半导体封装结构及其制备方法技术

一种半导体封装结构及其制备方法，涉及半导体技术领域。该半导体封装结构包括衬底、形成于衬底上的器件层、形成于器件层上的塑封层、封装于塑封层内的金属柱，以及金属导线；金属导线的一端与金属柱背离器件层的一侧金属连接、另一端和引线框架金属连接，金属柱远离金属导线的一端与器件层的焊盘金属连接，金属柱的熔点大于350℃，金属柱的硬度大于17HBW。该半导体封装结构及其制备方法取消了重布线层，简化了工艺，且能够解决后续高温工艺过程和打线的可靠性。和打线的可靠性。和打线的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
半导体封装结构及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种半导体封装结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有功率半导体芯片有较高可靠性的要求，因此管芯须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片上电路的腐蚀而造成电器性能下降，影响芯片可靠性和使用寿命。
[0003]对于封装后的半导体器件来说，考虑到蓝宝石衬底的导热系数较低，在实际应用过程中会因其散热能力差而导致芯片的性能较差，因此，目前多采用降低衬底厚度的方式来提升器件散热能力。然而，减薄后的衬底的晶圆机械强度极差，并且晶圆的翘曲度会大幅增大，非常不利于后续的工艺；同时，由于在衬底和氮化镓外延层内存在较高的应力，所以在衬底较薄的情况下，晶圆会非常脆弱，很容易发生破裂。针对这种情况，目前多采用环氧树脂塑封料和锡球作为衬底的支撑结构，这样，可以将蓝宝石衬底减薄至很小(150μm以下)且无裂片风险。但是锡本身又存在质地软和熔点低等问题，在后续打线和高温工艺过程中又会造成工序复杂化和可靠性降低等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种半导体封装结构及其制备方法，该半导体封装结构及其制备方法能够解决后续高温工艺过程和打线的可靠性。
[0005]本专利技术的实施例是这样实现的：
[0006]本专利技术的一方面，提供一种半导体封装结构，该半导体封装结构包括衬底、形成于衬底上的器件层、形成于器件层上的塑封层、封装于塑封层内的金属柱，以及金属导线；金属导线的一端与金属柱背离器件层的一侧金属连接、另一端和引线框架金属连接；金属柱远离金属导线的一端与器件层的焊盘金属连接，金属柱的熔点大于350℃，金属柱的硬度大于17HBW。该半导体封装结构及其制备方法取消了重布线层，简化了工艺，且能够解决后续高温工艺过程和打线的可靠性。
[0007]可选地，金属柱的材料为铜、铝或者镍。
[0008]可选地，金属柱的直径在150μm至400μm之间。
[0009]可选地，半导体封装结构还包括化镀于金属柱背离器件层一侧的金属层，金属导线通过金属层与金属柱金属连接。
[0010]可选地，金属层包括镍层和形成于镍层上的金层，镍层与金属柱接触连接。
[0011]可选地，镍层的厚度在200nm至1000nm之间，和/或，金层的厚度在100nm至500nm之间。
[0012]可选地，塑封层的厚度在50μm至250μm之间。
[0013]可选地，塑封层的材料为环氧树脂。
[0014]可选地，衬底的厚度在30μm至150μm之间；和/或，衬底的材料为蓝宝石、硅或者氮化硅。
[0015]可选地，金属导线的材料为金、铜或者铝。
[0016]本专利技术的另一方面，提供一种半导体封装结构的制备方法，该半导体封装结构的制备方法包括：在衬底上形成器件层；在器件层上电镀金属柱，金属柱的熔点大于350℃，金属柱的硬度大于17HBW；在器件层上形成封装金属柱的塑封层；对塑封层进行减薄以露出金属柱的上表面；对衬底背离器件层的一面进行减薄；在金属柱背离器件层的一面进行打线，以得到一端与金属柱连接、另一端和引线框架连接的金属导线。
[0017]可选地，在对衬底背离器件层的一面进行减薄之前，方法还包括：在露出的金属柱上通过化镀工艺形成金属层。
[0018]本专利技术的有益效果包括：
[0019]本申请提供的半导体封装结构包括衬底、形成于衬底上的器件层、形成于器件层上的塑封层、封装于塑封层内的金属柱，以及金属导线；所述金属导线的一端与所述金属柱背离器件层的一侧金属连接、另一端和引线框架金属连接；金属柱远离金属导线的一端与器件层的焊盘金属连接，金属柱的熔点大于350℃，金属柱的硬度大于17HBW。本申请通过在塑封层内形成熔点大于350℃、硬度大于17HBW的金属柱，这样，能够在后续打线和高温工艺过程中提高金属柱的可靠性，进而提高半导体封装结构的品质；另外，本申请取消了形成于塑封层上的重布线层，这样，能够简化工艺，提高后续打线的可靠性。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1为本专利技术一些实施例提供的半导体封装结构的结构示意图；
[0022]图2为本专利技术一些实施例提供的半导体封装结构的制备方法的流程图；
[0023]图3为本专利技术一些实施例提供的半导体封装结构的制备过程图之一；
[0024]图4为本专利技术一些实施例提供的半导体封装结构的制备过程图之二；
[0025]图5为本专利技术一些实施例提供的半导体封装结构的制备过程图之三；
[0026]图6为本专利技术一些实施例提供的半导体封装结构的制备过程图之四；
[0027]图7为本专利技术一些实施例提供的半导体封装结构的制备过程图之五。
[0028]图标：10
‑
衬底；20
‑
器件层；21
‑
焊盘；30
‑
塑封层；40
‑
金属柱；50
‑
金属层；60
‑
金属导线。
具体实施方式
[0029]下文陈述的实施方式表示使得本领域技术人员能够实践所述实施方式所必需的信息，并且示出了实践所述实施方式的最佳模式。在参照附图阅读以下描述之后，本领域技术人员将了解本专利技术的概念，并且将认识到本文中未具体提出的这些概念的应用。应理解，这些概念和应用属于本专利技术和随附权利要求的范围内。
[0030]应当理解，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区域分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本
专利技术的范围的情况下，第一元件可称为第二元件，并且类似地，第二元件可称为第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
[0031]应当理解，当一个元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件上”或“延伸到另一个元件上”时，其可以直接在另一个元件上或直接延伸到另一个元件上，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”或“直接延伸到另一个元件上”时，不存在介于中间的元件。同样，应当理解，当元件(诸如层、区域或衬底)被称为“在另一个元件之上”或“在另一个元件之上延伸”时，其可以直接在另一个元件之上或直接在另一个元件之上延伸，或者也可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件之上”或“直接在另一个元件之上延伸”时，不存在介于中间的元件。还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦接”到另一个元件时，其可以直接连接或耦接到另一个元件，或者可以存在介于中间的元件。相反，当一个元件被称为“直接连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体封装结构，其特征在于，包括衬底、形成于所述衬底上的器件层、形成于所述器件层上的塑封层、封装于所述塑封层内的金属柱，以及金属导线；所述金属导线的一端与所述金属柱背离所述器件层的一侧金属连接、另一端和引线框架金属连接，所述金属柱远离所述金属导线的一端与所述器件层的焊盘金属连接，所述金属柱的熔点大于350℃，所述金属柱的硬度大于17HBW。2.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述金属柱的材料为铜、铝或者镍。3.根据权利要求1或2所述的半导体封装结构，其特征在于，所述金属柱的直径在150μm至400μm之间。4.根据权利要求1所述的半导体封装结构，其特征在于，所述半导体封装结构还包括化镀于所述金属柱背离所述器件层一侧的金属层，所述金属导线通过所述金属层与所述金属柱金属连接。5.根据权利要求4所述的半导体封装结构，其特征在于，所述金属层包括镍层和形成于所述镍层上的金层，所述镍层与所述金属柱接触连接。6.根据权利要求5所述的半导体封装结构，其特征在于，所述镍层的厚度在200nm至1000nm之间，和/或，所述金层的厚度在100...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泰，沙长青，朱洪耀，黎子兰，
申请(专利权)人：广东致能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：