具有带有焊盘偏移特征的芯片载体的半导体封装制造技术

本发明专利技术涉及具有带有焊盘偏移特征的芯片载体的半导体封装。一种半导体封装包括：载体，具有电绝缘主体和在电绝缘主体的第一侧处的第一接触结构；以及半导体管芯，具有附接到载体的第一接触结构的第一焊盘，第一焊盘处于源极或发射极电位。第一焊盘与半导体管芯的边缘向内隔开第一距离。半导体管芯具有在边缘和第一焊盘之间的边缘终止区域。载体的第一接触结构与半导体管芯的边缘向内隔开大于第一距离的第二距离，使得在半导体管芯的正常操作期间在载体的方向上从边缘终止区域发出的电场不会到达载体的第一接触结构。还提供了制造方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
具有带有焊盘偏移特征的芯片载体的半导体封装


[0001]本专利技术总体上涉及半导体封装，并且特别地涉及具有带有焊盘偏移特征的芯片载体的半导体封装。

技术介绍

[0002]半导体封装的冷却对于功率应用是一个挑战。对于高温化合物半导体(如GaN和SiC)，增加了这种挑战性。没有充分冷却，就不能实现化合物半导体的全部性能和潜力。冷却性能受到半导体封装中的金属(例如Cu)量和芯片(管芯)界面的互连面积/技术的限制。
[0003]芯片封装比(chip to package ratio)是通常未得到优化的另一个参数，尤其是对于其中爬电距离要求倾向于导致较大封装的高压应用。对于诸如GaN和SiC等化合物半导体，这个问题更加严重，因为在效率较高的情况下，芯片尺寸可能缩小。然而，必须保持爬电距离。这导致了小于最优的芯片封装比。
[0004]因此，需要一种提供更优冷却和芯片封装比的功率半导体封装技术。

