具有开窗式散热器的封装制造技术

具有开窗式散热器的封装。一种半导体器件具有衬底和设置在衬底上方的第一半导体管芯。子封装也设置在衬底上方。加强件设置在围绕第一半导体管芯和子封装的衬底上方。散热器设置在加强件上方。散热器热耦合到第一半导体管芯。散热器具有子封装上方的开口。散热器具有子封装上方的开口。散热器具有子封装上方的开口。

【技术实现步骤摘要】
具有开窗式散热器的封装


[0001]本专利技术总体上涉及半导体器件，并且更特别地涉及半导体器件和形成具有开窗式散热器的半导体器件的方法。

技术介绍

[0002]半导体器件通常在现代电子产品中找到。半导体器件执行宽范围的功能，诸如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子器件、将太阳光变换成电力以及为电视显示器创建可视图像。半导体器件在通信、电源转换、网络、计算机、娱乐和消费产品领域中找到。半导体器件也在军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公设备中找到。
[0003]随着器件大小的减小并且以更高的频率操作，半导体部件的热生成成为更多的设计考虑因素。许多半导体封装包括连接到半导体管芯的散热器。散热器通过将热能分散到更大的表面积上来帮助消散来自半导体管芯的热量。散热器还通过允许经由散热器附接外部散热部件来改进热处理能力。
[0004]散热器通常是设置在半导体管芯或封装上方的单独部件。散热器通常形成围绕半导体封装的部件并在其上方延伸的外壳的部分。现有技术散热器的一个问题是外壳可以将热能截留在封装内，并且引起其它封围部件的热管理问题。因此，存在一种用于半导体封装的改进的散热器的需要。
附图说明
[0005]图1a
‑
1c图示了具有由锯道分离的多个半导体管芯的半导体晶片；图2a
‑
2h图示了形成具有开窗式散热器的半导体封装；图3图示了双面实施例；图4a
‑
4c图示了具有分隔加强件的实施例；图5a
‑
5c图示了适于具有不同高度的封装和半导体管芯的实施例；图6a
‑
6c图示了使用网格开口代替单一窗口的实施例；和图7a和图7b图示了将封装集成到电子器件中。
具体实施方式
[0006]在以下描述中，参考各图，在一个或多个实施例中描述了本专利技术，其中相同的标号表示相同或相似的元件。虽然依据用于实现本专利技术目的的最佳模式描述了本专利技术，但是本领域技术人员将领会，本专利技术旨在覆盖如可能包括在由所附权利要求及其等价物所限定的本专利技术的精神和范围内的替代、修改和等价物，所述权利要求及其等价物由以下公开内容和附图所支持。如本文使用的术语“半导体管芯”指代单词的单数和复数形式二者，并且因此可以指代单个半导体器件和多个半导体器件二者。
[0007]通常使用两个复杂的制造工艺制造半导体器件：前端制造和后端制造。前端制造涉及在半导体晶片的表面上形成多个管芯。晶片上的每个管芯包含有源和无源电子部件，
它们电连接以形成功能电路。诸如晶体管和二极管之类的有源电子部件具有控制电流流动的能力。诸如电容器、电感器和电阻器之类的无源电部件在执行电路功能所必需的电压和电流之间创建关系。
[0008]后端制造指代将成品晶片切割或分割成个体半导体管芯，并封装半导体管芯以用于结构支撑、电互连和环境隔离。为了分割半导体管芯，沿着晶片的非功能区域（称为锯道或划线）对晶片进行刻痕和断裂。使用激光切割工具或锯片对晶片进行分割。在分割之后，个体半导体管芯被安装到封装衬底，该封装衬底包括用于与其他系统部件互连的引脚或接触焊盘。然后，在半导体管芯上方形成的接触焊盘连接到封装内的接触焊盘。电连接可以用导电层、凸块、柱形凸块、导电胶、接合线或其他合适的互连结构制成。密封剂或其他模制化合物沉积在封装上方，以提供物理支撑和电绝缘。然后将成品封装插入到电系统中，并且使半导体器件的功能性对其他系统部件可用。
[0009]图1a示出了具有基础衬底材料102的半导体晶片100，基础衬底材料102诸如是硅、锗、磷化铝、砷化铝、砷化镓、氮化镓、磷化铟、碳化硅或其它块状半导体材料。多个半导体管芯或部件104形成在如上所述由无源管芯间晶片区域或锯道106分离的晶片100上。锯道106提供切割区域以将半导体晶片100分割成个体半导体管芯104。在一个实施例中，半导体晶片100具有100
‑
450毫米（mm）的宽度或直径。
