半导体器件制造技术

本实用新型专利技术提供了一种半导体器件。所述半导体器件包括：半导体管芯，所述半导体管芯包括衬底材料；以及对准凹槽或对准凸起，所述对准凹槽或对准凸起穿过所述半导体管芯的表面形成在所述衬底材料中。根据本公开的实施例，可以改善管芯贴装精度，减小或者消除对管芯尺寸的限制，降低封装尺寸，减少制造缺陷，和/或提高产量。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件相关申请的交叉引用本申请要求由FrancisJ.CARNEY和MichaelJ.SEDDON专利技术的、提交于2015年9月17日的名称为“SEMICONDUCTORPACKAGESANDMETHODS”(半导体封装件及制造方法)的美国临时申请No.62/219,666的权益，该申请以引用方式并入本文，并且据此要求该申请的共同主题的优先权。
本技术总体涉及半导体器件。
技术介绍
半导体器件在现代电子产品中很常见。半导体器件在电子部件的数量和密度方面各有不同。半导体器件可执行各种各样的功能，诸如模拟和数字信号处理、传感器、电磁信号的传输和接收、电子器件控制、功率管理以及视频/音频信号处理。分立半导体器件通常包含某一类型的电子部件，例如，发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器、二极管、整流器、晶闸管以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成半导体器件通常包含数百至数百万电子部件。集成半导体器件的例子包括微控制器、专用集成电路(ASIC)、标准逻辑、放大器、时钟管理、存储器、接口电路以及其他信号处理电路。在半导体行业中，需要更小的封装尺寸，以减小最终产品诸如手机、计算机和手表的尺寸和重量。超微封装和多芯片封装要求精确的管芯对准公差。管芯贴装精度依赖于晶圆切割导致的管芯尺寸变化、拾放操作期间的贴装精度、回流期间的移动以及管芯基座在微封装内的偏移或滑动。对准公差增加了总封装尺寸和间距限制。常见微封装依赖于将半导体管芯仅部分地放置在管芯焊盘的平坦表面上，以便满足客户对占有面积的要求，也就是说，半导体管芯悬出于管芯焊盘之上。图1a示出部分地放置在管芯焊盘52的平坦表面上的半导体管芯50，其中半导体管芯的平坦背表面53的一部分悬出于管芯焊盘之上。半导体管芯50通过粘合剂接合至管芯焊盘52，并且有源表面54通过接合线58耦接至接合线焊盘56。管芯焊盘52和接合线焊盘56是引线框的整体部件。密封剂60覆盖半导体管芯50、接合线焊盘56以及接合线58。由于半导体管芯50的平坦背表面53相对于管芯焊盘52的平坦表面悬出，半导体管芯50在制造过程中很容易在管芯焊盘52上发生倾斜、旋转、滑动或其他不利移动。当出现不当对准，或者粘合剂失效并且接合线58张紧时，半导体管芯50的平坦背表面53可脱离管芯焊盘52或以其他方式相对于管芯焊盘发生位置偏移，如图1b所示。将半导体管芯50保持在精确对准公差内很难，并且可能导致接合线冲弯、接合线断开或者接合线短路。由于管芯焊盘52必须保持较小外形以满足客户对占有面积的要求，为使管芯悬出部分相对较小，以免半导体管芯50易滑动、倾斜、旋转或脱离管芯焊盘，于是管芯尺寸受到限制。较大半导体管芯50相对于较小管芯焊盘52的移动会造成制造缺陷并降低产量。
技术实现思路
管芯贴装精度依赖于晶圆切割导致的管芯尺寸变化、拾放操作期间的贴装精度、回流期间的移动以及管芯基座在微封装内的偏移或滑动。对准公差增加了总封装尺寸和间距限制。将半导体管芯保持在精确对准公差内很难，并且可能导致接合线冲弯、接合线断开或者接合线短路。由于管芯焊盘必须保持较小外形以满足客户对占有面积的要求，为使管芯悬出部分相对较小，以免半导体管芯易滑动、倾斜、旋转或脱离管芯焊盘，于是管芯尺寸受到限制。较大半导体管芯相对于较小管芯焊盘的移动会造成制造缺陷并降低产量。至少针对上述的至少一个问题，提供了本技术。根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：半导体管芯，所述半导体管芯包括衬底材料；以及对准凹槽或对准凸起，所述对准凹槽或对准凸起穿过所述半导体管芯的表面形成在所述衬底材料中。在一个实施例中，所述半导体器件还包括第二衬底，其中所述半导体管芯设置在所述第二衬底上方，并且所述第二衬底的第一部分在所述对准凹槽内。在一个实施例中，所述第二衬底的所述第一部分包括管芯焊盘。在一个实施例中，所述第二衬底的所述第一部分部分地设置在所述衬底材料的所述对准凹槽内。在一个实施例中，所述半导体器件还包括接合线，所述接合线耦接在所述半导体管芯与所述第二衬底的第二部分之间。