技术实现思路

[0005]根据半导体封装的实施例，半导体封装包括：载体，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，所述第一侧具有多个接触结构；半导体管芯，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，所述半导体管芯的第一侧具有附接到所述载体的第一侧处的所述多个接触结构的多个焊盘；金属板，附接到所述半导体管芯的第二侧，所述金属板具有的尺寸与所述载体的尺寸无关，而是基于由所述半导体管芯所呈现的预期热负载；以及密封剂，由载体和金属板限定并且横向围绕半导体管芯的边缘。
[0006]根据方法的实施例，所述方法包括：提供具有彼此互连的多个载体的载体片，所述载体中的每一个载体具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，第一侧具有多个接触结构；将半导体管芯附接到所述载体中的每一个载体，每个半导体管芯具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，每个半导体管芯的第一侧具有附接到对应所述载体的第一侧处的所述多个接触结构的多个焊盘；在附接所述半导体管芯之后，将所述载体片切单成分离的部分封装，所述部分封装中的每一个部分封装包括所述载体中的一个载体和附接到该载体的所述半导体管芯；将金属片附接到所述部分封装的所述半导体管芯的第二侧，所述部分封装通过所述金属片互连；将密封剂分配到所述金属片上并围绕所述半导体管芯中的每一个半导体管芯的边缘；固化所述密封剂；以及在相邻的半导体管芯之间切断金属片以形成整个半导体封装，整个半导体封装中的每一个整个半导体封装具有从金属片上切断的金属板，并且该金属板具有的尺寸与包括在整个半导体封装中的载体的尺寸无关，而且基于由包括在整个半导体封装中的半导体管芯所呈现的预期热负载。
[0007]根据半导体封装的另一实施例，所述半导体封装包括：载体，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，第一侧具有多个接触结构；垂直功率半导体管芯，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，垂直功率半导体管芯的第一侧具有源极焊盘和栅极焊盘，源极焊盘附接到
载体的第一侧处的接触结构中的一个或多个第一接触结构，栅极焊盘附接到载体的第一侧处的接触结构中的第二接触结构，垂直功率半导体管芯的第二侧具有漏极焊盘；衬底，具有在电绝缘衬底的第一侧处的第一图案化金属体和在所述电绝缘衬底的与第一侧相对的第二侧处的第二图案化金属体，所述第一图案化金属体附接到所述垂直功率半导体管芯的第二侧处的所述漏极焊盘，所述衬底具有的尺寸与所述载体的尺寸无关，而是基于由所述垂直功率半导体管芯所呈现的预期热负载；以及密封剂，由载体和衬底限定并横向围绕垂直功率半导体管芯的边缘。
[0008]根据半导体封装的另一实施例，所述半导体封装包括：载体，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，第一侧具有多个接触结构；半导体管芯，具有第一侧和与第一侧相对的第二侧，所述半导体管芯的第一侧具有附接到所述载体的第一侧处的所述多个接触结构的多个焊盘；金属板，附接到所述半导体管芯的第二侧；以及密封剂，由载体和金属板限定并且横向围绕半导体管芯的边缘，其中，金属板在平行于金属板和载体的二维平面的第一方向上的尺寸大于所述载体在第一方向上的尺寸，其中，金属板在二维平面中垂直于第一方向的第二方向上的尺寸大于或小于所述载体在第二方向上的尺寸。
[0009]根据半导体封装的另一实施例，所述半导体封装包括：载体，具有电绝缘主体和在所述电绝缘主体的第一侧处的第一接触结构；以及半导体管芯，具有附接到载体的第一接触结构的第一焊盘，第一焊盘处于源极或发射极电位，其中，第一焊盘与半导体管芯的边缘向内隔开第一距离，其中，半导体管芯具有在边缘和第一焊盘之间的边缘终止区域(edge termination region)，其中，载体的第一接触结构与半导体管芯的边缘向内隔开大于第一距离的第二距离，使得在半导体管芯的正常操作期间在载体的方向上从边缘终止区域发出的电场不会到达载体的第一接触结构。
[0010]根据制造半导体封装的方法的实施例，该方法包括：提供载体，所述载体具有电绝缘主体和在所述电绝缘主体的第一侧处的第一接触结构；以及将半导体管芯的第一焊盘附接到载体的第一接触结构，第一焊盘处于源极或发射极电位，其中，第一焊盘与半导体管芯的边缘向内隔开第一距离，其中，半导体管芯具有在边缘和第一焊盘之间的边缘终止区域，其中，载体的第一接触结构与半导体管芯的边缘向内隔开大于第一距离的第二距离，使得在半导体管芯的正常操作期间在载体的方向上从边缘终止区域发出的电场不会到达载体的第一接触结构。
[0011]本领域技术人员在阅读以下具体实施方式并查看附图后将认识到附加特征和优点。
附图说明
[0012]附图中的元件不一定相对于彼此成比例。相同的附图标记表示相应的类似部件。各种所示实施例的特征可以组合，除非它们彼此排斥。实施例在附图中被示出并在随后的说明书中被详细说明。
[0013]图1示出了半导体封装的截面图。
[0014]图2A至2C示出了半导体封装的另一实施例的不同视图。
[0015]图3A示出了横向功率半导体管芯的实施例的平面图。
[0016]图3B示出了用于容纳图3A所示的横向功率半导体管芯的芯片载体的相应接触结
