DE102005030946B4 - Semiconductor device with wiring substrate and solder balls as a connecting element and method for producing the semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device with wiring substrate and solder balls as a connecting element and method for producing the semiconductor device Download PDF

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Abstract

Halbleiterbauteil mit Verdrahtungssubstrat (4) und Lotkugeln (6) als Verbindungselement (7), wobei das Verbindungselement (7) mindestens eine Sockelkugel (8) und eine auf der Sockelkugel (8) gestapelte Lotkugel (6) aufweist, wobei die Lotkugel (6) mindestens teilweise ein lötbares Lotmaterial aufweist und wobei die Sockelkugel (8) mit einer Kontaktanschlussfläche (9) des Verdrahtungssubstrats (4) elektrisch in Verbindung steht und eine nicht vom Lotmaterial der Lotkugel (6) benetzbare Schutzbeschichtung (10) auf ihrer Oberfläche (11) aufweist, die eine Oxid- oder Nitrid- oder Sulfidschicht des Materials der Sockelkugel (8) aufweist, wobei eine Grenzfläche (12) der Sockelkugel (8) frei von der Schutzbeschichtung (10) ist, und wobei die Grenzfläche (12) stoffschlüssig mit dem Material der Lotkugel verbunden ist.Semiconductor device with wiring substrate (4) and solder balls (6) as connecting element (7), wherein the connecting element (7) at least one base ball (8) and a solder ball (6) stacked on the base ball (8), wherein the solder ball (6) at least partially a solderable solder material and wherein the base ball (8) with a contact pad (9) of the wiring substrate (4) is electrically connected and a non-wettable by the solder material of the solder ball (6) protective coating (10) on its surface (11) comprising an oxide or nitride or sulfide layer of the Material of the base ball (8), wherein an interface (12) the base ball (8) is free from the protective coating (10), and where the interface (12) cohesively with the material of the solder ball is connected.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Oberflächenmontierbare Halbleiterbauteile mit einem Verdrahtungssubstrats und Lotkugeln als Außenkontakte haben den Nachteil, dass die Außenkontakthöhe auf den Durchmesser der Lotkugeln begrenzt ist. Gleichzeitig hängt die Schrittweite, die auch "Pitch" genannt wird, mit dem die Außenkontakte auf der Unterseite eines Halbleiterbauteils für die Oberflächenmontage auf einer übergeordneten Schaltungsplatine angeordnet werden können, von dem Durchmesser der Lotkugeln ab. Somit kann der Bedarf an größerer Außenkontakthöhe nur mit dem Nachteil einer größeren Schrittweite erkauft werden.surface mount Semiconductor devices with a wiring substrate and solder balls as external contacts have the disadvantage that the external contact height on the Diameter of the solder balls is limited. At the same time the hangs Increment, which is also called "pitch", with the external contacts on the underside of a semiconductor device for surface mounting on a parent circuit board can be arranged from the diameter of the solder balls. Thus, the need for greater external contact height only with the disadvantage of a larger step size be bought.

Es besteht demnach der Bedarf, die Kopplung der Außenkontakthöhe an den Lotkugeldurchmesser von Verbindungselementen und Außenkontakten, insbesondere für oberflächenmontierbare Halbleiterbauteile zu überwinden.It There is therefore the need, the coupling of the external contact height to the Lotkugeldurchmesser of connecting elements and external contacts, especially for Surface mount semiconductor devices to overcome.

Ein bekannter Lösungsansatz ist die Ausbildung von galvanisch abgeschiedenen Sockeln mit Außenkontaktflächen für die Lotkugeln. Mit derartigen Sockeln kann die Außenkontakthöhe vollständig von dem Durchmesser der Lotkugeln entkoppelt werden. Jedoch hat dieser Lösungsansatz den Nachteil, dass er technisch aufwendig und kostenintensiv ist und nicht das vielfältige Angebot an preiswerten Lotkugelvarianten, die auf dem Fertigungssektor von Halbleiterbauteilen zur Verfügung stehen, ausnutzt.One known approach is the formation of galvanically deposited sockets with external contact surfaces for the solder balls. With such sockets, the outer contact height completely from the diameter of the Solder balls are decoupled. However, this approach has the disadvantage that it is technically complex and costly and not the varied offer on cheap solder ball variants used in the semiconductor device manufacturing sector to disposal stand, exploited.

Aus der US 5,641,113 A und der US 6,225,206 B1 ist es bekannt, mehrere Lotkugeln aufeinander zu stapeln, wobei die unteren Lotkugeln von einer stützenden Kunststoffschicht umgeben sind.From the US 5,641,113 A and the US 6,225,206 B1 It is known to stack a plurality of solder balls on each other, wherein the lower solder balls are surrounded by a supporting plastic layer.

Das Stapeln mehrerer Lotkugeln aufeinander ist auch aus der US 2005/0012195 A1 und der US 6,740,546 B2 bekannt, wobei die Lotkugeln zum Teil von der Kunststoffgehäusemasse des Halbleiterbauteils umgeben sind.The stacking of several solder balls on each other is also from US 2005/0012195 A1 and the US 6,740,546 B2 known, wherein the solder balls are partially surrounded by the plastic housing composition of the semiconductor device.

Die US 6,204,558 B1 offenbart aufeinander gestapelte Lotkugeln auf der Unterseite eines Verdrahtungssubstrats, wobei das Verdrahtungssubstrat mit einer Kunststoffschicht bedeckt ist, die zumindest die erste der gestapelten Lotkugeln einbettet.The US 6,204,558 B1 discloses stacked solder balls on the underside of a wiring substrate, wherein the wiring substrate is covered with a plastic layer that embeds at least the first one of the stacked solder balls.

Aus der Druckschrift US 5,956,606 A ist eine elektrische Verbindungsstruktur bekannt, für die zwei Lotkugeln zwischen zwei zu verbindenden Komponenten angeordnet sind, wozu die Lotkugeln über eine niedrig schmelzende Lotpaste aufeinander gestapelt werden. Die Lotkugeln müssen dazu einen höheren Schmelzpunkt aufweisen als die Lotpaste.From the publication US 5,956,606 A For example, an electrical connection structure is known for which two solder balls are arranged between two components to be connected, for which purpose the solder balls are stacked on one another via a low-melting solder paste. The solder balls must have a higher melting point than the solder paste.

Eine derartige Verbindungsstruktur hat den Nachteil, dass die zwei Lotkugeln des Verbindungselementes über Grenzflächen einer Lotpaste elektrisch in Verbindung stehen, was sowohl den Nachteil der Ausbildung zusätzlicher Kontaktübergangswiderstände zwischen Lotmaterial und Material der Lotpaste hat, als auch den Nachteil einer Einschränkung in der Wahl der Materialien der Lotkugeln, zumal als Material der Lotkugeln, gemäß US 5,956,606 A ausschließlich Material verwendet werden muss, dass einen deutlich höheren Schmelzpunkt als das Material der Lotpaste aufweist.Such a connection structure has the disadvantage that the two solder balls of the connection element are electrically connected via interfaces of a solder paste, which has both the disadvantage of forming additional contact contact resistances between solder material and material of the solder paste, as well as the disadvantage of a restriction in the choice of materials Lotkugeln, especially as a material of the solder balls, according to US 5,956,606 A Only material must be used that has a significantly higher melting point than the material of the solder paste.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Halbleiterbauteil mit Verdrahtungssubstrat und Lotkugeln als Verbindungselemente anzugeben, bei denen die Höhe der Verbindungselemente größer ist, als der Außendurchmesser der Lotkugeln, wobei ein derartiges Verbindungselement die Nachteile und Einschränkungen im Stand der Technik überwinden soll, eine kostengünstige Fertigung ermöglichen soll, und sowohl als Außenkontakt, als auch als Verbindungselement in Halbleiterbauteilstapeln einsetzbar sein soll.task The invention is a semiconductor device with a wiring substrate and to provide solder balls as connecting elements, in which the height of the connecting elements is bigger, as the outer diameter the solder balls, wherein such a connecting element, the disadvantages and restrictions overcome in the prior art should, a cost-effective Enable production should, and as an external contact, as well as a connecting element in semiconductor device stacks can be used should be.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These The object is achieved with the subject matter of the independent claims. advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterbauteil mit Verdrahtungssubstrat und Lotkugeln als Verbindungselement geschaffen, wobei das Verbindungselement mindestens eine Sockelkugel und eine auf der Sockelkugel gestapelte Lotkugel aufweist. Dabei weist die Lotkugel mindestens teilweise ein lötbares Lotmaterial auf. Außerdem steht die Sockelkugel mit einer Kontaktanschlussfläche des Verdrahtungssubstrats elektrisch in Verbindung und weist eine nicht vom Lotmaterial der Lotkugel benetzbare Schutzbeschichtung auf ihrer Oberfläche auf. Außerdem weist die Sockelkugel eine Grenzfläche auf, die frei von der Schutzbeschichtung ist, wobei die Grenzfläche stoffschlüssig mit dem Material der Lotkugel verbunden ist.According to the invention is a Semiconductor device with wiring substrate and solder balls as connecting element created, wherein the connecting element at least one base ball and a solder ball stacked on the base ball. It points the solder ball at least partially a solderable solder material. It also stands the socket ball with a contact pad of the wiring substrate electrically connected and does not have a soldering material of the Lot-ball wettable protective coating on its surface. Furthermore the base ball has an interface that is free of the protective coating is, the interface cohesively connected to the material of the solder ball.

Die Schutzbeschichtung weist in einer Ausführungsform der Erfindung eine Oxid- oder Nitrid- oder Sulfidschicht des Materials der Sockelkugel auf. Dieses hat den Vorteil, dass mit einer einfachen Oxidations- oder Nitrierungsanlage sämtliche Sockelkugeln mit einer Schutzschicht überzogen werden können, wobei die Schutzschicht in einer Oxidations- oder Nitrierungsanlage gleichzeitig für eine Vielzahl vormontierter Sockelkugeln für Halbleiterbauteile aufgebracht werden kann.The Protective coating has in one embodiment of the invention Oxide or nitride or sulfide layer of the material of the base ball on. This has the advantage that with a simple oxidation or nitration plant all Base balls can be coated with a protective layer, wherein the protective layer in an oxidation or nitriding plant at the same time for one Variety pre-assembled base balls applied to semiconductor devices can be.

