbleiterbau¬ teil zu Halbleiterbauteil erforderlich wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiterbauteil mit Durchkontakten durch eine Kunststoffgehäusemasse und ein Ver¬ fahren zu dessen Herstellung anzugeben, das eine kostengüns¬ tige Möglichkeit bietet, Durchkontakte durch Kunststoffgehäu- semassen zuverlässig zu verwirklichen und die Probleme im Stand der Technik zu überwinden.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen An¬ sprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils mit Durchkontakten durch seine Kunststoffgehäusemasse weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein Ver¬ drahtungssubstrat hergestellt, das eine Verdrahtungsstruktur aufweist. Auf diesem Verdrahtungssubstrat wird ein Halbleiter in einer Halbleiterchipposition angeordnet, der mit dem Ver¬ drahtungssubstrat elektrisch verbunden wird. Anschließend werden Lotdepots auf die Verdrahtungsstruktur des Verdrah¬ tungssubstrats außerhalb der Halbleiterchipposition aufge¬ bracht. Danach werden benetzungsfähige Enden metallischer Durchkontaktelemente auf die Lotdepots aufgelegt. Danach wird das Verdrahtungssubstrat auf Lotschmelztemperatur der Lotde¬ pots erhitzt, wobei sich die Durchkontaktelemente, deren be¬ netzungsfähige Enden mit der Lotschmelze in Kontakt kommen, in eine zur Oberfläche des Verdrahtungssubstrats senkrechte Position aufrichten.

Nach dem Erstarren des Lotdepots weist das Verdrahtungssub¬ strat auf seiner Oberseite neben dem Halbleiterchip und den

Verbindungen des Halbleiterchips zum Verdrahtungssubstrat nun auch stehende Durchkontaktelemente auf, die über die Verdrah¬ tungsstruktur des Verdrahtungssubstrats mit dem Halbleiter¬ chip in Verbindung stehen. Anschließend wird eine Kunststoff- gehäusemasse auf das Verdrahtungssubstrat unter Einbetten des Halbleiterchips mit seinen elektrischen Verbindungen und un¬ ter Umhüllen der Durchkontaktelemente aufgebracht. Das Umhül¬ len der Durchkontaktelemente erfolgt insoweit, dass freie Durchkontakte aus der Kunststoffgehäusemasse auf der Obersei- te des Halbleiterbauteils herausragen.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass nachträglich keinerlei Öffnungen in die Kunststoffgehäusemasse eingebracht werden müssen, um in die fertigen Öffnungen Durchkontakte einzubrin- gen. Auch ist es nicht erforderlich, spezielle Umverdrah- tungs- oder Zwischenverdrahtungsplatten vorzusehen, um ein Durchkontaktieren der Anschlüsse auf der Unterseite eines Halbleiterbauteils mit entsprechend angeordneten Anschlüssen auf der Oberseite des Halbleiterbauteils in Verbindung zu bringen. Durch die Nutzbarmachung der Oberflächenspannung von geschmolzenen Lotdepots ist es vielmehr möglich, eine hohe Anzahl säulenförmiger Durchkontaktelemente noch vor dem Auf- . bringen der Kunststoffgehäusemasse auf einem Verdrahtungssub¬ strat anzuordnen und mit einem entsprechenden Spritzgussver- fahren diese Durchkontakte in eine Kunststoffgehäusemasse einzuhüllen.

In einer bevorzugten Durchführung des Verfahrens bilden die freien Enden der Durchkontakte auf der Oberseite des Kunst- stoffgehäuses Außenkontaktflachen. Durch die Bildung der Au- ßenkontaktflachen kann nun auf diesem Halbleiterbauteil ein ^' weiteres Halbleiterbauteil gestapelt werden, sofern die An¬ ordnung der freien Enden der Durchgangselemente auf der Ober-

seite einer entsprechenden Anordnung von Außenkontakten eines zu stapelnden Halbleiterbauteils entspricht. Ist das nicht der Fall, so werden in einer weiteren Durchführung des Ver¬ fahrens die freien Enden der Durchkontaktelemente auf der O- berseite des Kunststoffgehäuses mit versetzten Außenkontakt- flächen über eine entsprechende Verdrahtungsstruktur mit ent¬ sprechenden Leiterbahnen verbunden. Somit weist das Halblei¬ terbauteil nicht nur innerhalb der Kunststoffgehäusemasse, nämlich auf dem Verdrahtungssubstrat eine Verdrahtungsstruk- tur auf, sondern auch auf seiner Oberseite, wobei die Ver¬ drahtungsstruktur auf der Oberseite dazu dient, die freien Enden der Durchkontaktelemente mit entsprechenden gegenüber den Durchkontaktelementen versetzten Außenkontaktflachen zu verbinden.

