具有波导的半导体装置及其方法制造方法及图纸

本公开涉及具有波导的半导体装置及其方法。提供了一种制造半导体装置的方法。所述方法包括：形成组件，包括将半导体管芯和发射器结构放置在载体衬底上；包封所述半导体管芯和所述发射器结构的至少一部分；以及在所述半导体管芯的表面和所述发射器结构的表面上施加再分布层以使所述半导体管芯的接合垫与所述发射器结构的天线发射器连接。所述组件附接到衬底，并且与所述组件重叠的波导附接到所述衬底。波导结构与所述组件在物理上分离。

【技术实现步骤摘要】
具有波导的半导体装置及其方法
本公开大体上涉及半导体装置封装，且更具体地说，涉及一种具有波导的半导体装置及其形成方法。
技术介绍
如今，在例如汽车、卡车、公共汽车等车辆中加装雷达系统的趋势正在不断增长，这便于增强驾驶员对驾驶员车辆周围物体的意识。当车辆接近物体(例如，其它汽车、行人和障碍物)时，或者当物体接近车辆时，驾驶员无法总是检测到物体并且执行避免与物体碰撞所需的干预动作。安装在车辆上的汽车雷达系统可以检测到包括车辆附近的其它车辆在内的物体的存在，并且向驾驶员提供及时的信息，使得驾驶员能够执行可能的干预动作。然而，此类汽车雷达系统可能显著地影响车辆成本。
技术实现思路
一般来说，提供了一种制造半导体装置的方法，所述方法包括：形成组件，包括：将半导体管芯和发射器结构放置在载体衬底上，发射器结构包括天线发射器；包封半导体管芯和发射器结构的至少一部分；在半导体管芯的第一主表面和发射器结构的第一主表面上施加再分布层，半导体管芯的接合垫通过再分布层连接到天线发射器；将组件附接到衬底；以及将波导结构附接到衬底，波导结构与组件重叠并且与组件在物理上分离。发射器结构可以形成为具有空腔，天线发射器位于空腔的底部表面。将波导结构附接到衬底可另外包括将波导结构中的开口的侧壁延伸到空腔中以基本上包围天线发射器。波导结构中的开口的尺寸可以被配置成用于传播毫米波信号。所述方法另外包括形成基本上包围天线发射器的导电环结构，导电环结构的外侧壁与空腔的侧壁间隔开以在导电环结构与空腔的侧壁之间形成通道。将波导结构附接到衬底可另外包括将波导结构中的开口的侧壁延伸到形成于导电环结构与空腔的侧壁之间的通道中。所述方法可另外包括对组件进行背面研磨，以暴露基本上包围天线发射器的导电路径；以及将导电环结构附接到暴露的导电路径上。将波导结构附接到衬底可另外包括延伸波导结构中的开口的侧壁以基本上包围导电环结构。将波导结构附接到衬底可另外包括延伸波导结构中的开口的侧壁以基本上包围天线发射器，导电环结构包围开口的延伸侧壁。在另一实施例中，提供了一种半导体装置，所述半导体装置包括：具有顶侧表面的印刷电路板(PCB)；在顶侧表面处附接到PCB的封装组件，封装组件包括具有第一主表面和第二主表面的封装衬底；具有有源表面和背侧表面的半导体管芯，半导体管芯在第一主表面处附接到封装衬底；在第一主表面处附接到封装衬底的发射器结构，发射器结构包括通过封装衬底耦合到半导体管芯的天线发射器；以及包封半导体管芯和发射器结构的至少一部分的环氧材料；以及在顶侧表面处附接到PCB的波导结构，波导结构与封装组件重叠并且与封装组件在物理上分离。封装衬底的特征可以在于包括再分布层的增层衬底，再分布层被配置成将半导体管芯的有源表面上的接合垫与天线发射器耦合。波导结构可以被配置并布置成用于传播毫米波信号。发射器结构可以形成为具有空腔，天线发射器位于空腔的底部表面。波导结构可以包括波导开口，波导开口具有延伸到空腔中并且基本上包围天线发射器的侧壁部分。发射器结构可另外包括基本上包围天线发射器的导电环结构，导电环结构的外侧壁与空腔的侧壁间隔开，以在导电环结构与空腔的侧壁之间形成通道。波导结构可以包括波导开口，波导开口具有延伸到形成于导电环结构与空腔的侧壁之间的通道中的侧壁部分。在又一实施例中，提供了一种半导体装置，所述半导体装置包括具有顶侧表面的印刷电路板(PCB)；在顶侧表面处附接到PCB的封装半导体装置，封装半导体装置包括具有第一主表面和第二主表面的封装衬底；具有有源表面和背侧表面的半导体管芯，半导体管芯在第一主表面处附接到封装衬底；在第一主表面处附接到封装衬底的发射器结构，发射器结构包括通过封装衬底的导电馈源耦合到半导体管芯的天线发射器；以及包封半导体管芯和发射器结构的至少一部分的环氧材料；以及在顶侧表面处附接到PCB的波导结构，波导结构与封装半导体装置重叠，波导结构的波导开口具有基本上包围天线发射器的侧壁，波导结构与封装半导体装置在物理上分离。发射器结构可以形成为具有空腔，天线发射器位于空腔的底部表面。波导开口的侧壁部分可以延伸到空腔中并且基本上包围天线发射器。发射器结构可另外包括导电环结构，导电环结构基本上包围天线发射器并且与空腔的侧壁间隔开，以在导电环结构与空腔的侧壁之间形成通道，波导开口的侧壁部分延伸到形成于导电环结构与空腔的侧壁之间的通道中。附图说明本专利技术通过例子示出且不受附图的限制，在附图中，相同标记指示类似元件。为了简单和清晰起见而示出图中的元件，并且元件不一定按比例绘制。图1至图4以简化的横截面视图示出了根据实施例的在制造阶段中沿图5的线A-A的具有波导的示例半导体装置。图5以平面视图示出了根据实施例的在图4中描绘的制造阶段中的具有波导的示例半导体装置。图6和图7以简化的横截面图示出了根据实施例的在制造阶段中沿图8的线B-B的具有波导的替代示例半导体装置。图8以平面视图示出了根据实施例的在图7中描绘的制造阶段中的具有波导的示例半导体装置。图9至图11以简化的横截面视图示出了根据实施例的在制造阶段中沿图12的线C-C的具有波导的替代示例半导体装置。图12以平面视图示出了根据实施例的在图11中描绘的制造阶段中的具有波导的示例半导体装置。图13至图15以简化的横截面视图示出了根据实施例的在制造阶段中沿图16的线D-D的具有波导的替代示例半导体装置。图16以平面视图示出了根据实施例的在图15中描绘的制造阶段中的具有波导的示例半导体装置。具体实施方式一般来说，提供了一种包括封装组件的半导体装置，所述封装组件与重叠波导结构一起附连到共同衬底。波导结构与封装组件在物理上分离。半导体管芯和发射器结构包封在封装衬底上以形成封装组件。波导结构包括在发射器结构的天线发射器上方的波导开口，从而允许传播射频(RF)信号。通过使重叠波导结构与封装组件在物理上分离，可以减小封装应力并提高可靠性，同时在紧凑的占用面积(footprint)内实现低损耗的RF信号性能。图1以简化的横截面视图示出了根据实施例的在制造阶段中沿图5的线A-A的具有波导的示例半导体装置100的示例组件。在此制造阶段，半导体装置100的组件包括放置于载体衬底104上的半导体管芯102以及发射器结构106和108。在此实施例中，发射器结构106和108各自形成为具有空腔(例如，空腔112和114)的多层层压结构。例如，发射器结构106包括由非导电材料120(例如，FR-4、陶瓷)分开的导电层122和130(例如，金属或其它导电材料层)。触点124和通孔126在发射器结构106的底部表面处的端垫132和导电层122和130之间提供导电连接。空腔112包括位于空腔112的底部表面处的天线发射器116。同样地，空腔114包括位于空腔114的底部表面处的天线发射器118。天线发射器116通过互连触点和通孔(例如，触点124、通孔126)而在发射器结构106的底部表面处连接到端垫134。通孔插塞128可以并入通孔126中以提供额外的强本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，所述方法包括：/n形成组件，包括：/n将半导体管芯和发射器结构放置在载体衬底上，所述发射器结构包括天线发射器；/n包封所述半导体管芯和所述发射器结构的至少一部分；/n在所述半导体管芯的第一主表面和所述发射器结构的第一主表面上施加再分布层，所述半导体管芯的接合垫通过所述再分布层连接到所述天线发射器；/n将所述组件附接到衬底；以及/n将波导结构附接到所述衬底，所述波导结构与所述组件重叠并且与所述组件在物理上分离。/n