Alternativ ist es vorgesehen, dass die Schutzbeschichtung eine Metallbeschichtung ist, wobei das Metall nicht vom Lotmaterial der Lotkugel benetzbar ist. Derartige Metallbeschichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre eine Oberfläche ausbilden, die ihre Benetzbarkeit mit dem Lotmaterial herabsetzt.Alternatively, it is provided that the protective coating is a metal coating, wherein the metal is not wetted by the solder material of the solder ball. Such metal coatings are characterized in that they form a surface in an oxygen-containing atmosphere, their Be reduces wettability with the solder material.

Ein derartiges Verbindungselement hat gegenüber dem Verbindqungselement gemäß US 5,956,606 A den Vorteil, dass nur eine Grenzfläche den Übergang von der Sockelkugel zu der Lotkugel definiert, so dass Kontaktübergangswiderstände zu einem Zwischenmaterial wie einer Lotpaste vermieden werden. Darüber hinaus hat das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil den Vorteil, dass eine Schutzbeschichtung die Sockelkugel davor schützt, dass Lotmaterial die geschützten Oberflächenbereiche der Sockelkugel benetzt, wodurch die Gefahr überwunden wird, dass beide Kugeln zu einem kugelförmigen gemeinsamen Löttropfen beim Aufbringen der Lotkugel auf die Sockelkugel zusammenschmelzen, wie es aus der Druckschrift US 6,258,703 B1 bekannt ist. Schließlich hat das erfindungsgemäße Halbleiterbauteil den Vorteil, dass die Wahl des Materials der Lotkugeln in keiner Weise eingeschränkt ist. Es kann sowohl hochschmelzendes als auch niedrigschmelzendes Material für die Lotkugeln bzw. Sockelkugeln eingesetzt werden. Darüber hinaus können Lotkugeln mit unterschiedlichen Schmelzpunkten, ohne dass eine Benetzungsgefahr des geschützten Oberflächenbereichs der Sockelkugel beim Ausbilden der Grenzfläche besteht, eingesetzt werden.Such a connecting element has in relation to the Verbindqungselement according to US 5,956,606 A the advantage that only one interface defines the transition from the base ball to the solder ball, so that contact contact resistances are avoided to an intermediate material such as a solder paste. In addition, the semiconductor device according to the invention has the advantage that a protective coating protects the base ball from that solder material wets the protected surface areas of the base ball, whereby the risk is overcome that both balls melt together to form a spherical common solder drops when applying the solder ball on the base ball, such as it from the publication US 6,258,703 B1 is known. Finally, the semiconductor device according to the invention has the advantage that the choice of the material of the solder balls is in no way limited. Both high-melting and low-melting material can be used for the solder balls or base balls. In addition, solder balls having different melting points can be used without the risk of wetting the protected surface area of the base ball when forming the interface.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verbindungselement mehrere, aufeinander gestapelte Sockelkugeln auf. Das zeigt, dass der erfindungsgemäße Lösungsansatz nicht nur auf zwei Kugeln beschränkt sein muss, vielmehr können nacheinander beliebig viele Sockelkugeln mit kleinstem Außendurchmesser aufeinander gelötet werden, wobei lediglich darauf zu achten ist, dass bis auf die Grenzfläche die jeweilige Oberfläche der Sockelkugeln durch eine Schutzbeschichtung geschützt ist.In a preferred embodiment the invention, the connecting element a plurality, each other stacked pedestal balls on. This shows that the inventive approach not limited to just two balls must be, rather can one after the other any number of base balls with the smallest outer diameter be soldered on each other, only care must be taken that, except for the interface, the respective surface the base balls is protected by a protective coating.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Verbindungselement mehrere aufeinander gestapelte Lotkugeln auf. In diesem Fall muss jedoch wie im Stand der Technik darauf geachtet werden, dass die gestapelten Lotkugeln mit einem Lotmaterial, wie einer Lotpaste verbunden werden, dessen Schmelzpunkt niedriger ist, als die aufeinander zu stapelnden Lotkugeln.In a further preferred embodiment According to the invention, the connecting element has a plurality of stacked ones Lot balls on. In this case, however, as in the prior art, it must be taken care that the stacked solder balls with a solder material, how to join a solder paste whose melting point is lower is than the solder balls to be stacked on each other.

Vorzugsweise ist die Schutzbeschichtung selbsttragend und formstabil und stützt die Sockelkugel. Diese mechanische Stabilität ist von Vorteil, insbesondere dann, wenn die Sockelkugel gegenüber der Lotkugel den niedrigeren Schmelzpunkt aufweist und über Benetzung der Schmelze der Sockelkugel die stoffschlüssige Grenzfläche mit der Lotkugel hergestellt wird.Preferably The protective coating is self-supporting and dimensionally stable and supports the Base ball. This mechanical stability is advantageous, in particular then, when the base ball opposite the Lotkugel the lower melting point and over wetting the melt of the base ball with the cohesive interface with the solder ball is made.

Vorzugsweise ist die Grenzfläche zwischen den beiden Lotkugeln eine sphärische Fläche. Eine sphärische Fläche bildet sich aus, wenn eines der beiden Materialien einen niedrigeren Schmelzpunkt aufweist, als das andere Material. So bildet sich auf der Sockelkugel eine konvexe Fläche aus, wenn der Schmelzpunkt der Lotkugel höher ist als der Schmelzpunkt der Sockelkugel und es bildet sich eine konkave Fläche aus, wenn der Schmelzpunkt der Lotkugel geringer ist, als der Schmelzpunkt der Sockelkugel. Sind die Schmelzpunkte gleich, so besteht die Möglichkeit, dass sich eine ebene Grenzfläche ausbildet. Ferner ist es vorgesehen, dass bei besonders harten Schutzbeschichtungen der obere Kugelabschnitt der Sockelkugel durch mechanisches Bearbeiten auch eingeebnet werden kann.Preferably is the interface between the two solder balls a spherical surface. A spherical surface forms when one of the two materials has a lower melting point, as the other material. So forms on the base ball one convex surface when the melting point of the solder ball is higher than the melting point the base ball and it forms a concave surface, when the melting point of the solder ball is lower than the melting point the base ball. If the melting points are the same, it is possible to that is a flat interface formed. Furthermore, it is envisaged that with particularly hard protective coatings the upper ball portion of the base ball by mechanical machining can also be leveled.

Vorzugsweise weist somit ein Halbleiterbauteil Außenkontakte aus Verbindungselementen mit mindestens einer Sockelkugel und einer auf der Sockelkugel gestapelte Lotkugel auf, wobei das Verdrahtungssubstrat beidseitig mit Halbleiterbauelementen bestückt ist. Die Unterseite des Verdrahtungssubstrats weist mindestens ein Halbleiterbauelement und die Außenkontakte des Halbleiterbauteils auf. Dabei richtet sich die Höhe der Außenkontakte nach der Dicke des auf der Unterseite angeordneten Halbleiterbauelements. Ein derartiges Halbleiterbauteil war bisher auf eine Bestückung mit Halbleiterbauelementen begrenzt, deren Dicke den Kugeldurchmesser der Lotkugeln für Außenkontakte nicht überschreitet.Preferably Thus, a semiconductor device external contacts of connecting elements with at least one base ball and one stacked on the base ball Lotkugel, wherein the wiring substrate on both sides with semiconductor devices stocked is. The bottom of the wiring substrate has at least one Semiconductor device and the external contacts of the semiconductor device. The height of the external contacts will follow the thickness of the arranged on the bottom semiconductor device. Such a semiconductor device was previously on a placement with Semiconductor devices whose thickness is the ball diameter the solder balls for external contacts does not exceed.

Durch die erfindungsgemäße Stapelung von Lotkugeln, um damit Außenkontakte und/oder Verbindungselemente herzustellen, ist es nun möglich, Halbleiterbauteile aus der Standardfertigung einzusetzen und damit eine größere Variationsbreite für die Konstruktion von Halbleiterbauteilmodulen zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus wird die Fertigung durch Einsatz von standardisierten Halbleiterbauelementen kostengünstiger.By the stacking according to the invention of solder balls to make external contacts and / or fasteners, it is now possible to manufacture semiconductor devices from the standard production and thus a wider range of variation for the Construction of semiconductor device modules available put. About that In addition, the production by the use of standardized semiconductor devices cost-effective.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das Halbleiterbauteil ein Modul aus gestapelten Halbleiterbauelementen mit mindestens einem Basishalbleiterelement und einem gestapelten Halbleiterelements auf. Das Basishalbleiterelement weist dazu auf einer Oberseite ein von Sockelkugeln um gebenes Halbleiterbauelement auf. Das Basiselement weist darüber hinaus auf seiner Unterseite Standard oberflächenmontierbare Lotkugeln auf. Das gestapelte Halbleiterbauelement weist auf einer Oberseite seines Verdrahtungssubstrats ebenfalls ein Halbleiterbauelement auf und auf der Unterseite des Substrats Standard-Lotkugelaußenkontakte auf, die derart angeordnet sind, dass sie der Anordnung der Sockelkugeln auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats des Basishalbleiterbauelements entsprechen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist es von Vorteil, dass die Dicke des Gehäuses des Basishalbleiterbauelementes nicht mehr auf den Durchmesser der Lotkugeln beschränkt ist, sondern dass praktisch durch Stapeln von Lotkugel auf Sockelkugeln eine vom Lotkugeldurchmesser unabhängige Bauelementhöhe für das Basishalbleiterbauelement eingesetzt werden kann.In a further embodiment of the invention, the semiconductor component has a module of stacked semiconductor components with at least one base semiconductor element and a stacked semiconductor element. For this purpose, the base semiconductor element has on an upper side a semiconductor component surrounded by base balls. The base member also has standard surface mount solder balls on its underside. The stacked semiconductor device also has a semiconductor device on an upper surface of its wiring substrate and standard solder ball outer contacts disposed on the lower surface of the substrate, which correspond to the arrangement of the socket balls on the upper surface of the wiring substrate of the base semiconductor device. In this embodiment of the invention, it is advantageous that the thickness of the housing of the base semiconductor component is no longer on the Diameter of the solder balls is limited, but that practically can be used by stacking solder ball on base balls independent of Lotkugeldurchmesser device height for the base semiconductor device.

