一种晶圆级功率模组及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种晶圆级功率模组及其制作方法，包括晶片和被动元件，晶片包括一晶片功能区，晶片功能区位于晶片的第一表面；被动元件包括至少一功率引脚，被动元件堆叠于晶片的第二表面上，晶片功能区通过一导电通路从晶片的第一表面电性连接至晶片的第二表面，并与被动元件的功率引脚电性连接；导电通路依附于晶片。本发明专利技术直接在晶片上连接一被动元件，相比现有技术，该晶片未经过埋入工序，省去了晶片封装带来的高度尺寸的浪费，本发明专利技术省去了嵌埋晶片封装的尺寸，使得除被动元件之外的厚度降低了至少50％；本发明专利技术对晶圆进行切割形成功率模组，功率模组的平面尺寸与晶圆切割后的晶片平面尺寸相同，省去了埋入工序带来的平面尺寸的浪费。寸的浪费。寸的浪费。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆级功率模组及其制作方法


[0001]本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种晶圆级功率模组及其制作方法。

技术介绍

[0002]随着经济社会的不断发展，人们对智能设备的依赖越来越强，像蓝牙耳机、智能手机、智能手表等。如蓝牙耳机，人们更加希望它能更加小巧，外观更加精美；如智能手表，希望它的功能更加强大；如智能手机，希望它能越来越薄，越来越轻。而限制它们发展的一大主要因素就是所用电源的尺寸太大而且太厚，这就对电源的设计提出了更高的要求。
[0003]如图1A所示的电路，其结构的截面图如图1B、图1C所示。从图中可以看出，晶片是埋入到一基板内，然后在基板的上方放置电感组成一电源模块。如图1B所示，为满足更加高效的生产，通常会将基板做成大连片，然后大连片上贴装电感，最后分割大连片的基板使其成为独立的单元，这就不得不让电感的尺寸小于基板的尺寸以预留切割距离，例如单边预留0.2mm，这种额外尺寸的浪费导致性能下降。因此，为解决该问题，会将基板先从正面预切，即切割深度为基板厚度的一半左右，此时基板仍是大连片的结构，然后再该基板上贴装电感，最后从基板的底面将大连片结构分割成独立的单元，如图1C所示，因此该结构的电感利用率非常高，相比图1B来说，效率会得到明显提升。
[0004]然而，对于图1C所示的电源模块，业界能做到的厚度基本都控制在1mm以下，而其中基板的封装厚度至少0.15mm，基板内晶片的厚度至少0.15mm，也就是整个基板的总厚度H2至少0.3mm，这就占了整个模块总厚度的至少30％。根据市场需求，该电源模块正往更薄的方向发展，例如0.8mm甚至0.5mm，图1C所示的封装结构已不再适用于未来场合。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种晶圆级功率模组及其制作方法，以解决上述技术问题。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种晶圆级功率模组，包括：晶片，所述晶片包括一晶片功能区，所述晶片功能区位于晶片的第一表面；
[0007]被动元件，所述被动元件包括至少一功率引脚，所述被动元件堆叠于晶片的第二表面上，所述晶片功能区通过一导电通路从晶片的第一表面电性连接至晶片的第二表面，并与被动元件的功率引脚电性连接；
[0008]所述导电通路依附于晶片。
[0009]优选的，所述导电通路包括至少一导电孔，所述导电孔贯穿晶片衬底。
[0010]优选的，所述导电通路通过导电孔在晶片的第二表面形成用于与被动元件电性连接的引脚结构。
[0011]优选的，所述导电孔位于晶片的晶片功能区的区域内。
[0012]优选的，所述导电孔位于晶片的晶片功能区的区域外。
[0013]优选的，所述导电孔位于晶圆的切割道位置。
[0014]优选的，所述导电通路包括至少一导电孔，所述导电孔从功率模组的下表面延伸至上表面。
[0015]优选的，所述导电通路包括至少一导电孔，所述导电孔位于功率模组的侧壁。
[0016]优选的，所述导电通路包含至少一连接层，所述连接层用于将晶片的晶片功能区与被动元件的功率引脚通过焊接或电镀的方式电性连接。
[0017]优选的，所述晶片衬底的第一表面、第二表面以及导电孔的内壁分别形成一第一绝缘层。
[0018]优选的，所述导电孔内还具有一金属扩散阻挡层，所述金属扩散阻挡层位于第一绝缘层内侧。
[0019]优选的，所述晶片功能区的表面形成有第二绝缘层，所述第二绝缘层用于阻挡SW功率引脚。
[0020]优选的，所述功率模组的平面尺寸与晶片的平面尺寸相同。
[0021]优选的，所述被动元件的平面尺寸与晶片的平面尺寸相同。
[0022]优选的，所述被动元件预先成型，所述被动元件包括被动元件功能区和完整的功率引脚，所述被动元件通过焊接与晶片电性连接。
[0023]优选的，在晶圆切割前，预先成型的所述被动元件焊接在晶圆上，所述被动元件在晶片的第二表面上方塑封形成支撑。
[0024]优选的，所述被动元件预先半成型，所述被动元件包括被动元件功能区，但不具有完整的功率引脚，所述被动元件通过电镀与晶片电性连接。
[0025]优选的，所述被动元件在晶圆上生长成型，并通过烧结或电镀与晶片电性连接。
[0026]优选的，所述被动元件包括第一被动元件和第二被动元件，所述晶片、第二被动元件和第一被动元件在垂直方向上依次堆叠设置。
[0027]优选的，所述第二被动元件的平面尺寸与晶片的平面尺寸相同。
[0028]优选的，所述晶片与第二被动元件之间、第二被动元件与第一被动元件之间，分别通过焊接形成互联。
