本公开涉及封装半导体管芯的方法及封装半导体管芯，该方法包括：将半导体管芯设置在基板上，基板包括其上具有释放带的载体层，将半导体管芯的底侧置于释放带上，使得半导体管芯的放置形成第二表面和凸起的第一表面；在半导体管芯和释放带上均施加光致抗蚀剂层；在光致抗蚀剂层中形成开口以在第一表面上方露出管芯，且在第二表面上方在与管芯相邻位置处部分露出释放带；形成金属化层，使得金属化层与第一表面上露出的半导体管芯以及与半导体管芯相邻的部分露出的释放带接触；对半导体管芯及具有绝缘层的释放带进行包封；移除基板和释放带，以露出与半导体管芯相邻的金属化层以及半导体管芯的底侧；使半导体管芯的底侧金属化以形成封装半导体管芯。以形成封装半导体管芯。以形成封装半导体管芯。
【技术实现步骤摘要】
实现面板级封装的阶梯式互连部金属化
[0001]本申请总体涉及电子领域，并且更具体涉及半导体管芯的新的封装构思。
技术介绍
[0002]在当前的电子业中，存在小型化的持续趋势并且需要具有成本效益的制造方法。在使用夹具和引线框架的传统功率封装中，在固化处理期间在诸如引线框架与管芯之间的环氧树脂以及半导体管芯与夹具之间的焊料环氧树脂等连结界面处引起累积应力。这些累积应力贯穿整个组装过程。受影响区域例如由于温度循环期间的焊接连结部疲劳而成为故障起始点。在较大管芯上，这种累积应力将增加氮化物钝化/管芯破裂的倾向。
[0003]在诸如由Siptory提供的当前市场解决方案中，将管芯附接至形成连结界面的焊盘。随后，管芯焊盘和引线焊盘分离开并通过使用激光钻出的导通孔连接。
[0004]在美国专利申请US2020/0312799中也描述了要求保护一种三极管封装方法的相似解决方案。该文献中所示的最终产品具有可剥离载体，该可剥离载体覆盖有用作结合焊盘的另一金属层，并且该可剥离载体覆盖有保护膜以防止在其它区域上电镀。随后，将管芯“焊接”在形成三极管模板的结合焊盘上。在模制包封物上钻孔以形成接触引线和管芯结合焊盘的孔口开口，从而形成“闭环电路”。根据本文献，为了形成“闭环电路”(互连部)，在包封的管芯中形成通孔，以用于随后在导通部和模制物表面的顶部平坦表面上进行电镀。
[0005]美国专利申请US2002/01066879还提出了一种多层结构，该多层结构具有形成在金属层上的介电层和形成在孔口的侧壁上的金属间隔物。然而，这种方法在晶片级制造时实施。
[0006]因此，需要开发一种具有成本效益的封装半导体管芯的方法，该方法在消除了诸如引线框架载体和管芯附接环氧树脂等必要材料清单(BoM)的同时，使最终产品不易受到连结应力的影响。
技术实现思路
[0007]下文阐述了本文公开的特定实施例的各方面的概述。应当理解的是，提出这些方面仅用于向读者提供这些特定实施例的简要概述，并且这些方面不旨在限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖可能未阐述的各个方面和/或方面的组合。
[0008]在本公开的第一方面，提出一种封装半导体管芯的方法，该方法包括以下步骤：将半导体管芯设置在基板上，其中，所述基板包括载体层，该载体层上具有热释放带，其中，所述半导体管芯的底侧置于所述热释放带上，使得所述半导体管芯的放置形成第二表面和凸起的第一表面，在所述半导体管芯以及所述热释放带上均施加光致抗蚀剂层。
[0009]在该方法的另一步骤中，在所述光致抗蚀剂层中形成开口，以便在所述第一表面上方露出所述半导体管芯，并且在所述第二表面上方在与所述半导体管芯相邻位置处部分露出所述热释放带，并且在该半导体管芯的顶部上形成金属化层，使得所述金属化层与所述第一表面上的所述露出的半导体管芯以及与所述半导体管芯相邻的所述部分露出的热
释放带接触。
[0010]在后续步骤中，对半导体管芯以及具有绝缘层的所述热释放带进行包封，并且此后，移除基板以及所述热释放带，以便露出与所述半导体管芯相邻的所述金属化层以及具有背面金属化部(BSM)的所述半导体管芯的所述底侧。
[0011]作为后续步骤，使所述半导体管芯的底侧进一步金属化以形成所述封装半导体管芯。
[0012]在本公开中，包括玻璃或复合载体以及温度敏感带的基板用于重构管芯。与现有技术中已知的解决方案相反，没有“焊接”管芯，因此不存在使用诸如环氧树脂等管芯附接化合物。在本公开中，通过孔口在图案化的光致抗蚀剂上形成“阶梯式”互连部，其中通过覆盖有抗蚀剂的管芯侧壁来形成金属化部。
[0013]本公开公开了一种通过如下方式制造的阶梯式金属化结构：通过在露出的管芯结合焊盘上、沿绝缘管芯侧壁的轮廓并且向下至第一表面来沉积3D金属化结构以形成接触引线。现有技术中的多层金属化结构用于晶片级制造。本专利技术能够在组件封装级实施。
[0014]在模制物包封后，通过热敏带将载体与模制部件分离。为了确保光致抗蚀剂与模塑料的良好粘合，可以在模制前进行等离子体处理。
[0015]本公开涉及一种新的封装构思，该封装构思消除了对传统的基于夹具/引线框架的功率封装中使用的环氧树脂或环氧树脂焊料的需要。本公开通过将互连结构直接沉积至结合焊盘来克服基于夹具的封装中的这一固有缺点。在较低温度下形成互连部将导致在管芯上引起较低应力。存在光致抗蚀剂来用作EMC和管芯区域之间的缓冲层，以进一步减轻氮化物钝化/管芯破裂。
[0016]本公开的优点在于，因为直接构建/沉积焊盘，所以使用根据本公开的方法封装的半导体管芯将具有较小的占用面积。因为所需处理允许大面积处理(即，面板级处理(PLP))，所以本公开还涉及低成本封装。此外，本专利技术消除了作为无管芯封装成本(DFPC)的主要成本来源的几种封装材料(即，夹具和引线框架)，并且消除了管芯附接和夹具附接环氧树脂/焊料材料及其相应处理(诸如夹具和管芯附接、焊料回流等)。本专利技术将使用通常用于PCB制造的光致抗蚀剂。