在一个实施例中，所述半导体器件还包括第二衬底，其中所述半导体管芯设置在所述第二衬底上方，并且所述对准凸起的一部分在所述第二衬底的凹槽内。在一个实施例中，所述对准凹槽或对准凸起延伸所述衬底材料的长度。在一个实施例中，所述半导体器件还包括金属层，所述金属层形成在所述衬底材料的所述对准凹槽中。在一个实施例中，所述半导体器件还包括形成在所述衬底材料的所述表面中的多个对准凹槽或对准凸起。根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括半导体管芯，所述半导体管芯包括衬底材料，所述衬底材料包括第一表面和用于对准的不均匀第二表面。根据本公开的实施例，可以改善管芯贴装精度，减小或者消除对管芯尺寸的限制，降低封装尺寸，减少制造缺陷，和/或提高产量。附图说明图1a-1b示出较大半导体管芯与较小管芯焊盘之间的常见安装方式；图2a-2c示出具有由锯道分开的多个半导体管芯的半导体晶圆；图3a-3e示出一种在半导体管芯的背表面形成对准凹口的工艺；图4示出一种半导体封装件，其中半导体管芯安装至位于背侧对准凹口内的管芯焊盘上；图5示出另一种半导体封装件，其中半导体管芯安装至部分位于背侧对准凹口内的管芯焊盘上；图6示出另一种半导体封装件，其中半导体管芯安装至部分位于背侧对准凹口内的管芯焊盘上；图7a-7g示出另一种形成具有背侧金属的对准凹口的工艺；图8示出另一种半导体封装件，其中半导体管芯安装至位于背侧金属对准凹口内的管芯焊盘上；图9示出另一种半导体封装件，其中半导体管芯安装至部分位于背侧金属对准凹口内的管芯焊盘上；图10a-10c示出半导体管芯，其中细长对准凹口匹配至形成在衬底上方的凸起；图11a-11c示出半导体管芯，其中十字形对准凹口匹配至形成在衬底上方的十字形凸起；图12a-12c示出半导体管芯，其中细长对准凸起匹配至形成在衬底中的凹槽；图13a-13c示出半导体管芯，其中十字形对准凸起匹配至形成在衬底中的十字形凹槽；图14a-14b示出半导体管芯，其中对准凹槽或凸起匹配至形成在PCB中的对应结构；以及图15a-15c示出半导体管芯，其中对准凸起插入到穿过衬底而形成的匹配开口中。具体实施方式以下参考附图描述一个或多个实施方案，其中同样的数字代表相同或类似的元件。虽然按照实现某些目标的最佳模式描述了附图，但描述旨在涵盖可包括在本公开的精神和范围内的替代形式、修改形式和等同形式。如本文使用的术语“半导体管芯”兼指该词语的单数形式和复数形式，并且相应地，可同时指称单个半导体器件和多个半导体器件。半导体器件一般采用两种复杂的制造工艺制造：前端制造和后端制造。前端制造涉及在半导体晶圆的表面上形成多个管芯。晶圆上的每个管芯可包含有源电子部件、无源电子部件以及光学器件，它们电连接以形成功能电路。有源电子部件诸如晶体管和二极管具有控制电流流动的能力。无源电子部件诸如电容器、电感器和电阻器形成执行电路功能所必需的电压与电流之间的关系。光学器件通过将光波或电磁辐射的可变衰减转换成电信号来检测和记录图像。后端制造是指将成品晶圆切割或单切成单独的半导体管芯，并封装半导体管芯以实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于，包括：半导体管芯，所述半导体管芯包括衬底材料；以及对准凹槽或对准凸起，所述对准凹槽或对准凸起穿过所述半导体管芯的表面形成在所述衬底材料中。

【技术特征摘要】
2015.09.17 US 62/219,666;2016.07.25 US 15/218,7171.一种半导体器件，其特征在于，包括：半导体管芯，所述半导体管芯包括衬底材料；以及对准凹槽或对准凸起，所述对准凹槽或对准凸起穿过所述半导体管芯的表面形成在所述衬底材料中。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，还包括第二衬底，其中所述半导体管芯设置在所述第二衬底上方，并且所述第二衬底的第一部分在所述对准凹槽内。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，其中所述第二衬底的所述第一部分包括管芯焊盘。4.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，其中所述第二衬底的所述第一部分部分地设置在所述衬底材料的所述对准凹槽内。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·塞登，F·J·卡尔尼，周志雄，王松伟，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US