构布局的透视图。
[0017]图4A至4C示出了在不同组装级别的芯片载体的透视图。
[0018]图5至8示出了根据附加实施例的半导体封装的相应截面图。
[0019]图9A和9B示出了制造半导体封装的方法。
[0020]图10示出了在图9A和9B的方法中使用的金属片的一个实施例的平面图。
[0021]图11示出了在图9A和9B的方法中使用的金属片的另一个实施例的平面图。
[0022]图12示出了具有带有焊盘偏移特征的芯片载体的半导体封装的截面图。
[0023]图13示出了具有带有焊盘偏移特征的芯片载体的另一半导体封装的截面图。
[0024]图14示出了具有带有焊盘偏移特征的芯片载体的另一半导体封装的截面图。
[0025]图15示出了具有带有焊盘偏移特征的芯片载体的另一半导体封装的截面图。
具体实施方式
[0026]本文描述的实施例提供了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装，包括：载体，所述载体具有电绝缘主体和在所述电绝缘主体的第一侧处的第一接触结构；以及半导体管芯，所述半导体管芯具有附接到所述载体的所述第一接触结构的第一焊盘，所述第一焊盘处于源极或发射极电位，其中，所述第一焊盘与所述半导体管芯的边缘向内隔开第一距离，其中，所述半导体管芯具有在所述边缘和所述第一焊盘之间的边缘终止区域，其中，所述载体的所述第一接触结构与所述半导体管芯的所述边缘向内隔开大于所述第一距离的第二距离，使得在所述半导体管芯的正常操作期间在所述载体的方向上从所述边缘终止区域发出的电场不会到达所述载体的所述第一接触结构。2.根据权利要求1所述的半导体封装，其中：所述载体具有在所述电绝缘主体的与所述第一侧相对的第二侧处的导电结构；所述导电结构电连接到所述第一接触结构并且覆盖所述半导体管芯的所述边缘终止区域的至少一部分；并且所述载体具有在所述电绝缘主体的所述第一侧与所述第二侧之间的厚度，所述厚度满足所述半导体管芯的所述边缘终止区域和所述载体的所述导电结构之间的间隙要求。3.根据权利要求2所述的半导体封装，其中，所述载体在所述电绝缘主体的所述第一侧与所述第二侧之间的所述厚度在100μm至800μm的范围内。4.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述载体的面向所述半导体管芯的所述第一焊盘的所述第一接触结构的表面的面积小于所述半导体管芯的面向所述载体的所述第一接触结构的所述第一焊盘的表面的面积。5.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述载体是在所述电绝缘主体的所述第一侧处具有图案化金属体的直接铜接合衬底、活性金属钎焊衬底或绝缘金属衬底，并且其中，所述第一图案化金属体包括所述载体的所述第一接触结构。6.根据权利要求1所述的半导体封装，其中：所述载体是具有嵌入在电绝缘材料中的铜块的预模制载体；所述铜块的第一侧未被所述电绝缘材料覆盖并且形成所述载体的所述第一接触结构；与所述铜块的所述第一侧相对的所述铜块的第二侧未被所述电绝缘材料覆盖，并且形成在所述电绝缘主体的与所述电绝缘主体的所述第一侧相对的第二侧处的导电结构，并且所述导电结构覆盖所述半导体管芯的所述边缘终止区域的至少一部分；并且所述电绝缘材料具有在所述半导体管芯的所述边缘终止区域与在所述电绝缘主体的所述第二侧处的所述导电结构之间的厚度，所述电绝缘材料的所述厚度满足所述边缘终止区域和所述导电结构之间的间隙要求。7.根据权利要求1所述的半导体封装，其中：所述载体是印刷电路板(PCB)，所述印刷电路板具有在所述电绝缘主体的所述第一侧处的第一图案化金属体以及在所述电绝缘主体的与所述电绝缘主体的所述第一侧相对的第二侧处的第二图案化金属体；所述第一图案化金属体包括所述载体的所述第一接触结构；所述第二图案化金属体包括覆盖所述半导体管芯的所述边缘终止区域的至少一部分
的导电结构；所述导电结构通过延伸穿过所述电绝缘主体的多个导电过孔电连接到所述第一接触结构；并且所述印刷电路板具有在所述电绝缘主体的所述第一侧与所述第二侧之间的厚度，所述印刷电路板的所述厚度满足所述半导体管芯的所述边缘终止区域和在所述第二图案化金属体中形成的所述导电结构之间的间隙要求。8.根据权利要求1所述的半导体封装，其中：所述载体的所述第一接触结构包括多个导电过孔，所述多个导电过孔附接到所述半导体管芯的所述第一焊盘并且穿过所述电绝缘主体延伸到所述电绝缘主体的第二侧；所述多个导电过孔连接到所述电绝缘主体的所述第二侧处的图案化金属体；所述图案化金属体包括覆盖所述半导体管芯的所述边缘终止区域的至少一部分的导电结构；并且所述载体具有在所述电绝缘主体的所述第一侧与所述第二侧之间的厚度，所述载体的所述厚度满足所述半导体管芯的所述边缘终止区域和在所述载体的所述电绝缘主体的所述第二侧处的所述图案化金属体中形成的所述导电结构之间的间隙要求。9.根据权利要求1所述的半导体封装，其中，所述载体具有在所述电绝缘主体的所述第一侧处的第二接触结构，其中，所述第二接触结构与所述第一接触结构电隔离，其中，所述半导体管芯具有附接到所述载体的所述第二接触结构的第二焊盘，并且其中，所述第二焊盘是控制端子焊盘。10.根据权利要求1所述的半导体封装，还包括：金属板，所述金属板附接到所述半导体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志洋，E，
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：