Ein Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile mit Verdrahtungssubstraten und Lotkugeln als Verbindungselemente weist die nachfolgenden Verfahrensschritte auf. Zunächst wird ein Nutzen mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionen hergestellt, wobei der Nutzen in den Halbleiterbauteilpositionen eine Verdrahtungsstruktur der Verdrahtungssubstrate mit Bereichen für Halbleiterbauelemente und außerhalb dieser Bereiche Positionen mit Kontaktanschlussflächen für ein Anbringen von Sockelkugeln aufweist. Anschließend wird dieser Nutzen in den Halbleiterbauteilpositionen mit den Kontaktanschlussflächen mit Sockelkugeln bestückt.One Method for producing a plurality of semiconductor components with wiring substrates and solder balls as connecting elements has the following method steps on. First becomes a benefit with semiconductor device locations arranged in rows and columns with the benefit in the semiconductor device positions a wiring structure of the wiring substrates with areas for semiconductor devices and outside these areas positions with contact pads for attachment of pedestal balls. Subsequently, this benefit is in the semiconductor device positions with the contact pads with Base balls fitted.

Diese Sockelkugeln werden schließlich mit einer von Lotmaterial nicht benetzbaren Schutzbeschichtung beschichtet. Danach erfolgt ein selektives Entfernen der Schutzbeschichtung in einem für eine Grenzfläche zu einer Lotkugel vorgesehenem Be reich der Oberfläche der Sockelkugel. Danach wird eine Lotkugel auf die jeweilige Grenzfläche einer Sockelkugel aufgebracht und stoffschlüssig verbunden. Anschließend können die Halbleiterbauteilpositionen mit Halbleiterbauelementen unter Verbinden der Halbleiterbauelemente mit der Verdrahtungsstruktur bestückt werden. Schließlich wird der Nutzen in einzelne Halbleiterbauteile aufgetrennt.These Skirting balls eventually become coated with a non-wettable by soldering protective coating. Thereafter, a selective removal of the protective coating in one for an interface Be provided to a Lotkugel Be rich the surface of Base ball. Thereafter, a solder ball on the respective interface of a Base ball applied and bonded cohesively. Subsequently, the Semiconductor device positions with semiconductor devices under bonding the semiconductor devices are equipped with the wiring structure. After all the benefit is separated into individual semiconductor components.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, das der Nutzen nicht nur Verbindungselemente aus Sockelkugeln und Lot kugeln gemeinsam mit einem Halbleiterbauelement auf seiner Unterseite aufweist, sondern auch den Vorteil, dass die Oberseiten der Halbleiterbauteilpositionen des Nutzen für das Aufbringen von Halbleiterbauteilelementen genutzt werden können. Damit entstehen aus einem derartigen Nutzen Halbleiterbauteile in Form von Halbleitermodulen für die unterschiedlichsten Anwendungen. Eine bevorzugte Anwendung ist die Fertigung von Schaltnetzteilen unter beidseitiger Nutzung eines BGA-Substrats (ball-grid-array), wobei die Bauhöhe der einzelnen Komponenten keinen Einfluss mehr auf den Kontaktabstand des gesamten Moduls in Form eines gesamten SiP (system-in-package) hat.This Method has the advantage that the benefit not only fasteners from base balls and solder balls together with a semiconductor device on its bottom, but also has the advantage that the Tops of semiconductor device locations of the benefit for applying Semiconductor device elements can be used. This results in one such benefits semiconductor devices in the form of semiconductor modules for the different applications. A preferred application is the Production of switching power supplies under bilateral use of a BGA substrate (ball-grid array), the height of each component no longer affect the contact distance of the entire module in the form of an entire SiP (system-in-package).

Damit können die Einzelkomponenten in Standard-Gehäusen oder Standard-Bauhöhen hergestellt werden, und auch als einzelne Bauelemente verkauft werden. Somit können die Einzelkomponenten in größeren Stückzahlen gefertigt werden, und die Herstellkosten für das gesamte SiP-Produkt sinken. Außerdem ist die Integrationsdichte derartiger Module nicht mehr von der Höhe der Lotkugel abhängig und die Lotkugel-Höhe kann auf die notwendige Bauteilhöhe auf der Substratunterseite optimiert werden.In order to can the individual components are manufactured in standard housings or standard heights be sold, and also as individual components. Consequently can the individual components in larger quantities be manufactured, and the production costs for the entire SiP product decline. Furthermore the integration density of such modules is no longer of the height of Lot ball dependent and the solder ball height can to the necessary component height be optimized on the substrate base.

Vorzugsweise werden die Sockelkugeln auf Positionen mit Kontaktanschlussflächen auf der Unterseite des Nutzens und die Halbleiterbauelemente auf Bereichen der Oberseite des Nutzens angeordnet. Diese Aufteilung ist dann von Vorteil, wenn die vorgesehenen Halbleiterbauteile über ein Stapeln von Halbleiterbauteilen vorgesehen werden.Preferably the pedestal balls are placed on positions with contact pads the bottom of the benefits and the semiconductor devices on areas arranged the top of the benefit. This division is then advantageous if the provided semiconductor devices over a Stacking of semiconductor devices can be provided.

Weiterhin ist es vorgesehen, die Sockelkugel als Außenkontakte der Halbleiterbauteile auf Positionen mit Kontaktanschlussflächen auf der Unterseite des Nutzens derart anzuordnen, dass sie mindestens einen Bereich mit einem Halbleiterbauelement umgeben, wobei auf der Oberseite des Nutzens weitere Bereiche für Halbleiterbauelemente vorgesehen werden können. Bei diesem Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird bereits die Stapelbarkeit eines derartigen Halbleiterbauteils durch Anordnung der Kontaktanschlussflächen auf der Unterseite des Nutzens vorgegeben.Farther it is provided, the base ball as external contacts of the semiconductor devices on positions with contact pads on the bottom of the Use to arrange so that they at least one area with a semiconductor device, wherein on the top of the Benefit more areas for Semiconductor devices can be provided. In this implementation example of the method is already the stackability of such a semiconductor device by placing the contact pads on the bottom of the Benefit given.

Ein derartiges Modul aus gestapelten Halbleiterbauteilen wird mit einem Nutzen gefertigt, dessen Verbindungselemente aus Sockelkugeln und Lotkugeln auf Positionen mit Kontaktanschlussflächen auf der Unterseite des Nutzens angeordnet sind, wobei die Sockelkugeln mit aufgebrachten Lotkugeln einen Bereich umgeben, in dem Halbleiterbauteilgehäuse eines Basishalbleiterbauelementes angeordnet werden können. Für einen derartigen Stapel ist es auch möglich, dass mehrere Sockelkugeln aufeinander gelötet werden, bevor eine Lotkugel als Anschluss des Verbindungselementes aufgebracht wird.One Such module of stacked semiconductor devices is provided with a Benefits made of its connecting elements of base balls and solder balls on positions with contact pads on the bottom of the Benefits are arranged, wherein the base balls with applied Lotkugeln surround an area in the semiconductor device housing a Base semiconductor component can be arranged. For such a stack is it also possible that several base balls are soldered on each other before a solder ball than Connection of the connecting element is applied.

Um eine Schutzbeschichtung auf der Sockelkugel auszubilden, wird die Sockelkugel oxidiert, nitriert oder mit einer Sulfidschicht in einem bevorzugten Verfahren versehen. Zur Ausbildung einer Schutzbeschichtung kann auch ein Metall auf der Sockelkugel mittels Sputterns oder Aufdampfens abgeschieden werden, das nicht vom Lotmaterial der Lotkugel benetzbar ist.Around to form a protective coating on the base ball, the Base ball oxidized, nitrided or with a sulphide layer in one preferred method provided. To form a protective coating can also use a metal on the base ball by means of sputtering or Depositing are deposited, not from the solder material of the solder ball is wettable.

Auch hier ist es von Vorteil, wenn eine derartige Beschichtung auf einem Nutzen vorgenommen wird, der bereits mit Sockelkugeln bestückt ist, aber noch keine Halbleiterbauelemente trägt. Für das selektive Entfernen der Schutzbeschichtung in einem für eine Grenzfläche für eine Lotkugel vorgesehenen Bereich der Oberfläche der Sockelkugeln wird vorzugsweise ein Laserabtragsverfahren eingesetzt. Ein derartiges Laserabtragsverfahren hat den Vorteil, dass der Fokus des Laser derart eingestellt werden kann, dass exakt ein Bereich auf dem Kopf bzw. an der Spitze der Sockelkugel von der Schutzschicht befreit wird. Zum Entfernen der Schutzbeschichtung kann auch ein Trockenätzverfahren, eingesetzt werden, wobei ein gerichtetes Ionenstrahlätzen ohne gleichzeitigen Schutz der nicht zu ätzenden Bereiche auskommt, während ein Trockenätzen ohne Vorzugsrichtung der Ionen einen gleichzeitigen Schutz der nicht zu ätzenden Bereiche erfordert.Again, it is advantageous if such a coating is made on a benefit that is already equipped with socket balls, but still carries no semiconductor devices. For the selective removal of the protective coating in a region provided for an interface for a solder ball area of the surface of the base balls, a laser ablation method is preferably used. Such a Laserabtragsverfahren has the advantage that the focus of the laser can be adjusted so that exactly an area on the head or at the top of the base ball of the protective layer be is freed. A dry etching method may also be used to remove the protective coating, whereby directed ion milling does not require simultaneous protection of the areas not to be etched, whereas dry etching without preferential direction of the ions requires simultaneous protection of the areas not to be etched.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird das selektive Entfernen der Schutzbeschichtung auf der Sockelkugel zum Ausbilden einer ebenen Grenzfläche mittels Schleif- und/oder Polierverfahren durchgeführt. Manche der Schleif- und/oder Polierverfahren werden dann eingesetzt, wenn das Material der Sockelkugel eine hohe Härte aufweist und keine andere Möglichkeit besteht, die Schutzschicht auf der Oberseite der Sockelkugel teilweise zu entfernen.In a further preferred embodiment The method is the selective removal of the protective coating on the base ball to form a planar interface by means of Grinding and / or polishing process performed. Some of the grinding and / or Polishing methods are used when the material of the base ball a high hardness and there is no other possibility the protective layer on the top of the base ball partially too remove.

Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Aufbringen der Lotkugel auf die Grenzfläche diese von einem Flussmittel benetzt. Dieses hat den Vorteil, dass die beiden Lotmaterialien an der Grenzfläche ohne zusätzliche dritte Lotmaterialien miteinander verbunden werden können, so dass der Kontaktübergangswiderstand vernachlässigbar klein wird.at a further embodiment of the method is applied to the interface before applying the solder ball wetted by a flux. This has the advantage that the two solder materials at the interface without additional third Solder materials can be interconnected, so that the contact resistance negligible gets small.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The The invention will now be described with reference to the accompanying figures.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Verbindungselement einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a schematic cross section through a connecting element of a first embodiment of the invention;

2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Sockelkugel, die auf einer Kontaktanschlussfläche fixiert ist; 2 shows a schematic cross section through a base ball, which is fixed on a contact pad;

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Sockelkugel, die über ein stoffschlüssiges Verbindungsmittel auf einer Kontaktanschlussfläche fixiert ist; 3 shows a schematic cross section through a base ball, which is fixed via a material-locking connection means on a contact pad;

4 bis 9 zeigen schematische Querschnitte durch Komponenten bei der Herstellung eines Verbindungselementes gemäß 1; 4 to 9 show schematic cross sections through components in the manufacture of a connecting element according to 1 ;

4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Sockelkugel, gemäß 2, mit aufgebrachter Schutzbeschichtung; 4 shows a schematic cross section through a base ball, according to 2 , with applied protective coating;

5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Sockelkugel, gemäß 3, mit aufgebrachter Schutzbeschichtung; 5 shows a schematic cross section through a base ball, according to 3 , with applied protective coating;

6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Sockelkugel, gemäß 4, nach selektiver Entfernung der Schutzbeschichtung unter Freilegen einer Grenzfläche; 6 shows a schematic cross section through the base ball, according to 4 after selectively removing the protective coating to expose an interface;

7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Sockelkugel, gemäß 6, beim Aufbringen eines Flussmittels auf die freigelegte Grenzfläche; 7 shows a schematic cross section through the base ball, according to 6 when applying a flux to the exposed interface;

8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Sockelkugel, gemäß 7, nach Aufbringen einer Lotkugel auf die mit Flussmittel benetzte Grenzfläche; 8th shows a schematic cross section through the base ball, according to 7 after applying a solder ball to the flux wetted interface;

9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Sockelkugel, gemäß 8, nach stoffschlüssigem Verbinden der Lotkugel mit der Sockelkugel an der Grenzfläche zu einem Verbindungselement, gemäß 1; 9 shows a schematic cross section through the base ball, according to 8th , after cohesively joining the solder ball with the base ball at the interface to a connecting element, according to 1 ;

10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Modifikation des Verbindungselementes; 10 shows a schematic cross section through a modification of the connecting element;

11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Modifikation des Verbindungselementes; 11 shows a schematic cross section through a further modification of the connecting element;

12 zeigt eine Prinzipschaltung eines Schaltnetzteils mit zwei MOSFETs und einem LC-Glied; 12 shows a schematic circuit of a switching power supply with two MOSFETs and an LC element;

13 zeigt eine schematische Prinzipskizze eines Halbleiterbauteils, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 13 shows a schematic schematic diagram of a semiconductor device, according to a first embodiment of the invention;

14 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vor einem Stapeln von zwei Halbleiterbauteilen und 14 shows a schematic cross section through a semiconductor device, according to a second embodiment of the invention before stacking two semiconductor devices and

15 zeigt die Hableiterbauteile der 14 nach einem Stapeln. 15 shows the Hableiterbauteile the 14 after a stack.

1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Verbindungselement 7, einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Verbindungselement 7 ist auf einer Unterseite 17 eines Verdrahtungssubstrats 4 angeordnet. Diese Unterseite 17 weist eine Kontaktanschlussfläche 9 auf, die von einer Lötstopplackschicht 24 umgeben ist. Auf der metallischen Kontaktanschlussfläche 9 ist eine metallische Sockelkugel 8 fixiert, die mit der Kontaktanschlussfläche 9 eine metallische Verbindung eingeht. Die Sockelkugel 8 ist auf ihrer Oberfläche 11 von einer Schutzschicht 10 umgeben. Diese Schutzbeschichtung 10 schützt die Oberfläche 11 der Sockelkugel 8 vor einem Benetzen durch Lotmaterial und besteht in dieser ersten Ausführungsform der Erfindung aus einem Oxid des Materials der Sockelkugel 8. 1 shows a schematic cross section through a connecting element 7 A first embodiment of the invention. The connecting element 7 is on a bottom 17 a wiring substrate 4 arranged. This bottom 17 has a contact pad 9 on top of a soldermask layer 24 is surrounded. On the metallic contact pad 9 is a metallic base ball 8th fixed with the contact pad 9 a metallic compound is received. The base ball 8th is on her surface 11 from a protective layer 10 surround. This protective coating 10 protects the surface 11 the base ball 8th before wetting by solder material and consists in this first embodiment of the invention of an oxide of the material of the base ball 8th ,

Dieses Oxid ist durch einen Oxidationsvorgang des Materials der Sockelkugel 8 entstanden. Der Kugelabschnitt an der Spitze der Sockelkugel 8 ist zu einer Grenzfläche 12 eingeebnet, wobei auf dieser Grenzfläche 12 eine Lotkugel 6 angeordnet ist. Aufgrund der Schutzschicht 10 kann beim Auflöten der Lotkugel 6 auf die Grenzfläche 12 das Lotmaterial der Lotkugel 6 nicht die Oberfläche 11 der Sockelkugel 8 benetzen, so dass sich ein Verbindungselement ausbildet, dessen Höhe h größer ist, als der Kugeldurchmesser d der Sockelkugel 8 bzw. größer ist als der Kugeldurchmesser d der Lotkugel 6. Damit kann eine enge Schrittweite für die Kontaktanschlussfläche 9 beibehalten werden, obgleich nun die Höhe h des Verbindungselements 7 deutlich größer ist als der Durchmesser d der Lotkugeln 6 und 8. Dieses hat für eine große Anzahl von Anwendungen, die mit den nachfolgenden Figuren gezeigt werden, Vorteile, die bereits in der Beschreibungseinleitung eingehend diskutiert wurden.This oxide is due to an oxidation process of the material of the base ball 8th emerged. The ball section at the top of the base ball 8th is to an interface 12 leveled, taking on this interface 12 a solder ball 6 is arranged. Due to the protective layer 10 can when soldering the solder ball 6 on the interface 12 the solder material of the solder ball 6 not the surface 11 the base ball 8th wet, so that forms a connecting element whose height h is greater than the ball diameter d of the base ball 8th or larger than the ball diameter d of the solder ball 6 , This allows a narrow step size for the contact pad 9 are maintained, although now the height h of the connecting element 7 is significantly larger than the diameter d of the solder balls 6 and 8th , This has advantages for a large number of applications, which are shown with the following figures, which were already discussed in detail in the introduction to the description.

2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Sockelkugel 8, die auf einer Kontaktanschlussfläche 9 fixiert ist. Dabei ist das Material der Sockelkugel 8 mit dem Material der Kontaktanschlussfläche 9 direkt in elektrischem Kontakt, so dass der Kontaktübergangswiderstand minimiert ist. Mit einer strickpunktierten Linie wird angedeutet, dass auf die Oberfläche 11 der Sockelkugel 8 unterschiedliche Schutzschichten aufgebracht werden können, um die Form der Sockelkugel 8 bei einem anschließenden Verbinden mit einer Lotkugel 6, wie sie in 1 gezeigt wird, beibehalten zu können. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1 werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. 2 shows a schematic cross section through a base ball 8th placed on a contact pad 9 is fixed. Here is the material of the base ball 8th with the material of the contact pad 9 directly in electrical contact, so that the contact resistance is minimized. With a knot-dotted line it is indicated that on the surface 11 the base ball 8th Different protective layers can be applied to the shape of the base ball 8th in a subsequent connection with a solder ball 6 as they are in 1 is shown to be able to maintain. Components with the same functions as in 1 are denoted by like reference numerals and will not be discussed separately.

3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Sockelkugel 8, die über ein stoffschlüssiges Verbindungsmittel wie einem Weichlot 29 auf einer Kontaktanschlussfläche 9 fixiert ist. Dieses Verbindungsmittel kann ein silberhaltiges, bleifreies Weichlot 29 sein, das sowohl die Kontaktanschlussfläche 9, als auch die Oberfläche 11 der Sockelkugel 8 im Fußbereich intensiv benetzt. Gleichzeitig sorgt eine die Kontaktfläche 9 umgebende Lotstopplackschicht 24 auf der Oberseite 17 des Verdrahtungssubstrats 4 dafür, dass sich das Weichlot 29 nicht auf der Unterseite 17 beim Auflöten weiter ausbreitet. 3 shows a schematic cross section through a base ball 8th , which via a cohesive connecting means such as a soft solder 29 on a contact pad 9 is fixed. This bonding agent can be a silver-containing, lead-free soft solder 29 be that both the contact pad 9 , as well as the surface 11 the base ball 8th Intensely wetted in the foot area. At the same time, one provides the contact surface 9 surrounding Lotstopplackschicht 24 on the top 17 of the wiring substrate 4 for making the soft solder 29 not on the bottom 17 when dissolving further spreads.

Die nachfolgenden 4 bis 9 zeigen schematische Querschnitte durch Komponenten bei der Herstellung eines Verbindungselementes 7 gemäß 1. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden in den 4 bis 9 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert.The following 4 to 9 show schematic cross sections through components in the manufacture of a connecting element 7 according to 1 , Components having the same functions as in the previous figures are incorporated in the 4 to 9 denoted by the same reference numerals and not discussed separately.

