包括芯片-基板复合半导体装置的半导体封装制造方法及图纸

本文公开了包括芯片

【技术实现步骤摘要】
包括芯片
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基板复合半导体装置的半导体封装


[0001]本公开一般涉及半导体装置的领域，并且特别地，涉及封装半导体芯片的领域。

技术介绍

[0002]半导体装置制造商正在不断努力提高其产品的性能，同时降低其制造成本。在半导体装置的制造中的对成本和装置性能敏感的领域是对半导体芯片进行封装。封装尤其涉及形成从芯片电极(管芯焊盘)到封装端子的电互连。互连技术应当提供对于半导体装置的高的电性能和热性能以及可靠性。
[0003]高电压(HV)半导体芯片的封装涉及多个特定问题。例如，芯片的高电压边缘是非常敏感的，并且在高电压边缘附近的任何改变可能对芯片的边缘终止产生不利影响。例如，在半导体芯片边缘与低电压端子元件(例如，源极端子元件或栅极端子元件)之间必须有相对大的距离，其跨越芯片边缘从而允许场线在芯片边缘与低电压端子元件之间的横向离开。
[0004]其他方面的目的在于成本有效的制造工艺和考虑到产品通用性和封装可安装性的消费者利益。

技术实现思路

[0005]根据本公开的方面，一种高电压半导体封装包括半导体装置。半导体装置包括高电压半导体晶体管芯片，其包括前侧和背侧。低电压负载电极和控制电极设置在半导体晶体管芯片的前侧。高电压负载电极设置在半导体晶体管芯片的背侧。半导体封装还包括电介质无机基板。电介质无机基板包括贯穿电介质无机基板的第一金属结构的图案，其中，第一金属结构的图案连接到低电压负载电极，以及贯穿电介质无机基板的至少一个第二金属结构，其中，第二金属结构连接到控制电极。半导体晶体管芯片的前侧通过晶圆接合连接被附接到电介质无机基板，并且电介质无机基板具有至少50μm的厚度。
附图说明
[0006]附图的元件不一定相对于彼此成比例。类似的附图标记指代对应的相似部分。除非各个图示的实施例的特征彼此排斥，否则它们可以组合，和/或如果没有被描述成必要的，则可以被选择性省略。在附图中描绘了实施例，并且在以下描述中示例性地详细描述了实施例。
[0007]图1是根据本公开的包括半导体芯片和电介质无机基板的示例性半导体装置的示意性横截面图。
[0008]图2A是沿图1中的线X
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X的电介质无机基板的横截面图。
[0009]图2B是图1和图2A中的细节D的局部视图。
[0010]图3是根据本公开的包括半导体芯片和电介质无机基板的示例性引线框架封装的示意性横截面图。
[0011]图4是图3中的示例性引线框架的俯视图。
[0012]图5是示出了当图2A中的电介质无机基板位于引线框架之上时的横截面图的俯视图。
[0013]图6是根据本公开的半导体芯片和电介质无机基板的示例性的板上组件的示意性横截面图。
[0014]图7是根据本公开的包括半导体芯片和电介质无机基板的层合嵌入式芯片封装的示例的示意性横截面图。
[0015]图8是根据本公开的包括半导体芯片和电介质无机基板的层合嵌入式芯片封装的示例的示意性横截面图。
[0016]图9是包括多个堆叠的电介质无机基板层的电介质无机基板150的示意性横截面图。
[0017]图10A
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图10L是示出了根据本公开的制造示例性半导体装置的示例性阶段的示意性横截面图。
具体实施方式
[0018]如本说明书中所使用的，术语“电连接”或“连接”或类似术语不意在表示元件直接接触在一起；可以在“电连接”或“连接”的元件之间分别提供中间元件。然而，根据本公开，以上提及的和类似的术语可以可选地也具有元件直接接触在一起的特定含义，即，在“电连接”或“连接”的元件之间分别不提供中间元件。
[0019]此外，关于形成或位于表面“之上”或“之下”的部件、元件或材料层的词语“之上”或“之下”在本文中可以用于表示部件、元件或材料层直接位于(例如，放置、形成、布置、沉积等)所暗示的表面“上”或直接位于所暗示的表面“下”，例如，与所暗示的表面直接接触。然而，关于形成或位于表面“之上”或“之下”的部件、元件或材料层所使用的词语“之上”或“之下”在本文中可以用于表示部件、元件或材料层间接位于(例如，放置、形成、布置、沉积等)所暗示的表面“上”或间接位于所暗示的表面“下”，其中一个或多个额外的部件、元件或层布置在所暗示的表面与部件、元件或材料层之间。
[0020]图1示出了示例性半导体装置100的示意性横截面图。半导体装置100包括半导体晶体管芯片110。半导体晶体管芯片110是在等于或高于例如100V、200V、300V、400V、500V、600V、700V、800V、900V或1000V的电源电压(例如漏极电压)下操作的高电压半导体晶体管芯片。特别地，半导体晶体管芯片110可以在处于300V与800V之间的范围中的电源电压下操作。
[0021]半导体晶体管芯片110可以是垂直晶体管装置。半导体晶体管芯片110具有前侧110A和背侧110B。低电压负载电极120和控制电极130设置在半导体晶体管芯片110的前侧110A，并且高电压负载电极140设置在半导体晶体管芯片110的背侧110B。
[0022]半导体晶体管芯片110可以例如是由任何半导体材料(例如Si、SiC、SiGe、GaAs、GaN、AlGaN、InGaAs、InAlAs等)制成的。特别地，本文中考虑高电压Si或SiC晶体管芯片110。
[0023]电介质无机基板150附接到半导体晶体管芯片110的前侧110A。更具体地，半导体晶体管芯片110的前侧110A通过晶圆接合连接180附接到电介质无机基板150的顶表面150A。半导体晶体管芯片110的前侧110A可以被电介质无机基板150完全覆盖。特别地，电介
质无机基板150可以是玻璃基板，并且晶圆接合连接180可以例如是玻璃熔料连接。
[0024]电介质无机基板150包括第一金属结构160的图案。第一金属结构160可以容纳在电介质无机基板150的凹陷中。第一金属结构160贯穿电介质无机基板150，其中，第一金属结构160的图案连接到低电压负载电极120。
[0025]电介质无机基板150还包括贯穿电介质无机基板150的至少一个第二金属结构170。第二金属结构170连接到控制电极130。
[0026]第一金属结构160和第二金属结构170可以是由镀覆的金属柱形成的。为此，在晶圆接合之前，在电介质无机基板150中形成凹陷或通孔，并且可以通过金属镀覆在电介质无机基板150的凹陷或通孔中形成第一金属结构160和第二金属结构170。
[0027]电介质无机基板150可以是玻璃基板或半导体基板。如果金属结构160需要彼此电绝缘，则可以使用玻璃或本征半导体基板材料或具有带有绝缘侧壁的凹陷的半导体基板。具有绝缘侧壁的凹陷可以例如是通过将绝缘层(例如氧化硅层或氮化硅层)施加到凹陷的侧壁来形成的，第一金属结构160和第二金属结构170容纳在凹陷中。
[0028]半导体装置100可以被称为复合芯片或基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电压半导体封装，包括：半导体装置，所述半导体装置包括：高电压半导体晶体管芯片，其包括前侧和背侧，其中，低电压负载电极和控制电极设置在所述半导体晶体管芯片的所述前侧，并且高电压负载电极设置在所述半导体晶体管芯片的所述背侧；电介质无机基板，所述电介质无机基板包括：贯穿所述电介质无机基板的第一金属结构的图案，其中，所述第一金属结构的所述图案连接到所述低电压负载电极；以及贯穿所述电介质无机基板的至少一个第二金属结构，其中，所述第二金属结构连接到所述控制电极，其中，所述半导体晶体管芯片的所述前侧通过晶圆接合连接被附接到所述电介质无机基板，并且所述电介质无机基板具有至少50μm的厚度。2.根据权利要求1所述的高电压半导体封装，还包括：引线框架，所述引线框架包括第一引线框架焊盘和第二引线框架焊盘；以及所述半导体装置，其中，所述电介质无机基板接合到所述引线框架，其中，所述第一金属结构的所述图案接合到所述第一引线框架焊盘，并且所述至少一个第二金属结构接合到所述第二引线框架焊盘。3.根据权利要求2所述的高电压半导体封装，其中，所述第一引线框架焊盘形成所述高电压半导体封装的低电压端子，特别是源极端子，并且所述第二引线框架焊盘形成所述高电压半导体封装的控制端子，特别是栅极端子。4.根据权利要求2或3所述的高电压半导体封装，还包括：导电元件，所述导电元件接合到所述半导体晶体管芯片的所述高电压负载电极，并且连接到所述高电压半导体封装的高电压端子。5.根据权利要求1所述的高电压半导体封装，还包括：用于半导体装置嵌入的层合结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：