[0010]图1b示出了半导体晶片100的一部分的横截面视图。每个半导体管芯104具有背面或非有源表面108和有源表面110，其包含模拟或数字电路，该模拟或数字电路被实现为在管芯内或上方形成的有源器件、无源器件、导电层和介电层，并且根据管芯的电设计和功能进行电互连。例如，电路可以包括形成在有源表面110内的一个或多个晶体管、二极管和其他电路元件，以实现模拟电路或数字电路，诸如数字信号处理器（DSP）、ASIC、MEMS、存储器或其他信号处理电路。半导体管芯104还可以包含用于RF信号处理的集成无源器件（IPD），诸如电感器、电容器和电阻器。半导体晶片100的背面108可以经历可选的背面研磨操作，该背面研磨操作具有机械研磨或蚀刻工艺，以移除基础材料102的一部分并减小半导体晶片100和半导体管芯104的厚度。
[0011]使用PVD、CVD、电解电镀、非电解电镀工艺或其他合适的金属沉积工艺在有源表面110上方形成导电层112。导电层112包括铝（Al）、铜（Cu）、锡（Sn）、镍（Ni）、金（Au）、银（Ag）或其他合适的导电材料的一个或多个层。导电层112作为电连接到有源表面110上的电路的接触焊盘来操作。
[0012]导电层112可以形成为与半导体管芯104的边缘相距第一距离并排设置的接触焊盘，如图1b中所示。替代地，导电层112可以形成为在多行中偏移的接触焊盘，使得第一行接触焊盘设置在距管芯边缘的第一距离，并且与第一行交替的第二行接触焊盘设置在距管芯边缘的第二距离。导电层112表示在半导体管芯104上方形成的最后导电层，其具有用于后续电互连到更大系统的接触焊盘。然而，在有源表面110上的实际半导体器件和用于信号路由的接触焊盘112之间形成的一个或多个中间导电和绝缘层可以存在。
[0013]使用蒸镀、电解电镀、非电解电镀、落球或丝网印刷工艺在导电层112上方沉积导电凸块材料。凸块材料可以是Al、Sn、Ni、Au、Ag、Pb、Bi、Cu、焊料和具有可选助焊剂溶液的它们的组合。例如，凸块材料可以是共晶Sn/Pb、高铅焊料或无铅焊料。使用合适的附接或接合工艺将凸块材料接合到导电层112。在一些实施例中，通过将材料加热到其熔点以上来回流
凸块材料，以形成导电球或凸块114。在一个实施例中，导电凸块114形成在具有润湿层、阻挡层和粘附层的凸块下金属化层（UBM）上方。导电凸块114也可以压缩接合或热压接合到导电层112。导电凸块114表示可以在导电层112上方形成的一种类型的互连结构以便至衬底的电连接。互连结构也可以使用接合线、导电膏、柱形凸块、微型凸块或其他电互连。
[0014]在图1c中，使用锯片或激光切割工具118通过锯道106将半导体晶片100分割成个体半导体管芯104。个体半导体管芯104可以被检查和电测试，以在分割后标识KGD。
[0015]图2a
‑
2h图示了形成具有半导体管芯104和开窗式散热器的半导体封装150。图2a是用作制造封装150的基础的衬底152的局部横截面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造半导体器件的方法，包括：提供衬底；在衬底上方设置第一半导体管芯；在衬底上方设置子封装；在围绕第一半导体管芯和子封装的衬底上方设置加强件；和在加强件上方设置散热器，其中散热器热耦合到第一半导体管芯，并且其中散热器包括子封装上方的开口。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在子封装上方的散热器中形成多个开口。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述子封装完全设置在开口的覆盖区内。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将第二半导体管芯设置在衬底上方并热耦合到散热器，其中第一半导体管芯的高度不同于第二半导体管芯的高度。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在第一半导体管芯上方的散热器上形成空腔或突起。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加强件包括隔间加强件。7.一种制造半导体器件的方法，包括：提供衬底；在衬底的第一表面上方设置加强件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泰根，金荣民，金用敏，
申请(专利权)人：星科金朋私人有限公司，
类型：发明
国别省市：