In einem weiteren bevorzugten Durchführungsbeispiel des Ver¬ fahrens der Erfindung werden die Lotdepots auf kreisrunden Kontaktanschlussflächen der Verdrahtungsstruktur des Verdrah¬ tungssubstrats aufgebracht. Mit diesen kreisrunden Kontaktan- schlussflächen der Verdrahtungsstruktur wird gewährleistet, dass die Lotdepots eine halbkugelförmige Struktur auf den Kontaktanschlussflächen beim Aufbringen von Lotdepots einneh¬ men. Diese halbkugelförmige Struktur wird durch die Oberflä¬ chenspannung des flüssigen Lotes definiert und wirkt auf Stö- rungen, wie einem Eindringen einer benetzbaren Grundfläche eines Durchgangselementes in der Weise, dass diese Störung soweit korrigiert wird, bis wieder eine energetisch günstige und damit oberflächenspannungsarme Position des Lotflüssig¬ keitstropfens erreicht wird. Diese Position ist dann er- reicht, wenn die Oberfläche des Lotes ihre geringste flächige Erstreckung erreicht, bei der das Durchkontaktelement von beispielsweise Lage auf dem Verdrahtungssubstrat in eine zum Verdrahtungssubstrat vertikale Lage übergeht.

Bei einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird die Länge der Durchkontaktelemente an die Dicke der Kunst¬ stoffgehäusemasse angepasst. Damit wird verhindert, dass die Kunststoffgehäusemasse auch die freien Enden und damit die freien Stirnseiten der Durchkontaktelemente bedeckt und eine elektrische Kontaktierung behindert.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass auf dem Halbleiterbauteil ein weiteres Halbleiterbauteil gestapelt wird, das mit der

Verdrahtungsstruktur auf der Oberseite des Halbleiterbauteils elektrisch verbunden wird, indem seine Außenkontakte auf den Außenkontaktflachen des Halbleiterbauteils aufgelötet werden. Durch die vorteilhafte Strukturierung des erfindungsgemäßen Bauteils kann nun unproblematisch ein Halbleiterbauteil auf dem anderen gestapelt werden.

In einem weiteren bevorzugten Durchführungsbeispiel des Ver¬ fahrens wird vor dem Aufbringen der Kunststoffgehäusemasse auf das Verdrahtungssubstrat ein Halbleiterchip mit seinen Flipchip-Kontakten auf das Verdrahtungssubstrat aufgebracht, wobei die Flipchip-Kontakte über Leiterbahnen der Verdrah¬ tungsstruktur mit den Lotdepots im Randbereich des Verdrah¬ tungssubstrats elektrisch verbunden werden. Gleichzeitig ste- hen über entsprechende Durchkontakte in dem Verdrahtungssub¬ strat die Flipchip-Kontakte des Halbleiterchips mit entspre¬ chenden Außenkontakten auf der Unterseite des Halbleiterbau¬ teils elektrisch in Verbindung, sodass Durchgangsverbindungen von den Außenkontakten auf der Unterseite des Halbleiterbau- teils bis zu den Außenkontaktflachen auf der Oberseite des

Halbleiterbauteils geschaffen werden. Dadurch bilden Kontakt¬ anschlussflächen des Halbleiterchips mit dieser durchgehenden Verbindung einen Verbindungsknoten im Halbleiterbauteil.

Ein derartiges Halbleiterbauteil kann als Basishalbleiterbau¬ teil eines Halbleiterbauteilstapels dienen oder auf seiner Oberseite zusätzliche passive Bauelemente aufweisen, die mit dem Halbleiterchip innerhalb der Kunststoffgehäusemasse ver¬ drahtet sind. Außerdem ist es vorgesehen, mindestens einen Durchkontakt dadurch zu realisieren, dass ein passives Bau¬ teil sich vertikal auf einem Lotdepot aufrichtet und seine Elektroden die elektrische Verbindung zwischen Oberseite und Unterseite des Halbleiterbauteils sicherstellen. Damit wird gleichzeitig eine dreidimensionale Integration von passiven Bauelementen erreicht.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Erfindung das Problem, Durchkontakte durch eine Kunststoffgehäusemasse zu schaffen, löst, indem auf eine metallisierte Kontaktan¬ schlussfläche des Verdrahtungssubstrats ein Lotdepot aufge¬ bracht wird. Ein derartiges Lotdepot kann eine Lotpaste oder ein bleifreies Lot oder ähnliche Substanzen aufweisen. Auf dieses Lotdepot wird jeweils eine Kante eines benetzbaren En¬ des eines Metallplättchens oder eines passiven Bauelementes als Durchkontaktelement platziert. Das Metallplättchen be¬ steht dazu aus einem benetzenden und einem unbenetzenden Teil. Der benetzende Teil ist dazu auf das Lotdepot gerich- tet.