4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Sockelkugel 8, gemäß 2, mit aufgebrachter Schutzbeschichtung 10. Nach dem Aufbringen der Schutzbeschichtung 10 ist diese, wie 4 zeigt, geschlossen und bedeckt die Oberseite 11 der Sockelkugel 8 vollständig. Eine derartige geschlossene Schutzschicht 10 kann durch Oxidieren, Nitrieren oder durch Sulfidbildung in entsprechenden Oxidations-, Nitrierungs- oder Sulfidbeschichtungsanlagen erreicht werden. Andererseits ist es auch möglich, eine derartige geschossene Beschichtung durch Aufdampfen oder Aufsputtern einer Metallschicht zu erreichen, wobei das Material der Metallschicht so gewählt wird, dass diese Metallschicht nicht von dem Lotmaterial der aufzubringenden Lotkugel benetzt werden kann. 4 shows a schematic cross section through a base ball 8th , according to 2 , with applied protective coating 10 , After applying the protective coating 10 is this, how 4 shows, closed and covers the top 11 the base ball 8th Completely. Such a closed protective layer 10 can be achieved by oxidation, nitriding or by sulfide formation in corresponding oxidation, nitriding or sulfide coating plants. On the other hand, it is also possible to achieve such a coated coating by vapor deposition or sputtering of a metal layer, wherein the material of the metal layer is chosen so that this metal layer can not be wetted by the solder material of the solder ball to be applied.

5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Sockelkugel 8, gemäß 3, mit aufgebrachter Schutzbeschichtung 10. In dieser nicht die Erfindung zeigen den Ausführungsform der Sockelkugel 8 wird die Schutzschicht 10 durch einen Tauch- oder Sprühprozess eines hochtemperaturfesten Lackes 27 aufgebracht, wobei die Viskosität des Lackes derart definiert wird, dass sich eine dickere Schutzschicht 10 im Fußbereich der Sockelkugel 8 ausbildet, und eine äußerst dünne Schutzschicht 10 auf der Spitze der Sockelkugel 8 gebildet wird. Diese Form der Schutzschicht 10 hat den Vorteil, dass sie durch die breite Fußform formstabil und selbsttragend ist, so dass es möglich ist, nach Ausbilden einer Grenzfläche im oberen Kugelabschnitt der Sockelkugel 8, eine Lotkugel aufzubringen und anzuschmelzen, welche die gleiche Schmelztemperatur aufweist wie die Sockelkugel 8. 5 shows a schematic cross section through a base ball 8th , according to 3 , with applied protective coating 10 , In this not the invention show the embodiment of the base ball 8th becomes the protective layer 10 by a dipping or spraying process of a high temperature resistant paint 27 applied, wherein the viscosity of the paint is defined such that a thicker protective layer 10 in the foot area of the base ball 8th forms, and an extremely thin protective layer 10 on the top of the base ball 8th is formed. This form of protective layer 10 has the advantage that it is dimensionally stable and self-supporting by the wide foot shape, so that it is possible, after forming an interface in the upper ball portion of the base ball 8th to apply and melt a solder ball, which has the same melting temperature as the base ball 8th ,

6 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Sockelkugel 8, gemäß 4, nach selektiver Entfernung der Schutzbeschichtung 10 unter Freilegen einer Grenzfläche 12. Das Freilegen der Grenzfläche 12 kann durch Laserablation erfolgen und dabei kann sowohl eine sphärische Grenzfläche 12, als auch eine, wie hier in 6 gezeigte, eingeebnete Grenzfläche 12 erzeugt werden. Die sphärische Grenzfläche entsteht dann, wenn der Laserabtrag lediglich dafür sorgt, dass die Schutzschicht 10 in dem oberen Kugelabschnitt der Sockelkugel 8 abgetragen wird. 6 shows a schematic cross section through the base ball 8th , according to 4 after selective removal of the protective coating 10 exposing an interface 12 , The exposure of the interface 12 can be done by laser ablation and can be both a spherical interface 12 , as well as one, as here in 6 shown, leveled interface 12 be generated. The spherical interface is created when the laser ablation only ensures that the protective layer 10 in the upper ball portion of the base ball 8th is removed.

7 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Sockelkugel 8, gemäß 6, beim Aufbringen eines Flussmittels 25 auf die freigelegte Grenzfläche 12. Dazu wird ein Druckwerkzeug 26 eingesetzt, das vorzugsweise aus einem Druckerstempel besteht, der einen Flussmitteltropfen an seiner Unterseite hält, oder einen Flussmitteltropfen aus einer kapillaren, zentralen Bohrung in dem Druckwerkzeug 26 zuführt. Das Flussmittel 25 verbreitet sich auf der Grenzfläche 12 und bereitet ein direktes Auflöten eines Lotballes vor. 7 shows a schematic cross section through the base ball 8th , according to 6 when applying a flux 25 on the exposed interface 12 , This is a printing tool 26 used, which preferably consists of a printer stamp holding a drop of flux on its underside, or a drop of flux from a capillary, central bore in the pressure tool 26 supplies. The flux 25 spreads on the interface 12 and prepares for a direct soldering of a solder ball.

8 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Sockelkugel 8, gemäß 7, nach Aufbringen einer Lotkugel 6 auf die mit Flussmittel 25 benetzte Grenzfläche 12. Dabei verdrängt die Lotkugel 6 mit ihrer sphärischen Oberfläche 11 das Flussmittel 25, so dass ein unmittelbarer Kontakt zwischen Lotkugel 9 und Sockelkugel 8 entsteht. Beim Aufheizen dieser Anordnung, wie sie in 8 gezeigt wird, bildet sich dann das in der nächsten Figur gezeigte Verbindungselement aus. 8th shows a schematic cross section through the base ball 8th , according to 7 , to Applying a solder ball 6 on the with flux 25 wetted interface 12 , The solder ball displaces 6 with its spherical surface 11 the flux 25 , so that an immediate contact between solder ball 9 and socket ball 8th arises. When heating this arrangement, as in 8th is shown, then forms the connecting element shown in the next figure.

9 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Sockelkugel 8, gemäß 8, nach stoffschlüssigem Verbinden der Lotkugel 6 mit der Sockelkugel 8 an der Grenzfläche 12 zu einem Verbindungselement 7, gemäß 1. 9 shows a schematic cross section through the base ball 8th , according to 8th , after material connection of the solder ball 6 with the base ball 8th at the interface 12 to a connecting element 7 , according to 1 ,

10 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Modifikation des Verbindungselementes 7. Bei dieser Modifikation wird von einer Sockelkugel 8 mit einer formstabilen, selbsttragenden Schutzbeschichtung 10 ausgegangen, wie sie in der nicht die Erfindung zeigenden 5 gezeigt ist. Ferner zeigt 10 bereits ein weiteres Verdrahtungssubstrat 5, das mit der Lotkugel 6 durch Auflöten auf eine Kontaktanschlussfläche 21 auf der Oberseite 22 des Verdrahtungssubstrats 5, einer zweiten Komponente einer Schaltung, verbunden wird. Zum Schutz der Verdrahtungsstruktur des Verdrahtungssubstrats 5 wird auch hier eine Lötstopplackschicht 24, welche die Kontaktanschlussfläche 21 vollständig umgibt, eingesetzt. Dabei kann das Verdrahtungssubstrat 5 zu einem Standardhalbleiterbauteil gehören und die Lotkugel 6 einen oberflächenmontierbaren Außenkontakt eines derartigen Standardbauteils darstellen. 10 shows a schematic cross section through a modification of the connecting element 7 , This modification is made by a base ball 8th with a dimensionally stable, self-supporting protective coating 10 as stated in the non-invention 5 is shown. Further shows 10 already another wiring substrate 5 that with the solder ball 6 by soldering on a contact pad 21 on the top 22 of the wiring substrate 5 , a second component of a circuit. To protect the wiring structure of the wiring substrate 5 Here is a solder mask layer 24 which the contact pad 21 completely surrounds, used. In this case, the wiring substrate 5 belong to a standard semiconductor device and the solder ball 6 represent a surface mount external contact of such a standard component.

11 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Modifikation des Verbindungselementes 7, wobei für die Lotkugel 6 eine metallbeschichtete Polymerkugel 14 eingesetzt wird, die eine sphärische Grenzfläche 12 in die Sockelkugel 8 einprägt, so dass die Sockelkugel 8 auf ihrer Oberseite eine konvexe Grenzfläche 12 aufweist. Diese metallbeschichtete Polymerkugel 14 ist über ein Weichlot 29 mit der Kontaktanschlussfläche 21 des zweiten Verdrahtungssubstrats 5 stoffschlüssig verbunden. Ein derartiges Verbindungselement 7 hat den Vorteil, dass durch die Polymerkugel eine höhere Nachgiebigkeit des Verbindungselementes 7 erreicht wird, so dass Abstandstoleranzen zwischen einem Verdrahtungssubstrat 4 und einem Verdrahtungssubstrat 5 sowie Höhendifferenzen der Verbindungselemente 7 ausgeglichen werden können. Auch thermische Spannungen können durch ein derartiges Verbindungselement 7 gepuffert werden. 11 shows a schematic cross section through a further modification of the connecting element 7 , where for the solder ball 6 a metal coated polymer ball 14 is used, which is a spherical interface 12 in the base ball 8th imprints, leaving the base ball 8th on its upper side a convex interface 12 having. This metal-coated polymer ball 14 is about a soft solder 29 with the contact pad 21 of the second wiring substrate 5 cohesively connected. Such a connection element 7 has the advantage that by the polymer ball a higher compliance of the connecting element 7 is achieved, so that distance tolerances between a wiring substrate 4 and a wiring substrate 5 and height differences of the connecting elements 7 can be compensated. Thermal stresses can also be caused by such a connecting element 7 be buffered.

12 zeigt eine Prinzipschaltung eines Schaltnetzteils mit zwei MOSFETs 31 und 32, als Halbleiterelemente 16 einer übergeordneten Schaltungsplatine, wobei über den beiden MOS-FETs 31 und 32 die Eingangsspannung UEIN abfällt, und wobei der MOSFET 31 im Hochspannungsbereich zwischen der Eingangsspannung und einem Schaltungsknotenpunkt 30 des Schaltungsnetzteils 33 angeordnet ist, und der MOSFET 32 im Niederspannungsbereich zwischen Schaltungsknoten 30 und der Masseleitung arbeitet. Über den Schaltungsknoten 30 zur Masseleitung ist ein LC-Glied als Tiefpass zum Schutz der Ausgangsspannung UAUS geschaltet, wobei L eine Induktivität und C eine Kapazität definiert. 12 shows a schematic circuit of a switching power supply with two MOSFETs 31 and 32 , as semiconductor elements 16 a parent circuit board, with over the two MOS FETs 31 and 32 the input voltage U IN drops, and wherein the MOSFET 31 in the high voltage region between the input voltage and a circuit node 30 of the switching power supply 33 is arranged, and the MOSFET 32 in the low voltage range between circuit nodes 30 and the ground line is working. About the circuit node 30 to the ground line, an LC element is connected as a low-pass filter for protecting the output voltage U OUT , L defining an inductance and C a capacitance.

