绝缘管芯制造技术

一种包括半导体芯片(102)和电绝缘层(104)的绝缘芯片(100)，所述半导体芯片(102)包括至少一个芯片垫(106)，所述电绝缘层(104)包围所述半导体芯片(102)的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】

各种实施例总体上涉及绝缘芯片、封装体、以及制造封装体的方法。
技术介绍
封装体被表示为具有电接触部的包封的电子芯片，所述电接触部延伸至包封材料外并且被安装至电子外围设备，例如安装在比如印刷电路板的芯片载体上。尤其是电子功率封装体，例如半桥电路或电流传感器，可以包括需要以电绝缘的方式安装的半导体芯片(尤其对于在环境中的相邻迹线、其他芯片或其他电势)。按照惯例，半导体芯片经由非导电胶安装在安装基座上，以提供半导体芯片上至少一个金属垫的绝缘。块体(bulk)包封材料(例如模封材料(mold)或介电塑料材料的层合体)也可有助于电绝缘。然而，难以是精确地调整这些电绝缘粘结体的特性(尤其在尺寸、工艺稳定性等方面)。此外，很多传统上使用的粘结材料尤其是当需要较高介质强度时不具有足够的电绝缘特性。因此，传统封装体可能遭受的问题是，不期望的爬电电流可在不期望的环境、比如层离(delamination)下在包封的电子芯片与封装体的另一导电结构(比如另一种电子芯片、迹线、通孔等等)之间流动，这可能降低封装体的可靠性。
技术实现思路
可能需要的是，芯片与具有芯片的封装体提供较高的击穿强度以及抗爬电电流的可靠保护。此外或替代地，可能还需要的是，芯片与具有芯片的封装体可以由稳固的并且有效的制造工艺制造并且在处理过程中提供对芯片的可靠保护。根据一个示例性的实施例，提供了一种电绝缘芯片，其包括：半导体芯片(例如直接从半导体晶圆单片化的裸的、未封装的管芯)，其包括至少一个芯片垫(例如金属的芯片垫)；和电绝缘层，其包围(特别是覆盖半导体芯片的半导体材料，更特别地是与半导体芯片的半导体材料直接接触地覆盖)半导体芯片的至少一部分(特别是半导体芯片的外部表面的至少60％，更特别是至少90％)。根据另一个示例性实施例，提供了一种制造绝缘芯片的方法，其中，该方法包括：提供半导体芯片，所述半导体芯片包括至少一个芯片垫；和用电绝缘层包围(特别是涂覆，更特别地共形地涂覆)半导体芯片的至少一部分(特别地包括半导体芯片的侧表面)。根据另一个示例性实施例，提供了一种封装体，其包括：具有上述特征的绝缘芯片；和包封绝缘芯片的至少一部分(特别是覆盖电绝缘层的至少一部分)的包封材料。根据另一个示例性实施例，提供了一种制造封装体的方法，其中，该方法包括通过具有上述特征的方法来制造绝缘芯片，以及通过包封材料包封绝缘芯片的至少一部分。根据另一个示例性实施例，提供了一种封装体，所述封装体包括具有上述特征的绝缘芯片、另外的半导体芯片(所述半导体芯片可以配置成具有上述特征的绝缘芯片、或不具有电绝缘层的封装的或未封装的芯片)、以及将绝缘芯片与所述另外的半导体芯片电连接的至少一个接合线。一个示例性实施例具有的优点是，薄的介电层(而不是块体材料)施加在未封装的半导体芯片的整个表面上或至少施加在表面的显著部分上，以提供包封体内的非常紧凑的并且可靠的介电隔离。通过提供直接接触或覆盖半导体芯片的外部的半导体表面的介电壳体，存在高的自由度来选择电绝缘层的材料，以用于可靠的电隔离的目的，从而抑制爬电电流以及增加击穿强度。共形地施加该电绝缘层的步骤是精确可控的，并且与在晶圆级上的批处理兼容。将裸管芯电隔离的这种结构还能够提供半导体芯片的侧壁和/或有源芯片侧的可靠隔离，因此提供了有效保护以防止沿半导体芯片与包封体之间的交界的不期望的爬电电流和电压诱导的劣化(特别是在这个交界处发生层离的情况下)。这种通常由潮湿推动的寄生现象能够通过包住半导体芯片的电绝缘层被有效抑制。有利的是，通过去除在垫上的电绝缘层的材料的选定部分而将绝缘芯片的一个或多个垫暴露以用于外部接触绝缘芯片的步骤能够与在包封材料内形成通路开口的步骤同时实现，绝缘芯片被包封在所述包封材料内。这允许快速地制造封装体的电接触结构。绝缘芯片与相对应的封装体能够通过稳固且有效的制造工艺制造并且在处理过程中提供对芯片的可靠保护，特别是在制造过程期间可以保护芯片免受由化学和机械撞击造成的伤害。另外的示例性实施例的实施方式在下文中，将会解释绝缘芯片的、封装体的以及方法的另外的示例性实施例。