Wenn anschließend der Lötvorgang erfolgt, richtet sich das platzierte Metallplättchen beziehungsweise das passive Bau¬ element senkrecht auf. Dieser Effekt basiert auf der Vermin- derung der Oberflächenspannung in einem Lotinaterialtropfen.

Nach dem Aufrichten der Durchkontaktelemente kann das Bauele¬ ment mit einer Kunststoffgehäusemasse in der Weise umhüllt werden, dass die Oberseiten der Metallplättchen beziehungs-

weise passiven Bauelemente aus der Utnb.ullm.asse oder Kunst¬ stoffgehäusemasse herausragen. Überstehende Bereiche der Durchkontakte können mit einem geeigneten Abtragungsverfah¬ ren, wie beispielsweise Schleifen, Laserablation oder Ätz- techniken entfernt werden. Die gleichen Verfahren lassen sich auch anwenden, wenn die freien Enden der Durchkontakte bei dem Umhüllungsprozess von einer Kunststoffgehäusemasse be¬ deckt werden. Auch hier können dann die Enden der Durchkon¬ takte durch Schleifen, Laserablation oder entsprechende Lö- sungsverfahren für den Kunststoff freigelegt werden.

Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterbauteil mit einem Halblei¬ terchip und einem Verdrahtungssubstrat in einer Kunststoffge¬ häusemasse angegeben, wobei das Verdrahtungssubstrat eine Verdrahtungsstruktur, die mit dem Halbleiterchip in elektri¬ scher Verbindung steht, aufweist. Das Verdrahtungssubstrat hat außerhalb des Halbleiterchipbereichs Lotdepots. Auch die¬ se Lotdepots stehen über die Verdrahtungsstruktur mit dem Halbleiterchip elektrisch in Verbindung. In den Lotdepots sind benetzungsfähige Enden metallischer Durchkontaktelemente angeordnet, wobei sich die Durchkontaktelemente orthogonal zum Verdrahtungssubstrat durch die Kunststoffgehäusemasse hindurch erstrecken. Die freien Durchkontaktenden der Durch¬ kontaktelemente, die nicht in den Lotdepots angeordnet sind, bleiben von der Oberseite des Halbleiterbauteils frei zugäng¬ lich und sind nicht mit Kunststoffgehäusemasse bedeckt.

Dieses Halbleiterbauteil hat den Vorteil, dass es Durchkon¬ takte aufweist, die sich von dem Verdrahtungssubstrat durch die Kunststoffgehäusemasse hindurch bis zur Oberseite des

Halbleiterbauteils erstrecken und ermöglichen, dass von der Oberseite des Halbleiterbauteils aus eine elektrische Verbin¬ dung bis zu den Elektroden des Halbleiterchips hergestellt

werden kann. Somit hat dieses Halbleiterbauteil den Vorteil, dass sowohl von der Oberseite, als auch von der Unterseite elektrische Verbindungen zu den Elektroden einer integrier¬ ten Schaltung des Halbleiterchips bestehen und dass derartige Halbleiterbauteile ohne große Probleme aufeinander gestapelt werden können.

Weicht die Größe und Anordnung der Durchkontakte, beziehungs¬ weise der freien Durchkontaktenden von der Größe und Anord- nung von Außenkontakten eines zu stapelnden Halbleiterbau¬ teils ab, so kann auf der Oberseite des Halbleiterbauteils in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Verdrah¬ tungsstruktur angeordnet sein. Diese Verdrahtungsstruktur weist vorzugsweise Leiterbahnen von den frei zugänglichen Durchkontaktenden zu Außenkontaktflachen auf, wobei diese Au- ßenkontaktflächen in ihrer Größe und Anordnung der Größe und Anordnung von Außenkontakten eines zu stapelnden oberflächen- rαontierbaren Halbleiterbauteils entsprechen.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Durchkontakte, die über Lotde¬ pots eines Verdrahtungssubstrats und entsprechenden Durchkon- taktelementen, die in den Lotdepots stehen, auf der Oberseite des Halbleiterbauteils wirksam werden, ist es möglich, mit- hilfe einer weiteren Verdrahtungsstruktur auf der Oberseite des Halbleiterbauteils die Anordnung und Größe der Außenkon¬ taktflachen an jedes Außenkontaktraster eines zu stapelnden Halbleiterbauteils anzupassen. Wenn die Anordnung der Durch¬ kontakte von der Anordnung der Außenkontakte auf der Unter¬ seite des Halbleiterbauteils abweicht, ist es mit dieser Ver- drahtungsstruktur zusätzlich möglich, eine angepasste Anord¬ nung auch an das Muster der eigenen Außenkontakte auf der Un¬ terseite des Halbleiterbauteils anzupassen. In diesem Fall können beliebig viele Halbleiterbauteile gleichen Bauteiltyps

