半導(dǎo)體器件和用于制造半導(dǎo)體器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及半導(dǎo)體器件和用于制造半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微電子器件可包括可具有不同的大小和形式的多個半導(dǎo)體芯片。微電子器件的較高集成和更緊湊設(shè)計的趨勢可能要求提供大規(guī)模集成的芯片集成技術(shù)。
【附圖說明】
[0003]附圖被包括以提供對示例的進(jìn)一步理解，并被合并在這個說明書中且構(gòu)成這個說明書的一部分。附圖圖示示例并與描述一起用來解釋示例的原理。其它示例和示例的很多意圖的優(yōu)點容易被認(rèn)識到，因為它們通過參考下面的詳細(xì)描述而變得更好理解。附圖的元件相對于彼此不一定按比例。相同的參考數(shù)字可指定對應(yīng)的相同部件。
[0004]圖1到10示意性圖示用于提供將不同大小和形式的半導(dǎo)體芯片嵌入的核心層封裝的方法的橫截面視圖。
[0005]圖11示意性圖示將兩個半導(dǎo)體芯片嵌入的封裝1100的橫截面視圖。
[0006]圖12示意性圖示用于制造包括半導(dǎo)體芯片的器件的方法1200。
[0007]圖13示意性圖示用于制造包括兩個半導(dǎo)體芯片的器件的方法1300。
【具體實施方式】
[0008]在下面的詳細(xì)描述中，參考形成其一部分的附圖，且其中通過例證示出其中本公開可被實踐的特定示例。在這個方面中，可參考正被描述的附圖的方位來使用方向術(shù)語，諸如“頂部”、“底部”、“前面”、“后面”、“最前部”、“尾部”等。因為示例的部件可被定位于多個不同的方位中，方向術(shù)語可用于說明的目的且決不是限制性的。理解的是，其它示例可被利用，且結(jié)構(gòu)或邏輯改變可被做出而不脫離本公開的概念。下面的詳細(xì)描述因此不應(yīng)在限制的意義上被理解。
[0009]本文中描述的各種示例的特征可彼此組合，除非另有特別說明。
[0010]如在這個說明書中采用的，術(shù)語“耦合”和/或“電氣地耦合”并不打算意指元件必須直接耦合在一起。插入元件可被提供在“耦合的”或“電氣地耦合的”元件之間。
[0011]如在下文中描述的管芯可以是半導(dǎo)體材料的小塊，其上可制造給定的功能電路。集成電路可通過諸如光刻的工藝在電子級硅或其它半導(dǎo)體材料的單個晶片上的大批量地產(chǎn)生。晶片可被切割成很多片，其中這些片中的每一個片可被稱為“管芯”。以后，分開的管芯中的一個或多個管芯可被封裝。封裝可涉及將管芯附接到襯底，向管芯提供電氣連接并提供至少部分地密封管芯的封裝。
[0012]在下文中描述了包含多個半導(dǎo)體芯片(B卩，包括給定功能電路的管芯)的器件。注意的是，可在這個說明書中同義地使用術(shù)語“管芯”、“半導(dǎo)體管芯”、“芯片”和“半導(dǎo)體芯片”。特別是，管芯或半導(dǎo)體芯片可包括功率半導(dǎo)體。功率半導(dǎo)體芯片是可設(shè)計成處理相當(dāng)大的功率水平的特定類型的半導(dǎo)體芯片。功率半導(dǎo)體芯片可特別地被配置成切換和控制電流和/或電壓。它們可被實現(xiàn)為功率MOSFET、IGBT、JFET、功率雙極型晶體管和二極管。可例如在大部分電源、DC到DC轉(zhuǎn)換器和電機(jī)控制器中找到功率半導(dǎo)體芯片。功率半導(dǎo)體芯片可被堆疊在彼此的頂部上，以用于特定的應(yīng)用，諸如，例如半橋電路。
[0013]在本文中描述的半導(dǎo)體芯片可具有不同的類型，可通過不同的技術(shù)制造，并可包括例如集成電、電光或機(jī)電電路或無源器件。集成電路可例如被設(shè)計為邏輯集成電路、模擬集成電路、混合信號集成電路、功率集成電路、存儲器電路或集成無源器件。此外，半導(dǎo)體芯片可被配置為所謂的MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))，并可包括微機(jī)械結(jié)構(gòu)，諸如橋、薄膜或舌狀物結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體芯片不需要由特定的半導(dǎo)體材料(例如S1、SiC、SiGe, GaAs)制造，且此外可包含不是半導(dǎo)體的無機(jī)和/或有機(jī)材料，諸如，例如絕緣體、塑料或金屬。而且，半導(dǎo)體芯片可被封裝或解封裝。