[0029]优选的，所述晶片与第二被动元件之间，和/或，第二被动元件与第一被动元件之间，通过烧结或电镀形成互联。
[0030]优选的，所述晶片包括第一晶片和第二晶片，所述第一晶片、第二晶片和被动元件在垂直方向上依次堆叠设置。
[0031]优选的，所述第二晶片包括至少一导电通路，所述导电通路贯穿第二晶片的衬底，所述导电通路位于第二晶片的内部或侧壁。
[0032]优选的，所述第一晶片用于实现功率开关功能，所述第二晶片用于实现控制功能，所述第一晶片的平面尺寸与第二晶片的平面尺寸相同。
[0033]优选的，所述第一被动元件和第二被动元件分别包括电感、电容、变压器、射频天线和滤波器。
[0034]本专利技术另一方面提供了一种晶圆级功率模组，包括：所述晶片包括一晶片功能区，所述晶片功能区位于晶片的第一表面；
[0035]被动元件，所述被动元件包括至少一功能导电层和功能介质层；
[0036]所述被动元件与晶片堆叠，堆叠后的占地面积与晶片面积相等；
[0037]所述晶片功能区与所述功能导电层通过一个导电通路电性连接；所述导电通路的至少一部分由通孔或者半通孔电镀实现；所述导电通路置于模组侧面或者中间位置；
[0038]所述晶片与被动元件通过填充材料贴合或者直接贴合，且被动元件为晶片提供机械强度支撑；
[0039]所述功能介质层设置于所述被动元件的至少一功能导电层与所述晶片的第一表面之间。
[0040]优选的，所述被动元件包括第一被动元件和第二被动元件，所述第一被动元件和第二被动元件分别垂直堆叠在晶片的第二表面上。
[0041]优选的，所述第一被动元件和第二被动元件分别包括电感、电容、变压器、射频天线和滤波器。
[0042]优选的，所述被动元件为多路反耦合电感。
[0043]优选的，所述多路反耦合电感包括至少两个磁性单元，至少两个所述磁性单元的绕组共用同一磁柱，以使绕组的长度相等。
[0044]优选的，所述多路反耦合电感的绕组的输入引脚和输出引脚交错排布。
[0045]优选的，所述多路反耦合电感的每一路的绕组为单匝或多匝，且每一路的绕组为多股并绕结构。
[0046]优选的，所述功率模组的引脚结构为焊盘结构或植球结构，所述功率模组的功率引脚分布在功率模组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆级功率模组，其特征在于，包括：晶片，所述晶片包括一晶片功能区，所述晶片功能区位于晶片的第一表面；被动元件，所述被动元件包括至少一功率引脚，所述被动元件堆叠于晶片的第二表面上，所述晶片功能区通过一导电通路从晶片的第一表面电性连接至晶片的第二表面，并与被动元件的功率引脚电性连接；所述导电通路依附于晶片。2.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述导电通路包括至少一导电孔，所述导电孔贯穿晶片衬底。3.根据权利要求2所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述导电通路通过导电孔在晶片的第二表面形成用于与被动元件电性连接的引脚结构。4.根据权利要求2所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述导电孔位于晶片的晶片功能区的区域内。5.根据权利要求2所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述导电孔位于晶片的晶片功能区的区域外。6.根据权利要求5所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述导电孔位于晶圆的切割道位置。7.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述导电通路包括至少一导电孔，所述导电孔从功率模组的下表面延伸至上表面。8.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述导电通路包括至少一导电孔，所述导电孔位于功率模组的侧壁。9.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述导电通路包含至少一连接层，所述连接层用于将晶片的晶片功能区与被动元件的功率引脚通过焊接或电镀的方式电性连接。10.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述晶片衬底的第一表面、第二表面以及导电孔的内壁分别形成一第一绝缘层。11.根据权利要求10所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述导电孔内还具有一金属扩散阻挡层，所述金属扩散阻挡层位于第一绝缘层内侧。12.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述晶片功能区的表面形成有第二绝缘层，所述第二绝缘层用于阻挡SW功率引脚。13.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述功率模组的平面尺寸与晶片的平面尺寸相同。14.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述被动元件的平面尺寸与晶片的平面尺寸相同。15.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述被动元件预先成型，所述被动元件包括被动元件功能区和完整的功率引脚，所述被动元件通过焊接与晶片电性连接。16.根据权利要求15所述的晶圆级功率模组，其特征在于，在晶圆切割前，预先成型的所述被动元件焊接在晶圆上，所述被动元件在晶片的第二表面上方塑封形成支撑。17.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述被动元件预先半成型，所