übereinander zu einem Halbleiterschaltungsmodul angeordnet werden. Dieses ist von besonderem Vorteil für Halbleiterspei¬ chermodule mit BGA- (ball grid array) Gehäuse, zumal diese Gehäuse oberflächenxnontierbar sind. Durch die flexible Anpas- sungsmöglichkeit der Größe und Anordnung von Außenkontaktfla¬ chen auf der Oberseite des Halbleiterbauteils ist es eben¬ falls möglich, ein Speicherbauteil mit einem Logikbauteil zu kombinieren und umgekehrt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das

Durchkontaktelement mindestens eine Stirnseite auf, die or¬ thogonal zu der Längsachse des Durchkontaktelementes ausge¬ richtet ist. Diese orthogonale Ausrichtung der Längsachse ge¬ genüber der Stirnseite, die in das Lotdepot des Verdrahtungs- Substrats eingebracht ist, ist eine entscheidende Vorausset¬ zung für die Bildung der erfindungsgemäßen Durchkontakte. Weicht nämlich die Stirnseite nur geringfügig von der Ortho- gonalität gegenüber der Längsachse ab, besteht die Gefahr, dass das Durchkontaktelement schief, beziehungsweise unter einem Neigungswinkel in dem Lotdepot und folglich auch in der Kunststoffgehäusemasse angeordnet ist, und somit das freie Ende des Durchkontaktelementes auf der Oberseite nicht exakt an der Position erscheint, die für dieses Durchgangselement vorgesehen wäre. Das kann zu Fehljustagen beim Herstellen der Halbleiterbauteile und damit auch zum Versagen der Halblei¬ terbauteile führen. Die zulässigen Abweichungen von der Or- thogonalität zwischen Stirnseite und Längsachse der Durchkon- taktelemente werden indirekt durch die Toleranzgrenzen der Verdrahtungsstruktur auf der Oberseite des Halbleiterbauteils bestimmt, da sie nur durch die auf der Oberseite des Halblei¬ terbauteils angeordnete Verdrahtungsstruktur ausgeglichen werden können.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Durαhkontaktelemente auf ihren Mantelflächen eine von flüssigem Lotmaterial nicht besetzbare Beschichtung auf. Diese Beschichtung wird auf die Mantelflächen der Durchkon- taktelemente aufgebracht, bevor diese Durchkontaktelemente auf den Lotdepots positioniert werden. Die nicht benetzbare Beschichtung sorgt dafür, dass sich die Durchkontaktelemente in dem Lotdepot selbstständig vertikal ausrichten.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann das Durchkontaktelement eine Mantelfläche ausweisen, die im Bereich mindestens einer Stirnfläche des Durchkontaktele- mentes einen von flüssigem Lotmaterial benetzbaren Mantelflä¬ chenbereich aufweist. Die flächige Erstreckung dieses Mantel- flachenbereich.es ist jedoch kleiner als die Fläche der Stirn¬ seite des Durchkontaktelements. Diese Begrenzung des benetz¬ baren Mantelflächenbereichs auf eine Fläche, die kleiner als die Stirnseite des Durchkontaktelementes ist, hat den Vor¬ teil, dass das Durchkontaktelement auf eine senkrechte Aus- richtung in einem Lotdepot während der Herstellung aufgrund der Oberflächenspannung des verflüssigten Lotdepots gezwungen werden kann. Im anderen Fall bestände die Gefahr, dass das Durchkontaktelement eine Schieflage aufweist oder vollständig in eine horizontale Lage mit seiner Längsachse zurückfällt.