在本申请的上下文中，术语“半导体芯片”可以特别表示裸管芯，即由处理的半导体制成的未封装的(例如未模封的)芯片，例如半导体晶圆的单片化的一片。一个或多个集成电路元件(比如二级管、晶体管等等)可以在半导体芯片内形成。在本专利技术的上下文中，术语“垫”可以特别表示在裸管芯的表面上形成的导电接触部或端子，所述导电接触部或端子使得能够电接触半导体芯片的一个或多个集成电路元件。例如，电源信号、控制信号或数据信号可以从电子外围设备通过一个或多个垫传导至封装体内部并且传导至半导体芯片内。以类似的方式，电源信号、控制信号或数据信号可以从半导体芯片通过一个或多个垫传导至电子外围设备。所述垫可以实施为管芯上的金属岛(metallicislands)。在本专利技术的上下文中，术语“电绝缘层”可以特别表示介电材料的薄膜或涂层，所述介电材料的薄膜或涂层覆盖半导体芯片的表面(例如至少部分地直接接触半导体材料)并且可靠地使电子外围设备与半导体芯片之间通过电绝缘层的电的流动失能。特别地，这个层的厚度可以在1μm与100μm之间的范围内，特别地在5μm与50μm之间的范围内。当该厚度下降至显著低于1μm时，所述层的电绝缘与液体密封性可能会变得太低。如果该厚度显著超过100μm时，成本可能会变得太高，并且可能会出现在除热能力方面的限制。在本专利技术的上下文中，术语“封装体”或模块可以特别表示嵌入在比如模封材料或层合体的包封材料内的一个或多个半导体芯片，此外所述半导体芯片可选地包括一个或多个其他种类的电子部件。在一个实施例中，半导体芯片的整个包围表面以及所述至少一个垫被覆盖有电绝缘层。通过采取这个措施，就得到密封的绝缘芯片，所述密封的绝缘芯片通过周向封闭介电膜对电屏蔽。特别地，裸管芯的侧壁以及有源表面可以在此实施例中被保护。在一个实施例中，半导体芯片的仅除掉所述至少一个垫周围的至少一个表面部分的包围表面被覆盖有电绝缘层。尽管裸管芯的侧壁与部分表面在此实施例中针对电可以完全被保护，但是直接接触芯片垫还是可以的(例如将所述垫与接合线耦接)。在一个实施例中，大致长方体的半导体芯片的五个大致矩形的表面由电绝缘层覆盖，并且所述半导体芯片的第六个大致矩形的表面没有电绝缘层。基于反腔电镀(inversecavityplating)概念，这种绝缘芯片可以有利地在芯片包封结构内实现，例如如参照图15至图26所描述的那样。第六个矩形表面可以接合在安装基座、比如引线框架上，并且/或者用于提供导电连接。在一个实施例中，电绝缘层由聚合物材料、特别是聚对二甲苯制成。可以实施的其他聚合物材料是聚酰亚胺或聚酰胺。聚对二甲苯——在示例性实施例中优选的材料——表示可以用作高效的水分与介电的屏障的各种化学气相沉积的聚亚二甲苯基(poly(p-xylylene))聚合物。亚二甲苯基包括具有式C6H4(CH2)2的两种同分异构的有机化合物。由于聚对二甲苯的屏障特性和它被处理的能力的组合，聚对二甲苯是特别合适的。聚对二甲苯可以富集一种或多种添加剂以精确调整所期望的材料特性。聚合物材料、尤其是聚对二甲苯可以结合卓越的电绝缘与在沉积过程中可靠填充并流入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘芯片(100)，包括：包括至少一个芯片垫(106)的半导体芯片(102)；包围所述半导体芯片(102)的至少一部分的电绝缘层(104)。

【技术特征摘要】
2015.07.06 DE 102015110853.4;2015.12.18 DE 10201511.一种绝缘芯片(100)，包括：包括至少一个芯片垫(106)的半导体芯片(102)；包围所述半导体芯片(102)的至少一部分的电绝缘层(104)。2.根据权利要求1所述的芯片(100)，其中，所述半导体芯片(102)的整个包围表面和所述至少一个芯片垫(106)由所述电绝缘层(104)覆盖。3.根据权利要求1所述的芯片(100)，其中，所述半导体芯片(102)的仅除了围绕所述至少一个垫(106)的至少一个表面部分之外的包围表面由所述电绝缘层(104)覆盖。4.根据权利要求1所述的芯片(100)，其中，所述半导体芯片(102)的五个侧表面由所述电绝缘层(104)覆盖，并且所述半导体芯片(102)的第六侧表面没有所述电绝缘层(104)。5.