13 zeigt eine schematische Prinzipskizze eines Halbleiterbauteils 1, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dieses Halbleiterbauteil ist ein Modul, das die in 12 gezeigte Prinzipschaltung nun in Hardware realisiert. Dazu weist das Halbleitermodul ein Verdrahtungssubstrat 4 auf, auf dessen Unterseite 17 die oben beschriebenen Verbindungselemente 7 als Außenkontakte 15 angeordnet sind. Ferner sind auf der Unterseite 17 als Halbleiterbauelemente 16 die MOSFETs 31 und 32 mit dem Verdrahtungssubstrat 4 elektrisch verbunden. Auf der Oberseite 23 des Verdrahtungssubstrats 4 sind die beiden diskreten Bauteile des LC-Tiefpasses angeordnet, und zusätzlich ein Halbleiterbauteilelement 16 als in tegrierte Schaltung IC zum Steuern der MOSFETs 31 und 32. Aufgrund der Höhe h der Außenkontakte 15 können auf der Unterseite 17 als MOSFETs 31 und 32 Standardbauteile eingesetzt werden, was die oben diskutierten Vorteile aufweist. 13 shows a schematic schematic diagram of a semiconductor device 1 , According to a first embodiment of the invention. This semiconductor device is a module that incorporates the in 12 shown principle circuit now realized in hardware. For this purpose, the semiconductor module has a wiring substrate 4 on, on its underside 17 the fasteners described above 7 as external contacts 15 are arranged. Furthermore, on the bottom 17 as semiconductor devices 16 the mosfets 31 and 32 with the wiring substrate 4 electrically connected. On the top 23 of the wiring substrate 4 the two discrete components of the LC low-pass filter are arranged, and additionally a semiconductor device element 16 as in integrated circuit IC for controlling the MOSFETs 31 and 32 , Due to the height h of the external contacts 15 can on the bottom 17 as MOSFETs 31 and 32 Standard components are used, which has the advantages discussed above.

14 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Halbleiterbauteil, gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vor einem Stapeln von zwei Halbleiterbauteilen 18 und 19. Bei diesem Halbleiterbauteil werden die erfindungsgemäßen Verbindungselemente genutzt, um einen Halbleiterbauteilstapel zu realisieren, der aus einem Basishalbleiterbauelement 18 und einem gestapelten Halbleiterbauelement 19 besteht. Beide Halbleiterbauelemente 18 und 19 weisen bereits voll ausgebildete Gehäuse mit eigenen Außenkontakten in Form von Lotkugeln auf. In dem Basishalbleiterbauelement 18 ist sogar ein Halbleiterstapelchip aus einem Halbleiterchip 37 mit Flipchip-Kontakten 36 und einem mit Kontaktflächen versehenen Halbleiterchip 39 angeordnet, der in einem Gehäuse 20 eingegossen ist. Dadurch ergibt sich eine Gesamthöhe des Gehäuses 20, die mit einem einzelnen Lotball als Außenkontakt des gestapelten Halbleiterbauelements 19 nicht zu überbrücken wäre. 14 shows a schematic cross section through a semiconductor device according to a second embodiment of the invention prior to stacking two semiconductor devices 18 and 19 , In this semiconductor device, the connecting elements of the invention are used to realize a semiconductor device stack consisting of a base semiconductor device 18 and a stacked semiconductor device 19 consists. Both semiconductor devices 18 and 19 already have fully trained housing with its own external contacts in the form of solder balls. In the base semiconductor device 18 is even a semiconductor stack chip from a semiconductor chip 37 with flipchip contacts 36 and a semiconductor chip provided with contact surfaces 39 arranged in a housing 20 is poured. This results in an overall height of the housing 20 used with a single solder ball as the external contact of the stacked semiconductor device 19 could not be bridged.

15 zeigt die Halbleiterbauteile 18 und 19 der 14 nach einem Stapeln zu einem Bauteil 3 einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung. Durch das Anbringen von Sockelkugeln mit Stützbeschichtung auf dem Verdrahtungssubstrat des Basishalbleiterelements 18 rund um das Gehäuse 20 ist der Abstand kein Problem, da sich beim Stapeln die Verbindungselementen 7 aus Sockelkugeln und Lotkugeln ausbilden und gleichzeitig über die Verbindungselemente 7 Kontakte zu dem gestapelten Halbleiterbauteilen 19 mit einem weiteren Halbleiterchip 43 herstellen. Die Außenkontakte 15 dieses Halbleiter bauteilstapels auf der Unterseite 28 des Basishalbleiterbauelements 18 können durch Standardlotbälle realisiert werden. Diese Außenkontakte 15 stehen über Durchkontakte 34 des Verdrahtungssubstrats 5 des Basishalbleiterbauelements 18 mit einer Verdrahtungsstruktur 35 auf der Oberseite 23 des Verdrahtungssubstrats 5 des Basishalbleiterelements 18 in Verbindung, und über diese Verdrahtungsstruktur 35 sind die Außenkontakte 15 sowohl mit den Flipchip-Kontakten 36 des unteren Halbleiterchips 37, als auch über Bonddrähte 38 des gestapelte Halbleiterchips 39 in dem Gehäuse 20 des Basishalbleiterbauelements 18 elektrisch verbunden. 15 shows the semiconductor devices 18 and 19 of the 14 after stacking into a component 3 a third embodiment of this invention. By attaching base balls with backing coating on the wiring substrate of the base semiconductor element 18 around the case 20 the distance is not a problem, because when stacking the fasteners 7 form from base balls and solder balls and at the same time on the verbin dung elements 7 Contacts to the stacked semiconductor devices 19 with another semiconductor chip 43 produce. The external contacts 15 this semiconductor component stack on the bottom 28 of the base semiconductor device 18 can be realized by standard solder balls. These external contacts 15 are over contacts 34 of the wiring substrate 5 of the base semiconductor device 18 with a wiring structure 35 on the top 23 of the wiring substrate 5 of the base semiconductor element 18 in connection, and via this wiring structure 35 are the external contacts 15 both with the flipchip contacts 36 of the lower semiconductor chip 37 , as well as over bonding wires 38 of the stacked semiconductor chip 39 in the case 20 of the base semiconductor device 18 electrically connected.

Darüber hinaus stehen die Außenkontakte 15 über die erfindungsgemäßen Verbindungselemente 7 und Kontaktanschlussflächen 21 des gestapelten Halbleiterbauelements 19 in Verbindung, wobei die Kontaktanschlussflächen 21 über entsprechende Durchkontakte 40 und eine Verdrahtungsstruktur 41 auf der Oberseite 23 des gestapelten Halbleiterbauelements 19 und über entsprechende Bondverbindung 42 mit dem Halbleiterchip 43 des gestapelten Halbleiterbauelements 19 elektrisch in Verbindung stehen. Dabei kann die Lotkugel 6 einen Standardaußenkontakt des gestapelten Halbleiterbauteils 19 darstellen, und die Sockelkugel 8 zusätzlich auf der Oberseite 22 des Verdrahtungssubstrats 5 des Basisbauteilelements 18 vorgesehen werden. Beim Stapeln des Standardhalbleiterbauteils 19 werden lediglich die Außenkontakte in Form von Lotkugeln 6 des zu stapelnden Halbleiterbauelementes 19 auf die Sockelkugeln 8 des Basishalbleiterbauelements 18 ausgerichtet, und der in 14 gezeigte Halbleiterbauelementstapel aus Standard-Halbleiterbauelementen 18 und 19 verwirklicht, die auch als einzelne Halbleiterbauteile vermarktet werden können.In addition, the external contacts 15 via the connecting elements according to the invention 7 and contact pads 21 the stacked semiconductor device 19 in conjunction with the contact pads 21 via corresponding vias 40 and a wiring structure 41 on the top 23 the stacked semiconductor device 19 and via appropriate bond connection 42 with the semiconductor chip 43 the stacked semiconductor device 19 communicate electrically. In this case, the solder ball 6 a standard outer contact of the stacked semiconductor device 19 represent, and the base ball 8th additionally on the top 22 of the wiring substrate 5 of the base member element 18 be provided. When stacking the standard semiconductor device 19 only the external contacts in the form of solder balls 6 of the semiconductor device to be stacked 19 on the base balls 8th of the base semiconductor device 18 aligned, and the in 14 shown semiconductor device stack of standard semiconductor devices 18 and 19 which can also be marketed as individual semiconductor devices.

11
Halbleiterbauteil (erste Ausführungsform)Semiconductor device (first embodiment)
22
Halbleiterbauteil (zweite Ausführungsform)Semiconductor device (second embodiment)
33
Halbleiterbauteil (dritte Ausführungsform)Semiconductor device Third Embodiment
44
Verdrahtungssubstrat mit gestapelten Lotkugelnwiring substrate with stacked solder balls
55
Verdrahtungssubstrats ohne gestapelte Lotkugelnwiring substrate without stacked solder balls
66
Lotkugel (gestapelt)solder ball (Stacked)
77
Verbindungselementconnecting element
88th
Sockelkugelbase ball
99
Kontaktanschlussfläche des VerdrahtungssubstratContact surface of the wiring substrate
1010
Schutzbeschichtung der Sockelkugelprotective coating the base ball
1111
Oberfläche der SockelkugelSurface of the base ball
1212
Grenzfläche der Sockelkugel (frei von Schutzbeschichtung)Interface of the Base ball (free of protective coating)
1313
Polymerbeschichtungpolymer coating
1414
Polymerkugel (metallbeschichtet)polymer ball (Metallized)
1515
Außenkontakt des Halbleiterbauteilsoutside Contact of the semiconductor device
1616
HalbleiterbauelementSemiconductor device
1717
Unterseite des Verdrahtungssubstratsbottom of the wiring substrate
1818
BasishalbleiterbauelementBased semiconductor device
1919
gestapelten Halbleiterbauelementstacked Semiconductor device
2020
Gehäuse des BasishalbleiterbauelementsHousing of Based semiconductor device
2121
Kontaktanschlussfläche des BasishalbleiterbauelementsContact surface of the Based semiconductor device
2222
Oberseite des Verdrahtungssubstrats des Basishalbleiterbauelementstop of the wiring substrate of the base semiconductor device
2323
Oberseite des Verdrahtungssubstrats mit gestapelten Lotkugelntop of the wiring substrate with stacked solder balls
2424
Lötstopplackschichtsolder resist layer
2525
Flussmittelflux
2626
Druckwerkzeugpressure tool
2727
Polyimidpolyimide
2828
Unterseite des Verdrahtungssubstrats des Basishalbleiterbauelementsbottom of the wiring substrate of the base semiconductor device
2929
Weichlotsolder
3030
Schaltungsknotencircuit node
3131
MOSFETMOSFET
3232
MOSFETMOSFET
3333
SchaltungsnetzteilCircuit power supply
3434
Durchkontaktethrough contacts
3535
Verdrahtungsstrukturwiring structure
3636
Flipchip-KontaktFlip-Contact
3737
unterer Halbleiterchiplower Semiconductor chip
3838
Bonddrahtbonding wire
3939
gestapelter Halbleiterchipstacked Semiconductor chip
4040
Durchkontakte des gestapelten Halbleiterbauelementsthrough contacts the stacked semiconductor device
4141
Verdrahtungsstruktur des gestapelten Halbleiterbauelementswiring structure the stacked semiconductor device
4242
Bondverbindung des gestapelten Halbleiterbauelementsbond the stacked semiconductor device
4343
Halbleiterchip des gestapelten HalbleiterbauelementsSemiconductor chip the stacked semiconductor device
CC
Kondensatorcapacitor
LL
Induktivitätinductance
ICIC
integrierte Schaltungintegrated circuit
hH
Höhe des VerbindungselementesHeight of the connecting element
dd
Durchmesser der Lotkugeldiameter the solder ball