Vorzugsweise ist mindestens eines der Durchkontaktelemente ein passives Bauteil. Voraussetzung für das passive Bauteil ist es, wenn es als Durchkontaktelement eingesetzt werden soll, dass seine Elektroden auf den Stirnseiten von flüssigem Lotmaterial benetzbar sind. Somit ist es möglich, dass sich die passiven Bauelemente mit ihrer Längsachse senkrecht zu dem Verdrahtungssubstrat aufrichten und mit dieser Ausrich¬ tung in der Kunststoffgehäusemasse des Halbleiterbauteils an-

geordnet werden. Auch für diese passiven Bauteile gilt, dass je größer die benetzbare stirnseitige Fläche gegenüber einem benetzbaren Teilbereich der Mantelfläche dieser passiven Bau¬ teile ist, umso sicherer und zuverlässiger kann ^' dieses passi- ve Bauteil mit seiner Längsachse vertikal in der Kunststoff¬ gehäusemasse angeordnet werden und dreidimensional in das Halbleiterbauteil integriert werden.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein

Halbleiterbauteil gemäß einer ersten Ausführungs¬ form der Erfindung;

Figuren 2 bis 5 zeigen schematische Querschnitte von Kompo¬ nenten bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Durchkontaktelement;

Figur 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein

Verdrahtungssubstrat mit Lotdepot;

Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das

Verdrahtungssubstrat der Figur 3 nach Aufrichten der Durchkontaktelemente;

Figur 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein

Halbleiterbauteil gemäß einer zweiten Ausführungs¬ form der Erfindung nach Aufbringen einer Kunst- stoffgehäusemasse;

Figuren 6 bis 9 zeigen. Querschnitte von Komponenten bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;

Figur 6 zeigt einen scheinatischen Querschnitt eines Ver¬ drahtungssubstrats nach Aufbringen eines Halblei¬ terchips mit Flipchip-Kontakten;

Figur 7 zeigt einen scheinatischen Querschnitt des Verdrah¬ tungssubstrats der Figur 6 nach einem Aufrichten von Durchkontaktelementen;

Figur 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil gemäß Figur (1) nach Aufbringen einer Kunststoffgehäusemasse auf das Verdrahtungs¬ substrat der Figur 7;

Figur 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil einer dritten Ausführungsform der

Erfindung nach Aufbringen einer Verdrahtungsstruk¬ tur auf die Oberseite des Halbleiterbauteils der Figur 8;

Figur 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein

Halbleiterbauteil gemäß einer vierten Ausführungs¬ form der Erfindung;

Figur 11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein passives Bauteil, das als Durchkontaktelement vor¬ gesehen ist;

Figur 12 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das passive Bauteil der Figur 11 nach vertikalem Auf¬ richten in einem Lotdepot.

Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halb¬ leiterbauteil 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfin¬ dung. Das Halbleiterbauteil 1 weist einen Halbleiterchip 9 auf, der über Flipchip-Kontakte 25 als elektrische Verbin¬ dungselemente 15 auf einer Verdrahtungsstruktur 8 eines Ver- drahtungssubstrats 7 angeordnet ist. Ein Randbereich 27 des ^' Verdrahtungssubstrats 7 umgibt eine Halbleiterchipposition 10, in der der Halbleiterchip 9 auf dem Verdrahtungssubstrat 7 angeordnet ist. Auf diesem Randbereich 27 sind Lotdepots 11 auf Kontaktanschlussflächen 19 der Verdrahtungsstruktur 8 an- geordnet. In den Lotdepots 11 stehen Durchkontaktelemente 13 mit ihren Grundflächen 20 vertikal auf dem Verdrahtungssub¬ strat 7.

Die Durchkontaktelemente 13 weisen für flüssiges Lotmaterial benetzungsfähige Enden 12 auf, mit denen sie in den Lotdepots 11 angeordnet sind. Die freien Enden 16 der Durchkontaktele¬ mente 13 reichen bis zur Oberseite 17 der Kunststoffgehäuse¬ masse 6, die in dieser Ausführungsform gleichzeitig die Ober¬ seite 28 des Halbleiterbauteils 1 ist. Die Durchkontaktele- mente 13 bilden somit Durchkontakte 5 von der Oberseite 17 der Kunststoffgehäusemasse bis zur Unterseite 40 des Halblei¬ terbauteils 1.

Die Dicke d der Kunststoffgehäusemasse 6 entspricht der Länge 1 der Durchkontaktelemente 13. Die Mantelfläche 34, bezie¬ hungsweise die sonstigen Oberflächen 21 der Durchkontaktele¬ mente 13, die von der Kunststoffgehäusemasse β umhüllt sind, weisen eine von flüssigem Lotmaterial nicht benetzungsfähige

Beschichtung 22 auf. Damit wird erreicht, dass der Durchkon¬ takt 13 vorrangig auf seiner Grundfläche 20, beziehungsweise seiner Stirnseite 32 von der Masse des Lotdepots 11 benetzt werden kann und sich unter Temperatureinwirkung von einer waagerechten Position auf dem Verdrahtungssubstrat 7 zu einer vertikalen Position gegenüber dem Verdrahtungssubstrat 7 auf¬ richtet.