【技术特征摘要】
20191217 US 16/716,6801.一种制造半导体装置的方法，其特征在于，所述方法包括：
形成组件，包括：
将半导体管芯和发射器结构放置在载体衬底上，所述发射器结构包括天线发射器；
包封所述半导体管芯和所述发射器结构的至少一部分；
在所述半导体管芯的第一主表面和所述发射器结构的第一主表面上施加再分布层，所述半导体管芯的接合垫通过所述再分布层连接到所述天线发射器；
将所述组件附接到衬底；以及
将波导结构附接到所述衬底，所述波导结构与所述组件重叠并且与所述组件在物理上分离。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发射器结构形成为具有空腔，所述天线发射器位于所述空腔的底部表面。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，另外包括形成基本上包围所述天线发射器的导电环结构，所述导电环结构的外侧壁与所述空腔的侧壁间隔开以在所述导电环结构与所述空腔的侧壁之间形成通道。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，另外包括：
对所述组件进行背面研磨，以暴露基本上包围所述天线发射器的导电路径；以及
将导电环结构附接到暴露的导电路径上。


5.一种半导体装置，其特征在于，包括：
印刷电路板(PCB)，所述PCB具有顶侧表面；
在所述顶侧表面处将封装组件附接到所述PCB，所述封装组件包括：
封装衬底，所述封装衬底具有第一主表面和第二主表面；
半导体管芯，所述半导体管芯具有有源表面和背侧表面，所述半导体管芯在所述第一主表面处附接到所述封装衬底；
发射器结构，所述发射器结构在所述第一主表面处附接到所述封装衬底，所述发射器结构包括通过所述封装衬底耦合到所述半导体管芯的天线发射器；以及
环氧材料，所述环氧材料包封所述半导体管芯和所述发射器结构的至少一部分；以及
波导结构，所述波导结构在所述顶侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·B·文森特，G·卡路奇欧，M·斯佩拉，S·M·海耶斯，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US