Claims (12)

Halbleiterbauteil mit Verdrahtungssubstrat (4) und Lotkugeln (6) als Verbindungselement (7), wobei das Verbindungselement (7) mindestens eine Sockelkugel (8) und eine auf der Sockelkugel (8) gestapelte Lotkugel (6) aufweist, wobei die Lotkugel (6) mindestens teilweise ein lötbares Lotmaterial aufweist und wobei die Sockelkugel (8) mit einer Kontaktanschlussfläche (9) des Verdrahtungssubstrats (4) elektrisch in Verbindung steht und eine nicht vom Lotmaterial der Lotkugel (6) benetzbare Schutzbeschichtung (10) auf ihrer Oberfläche (11) aufweist, die eine Oxid- oder Nitrid- oder Sulfidschicht des Materials der Sockelkugel (8) aufweist, wobei eine Grenzfläche (12) der Sockelkugel (8) frei von der Schutzbeschichtung (10) ist, und wobei die Grenzfläche (12) stoffschlüssig mit dem Material der Lotkugel verbunden ist.Semiconductor device with a wiring substrate ( 4 ) and solder balls ( 6 ) as a connecting element ( 7 ), wherein the connecting element ( 7 ) at least one base ball ( 8th ) and one on the base ball ( 8th ) stacked solder ball ( 6 ), wherein the solder ball ( 6 ) at least partially comprises a solderable solder material and wherein the base ball ( 8th ) with a contact pad ( 9 ) of the wiring substrate ( 4 ) is electrically connected and one not from the solder material of the solder ball ( 6 ) wettable protective coating ( 10 ) on its surface ( 11 ) having an oxide or nitride or sulfide layer of the material of the base ball ( 8th ), wherein a Interface ( 12 ) of the base ball ( 8th ) free from the protective coating ( 10 ), and wherein the interface ( 12 ) is materially connected to the material of the solder ball. Halbleiterbauteil mit Verdrahtungssubstrat (4) und Lotkugeln (6) als Verbindungselement (7), wobei das Verbindungselement (7) mindestens eine Sockelkugel (8) und eine auf der Sockelkugel (8) gestapelte Lotkugel (6) aufweist, wobei die Lotkugel (6) mindestens teilweise ein lötbares Lotmaterial aufweist und wobei die Sockelkugel (8) mit einer Kontaktanschlussfläche (9) des Verdrahtungssubstrats (4) elektrisch in Verbindung steht und eine nicht vom Lotmaterial der Lotkugel (6) benetzbare Schutzbeschichtung (10) auf ihrer Oberfläche (11) aufweist, die eine Metallbeschichtung ist, wobei das Metall nicht vom Lotmaterial der Lotkugel (6) benetzbar ist, wobei eine Grenzfläche (12) der Sockelkugel (8) frei von der Schutzbeschichtung (10) ist, und wobei die Grenzflä che (12) stoffschlüssig mit dem Material der Lotkugel verbunden ist.Semiconductor device with a wiring substrate ( 4 ) and solder balls ( 6 ) as a connecting element ( 7 ), wherein the connecting element ( 7 ) at least one base ball ( 8th ) and one on the base ball ( 8th ) stacked solder ball ( 6 ), wherein the solder ball ( 6 ) at least partially comprises a solderable solder material and wherein the base ball ( 8th ) with a contact pad ( 9 ) of the wiring substrate ( 4 ) is electrically connected and one not from the solder material of the solder ball ( 6 ) wettable protective coating ( 10 ) on its surface ( 11 ), which is a metal coating, wherein the metal is not from the solder material of the solder ball ( 6 ) is wettable, with an interface ( 12 ) of the base ball ( 8th ) free from the protective coating ( 10 ), and where the interface ( 12 ) is materially connected to the material of the solder ball. Halbleiterbauteil mit einem Modul aus gestapelten Halbleiterbauelementen (18, 19) mit mindestens einem Basishalbleiterelement (18) und einem gestapelten Halbleiterbauelement (19), das auf seiner Unterseite (17) Lotkugeln aufweist, während das Basishalbleiterbauelement (19) Sockelkugeln (8) mit nicht vom Lotmaterial der Lotkugel (6) benetzbarer Schutzbeschichtung (10) auf ihren Oberflächen (11) aufweist, wobei die Schutzbeschichtung (10) eine Oxid- oder Nitrid- oder Sulfidschicht des Materials der Sockelkugel (8) aufweist, wobei die Sockelkugeln derart angeordnet sind, dass sie ein Gehäuse (20) des Basishalbleiterbauelements (18) umgeben, und mit den Lotkugeln (6) des gestapelten Halbleiterbauelements (19) stoffschlüssig verbunden sind und Verbindungselemente (7) bilden, welche den Zwischenraum zwischen den Halbleiterbauelementen überbrücken.Semiconductor device having a module of stacked semiconductor devices ( 18 . 19 ) with at least one base semiconductor element ( 18 ) and a stacked semiconductor device ( 19 ), which on its underside ( 17 ) Has solder balls, while the base semiconductor component ( 19 ) Base balls ( 8th ) not with the solder material of the solder ball ( 6 ) wettable protective coating ( 10 ) on their surfaces ( 11 ), the protective coating ( 10 ) an oxide or nitride or sulfide layer of the material of the base ball ( 8th ), wherein the base balls are arranged such that they form a housing ( 20 ) of the base semiconductor component ( 18 ), and with the solder balls ( 6 ) of the stacked semiconductor device ( 19 ) are materially connected and fasteners ( 7 ), which bridge the gap between the semiconductor devices. Halbleiterbauteil mit einem Modul aus gestapelten Halbleiterbauelementen (18, 19) mit mindestens einem Basishalbleiterelement (18) und einem gestapelten Halbleiterbauelements (19), das auf seiner Unterseite (17) Lotkugeln aufweist während das Basishalbleiterbauelement (19) Sockelkugeln (8) mit nicht vom Lotmaterial der Lotkugel (6) benetzbarer Schutzbeschichtung (10) auf ihren Oberflächen (11) aufweist, die eine Metallbeschichtung ist, wobei die Sockelkugeln derart angeordnet sind, dass sie ein Gehäuse (20) des Basishalbleiterbauelements (18) umgeben, und mit den Lotkugeln (6) des gestapelten Halbleiterbauelements (19) stoffschlüssig verbunden sind und Verbindungselemente (7) bilden, welche den Zwischenraum zwischen den Halbleiterbauelementen überbrücken.Semiconductor device having a module of stacked semiconductor devices ( 18 . 19 ) with at least one base semiconductor element ( 18 ) and a stacked semiconductor device ( 19 ), which on its underside ( 17 ) Has solder balls while the base semiconductor component ( 19 ) Base balls ( 8th ) not with the solder material of the solder ball ( 6 ) wettable protective coating ( 10 ) on their surfaces ( 11 ), which is a metal coating, wherein the base balls are arranged such that they form a housing ( 20 ) of the base semiconductor component ( 18 ), and with the solder balls ( 6 ) of the stacked semiconductor device ( 19 ) are materially connected and fasteners ( 7 ), which bridge the gap between the semiconductor devices. Halbleiterbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sockelkugel (8) eine SnAgCu-Metalllegierung und die Lotkugel (6) eine SnPbAg-Metalllegierung aufweist.Semiconductor component according to one of the preceding claims, characterized in that the base ball ( 8th ) a SnAgCu metal alloy and the solder ball ( 6 ) comprises a SnPbAg metal alloy. Halbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sockelkugel (8) und die Lotkugel (6) ein Lotmaterial mit gleichem Schmelzpunkt aufweisen und die Sockelkugel (8) eine selbsttragende und formstabile Schutzbeschichtung (10) aufweist.Semiconductor component according to one of claims 1 to 4, characterized in that the base ball ( 8th ) and the solder ball ( 6 ) have a solder material with the same melting point and the base ball ( 8th ) a self-supporting and dimensionally stable protective coating ( 10 ) having. Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile (1) mit Verdrahtungssubstraten (4) und Lotkugeln (6) als Verbindungselemente (7), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines Nutzens mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionen, wobei der Nutzen in den Halbleiterbauteilpositionen eine Verdrahtungsstruktur der Verdrahtungssubstrate (4) mit Bereichen für Halbleiterbauelemente (16) und außerhalb dieser Bereiche Positionen mit Kontaktanschlussflächen (9) für ein Anbringen von Sockelkugeln (8) aufweist; – Bestücken der Kontaktanschlussflächen mit Sockelkugeln (8); – Erzeugen einer von Lotmaterial nicht benetzbaren Schutzbeschichtung (10) auf den Sockelkugeln (8), indem die Sockelkugeln (8) oxidiert, nitriert oder mit einer Sulfidschicht versehen werden; – selektives Entfernen der Schutzbeschichtung (10) in einem für eine Grenzfläche (12) zu einer Lotkugel (6) vorgesehenen Bereich der Oberfläche der Sockelkugel (8); – Aufbringen einer Lotkugel (6) auf die Grenzfläche (12); – Bestücken der Halbleiterbauteilpositionen mit Halbleiterbauteilelementen (16) unter Verbinden der Halbleiterbauteilelemente (16) mit der Verdrahtungsstruktur; – Auftrennen des Nutzens in einzelne Halbleiterbauteile (1).Method for producing a plurality of semiconductor components ( 1 ) with wiring substrates ( 4 ) and solder balls ( 6 ) as connecting elements ( 7 ), the method comprising the following method steps: - producing a benefit with semiconductor device positions arranged in rows and columns, wherein the use in the semiconductor device positions comprises a wiring structure of the wiring substrates ( 4 ) with areas for semiconductor devices ( 16 ) and outside these areas positions with contact pads ( 9 ) for attaching base balls ( 8th ) having; - Equipping