Ein derartiges Halbleiterbauteil 1 in der ersten Ausführungs- form der Erfindung ist kostengünstig herstellbar, zumal zum Anbringen der Durchkontakte 5 lediglich Metallplättchen an die Lötdepots 11 vor dem Aufschmelzen der Lotdepots 11 anzu¬ legen sind. Besteht das Lotdepot aus einer Lotpaste, so kön¬ nen die benetzungsfähigen Enden 12 der Durchkontaktelemente 13 in die Lotpaste eingelegt werden, ohne sich zu verschie¬ ben, bis das Aufrichten der Durchkontaktelemente 13 durch ein Einschmelzen der Lotpaste erzwungen wird.

Zwischen den Durchkontaktelementen 13 und den nicht gezeigten Außenkontakten des Halbleiterbauteils 1, sowie den Flipchip- Kontakten 25 des Halbleiterchips 9 besteht über das Verdrah¬ tungssubstrat 7 und der darauf angeordneten Verdrahtungs¬ struktur 8 eine elektrische Verbindung, die teilweise auch über Durchkontakte 41 durch das Verdrahtungssubstrat 7 er- reicht wird. Diese Durchkontakte 41 verbinden über Leiterbah¬ nen 26 die mit Durchkontaktelementen 13 bestückten Kontaktan¬ schlussflächen der Lotdepots 11. Die freien Durchkontaktenden 16 auf der Oberseite 17 der Kunststoffgehäusemasse 6 können als Außenkontaktfläche 18 auf der Oberseite 28 des Kunst- stoffgehäuses bereits genutzt werden, um entweder passive Bauteile auf der Oberseite 28 des Halbleiterbauteils 1 mit der Schaltungsstruktur des Halbleiterchips 9 zu verbinden o- der um Außenkontakte eines zu stapelnden Halbleiterbauteils

aufzunehmen. Dieses gestapelte Halbleiterbauteil kann ein i- dentisches Halbleiterbauteil sein, wie es in Figur 1 gezeigt wird. Dazu müssen lediglich in dem Randbereich 27 entspre¬ chend Lotkugeln als Außenkontakte vorgesehen werden oder das Halbleiterbauteil muss derart modifiziert werden, wie es Fi¬ gur 9 zeigt.

Figuren 2 bis 5 zeigen schematische Querschnitte durch Kompo¬ nenten bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils 2 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Durchkontaktelement 13, das eine Längsachse 33 aufweist und eine Länge 1 besitzt. Orthogonal zu der Längsachse 33 sind Stirnflächen 32 und 37 angeordnet. Eine der Stirnflächen 32 beziehungsweise 37 bildet die Grundfläche 20 des Durchkontak- telementes 13 und weist eine benetzungsfähige Oberfläche auf. Die Mantelfläche 34 des Durchkontaktelementes 13 ist teilwei¬ se mit einer nicht benetzenden Beschichtung 22 beschichtet.

In dieser Ausführungsform des Durchkontaktelementes 13 weist dieses einen benetzbaren Mantelflächenbereich 35 auf. Die flächige Erstreckung dieses von flüssigem Lotmaterial benetz¬ baren Mantelflächenbereichs 35 ist kleiner als die Stirnflä- che 32 beziehungsweise Grundfläche 20. Dieses Verhältnis ist erforderlich, um sicherzustellen, dass sich das Durchkontak¬ telement 13 in einem flüssigen Lotdepot aufrichtet, sobald das Lotdepot die benetzbaren Oberflächen des Durchkontaktele¬ mentes 13 berührt. Im umgekehrten Fall würde das Durchkontak- telement 13 in der hier gezeigten waagerechten Position ver¬ harren und sich nicht senkrecht aufstellen. Auch die präzise Orthogonalität zwischen Längsachse 33 und Stirnseite 32 be¬ ziehungsweise Grundfläche 20 ist für die Funktionsweise des

Durchkontaktelementes 13 entscheidend, da bei geringer Abwei¬ chung von der Orthogonalität sich, das Durchkontaktelement 13 schräg oder geneigt zu einem Verdrahtungssubstrat aufrichten würde und in dieser geneigten oder schrägen Position verhar- ren würde. Deshalb ist eine erhöhte Genauigkeit an die Her¬ stellung der Stirnseite 32 beziehungsweise der Grundseite 20 des Durchkontaktelementes 13 zu stellen.

