芯片封装体和形成芯片封装体的方法技术

提供了一种芯片封装体。所述芯片封装体可包括：至少一个芯片；暴露的金属区域；在暴露的金属区域之上并且被配置为能保护金属区域免受氧化的金属保护层结构，所述保护层结构包括低温沉积的氧化物；和位于保护层结构之上的水热转化的金属氧化物层。热转化的金属氧化物层。热转化的金属氧化物层。

【技术实现步骤摘要】
芯片封装体和形成芯片封装体的方法


[0001]各个实施例总体上涉及一种芯片封装体和一种形成芯片封装体的方法。

技术介绍

[0002]芯片封装体可以包括与包封材料、例如模制化合物形成界面的各种材料。为了确保芯片封装体的高可靠性，可能需要在各种材料、特别是金属表面与模制化合物之间形成牢固且长期可靠的粘合。此外，芯片封装体可能需要保护以防止金属表面的潮湿和氧化。

技术实现思路

[0003]提供了一种芯片封装体。所述芯片封装体可包括：至少一个芯片；暴露的金属区域；在暴露的金属区域之上并且被配置为能保护金属区域免受氧化的金属保护层结构，所述保护层结构包括低温沉积的氧化物；和位于保护层结构之上的水热转化的金属氧化物层。
附图说明
[0004]在附图中，所有不同的视图中相似或相同的附图标记通常指代相同的部件。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本专利技术的原理上。在下面的描述中，将参考以下附图描述本专利技术的各个实施例，其中：
[0005]图1可视化呈现根据现有技术的形成芯片封装体的方法；
[0006]图2A
‑
2C示出了根据各个实施例的芯片封装体的示意性剖视图；
[0007]图3A
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3D可视化呈现根据各个实施例的形成芯片封装体的方法；和
[0008]图4示出了根据各个实施例的形成芯片封装体的方法的流程图。
具体实施方式
[0009]下面的详细描述参考附图，附图通过图示的方式示出了可以实践本专利技术的特定细节和实施例。
[0010]词语“示例性”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不是必然被解释为比其它实施例或设计更优选或有利。
[0011]关于在侧部或表面“之上”形成沉积材料中所使用的词语“之上”在本文中可以用来表示所沉积的材料可以“直接”形成在相应的侧部或表面上、例如与相应的侧部或表面直接接触。关于在侧部或表面“之上”形成沉积材料中所使用的“之上”一词在本文中也可以用来表示所沉积的材料可以“间接”形成在相应的侧部或表面上而使得一个或多个附加层布置在相应的侧部或表面与沉积材料之间。
[0012]关于芯片封装体的未来要求需要在测试和服务中耐受高达200℃的温度，同时提供相同或更好的可靠性。为了实现这一点，必须找到新的解决方案，以防止衬底氧化且同时与当前和将来的材料组兼容。
[0013]过去已经有人提出或使用了各种方法来增强包封材料与芯片封装体中的被包封的结构、例如金属表面的粘合，所有被包封的结构均具有一个或多个缺点。
[0014]在形成无机粘合剂的已知方法中，Zn/Cr树枝状晶体在(例如金属)表面上电化学生长。这可能是相对便宜的方法，其可以允许在该表面和包封材料之间提供可靠的粘合，甚至可以提供防潮和防氧化的功能。但是，用于形成树枝状晶体的电化学过程需要具有致癌性的Cr
‑
6。
[0015]在所谓的底漆处理中，可以将双官能硅烷(例如氨基丙基三乙氧基硅烷)分配在(例如金属)表面上，以提供金属与包封材料、例如环氧模制化合物之间的粘合。这可能易于实现，并且硅烷不会致癌。然而，该粘合不如通过A2工艺提供的粘合可靠，并且没有提供抗氧化的保护。
[0016]可以在引线框架表面上执行(金属)表面粗糙化，这可以容易地实现并且可提供廉价、强力的粘合促进。但是，没有提供抗氧化保护，即使芯片顶部始终是关键区域，但粘合促进作用也仅限于引线框架。
[0017]氧化铝(Al2O3)层(用硅掺杂或氧化硅(SiO2)覆盖以防止Al2O3退化)可以用作反应抑制剂和湿气阻挡层。但是，掺杂的氧化铝或氧化硅可能不允许实现与包封材料的牢固粘合。
[0018]通过借助水热法将氧化铝(Al2O3)转化成“珊瑚”状的拟薄水铝石结构，可以实现非常强的粘合促进，并且该材料不致癌，而且即使在没有与框架电连接的情况下也可以在每个表面上生长。然而，不能保证抗氧化保护，并且没有提供防潮功能。
[0019]在图1中示出了可以是现有技术的芯片封装体的一部分的金属结构102。在金属结构102上，可以通过形成氧化铝层104(在左侧示出)并通过水热方式转化氧化铝层104以形成水热转化的金属氧化物层106(在右侧示出)来布置转化的氧化铝106。
[0020]AlOOH树枝状晶体具有开放的多孔结构，该结构已经显示出非常好的潜力，可以用作当前和未来的模制材料的合适的粘合促进剂，其在填料尺寸和粘度方面具有宽的范围。
[0021]然而，就潮湿条件下的腐蚀防护而言，水热转化的金属氧化物层106具有薄弱点。
[0022]通常，水热转化可以将整个氧化铝层104转化为水热转化的金属氧化物层106，或者可以仅留下非常薄的残余未转化的氧化铝层(未示出)。
[0023]这样做的原因是，出于经济原因，氧化铝层104必须尽可能地薄，并且需要具有必要的厚度以提供足够的粗糙度以提供强的粘合。在该厚度范围内(约在1到30nm之间)，可能难以控制致密(即未经水热转化的)氧化铝层104的剩余厚度足以防止金属结构102将来氧化。然而，可能需要确保良好的粘合，特别是在金属结构102是铜引线框架的情况下。因此，如果在水热转化过程中仅控制温度和时间，则存在很高的风险：剩余的氧化铝层104太薄而不能保护金属结构104免受湿气和氧化的影响。
[0024]但是，即使有可能控制在(在这种情况下，是部分)水热转化之后可残留的所需的氧化铝的致密层104的残余厚度，也无法实现确保的长期保护：试验表明，转化过程会在潮湿的热环境中继续进行，并且无法防止进一步的粘合退化和湿气渗透。
[0025]在各个实施例中，提供了具有层堆叠结构的芯片封装体，其在芯片封装体的暴露的金属区域上包括金属保护层结构，在保护层结构之上包括水热转化的金属氧化物层。保护层结构可以被配置为保护金属区域免受氧化(换言之，“金属保护层结构”应被理解为“用
于保护金属的保护层结构”，而不是“由金属制成的保护层结构”)。
[0026]在各个实施例中，保护层结构可以具有氧化保护层和退化保护层，所述退化保护层例如通过充当防潮物来保护氧化保护层免于退化。氧化保护层可以例如包括金属氧化物、例如氧化铝或由其组成。退化保护层可以例如包括氧化物、例如二氧化硅或由其组成。
[0027]水热转化的金属氧化物层、例如水热转化的氧化铝层(也称为“波希米特氢氧化铝”)可以充当粘合促进剂，以增加暴露的金属区域(可选地，附加地在其它暴露的表面之间)与包封材料之间的粘合力。
[0028]在各个实施例中，提供了一种形成芯片封装体的方法，该方法增加对经由氧化铝的水热转化形成粘合促进剂的过程的过程控制，因此提高了所形成的芯片封装体的可靠性。
[0029]图2A
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2C中的每个示出了根据各个实施例的芯片封装体200的示意性剖视图，图3A
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3D中的每个可视化地呈现根据各个实施例的形成芯片封装体2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片封装体，包括：
·
至少一个芯片；
·
暴露的金属区域；
·
在暴露的金属区域之上并且被配置为能够保护金属区域免受氧化的金属保护层结构，所述保护层结构包括低温沉积的氧化物；和
·
位于保护层结构之上的水热转化的金属氧化物层。2.根据权利要求1所述的芯片封装体，其中，低温沉积的氧化物包括金属氧化物或由其组成。3.根据权利要求1或2所述的芯片封装体，其中，水热转化的金属氧化物层包括氢氧化铝层或由其组成。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的芯片封装体，其中，所述芯片封装体还包括：位于金属保护层结构与水热转化的金属氧化物层之间的氧化铝层。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的芯片封装体，其中，金属保护层结构包括顶层，所述顶层包括一组材料中的至少一种，所述组包括：二氧化硅；二氧化钛；氧化锌；二氧化铪；五氧化二钽；和二氧化锆。6.根据权利要求5所述的芯片封装体，其中，金属保护层结构包括位于顶层与暴露的金属区域之间的氧化铝层。7.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的芯片封装体，其中，金属保护层结构包括氧化铝，所述氧化铝具有掺杂的氧化铝的顶层。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的芯片封装体，其中，暴露的金属区域包括一组金属区域中的至少一个，所述组包括：芯片焊盘；引线框架；导线连接结构；夹；和带连接结构。9.根据权利要求1
‑
8中任一项所述的芯片封装体，其中，暴露的金属区域包括一组材料中的至少一种，所述组包括：铜(Cu)；镍(Ni)；磷化镍(NiP)；铝(Al)；金(Au)；银(Ag)；
钯(Pd)和它们的合金、例如PdAuAg。10.根据权利要求1
‑
9中任一项所述的芯片封装体，其中，所述芯片封装体还包括：包封材料，其通过金属保护层结构和水热转化的金属氧化物层附接到暴露的金...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
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：