the contact pads with base balls ( 8th ); Producing a protective coating which is not wettable by solder material ( 10 ) on the base balls ( 8th ), by the base balls ( 8th ) are oxidized, nitrided or provided with a sulphide layer; Selective removal of the protective coating ( 10 ) in one for an interface ( 12 ) to a solder ball ( 6 ) provided area of the surface of the base ball ( 8th ); - applying a solder ball ( 6 ) on the interface ( 12 ); - populating the semiconductor component positions with semiconductor device elements ( 16 ) with connection of the semiconductor device elements ( 16 ) with the wiring structure; - separating the benefit into individual semiconductor components ( 1 ). Verfahren zur Herstellung mehrerer Halbleiterbauteile (1) mit Verdrahtungssubstraten (4) und Lotkugeln (6) als Verbindungselemente (7), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Herstellen eines Nutzens mit in Zeilen und Spalten angeordneten Halbleiterbauteilpositionen, wobei der Nutzen in den Halbleiterbauteilpositionen eine Verdrahtungsstruktur der Verdrahtungssubstrate (4) mit Bereichen für Halbleiterbauelemente (16) und außerhalb dieser Bereiche Positionen mit Kontaktanschlussflächen (9) für ein Anbringen von Sockelkugeln (8) aufweist; – Bestücken der Kontaktanschlussflächen mit Sockelkugeln (8); – Erzeugen einer von Lotmaterial nicht benetzbaren Schutzbeschichtung (10) auf den Sockelkugeln (8), indem auf den Sockelkugeln (8) ein Metall abgeschieden wird, das nicht vom Lotmaterial benetzbar ist; – selektives Entfernen der Schutzbeschichtung (10) in einem für eine Grenzfläche (12) zu einer Lotkugel (6) vorgesehenen Bereich der Oberfläche der Sockelkugel (8); – Aufbringen einer Lotkugel (6) auf die Grenzfläche (12); – Bestücken der Halbleiterbauteilpositionen mit Halbleiterbauteilelementen (16) unter Verbinden der Halbleiterbauteilelemente (16) mit der Verdrahtungsstruktur; – Auftrennen des Nutzens in einzelne Halbleiterbauteile (1).Method for producing a plurality of semiconductor components ( 1 ) with wiring substrates ( 4 ) and solder balls ( 6 ) as connecting elements ( 7 ), the method comprising the following method steps: - producing a benefit with semiconductor device positions arranged in rows and columns, wherein the use in the semiconductor device positions comprises a wiring structure of the wiring substrates ( 4 ) with areas for semiconductor devices ( 16 ) and outside these areas positions with contact pads ( 9 ) for attaching base balls ( 8th ) having; - Equipping the contact pads with base balls ( 8th ); Producing a protective coating which is not wettable by solder material ( 10 ) on the base balls ( 8th ) by placing on the base balls ( 8th ) abge a metal is divorced that is not wettable by the solder material; Selective removal of the protective coating ( 10 ) in one for an interface ( 12 ) to a solder ball ( 6 ) provided area of the surface of the base ball ( 8th ); - applying a solder ball ( 6 ) on the interface ( 12 ); - populating the semiconductor component positions with semiconductor device elements ( 16 ) with connection of the semiconductor device elements ( 16 ) with the wiring structure; - separating the benefit into individual semiconductor components ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sockelkugeln (8) als Außenkontakte (15) der Halbleiterbauteile (1) auf Positionen mit Kontaktanschlussflächen (9) auf der Unterseite des Nutzens derart angeordnet werden, dass sie mindestens einen Bereich mit einem Halbleiterbauelement (16) umgeben, und wobei auf der Oberseite des Nutzens weitere Bereiche für Halbleiterbauelemente vorgesehen werden.Method according to claim 7 or claim 8, characterized in that the base balls ( 8th ) as external contacts ( 15 ) of the semiconductor components ( 1 ) on positions with contact pads ( 9 ) are arranged on the underside of the benefit such that they cover at least one area with a semiconductor device ( 16 ), and on the top of the benefit further areas for semiconductor devices are provided. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils (3) mit einem Modul aus gestapelten Halbleiterbauelementen (18, 19), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Bereitstellen eines Basishalbleiterbauelements (18) mit einem Verdrahtungssubstrat (4) und einem auf dem Verdrahtungssubstrat (4) angeordneten Gehäuse (20) mit mindestens einem Halbleiterchip (37, 39), wobei rund um das Gehäuse (20) Sockelkugeln (8) mit nicht von Lotmaterial benetzbarer Schutzbeschichtung (10) auf ihren Oberflächen (11) angeordnet sind, wobei die Schutzbeschichtung (10) eine Oxid- oder Nitrid- oder Sulfidschicht des Materials der Sockelkugel (8) aufweist; – Bereitstellen eines zu stapelnden Halbleiterbauelements (19), das auf einer Oberseite seines Verdrahtungssubstrats (5) einen Halbleiterchip (43) und auf einer Unterseite des Verdrahtungssubstrats (5) Lotkugeln (6) aufweist, die derart angeordnet sind, dass ihre Anordnung derjenigen der Sockelkugeln (8) auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats (4) des Basishalbleiterbauelements (18) entsprechen; – Stapeln des zu stapelnden Halbleiterbauelements (19) auf dem Basishalbleiterbauelement (18) unter Ausbilden von Verbindungselementen (7) aus Sockelkugeln (8) und Lotkugeln (6).Method for producing a semiconductor component ( 3 ) with a module of stacked semiconductor devices ( 18 . 19 ), the method comprising the following method steps: - providing a base semiconductor component ( 18 ) with a wiring substrate ( 4 ) and one on the wiring substrate ( 4 ) arranged housing ( 20 ) with at least one semiconductor chip ( 37 . 39 ), whereby around the housing ( 20 ) Base balls ( 8th ) with non-wettable by solder material protective coating ( 10 ) on their surfaces ( 11 ), the protective coating ( 10 ) an oxide or nitride or sulfide layer of the material of the base ball ( 8th ) having; Providing a semiconductor component to be stacked ( 19 ) placed on top of its wiring substrate ( 5 ) a semiconductor chip ( 43 ) and on an underside of the wiring substrate ( 5 ) Solder balls ( 6 ), which are arranged such that their arrangement of those of the base balls ( 8th ) on top of the wiring substrate ( 4 ) of the base semiconductor component ( 18 ) correspond; Stacking the semiconductor device to be stacked ( 19 ) on the base semiconductor device ( 18 ) forming connecting elements ( 7 ) of base balls ( 8th ) and solder balls ( 6 ). Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils (3) mit einem Modul aus gestapelten Halbleiterbauelementen (18, 19), wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Bereitstellen eines Basishalbleiterbauelements (18) mit einem Verdrahtungssubstrat (4) und einem auf dem Verdrahtungssubstrat (4) angeordneten Gehäuse (20) mit mindestens einem Halbleiterchip (37, 39), wobei rund um das Gehäuse (20) Sockelkugeln (8) mit nicht von Lotmaterial benetzbarer Schutzbeschichtung (10) auf ihren Oberflächen (11) angeordnet sind, wobei die Schutzbeschichtung (10) eine Metallbeschichtung ist; – Bereitstellen eines zu stapelnden Halbleiterbauelements (19), das auf einer Oberseite seines Verdrahtungssubstrats (5) einen Halbleiterchip (43) und auf einer Unterseite des Verdrahtungssubstrats (5) Lotkugeln (6) aufweist, die derart angeordnet sind, dass ihre Anordnung derjenigen der Sockelkugeln (8) auf der Oberseite des Verdrahtungssubstrats (4) des Basishalbleiterbauelements (18) entsprechen; – Stapeln des zu stapelnden Halbleiterbauelements (19) auf dem Basishalbleiterbauelement (18) unter Ausbilden von Verbindungselementen (7) aus Sockelkugeln (8) und Lotkugeln (6).Method for producing a semiconductor component ( 3 ) with a module of stacked semiconductor devices ( 18 . 19 ), the method comprising the following method steps: - providing a base semiconductor component ( 18 ) with a wiring substrate ( 4 ) and one on the wiring substrate ( 4 ) arranged housing ( 20 ) with at least one semiconductor chip ( 37 . 39 ), whereby around the housing ( 20 ) Base balls ( 8th ) with non-wettable by solder material protective coating ( 10 ) on their surfaces ( 11 ), the protective coating ( 10 ) is a metal coating; Providing a semiconductor component to be stacked ( 19 ) placed on top of its wiring substrate ( 5 ) a semiconductor chip ( 43 ) and on an underside of the wiring substrate ( 5 ) Solder balls ( 6 ), which are arranged such that their arrangement of those of the base balls ( 8th ) on top of the wiring substrate ( 4 ) of the base semiconductor component ( 18 ) correspond; Stacking the semiconductor device to be stacked ( 19 ) on the base semiconductor device ( 18 ) forming connecting elements ( 7 ) of base balls ( 8th ) and solder balls ( 6 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sockelkugeln (8) aufeinander gelötet werden, bevor eine Lotkugel (9) als Abschluss des Verbindungselementes (7) aufgebracht wird.Method according to one of claims 7 to 11, characterized in that a plurality of base balls ( 8th ) are soldered on each other before a solder ball ( 9 ) as a conclusion of the connecting element ( 7 ) is applied.
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