Figur 3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ver- drahtungssubstrat 7 mit einem Lotdepot 11. Auf der Oberseite 14 des Verdrahtungssubstrats 7 ist in einer Halbleiterchippo¬ sition 10 der Halbleiterchip 9 mit seiner Rückseite 42 ange¬ ordnet. Die aktive Oberseite des Halbleiterchips 43 weist Kontaktflächen 44 auf, die über Bonddrähte 45 als elektrische Verbindungen 15 mit Bondflächen 46 der Verdrahtungsstruktur 8 des Verdrahtungssubstrats 7 elektrisch in Verbindung stehen. Die Bondflächen 46 sind ihrerseits über die Verdrahtungs¬ struktur 8 mit entsprechenden Durchkontakten 41 zu Kontaktan¬ schlussflächen 19 mit Lotdepots 11 verbunden.

Auf das Lotdepot 11 ist mit seinem benetzungsfähigen Ende 12 das Durchkontaktelement 13 aufgelegt und befindet sich mit seiner Längsachse in einer nahezu waagerechten Position etwa parallel zum Verdrahtungssubstrat 7. Wird dieses Verdrah- tungssubstrat 7 im Bereich des Lotdepots 11 auf Löttemperatur erhitzt, so verflüssigt sich das Lotdepot 11 und aufgrund der Oberflächenspannung der Lotflüssigkeit sowie der Benetzungs- eigenschaften der Grundfläche 12 des Durchkontaktelementes 13 richtet sich dieses Durchkontaktelement 13 aus der in Figur 3 gezeigten waagerechten Position in die in Figur 4 gezeigte senkrechte Position gegenüber dem Verdrahtungssubstrat 7 auf.

Figur 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das Ver¬ drahtungssubstrat der Figur 3 nach diesem Aufrichten der Durchkontaktelemente 13. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugs- zeichen nicht extra erörtert.

Figur 5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halb¬ leiterbauteil 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Er¬ findung nach Aufbringen einer Kunststoffgehäusemasse 6. Durch diese Kunststoffgehäusemasse 6 mit einer Dicke d erstrecken sich nun die Durchkontaktelemente 13 hindurch und bilden mit ihren freien Durchkontaktenden 16 auf der Oberseite 17 der Gehäusekunststoffmasse 6 eine Außenkontaktflache 18, auf die von der Oberseite 28 des Halbleiterbauteils 2 aus zugegriffen werden kann.

Die Figuren 6 bis 9 zeigen schematische Querschnitte von Kom¬ ponenten bei der Herstellung eines Halbleiterbauteils 3 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden in den Figuren 6 bis 9 mit den gleichen Bezugszeichen gekenn¬ zeichnet und nicht extra erörtert.

Figur 6 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Verdrah- tungssubstrats 7 nach Aufbringen eines Halbleiterchips 9 mit Flipchip-Kontakten 25. Diese Flipchip-Kontakte 25 sind auf Kontaktflächen 44 auf der aktiven Oberseite 43 des Halblei¬ terchips 9 angeordnet. Die Flipchip-Kontakte 25 stehen über Durchkontakte 41 des Verdrahtungssubstrats 7 und über Leiter- bahnen 8 der Verdrahtungsstruktur 26 mit einem Lotdepot 11 in Verbindung. Auf den Lotdepots 11 ist mit einem benetzungsfä- higen Ende 12 ein Durchkontaktelement 13 jeweils angeordnet. Das Durchkontaktelement 13 ist hier noch in einer nahezu waa-

gerechten Position und wird durch Erhitzen des Verdrahtungs¬ substrats 7 im Bereich des Lotdepots 11 aufgrund der Wirkung der Oberflächenspannung des sich verflüssigenden Lotdepots und aufgrund der Benetzungsfähigkeit der Grundfläche 20 des Durchkontaktelerαentes 13 in eine vertikale Position zur Ver¬ drahtungsstruktur 7 aufgerichtet.

Figur 7 zeigt einen schematischen Querschnitt des Verdrah¬ tungssubstrats 7 gemäß der Figur 6 nach einem Aufrichten der Durchkontaktelemente 13. Die Länge 1 der Durchkontaktelemente 13 ist so bemessen, dass sie größer ist als die Dicke D des Halbleiterchips zusammen mit der Höhe h der Flipchip- Kontakte. Somit überragen die Durchkontaktelemente 13 die Rückseite 42 des Halbleiterchips 9 auf dem Verdrahtungssub- strat 7.

Figur 8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halb¬ leiterbauteil 1 gemäß Figur 1 nach Aufbringen einer Kunst¬ stoffgehäusemasse auf das Verdrahtungssubstrat 7 der Figur 7.