[0014]特別是，可涉及具有垂直結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體芯片，S卩，半導(dǎo)體芯片可被以這樣的方式制造，使得電流可在垂直于半導(dǎo)體芯片的主面的方向上流動。具有垂直結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體芯片可具有在其兩個主面上，即，在其頂側(cè)面和底側(cè)面上的電極。特別是，功率半導(dǎo)體芯片可具有垂直結(jié)構(gòu)，并可具有在兩個主面上的負(fù)載電極。垂直功率半導(dǎo)體芯片可例如被配置為功率MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)、IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)、JFET (結(jié)型柵場效應(yīng)晶體管)、功率雙極型晶體管或二極管。通過舉例，功率MOSFET的源極電極和柵極電極可位于一個面上，而功率MOSFET的漏極電極可被布置在另一面上。此外，在本文中描述的器件可包括集成電路，其被配置成控制功率半導(dǎo)體芯片的集成電路。
[0015]半導(dǎo)體芯片可具有接觸焊盤(或接觸元件或端子)，其可允許進(jìn)行與包括在半導(dǎo)體芯片中的集成電路的電接觸。接觸焊盤可包括可施加到半導(dǎo)體材料的一個或多個金屬層。金屬層可被制造有任何期望的幾何形狀和任何期望的材料成分。金屬層可例如以覆蓋區(qū)域的層的形式。任何期望的金屬或金屬合金(例如鋁、鈦、金、銀、銅、鈀、鉬、鎳、鉻或鎳釩)可用作材料。金屬層不需要是同質(zhì)的或由僅僅一種材料制造，也就是說，包含在金屬層中的材料的各種成分和濃度是可能的。
[0016]具有導(dǎo)體線(或?qū)w跡線)的形狀的一個或多個金屬層可被提供并可電氣地耦合到半導(dǎo)體芯片。金屬層可例如用于產(chǎn)生再分布層。導(dǎo)體線可用作布線層以進(jìn)行與來自器件外部的半導(dǎo)體芯片的電接觸和/或進(jìn)行與其它半導(dǎo)體芯片和/或包含在器件中的部件的電接觸。導(dǎo)體線可將半導(dǎo)體芯片的接觸焊盤耦合到外部接觸焊盤。導(dǎo)體線可被制造有任何期望的幾何形狀和任何期望的材料成分。任何期望的金屬(例如鋁、鎳、鈀、銀、錫、金或銅或金屬合金)可用作材料。導(dǎo)體線不需要是同質(zhì)的或由僅僅一種材料制造，也就是說，包含在導(dǎo)體線中的材料的各種成分和濃度是可能的。此外，導(dǎo)體線可被布置在電絕緣層之上或之下或之間。
[0017]下面描述的器件可包括可具有任何形狀和大小的外部接觸焊盤(或外部接觸元件)。外部接觸焊盤可從器件外部接近，并可因此允許進(jìn)行與來自器件外部的半導(dǎo)體芯片的電接觸。外部接觸焊盤可由例如金屬(諸如銅、鋁或金)、金屬合金或?qū)щ娪袡C(jī)材料的任何期望的導(dǎo)電材料組成。外部接觸焊盤可由金屬層的部分形成。焊料(諸如焊球或焊料凸塊)可被沉積在外部接觸焊盤上。
[0018]半導(dǎo)體芯片或半導(dǎo)體芯片的至少部分可覆蓋有密封材料，其可以是電絕緣的并可形成密封主體。例如，密封材料可包括預(yù)浸材料、樹脂和層壓材料中的至少一個。
[0019]在本文中描述的器件可包括至少一個安裝表面。安裝表面可用來將器件安裝到另一部件上，例如電路板，諸如PCB (印刷電路板)。外部接觸元件且特別是外部接觸表面可被布置在安裝表面上以允許將器件電氣地耦合到器件被安裝于其上的部件。諸如焊球或其它適當(dāng)?shù)倪B接元件之類的焊料沉積物可用于建立在器件和器件被安裝于其上的部件之間的電連接和特別是機(jī)械連接。
[0020]下面關(guān)于圖1到10描述的方法可被稱為“嵌入工藝”。
[0021]圖1到10示意性地圖示用于提供將不同大小和形式的半導(dǎo)體芯片嵌入的核心層封裝的方法的橫截面視圖。
[0022]圖1示意性地圖示示例性光刻行為100?；A(chǔ)材料可以是在載體101上的電鍍導(dǎo)電箔103，諸如在Al (鋁)載體101上的Cu (銅)箔103。在一個示例中，面板可具有大約400 mm x 300 mm的大小。Cu箔的厚度可根據(jù)管芯厚度來選擇，并可具有在50 Mm (微米)和80 Mm (微米)之間的范圍內(nèi)的示例性厚度。在一個示例中，Al載體101可具有100 Mm(微米)的厚度。在一個示例中，Al載體101可具有在50 Mm (微米)和100 Mm (微米)之間的厚度。
[0023]第一工藝步驟可以是阻焊劑105的層壓。在層壓之后，可通過使用掩模對準(zhǔn)器或LDI (激光直接成像)來使抗蝕劑105曝光。在曝光之后，抗蝕劑105可被顯影并從切割道107和管芯可在以后的工藝步驟中嵌入其中的區(qū)域109移除。如果需要，阻焊劑105也可從其中在以后的工藝步驟中要求附加的開口的區(qū)域移除，例如以提供通孔。
[0024]在一個示例中，箔103可以是金屬箔，諸如銅(Cu)箔、鋁(Al)箔、銀(Ag)箔、鎳(Ni)箔、鈀(Pd)箔、金(Au)箔或包括例如下列項之一的這樣的金屬的組合的多層箔:N1、Pd和Au ；Ni和Pd ；Ni和Au ;N1、Pd、Ag和Au ;Cu、Pd和Ni。載體101可以是Cu或Al箔或具有從大約40到大約200 Mm (微米)的厚度的鋼載體。在頂表面上，功能箔103可被電鍍。在其它示例中，Cu或Al箔可具有大約35到60 Mm (微米)、35到80 Mm (微米)、25到70 Mm(微米)、50到90 Mm (微米)、45到60 Mm (微米)、25到80 Mm (微米)、10到100 Mm (微米)、5到200 Mm (微米)、35到200 Mm (微米)、5