半导体装置管芯附接制造方法及图纸

本发明专利技术涉及半导体装置管芯附接。一种半导体装置具有第一和第二半导体管芯，该第一和第二半导体管芯具有存在电接触元件的有源面和背面，背面附接到导电管芯支撑体上并排的第一和第二接合区域。电绝缘材料层被施加到管芯支撑体的第一接合区域。电绝缘的粘附接合材料层将第一半导体管芯的背面通过电绝缘材料层附接到管芯支撑体的第一接合区域。导电的粘附接合材料层将第二半导体管芯的背面粘附到管芯支撑体的第二接合区域。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置管芯附接
本申请涉及半导体装置组装，并且更具体地，涉及将半导体管芯（die)附接到基 板或者引线框架的管芯支撑区域的方法。
技术介绍
半导体装置通常被以如下的方式封装：半导体管芯安装到管芯支撑体上，该管芯 的背面附接到该管芯支撑体且该管芯的具有接触垫的有源面朝上（或者暴露）。例如，该管 芯支撑体可以是基板或者引线框架的标志板（flag)(或者桨片状物（paddle))。在典型的 管芯附接工艺期间，在管芯和支撑体之间设置液态的、粘滞的或可延展的粘附接合材料并 允许其固化。典型的管芯接合材料是可固化成固态的聚合物弹性粘合剂，诸如环氧树脂；替 换地，可在管芯和支撑体之间放置软焊料或者共晶合金（eutectic alloy)，使其熔化并随 后允许其固化。 如果管芯支撑体是电绝缘基板，则通常它也是热绝缘的。然而，对于某些类型的半 导体装置，期望将半导体管芯安装到散热元件上，例如金属或其它导热标志板，以便分布和 耗散内部产生的热。可能也期望将半导体管芯的背面与导电的管芯支撑体电连接，例如如 果管芯支撑体提供电压供给连接的话。另一方面，有时期望半导体管芯的背面与导电且导 热的管芯支撑体电绝缘。 半导体装置可以具有单个半导体管芯、堆叠的若干半导体管芯、或并排放置的管 芯。可能期望半导体管芯中的一个管芯的背面与导电的管芯支撑体电连接，同时半导体管 芯中的另一个管芯的背面附接到公共导电管芯支撑体但与其电绝缘。 为了使半导体管芯的背面与导电管芯支撑体绝缘，通常使用电绝缘接合材料。然 而，已经发现，由于不希望的通过该电绝缘接合材料的电连接，例如由于管芯的背面上的导 电异物材料诸如金属颗粒、或碎屑、或不规则物，发生某些故障。增加电绝缘接合材料的厚 度可降低故障的发生，但是不足以消除故障而无需不太实用的或者昂贵的接合工艺，并且 不希望地增加了与管芯支撑体的热绝缘。 【附图说明】 本专利技术以示例的方式进行阐明，并且不限于附图中所示的实施方式，在附图中，相 同的标记代表相似元素。附图中的元素是出于简明的目的示出，并且并不必然按尺寸绘制。 尤其是，出于图形的原因，某些垂直尺寸相比于水平尺寸已作了放大。 图1是具有附接到管芯支撑体的半导体管芯的常规半导体装置的放大的截面图； 图2是图1中半导体管芯的一部分的更加放大的截面图； 图3是具有附接到共同管芯支撑体的两个半导体管芯的常规半导体装置的放大 的截面图； 图4是按照本专利技术的一个实施方式具有附接到管芯支撑体的半导体管芯的半导 体装置的放大的截面图； 图5是依照本专利技术的另一实施方式的，具有两个附接到共同管芯支撑体的半导体 管芯的半导体装置的放大的截面图，一个使用绝缘粘附剂且另一使用导电粘附剂；以及 图6是依照本专利技术的一实施方式的，组装如图4或5所示的具有附接到管芯支撑 体的半导体管芯或者两个附接到共同管芯支撑体的类型的半导体管芯的半导体装置的方 法的流程图。 【具体实施方式】 图1示出了常规半导体装置100,其具有半导体管芯102,半导体管芯102的背面 通过粘附接合材料层106附接到引线框架的管芯支撑体104。管芯支撑体104在本例中是 铜合金或其它金属的导电导热标志板，并且作为散热器。装置100还具有接合线108,其电 连接管芯102的有源面上的接触垫（未示出）和引线框架上的提供到半导体装置100的外 部连接的引线指110。完成的半导体装置1〇〇被例如通过包封（encapsulation)(未示出） 封装。 当期望将半导体管芯102的背面与管芯支撑体104绝缘时，如在本例中，对于层 106选择电绝缘的粘附接合材料，例如聚合物弹性体粘附剂，诸如环氧树脂。粘附接合材料 以可流动的状态例如液态的、粘滞的或可延展的浆料的状态施加到管芯支撑体104的接合 区域或者半导体管芯102的背面。随后，在固化接合材料（这使接合材料凝固）之前，将管 芯102放置于引线框架上。 图3示出了另一常规半导体装置300,其具有第一半导体管芯102,第一半导体管 芯102的背面通过电绝缘的粘附接合材料层106附接到引线框架的管芯支撑体302。在本例 中，管芯支撑体104还是铜合金或其它金属的导电导热标志板，并且作为散热器。装置300 还具有接合线108,其电连接第一管芯102的有源面上的接触垫（未示出）和引线框架上的 提供到半导体装置300的外部连接的引线指304。装置300还具有第二半导体管芯306,其 位于第一半导体管芯102旁边，并且其背面通过导电的粘附接合材料层308附接到管芯支 撑体302。