Figur 9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halb¬ leiterbauteil 3 einer dritten Ausführungsform der Erfindung nach Aufbringen einer Verdrahtungsstruktur 23 auf die Ober¬ seite des Halbleiterbauteils 3 zusätzlich zu der bereits vor- handenen Verdrahtungsstruktur 8 des Verdrahtungssubstrats 7. Durch diese Verdrahtungsstruktur 23 können nun über Leiter¬ bahnen 29 Außenkontakte 31 geschaffen werden, die in ihrer Größe und Anordnung der Größe und Anordnung von einem zu sta¬ pelnden Halbleiterbauteil angepasst werden können. Diese Ver- drahtungsstruktur 23 wird von einer Lötstopplackschicht 47 bedeckt, die lediglich die Außenkontaktflachen 31 freilässt. Somit ist dieses Halbleiterbauteil 3 ideal als Basishalblei-

terbauteil 3 für eine Stapelung von Halbleiterbauteilen ge¬ eignet.

Figur 10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil 4 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Dieses Halbleiterbauteil 4 stellt einen Halblei¬ terbauteilstapel aus einem Basishalbleiterbauteil 3 und einem gestapelten Halbleiterbauteil 24 dar. Das gestapelte Halblei¬ terbauteil 24 ist mit seinen Außenkontakten 30 auf den Außen- kontaktflächen 31 auf der ^■ Oberseite 28 des Halbleiterbasis¬ bauteils 3 angeordnet. Das Halbleiterbasisbauteil 3 ent¬ spricht dem in Figur 9 gezeigten Halbleiterbauteil und weist zusätzlich Außenkontakte 48 in Form von Lotkugeln auf seiner Unterseite 40 auf. Das gestapelte Halbleiterbauteil 24 unter- scheidet sich von den vorher diskutierten Halbleiterbauteilen dadurch, dass es keinerlei Durchkontaktelemente durch seine Kunststoffgehäusemasse 6 aufweist. Ansonsten entspricht seine Struktur dem mit Figur 5 gezeigten Halbleiterbauteil 2.

Figur 11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein pas¬ sives Bauteil 36 mit einander gegenüberliegenden Elektroden 38 und 39 und ist als Durchkontaktelement 13 vorgesehen. Das passive Bauteil 36 ist hier nahezu waagerecht mit seiner Längsachse 33 auf einem Verdrahtungssubstrat 7 angeordnet und berührt mit seiner Elektrode 38 ein Lotdepot 11. Die Elektro¬ de 38 ist teilweise mit einer nicht benetzenden Beschichtung 22 bedeckt, sodass ein benetzungsfähiger Bereich 35 eine flä¬ chige Erstreckung aufweist, die kleiner ist als die benet- zungsfähige Grundfläche 20 auf der Stirnseite 32 des passiven Bauteils 36. Dieses Verhältnis sorgt dafür, dass sich beim

Erschmelzen des Lotdepots 11 das passive Bauteil 36 gegenüber dem Verdrahtungssubstrat 7 vertikal aufrichtet. Dieser Zu¬ stand wird in Figur 12 gezeigt.

Figur 12 zeigt einen schematischen Querschnitt durch das pas¬ sive Bauteil 36 nach vertikalem Aufrichten in einem Lotdepot 11. Das Lotdepot 11 ist über Leiterbahnen 26 einer Verdrah- tungsstruktur 8 des Verdrahtungssubstrats 7 und einen Durch¬ kontakt 41 durch das Verdrahtungssubstrat 7 mit einer Außen- kontaktflache 31 auf der Unterseite 40 des Verdrahtungssub¬ strats 7 verbunden. Somit erstreckt sich eine elektrische Verbindung von der Unterseite 40 des Verdrahtungssubstrats 7 bis zur Oberseite 17 der Kunststoffgehäusemasse 6 über das passive Bauteil 36, das hier als Durchkontaktelement 13 ein¬ gesetzt ist und somit eine dreidimensionale Integration eines passiven Bauteils 36 in der Kunststoffgehäusemasse 6 eines Halbleiterbauteils darstellt. Derartige passive Bauteile 36 werden vorzugsweise zur Impedanzanpassung und/oder zur Ent¬ kopplung von Eingängen und Ausgängen gestapelter Halbleiter¬ bauteile eingesetzt und sind vorzugsweise Widerstände oder Kondensatoren wie Koppelkondensatoren für Hochfrequenzmodule. Auch Spulen können als Durchkontakte in Halbleiterbauteilen eingesetzt werden, beispielsweise, um hochfrequente Streusig¬ nale abzublocken.