半导体器件制造技术

公开了半导体器件。一种半导体芯片设置在层状衬底的激光直接结构化(LDS)材料的区域上。半导体芯片具有面向层状衬底的前有源区和背向层状衬底的金属化后表面。层状衬底上的LDS材料的封装件包封半导体芯片，半导体芯片的金属化后表面暴露在LDS材料的封装的外表面处。导电线和第一过孔被构造在LDS材料的区域中，以电连接到半导体芯片的前有源区。在LDS材料封装的外表面上镀有与半导体芯片的金属化后表面接触的导热层。由导热材料制成的热提取器主体与导热层以热传递关系耦合。本实用新型专利技术的技术提供了具有改进的散热性能的半导体芯片。片。片。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件


[0001]本说明书涉及半导体器件。
[0002]一个或多个实施例可应用于其中高散热(耗散)是期望特征的半导体器件。

技术介绍

[0003]在那些高散热(耗散)是期望特征的半导体器件中，目前使用所谓的“向上散热式(slug
‑
up)”配置，例如向上散热四边扁平无引线或QFN封装件，其具有安装在封装件顶部处的暴露的散热块(heat slug)的顶部上的热提取器(散热器或散热片)。
[0004]这种配置经常遇到的问题在于器件中半导体芯片或管芯的背面金属化(BSM)和散热块之间的管芯附接材料。
[0005]这种界面材料在散热方面可能是一个瓶颈。
[0006]为解决这个问题提出的一种方法包括研磨绝缘封装(模塑)，以暴露半导体芯片或管芯的背面。然而，这种方法被发现会导致不希望的开裂，主要是当半导体芯片或管芯由于磨削而明显变薄时。
[0007]本领域需要在解决这些问题方面做出贡献。