根据权利要求1所述的芯片(100)，其中，所述电绝缘层(104)由聚合物材料、特别是聚对二甲苯制成。6.根据权利要求1所述的芯片(100)，其中，所述电绝缘层(104)由能够通过激光钻削去除的材料制成。7.一种制造绝缘芯片(100)的方法，所述方法包括：提供包括至少一个芯片垫(106)的半导体芯片(102)；用电绝缘层(104)包围所述半导体芯片(102)的至少一部分。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述包围包括：将所述半导体芯片(102)放置在辅助载体(500)上，以及将所述电绝缘层(104)的电绝缘材料的第一部分沉积在被放置在所述辅助载体(500)上的所述半导体芯片(102)的暴露的表面上。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述包围还包括：将所述半导体芯片(102)的被沉积的电绝缘材料覆盖的表面部分放置在另一辅助载体(700)上；去除所述辅助载体(500)；以及将所述电绝缘层(104)的所述电绝缘材料的第二部分沉积在被放置在所述另一辅助载体(700)上的所述半导体芯片(102)的暴露的表面上，所述暴露的表面在沉积所述电绝缘材料的第一部分期间已经由所述辅助载体(500)覆盖。10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述方法同时在多个半导体芯片(102)上实施。11.一种封装体(1200)，包括：根据权利要求1所述的绝缘芯片(100)；包封所述绝缘芯片(100)的至少一部分的包封材料(1000)。12.根据权利要求11所述的封装体(1200)，所述封装体(1200)包括至少一个导电通孔(1202)，所述至少一个导电通孔(1202)电耦接至所述至少一个芯片垫(106)，其中，所述至少一个导电通孔(1202)中的每个均延伸穿过相应的共同通路孔(1100)，所述共同通路孔(1100)延伸穿过所述包封材料(1000)和所述电绝缘层(104)。13.根据权利要求11所述的封装体(1200)，其中，所述包封材料(1000)包括层合体、特别是印刷电路板层合体。14.根据权利要求11所述的封装体(1200)，其中，所述包封材料(1000)包括模封材料，特别是塑料模封材料。15.根据权利要求11所述的封装体(1200)，其中，所述包封材料(1000)包括安装基座(1002)并且包括覆盖所述绝缘芯片(100)的顶部的覆盖物，所述绝缘芯片(100)的底部安装在所述安装基座(1002)上。16.根据权利要求15所述的封装体(1200)，其中，所述覆盖物(1004)包括侧向包围结构(2100)，所述侧向包围结构(2100)特别地至少部分地由导电材料制成，所述侧向包围结构(2100)限界出腔，所述绝缘芯片(100)嵌入在所述腔中，特别地所述侧向包围结构(2100)与所述绝缘芯片(100)垂直齐平。17.根据权利要求15所述的封装体(1200)，其中，所述覆盖物(1004)包括覆盖所述绝缘芯片(100)的顶部表面的至少一个顶层(2500、2502)。18.根据权利要求16所述的封装体(1200)，其中，所述至少一个顶层(2500、2502)还覆盖所述侧向包围结构(2100)的顶部表面。19.根据权利要求17所述的封装体(1200)，其中，所述至少一个顶层(2500、2502)包括下部电绝缘顶层(2500)，所述下部电绝缘顶层(2500)直接覆盖所述绝缘芯片(100)的所述顶部表面并且由至少一个垂直互连结构穿透(2600)，所述垂直互连结构(2600)提供与所述至少一个芯片垫(106)的电连接。20.根据权利要求19所述的封装体(1200)，其中，所述至少一个顶层(2500、2502)包括上部导电层(2502)，所述上部导电层(2502)直接覆盖所述下部层(2500)并且连接至所述至少一个垂直互连结构(2600)。21.根据权利要求15所述的封装体(1200)，其中，所述绝缘芯片(100...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·贝尔，J·赫格尔，H·托伊斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE