具有引线接合电感器的半导体器件和方法技术

一种半导体器件包括半导体管芯（２０）和电感器（３０，５０），该电感器形成有连接到半导体管芯的顶面（２１）的接合引线（８０）。接合引线横向地延伸大于其高度（Ｈ３０，Ｈ５０）的距离（Ｌ３０，Ｌ５０）以确定绝缘芯（３１，５７）。在一个实施例中，电感器延伸超过半导体管芯的边缘（３５，３９）以减小负载。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般地说本专利技术涉及半导体器件，更具体地说，涉及一种形成有容纳在相同的半导体封装中的半导体管芯和电感器的集成电路。
技术介绍
电子系统制造商一直需要具有高级功能和更小物理尺寸的集成电路。在便携式无线通信装置中这种需求尤其明显，因为这种便携式无线通信装置的尺寸通常受到几百个分立无源部件的限制，而2.5千兆赫或更高的频率的操作造成还不能成功地集成这些部件。高频感应器已经被证明特别难以集成在半导体管芯中，因为寄生衬底电容和涡流造成性能的降低。先前已经提出了这样的一种集成电感器的方法在相同的半导体管芯上形成平面螺旋电感器和它们的相关电路。然而，部分是因为上述的寄生衬底电容和涡流的原因，平面螺旋电感器的品质因数较低。此外，附加的处理步骤和由平面电感器所占用的较大的管芯的面积具有较高的成本，这就使得这种方法在许多应用中不经济。另一方法是将分立芯片电感器和半导体管芯容纳在相同的集成电路封装中。芯片电感器具有较高的品质因数，但是部件放置和安装电感器所需的焊接回流处理步骤也造成了较高的总体制造成本。此外，已有的分立芯片电感器具有较大的物理尺寸，这种较大的物理尺寸增加了封装的集成电路的轮廓并妨碍了它们在许多应用场合中的使用。因此，需要一种组合了低制造成本、小物理尺寸和高性能的集成电路和集成电感器的方法。附图说明附图1所示为在具有电感器的半导体封装中容纳的半导体器件的等距视图；附图1A所示为半导体器件的第一部分的侧视图；附图1B所示为半导体器件的第二部分的等距视图；附图2所示为在第一变型实施例中的半导体器件的等距视图；附图3所示为在第二变型实施例中的半导体器件的等距视图；附图4所示为在第三变型实施例中的半导体器件的等距视图；附图5所示为在第一制造阶段之后的半导体器件的侧视图；附图5A所示为在第二制造阶段之后的半导体器件的侧视图；附图5B所示为在第三制造阶段之后的半导体器件的侧视图；附图6所示为可替换的制造方法的半导体器件的侧视图。具体实施例方式在附图中，具有相同的参考标号的元件具有类似的功能。附图1所示为作为集成电路(IC)10构造的半导体器件的等距视图，该集成电路10包括都容纳在半导体封装40中的半导体管芯20和引线接合电感器30和50。在一种实施例中，集成电路10用作在双带无线通信装置(未示)中使用的高频振荡器。因此，集成电路10产生在大约800兆赫或大约2.4千兆赫下工作的高频信号。半导体封装40包括用于安装半导体管芯20的管芯连接板42。多个导线44提供了通向外部电路(未示)的电连接。多个引线接合46和一个引线接合46A连接在多个导线44和多个接合焊盘25之间以在外部电路和半导体管芯20之间传递信号。封装40包括保护集成电路10不受损坏和腐蚀的模制的密封剂45。半导体管芯20是具有顶面21的单晶硅芯片，该顶面21形成有具有一对电压可变电容器23和24的压控振荡器(VCO)22。电容器23和电感器30并联连接以作为设定VCO 22的2.4千兆赫工作频率的第一储能电路，而电容器24和电感器50并联连接以作为建立800兆赫工作频率的第二储能电路。引线接合46和46A是形成在其相应的连接点或触点之间形成的标准的引线接合，这些连接点或触点在接合焊盘25和导线44之间。每个引线接合46和46A使用引线接合工具形成，这些引线接合工具将接合引线连接或焊接到在一个接合焊盘25上的第一连接点。接合引线然后通过移动到在一个导线44上的第二连接点的毛细管输送。引线接合工具被编程以将第一和第二连接点定位在由半导体管芯、封装和接合引线的物理特性确定的最佳高度并使接合引线成为环路。为了在各种各样的半导体封装上形成引线接合，引线接合工具具有能够三轴运动的机构，即通过与顶面21共面的参考平面71所指示的X-和Y-轴运动和垂直于平面71的Z-轴运动。现代的引线接合工具被编程为对连接点进行定位并以点对点的方式接合引线。然而，为了在具有较高的管脚数量的装置中形成牢固、可靠的引线接合并使引线接合电感最小，以防止标准引线接合在X-或Y-方向内横向偏离位于连接点之间的线的控制软件对引线接合工具进行编程。标准引线接合仅垂直或Z-轴偏离形成为以设定所需的环路高度。因此，顶视图或沿标准引线接合的长度的视图显示直线。例如，如果标准引线接合的连接点沿X-轴设置，则它的所有的点都具有基本为零的Y-值，并且顶视图显示为沿X-轴的直线。这可以以引线接合46A所示，它显示为直线，因为它的连接点与附图1的视点成一线。电感器30形成有引线接合，通常具有圆形横截面并且以标准的方式连接到接合焊盘32和34。与引线接合46和46A相反，电感器30被形成为从经由通向接合焊盘32和34的连接点的线38横向地延伸一段距离L30。这个横向凸伸实现了比标准引线接合更高的电感值，而且不增加集成电路10的物理高度。用于形成电感器30的接合引线优选包括适合于引线接合的低电阻金属比如金或铜，虽然铝或其它的金属也可以使用。在一种实施例中，电感器30形成有由金制造的接合引线，并且具有大约50微米的直径。电感器30通常具有在大约0.5和3.0毫微亨利之间的范围的电感值。电感器50形成有通常为圆形的横截面的接合引线。电感器50类似地连接到接合焊盘51和53并形成有在电感器芯57周围的线圈。为减小集成电路10的制造成本，电感器50通常形成有与电感器30类似的成分的接合引线。然而，在合适的应用中，电感器50接合引线可以具有不同的直径或不同的材料成分。电感器50通常具有大于大约2毫微亨利的电感值。对于15或更大毫微亨利的电感值，有利的是，使用绝缘接合引线以避免在形成大量的紧密缠绕的线匝时短路。电感器30和50形成有引线接合工具，该引线接合工具的控制软件被修改以利用工具机构的固有的X-、Y-和Z-轴运动。在附图1的实施例中，横向或XY偏离能力使电感器30横向地延伸通过半导体管芯20的边缘35。对于电感器50获得类似的结果，该电感器50使用横向位移以形成线圈52并使它延伸通过边缘39。附图1A所示为在附图1的实施例中的集成电路10的一部分的侧视图，进一步详细地说明了电感器30。可以看出，电感器30被形成为以类似于悬臂的方式横向地凸伸过边缘35，以便提供较高的电感和品质因素以及较低的封装外形。在以标准接合引线材料形成时电感器30自支撑，但在特定的应用中如果需要的话，用于形成电感器30的材料可以是与铍或其它材料的合金或者以铍或其它材料掺杂，以便增加刚性并提供在接合过程中以及在接合之后维持其形状和位置的弹簧状弹性或者金属“记忆”。因为电感器30横向地延伸过边缘35，因此它具有直接或垂直地位于边缘35之上的两个位置36和37。电感器30被成形为沿基本垂直于顶面21的轴30A的中心形成电感器芯31以在电流流经电感器30时封闭磁通量。为实现高品质因素，芯31被形成为绝缘芯，此为其制造过程的自然结果，因为密封剂45由绝缘模制化合物比如热塑性树脂或环氧树脂制成。电介质或绝缘芯是其中没有导电材料的芯。在固化之前，封装材料具有较低粘性，因此在封装材料被引入到封装模具中时电感器30实际上不受干扰。在固化之后，封装材料硬化以固定电感器30的位置和形状。在没有封装集成电路10的一种实施例中，空气提供了使芯材料绝缘的良好的变型方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：半导体管芯；和包括第一接合引线的电感器，该第一接合引线连接到半导体管芯的顶面并横向地延伸大于该接合引线的高度的距离，以便确定绝缘芯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体器件，包括半导体管芯；和包括第一接合引线的电感器，该第一接合引线连接到半导体管芯的顶面并横向地延伸大于该接合引线的高度的距离，以便确定绝缘芯。2.权利要求1的半导体器件，其中第一接合引线具有分别连接到在顶面上的第一和第二接合焊盘的第一和第二端部。3.权利要求2的半导体器件，其中第一接合引线从第一和第二接合焊盘延伸以垂直地覆盖在顶面的边缘上。4.权利要求1的半导体器件，其中第一接合引线形成有包围绝缘芯的线圈。5.权利要求4的半导体器件，其中第一接合引线的第一和第二端部分别连接到在顶面上的第一和第二接合焊盘，并且所述线圈形成为多匝。6.权利要求5的半导体器件，其中第一接合引线具有大于大约5毫微亨利的电感。7.权利要求1的半导体器件，进一步包括容纳半导体管芯和电感器的半导体封装。8.权利要求7的半导体器件，其中第一接合引线连接到半导体管芯的第一接合焊盘，进一步包括连接在半导体管芯的第二接合焊盘和半导体封装的导线之间的第二接合引线。9.权利要求7的半导体器件，其中半导体封装包括提供绝缘芯并维持线圈的位置的密封剂。10.权利要求1的半导体器件，其中第一接合引线提供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯耐普，弗朗西斯卡尼，哈罗德安德森，文衍庭，苍尼奥，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]