述被动元件包括被动元件功能区，但不具有完整的功率引脚，所述被动元件通过电镀与晶片电性连接。18.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述被动元件在晶圆上生长成型，并通过烧结或电镀与晶片电性连接。19.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述被动元件包括第一被动元件和第二被动元件，所述晶片、第二被动元件和第一被动元件在垂直方向上依次堆叠设置。20.根据权利要求19所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述第二被动元件的平面尺寸与晶片的平面尺寸相同。21.根据权利要求19所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述晶片与第二被动元件之间、第二被动元件与第一被动元件之间，分别通过焊接形成互联。22.根据权利要求19所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述晶片与第二被动元件之间，和/或，第二被动元件与第一被动元件之间，通过烧结或电镀形成互联。23.根据权利要求1所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述晶片包括第一晶片和第二晶片，所述第一晶片、第二晶片和被动元件在垂直方向上依次堆叠设置。24.根据权利要求23所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述第二晶片包括至少一导电通路，所述导电通路贯穿第二晶片的衬底，所述导电通路位于第二晶片的内部或侧壁。25.根据权利要求23所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述第一晶片用于实现功率开关功能，所述第二晶片用于实现控制功能，所述第一晶片的平面尺寸与第二晶片的平面尺寸相同。26.根据权利要求19至22所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述第一被动元件和第二被动元件分别包括电感、电容、变压器、射频天线和滤波器。27.一种晶圆级功率模组，其特征在于，包括：晶片，所述晶片包括一晶片功能区，所述晶片功能区位于晶片的第一表面；被动元件，所述被动元件包括至少一功能导电层和功能介质层；所述被动元件与晶片堆叠，堆叠后的占地面积与晶片面积相等；所述晶片功能区与所述功能导电层通过一个导电通路电性连接；所述导电通路的至少一部分由通孔或者半通孔电镀实现；所述导电通路置于模组侧面或者中间位置；所述晶片与被动元件通过填充材料贴合或者直接贴合，且被动元件为晶片提供机械强度支撑；所述功能介质层设置于所述被动元件的至少一功能导电层与所述晶片的第一表面之间。28.根据权利要求27所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述被动元件包括第一被动元件和第二被动元件，所述第一被动元件和第二被动元件分别垂直堆叠在晶片的第二表面上。29.根据权利要求28所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述第一被动元件和第二被动元件分别包括电感、电容、变压器、射频天线和滤波器。30.根据权利要求27所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述被动元件为多路反耦合电感。
31.根据权利要求30所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述多路反耦合电感包括至少两个磁性单元，至少两个所述磁性单元的绕组共用同一磁柱，以使绕组的长度相等。32.根据权利要求30所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述多路反耦合电感的绕组的输入引脚和输出引脚交错排布。33.根据权利要求30所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述多路反耦合电感的每一路的绕组为单匝或多匝，且每一路的绕组为多股并绕结构。34.根据权利要求27所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述功率模组的引脚结构为焊盘结构或植球结构，所述功率模组的功率引脚分布在功率模组的上表面和下表面中的至少一个表面。35.根据权利要求34所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述功率引脚包括交流电压引脚和直流电压引脚，所述交流电压引脚位于功率模组的中间区域，所述直流电压引脚位于功率模组的四周。36.根据权利要求34所述的晶圆级功率模组，其特征在于，所述功率引脚包括电容功率引脚，所述电容功...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾剑鸿，
申请(专利权)人：上海沛塬电子有限公司，
类型：发明
国别省市：