[0017]阶梯式互连金属化(SIM)层形成在管芯结合焊盘的光致抗蚀剂孔口/开口与接触引线上。经由籽晶层沉积和电镀来形成互连部。该方法消除了对传统封装件中使用的环氧树脂或环氧树脂焊料的需要。本公开采用将互连结构直接沉积至结合焊盘。可以在较低温度下进行这一步骤，从而在管芯中引起较低应力。
[0018]公开了一种新的封装构思和方法，该封装构思和方法能够直接形成3D金属接触部，该3D金属接触部通过管芯侧壁将结合焊盘向下连接至接触引线。通过临时/可重复使用的载体来进行管芯附接、模制/包封以及形成接触部。此种新型封装件避免以下主要材料清单：夹具框架和引线框架、管芯附接环氧树脂和夹具附接焊料环氧树脂、以及这些主要材料的相对应处理。因为该封装件消除了在形成连结界面中所需的固化处理，所以该封装件具有减小的累积应力。此种新封装构思和处理与大面板级处理(PLP)兼容，进一步降低了整体封装成本。
[0019]根据示例，该方法还包括以下步骤：将覆盖有光致抗蚀剂的所述半导体管芯暴露于紫外(UV)光，以形成窗口焊盘；以及沉积籽晶层并且电镀另一金属化层以形成阶梯式互
连部。对金属化底侧以及与所述半导体管芯相邻的所述露出的金属化层执行该步骤。可执行这些步骤以固化在半导体管芯底部处的额外绝缘层并且在该额外绝缘层上形成开口，从而允许在封装半导体管芯的底部处形成接触焊盘。
[0020]在示例性实施例中，通过籽晶层沉积形成阶梯式互连部的第一金属化层。例如，通过激光诱导金属化或通过荫罩溅射(shadow mask sputtering)来实施籽晶层沉积。种方法对于本领域技术人员是已知的，因此允许结合现有方法以实现根据本公开的封装半导体管芯。
[0021]根据示例，该方法还包括以下步骤：在所述金属化底侧以及与所述半导体管芯相邻的所述露出的金属化层上设置另一光致抗蚀剂层。该另一光致抗蚀剂层或绝缘层将使需要形成在半导体管芯的底侧上的多个接触得到有利绝缘。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种封装半导体管芯的方法，所述方法包括以下步骤：
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将半导体管芯设置在基板上，其中，所述基板包括载体层，所述载体层上具有热释放带，所述半导体管芯的底侧置于所述热释放带上，使得所述半导体管芯的放置形成第二表面和凸起的第一表面；
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在所述半导体管芯以及所述热释放带上均施加光致抗蚀剂层；
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在所述光致抗蚀剂层中形成开口，以便在所述第一表面上方露出所述半导体管芯，并且在所述第二表面上方在与所述半导体管芯相邻位置处部分露出所述热释放带；
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形成金属化层，使得所述金属化层与所述第一表面上的所述露出的半导体管芯以及与所述半导体管芯相邻的所述部分露出的热释放带接触；
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对所述半导体管芯以及具有绝缘层的所述热释放带进行包封；
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移除所述基板以及所述热释放带，以便露出与所述半导体管芯相邻的所述金属化层以及所述半导体管芯的所述底侧；
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使所述半导体管芯的所述底侧金属化以形成所述封装半导体管芯。2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
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在所述金属化底侧以及与所述半导体管芯相邻的所述露出的金属化层上设置另一光致抗蚀剂层。3.根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤：
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将覆盖有光致抗蚀剂的所述半导体管芯暴露于紫外光，即UV光，以形成窗口焊盘；以及
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将另一金属化层电镀至金属化底侧以及与所述半导体管芯相邻的所述露出的金属化层。4.根据权利要求3的方法，其中，所述金属化步骤使用铜作为金属，并且，另一金属化层的所述电镀步骤使用锡作为金属。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过籽晶层沉积来形成初始金属化层，并且通过电镀来形成另一金属化层。6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过激光诱导金属化或通过荫罩溅射来实施所述籽晶层沉积。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：伦道夫，
申请(专利权)人：安世有限公司，
类型：发明
国别省市：
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