该导电粘附接合材料可以是例如软焊料或者共晶合金。第二半导体管芯306具 有将第二管芯306的有源面上的接触垫（未示出）和引线指304的其它引线指电连接的接 合线310,并且还可以具有第一和第二管芯102和306的有源面上的接触垫（未示出）之间 的接合线连接312. 层308可设置在第二管芯306和管芯支撑体302之间，熔化并随后允许固化。完 成的半导体装置300被例如通过包封（未示出）封装。导电层308确保在半导体装置300 使用中第二半导体管芯306的基板保持在共同管芯支撑体302的电压下。使用中可能期望 保持第一半导体管芯102的基板在不同的电压下，再次地，这需要第一半导体管芯102的背 面与共同管芯支撑体302电绝缘。 粘附接合材料层106被保持为较薄。如果层106过厚，会增加第一半导体管芯102 和管芯支撑体104/302的散热器之间的热绝缘。此外，层106越厚，制造期间控制该层变得 越困难。然而，已经发现半导体管芯102的制造工艺导致管芯半导体材料的背面出现某些 导电异物材料，诸如金属颗粒、或碎屑、或者不规则物，如图1和3中112示出的以及在图2 中以放大的尺寸示出的。当在层106仍处于可流动状态的同时将管芯102组装在引线框架 的接合区域上时，由于背面的导电外部材料、或碎屑、或不规则物穿透电绝缘的接合材料引 起的不希望的穿过电绝缘的接合材料层106的电连接，这类出现会导致故障。 在某些情况下，可以将管芯支撑体302分割成为相互绝缘的两个部件。然而，这会 不合期望地增加封装尺寸。此外，在某些情况下，仍期望将第一半导体管芯102与管芯支撑 体302的部件绝缘。 图4以示例的方式示出了按照本专利技术一实施方式的半导体装置400。半导体装置 400具有半导体管芯102,半导体管芯102具有存在电接触元件的有源面和与该有源面相对 的背面。半导体装置400还具有导电的管芯支撑体104,其具有管芯接合区域。电绝缘材料 层402被施加到管芯支撑体104的接合区域，并且使用电绝缘的粘附接合材料层106来将 半导体管芯102的背面通过电绝缘材料层402附接到管芯支撑体104的接合区域。 电绝缘材料层402可施加到管芯支撑体104的接合区域，与电绝缘的粘附接合材 料层106 -起将半导体管芯102的背面附接到管芯支撑体104。 图5以示例的方式示出了按照本专利技术一实施方式的半导体装置500。半导体装置 500包括第一和第二半导体管芯102和306,该第一和第二半导体管芯102和306具有存在 电接触元件的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，包括：半导体管芯，具有存在电接触元件的有源面和与所述有源面相对的背面；具有第一管芯接合区域的导电管芯支撑体；施加到所述管芯支撑体的所述第一管芯接合区域的电绝缘材料层；电绝缘粘附管芯接合材料层，其将所述半导体管芯的背面通过所述电绝缘材料层附接到所述管芯支撑体的所述第一管芯接合区域。

【技术特征摘要】
1. 一种半导体装置，包括： 半导体管芯，具有存在电接触元件的有源面和与所述有源面相对的背面； 具有第一管芯接合区域的导电管芯支撑体； 施加到所述管芯支撑体的所述第一管芯接合区域的电绝缘材料层； 电绝缘粘附管芯接合材料层，其将所述半导体管芯的背面通过所述电绝缘材料层附接 到所述管芯支撑体的所述第一管芯接合区域。2. 如权利要求1所述的半导体装置，其中所述电绝缘材料层被施加到所述管芯支撑体 的所述第一管芯接合区域，并且所述电绝缘粘附管芯接合材料层将所述半导体管芯的背面 附接到所述电绝缘材料层。3. 如权利要求1所述的半导体装置，其中所述导电管芯支撑体具有设置于所述第一管 芯接合区域旁边的另外的管芯接合区域，并且所述半导体装置包括具有存在电接触元件的 有源面和与所述有源面相对的背面的另外的半导体管芯，以及将所述另外的半导体管芯的 背面附接到所述管芯支撑体的所述另外的管芯接合区域的导电的粘附接合材料层。4. 一种半导体装置，包括： 第一和第二半导体管芯，具有存在电接触元件的各自的有源面和与所述有源面相对的 各自的背面； 具有并排的第一和第二管芯接合区域的导电管芯支撑体； 施加到所述管芯支撑体的所述第一管芯接合区域的电绝缘材料层； 电绝缘粘附管芯接合材料层，将所述第一半导体管芯的背面通过所述电绝缘材料层附 接到所述管芯支撑体的所述第一管芯接合区域；以及 导电粘附管芯接合材料层，将所述第二半导体管芯的背面粘附到所述管芯支撑体的所 述第二管芯接合区域。5. 如权利要求4所述的半导体装置，其中所述电绝缘材料层被施加到所述管芯支撑体 的所述第一管芯接合区域，并且所述电绝缘粘附管芯接合材料层将所述第一半导体管芯的 背面附接到所述电绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆军华，许南，姚晋钟，
申请(专利权)人：飞思卡尔半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US