技术实现思路

[0008]鉴于上述针对半导体芯片设计所面临的问题，本公开的实施例旨在提供具有改进的散热性能的半导体芯片。一个或多个实施例涉及相应的半导体器件。
[0009]一个或多个实施例提供了一种借助于激光直接结构化(LDS)技术的半导体芯片封装设计，该半导体芯片封装设计具有由于直接暴露管芯表面而在封装的顶部实现高散热的能力。
[0010]在一个或多个实施例中，几乎消除了最关键的热界面(用于管芯附接材料)。
[0011]一个或多个实施例可以提供小的、紧凑的封装轮廓，其有助于从简单的引线框架设计开始进行“调谐”。
[0012]一个或多个实施例可以展示全镀封装顶表面，其中可以识别暴露的管芯背面的存在。
[0013]本公开的实施例提供了一种半导体器件。该器件包括：层状衬底，包括激光直接结构化LDS材料的区域；半导体芯片，布置在LDS材料的区域上，半导体芯片具有面向层状衬底的前有源区和背向层状衬底的金属化后表面；LDS材料的封装件，在层状衬底上并且包封半导体芯片，其中LDS材料的封装件具有背向层状衬底的外表面，并且半导体芯片的金属化后表面暴露在LDS材料的封装件的外表面处；第一导电线，朝向半导体芯片的前有源区，第一导电线被构造在LDS材料的区域中，第一导电线包括第一过孔，第一过孔穿过LDS材料的区域延伸到至少一个半导体芯片的前有源区；以及导热层，镀在LDS材料的封装件的外表面上，导热层在暴露在LDS材料的封装件的外表面处的半导体芯片的金属化后表面上延伸。
[0014]在一些实施例中，半导体器件还包括导热材料制成的热提取器主体，热提取器主
体与导热层以热传递关系耦合。
[0015]在一些实施例中，半导体器件还包括绝缘层，绝缘层位于层状衬底和半导体芯片的有源区之间。
[0016]在一些实施例中，层状衬底还包括与LDS材料的区域相邻的导电材料的区域，并且还包括第二过孔，第二过孔延伸穿过在导热层和层状衬底中的导电材料的区域之间的LDS材料的封装件。
附图说明
[0017]现在将参考附图仅通过示例的方式描述一个或多个实施例，其中：
[0018]图1至图7是根据本说明书的实施例中的各种步骤的示例，以及
[0019]图8和图9是根据本说明书的一个或多个实施例制造的半导体器件的可能安装布置的截面图。
具体实施方式
[0020]不同图中对应的数字和符号一般指相应的部分，除非另有说明。绘制这些图是为了清楚地说明实施例的相关方面，并且不一定按比例绘制。图中绘制的特征的边缘不一定表示该特征的范围的终止。
[0021]在接下来的描述中，示出了各种特定细节，以便提供对根据描述的实施例的各种示例的深入理解。可以在没有一个或多个具体细节的情况下获得实施例，或者利用其他方法、组件、材料等获得实施例。在其他情况下，未详细说明或描述已知结构、材料或操作，从而不会模糊实施例的各个方面。
[0022]在本说明书的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用旨在指示在至少一个实施例中包括关于该实施例描述的特定配置、结构或特性。因此，诸如“在实施例中”、“在一个实施例中”等可能存在于本说明书的各个点中的短语不一定确切地指代一个相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当的方式组合特定配置、结构或特性。
[0023]本文使用的标题/参考仅仅是为了方便而提供的，因此并不定义保护的范围或实施例的范围。
[0024]在本说明书中，激光直接结构化(LDS)将被用于指代目前用于制造半导体器件的基于激光的技术，其中可以通过激光束激活或“结构化”(可能随后是电镀)在绝缘模制化合物中形成诸如线和过孔的导电结构。
[0025]例如，在诸如美国专利申请公开号2018/0342453、2020/0203264、2020/0321274、2021/0050226或2021/0050299的文献中讨论了激光直接结构化(LDS)技术(通常也称为直接铜互连(DCI)技术)，所有这些都通过引用并入本文并转让给本申请的同一受让人。
[0026]在将半导体器件集成在诸如印刷电路板(PCB)的衬底上之前理解和预测散热性能是有用的，以便于器件在定义的温度限制内操作。
[0027]当半导体器件运行(操作)时，由此吸收的电能转化为热量。
[0028]从半导体芯片或管芯表面到其直接周围环境的充分散热有助于半导体器件的有效和可靠操作。
[0029]这尤其是集成在衬底上的功率封装的情况，如印刷电路板(PCB)，其中产生了在器
件操作期间生成热的高电流。
[0030]由于提高了封装的散热能力，避免了热失效，因此提高了器件性能和可靠性。
[0031]在包括附接在管芯焊盘上的半导体芯片或管芯的传统器件中，管芯和管芯附接材料之间的界面处的热阻在决定器件的热性能方面起着重要作用。在某种程度上，管芯附接材料的热导率对促进器件的充分性能至关重要。
[0032]过去为了改善热性能而提出的一种方法涉及使用所谓的“向上散热式”封装，其在前(顶)侧具有暴露的焊盘，该焊盘便于使用外部散热器从半导体管芯的前表面或顶表面提取热量。
[0033]一个有点类似的方法涉及封装研磨，以暴露管芯背面，以促进热量传递到散热器。
[0034]即使抛开其他问题不谈，也注意到，普通向上散热式封装不能充分利用顶侧表面进行热量提取，管芯附接材料仍然被发现是决定器件热性能的瓶颈。
[0035]此外，提出的封装研磨过程被发现会产生管芯强度问题，这可能导致不希望的管芯裂纹。
[0036]一个或多个实施例可以涉及从基本上可以类似于所谓的“预模制”引线框架的(平面)衬底10开始。
[0037]目前使用“引线框架(leadframe)”(或“引线框架(lead frame)”)的名称(例如，参见美国专利商标局的USPC综合词汇表)来表示为集成电路芯片或管芯提供支持的金属框架，以及将管芯或芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：层状衬底，包括激光直接结构化材料的区域；半导体芯片，布置在激光直接结构化材料的所述区域上，所述半导体芯片具有面向所述层状衬底的前有源区和背向所述层状衬底的金属化后表面；激光直接结构化材料的封装件，在所述层状衬底上并且包封所述半导体芯片，其中激光直接结构化材料的所述封装件具有背向所述层状衬底的外表面，并且所述半导体芯片的所述金属化后表面暴露在激光直接结构化材料的所述封装件的所述外表面处；第一导电线，朝向所述半导体芯片的所述前有源区，所述第一导电线被构造在激光直接结构化材料的所述区域中，所述第一导电线包括第一过孔，所述第一过孔穿过激光直接结构化材料的所述区域延伸到所述至少一个半导体芯片的所述前有源区；以及导热层，镀...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：