用于过电压保护的包括电压可变换材料的半导体器件制造技术

提供将电压可变换材料用于过电压保护的半导体器件。在各个实现中，电压可变换材料代替常规管芯附连粘合剂、未充满层、以及封装物。虽然电压可变换材料通常起电介质材料的作用，但在过电压事件期间，电压可变换材料变成导电、并可将电传导到接地。因此，电压可变换材料与到诸如衬底上的接地迹线、或在倒装封装中的接地焊球的接地的通路接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于过电压保护的包括电压可变换材料的半导体器件 相关申请的交叉引用本申请要求对通过引用纳入于此的2005年11月22日提交的题为 "Over-Voltage Protection for Semiconductor Devices Using Voltage Switchable Dielectric Material as an Encapsulant or Underfill"(对使用电压可变换电介质材 料作为封装物或未充满层的半导体器件的过电压保护)的美国临时专利申请 No. 60/739,724的优先权。
技术介绍
专利
本专利技术一般涉及电子器件领域，尤其涉及过电压保护。现有技术描述包括半导体管芯或芯片的半导体器件容易受过电压事件影响或破坏。过电 压事件的示例包括静电放电(ESD)、线路瞬变、以及雷击。当带静电的人触 摸半导体器件时，通常会发生静电放电。线路瞬变包括AC电源线上的电源浪 涌，并且也可由诸如闭合开关或开启马达的事件引起。也称为非线性电阻材料的电压可变换材料是通常起电介质材料作用的材 料，但在施加称为开关电压的充足电压之后将快速变成导电的。电压可变换材 料在非导电状态和导电状态之间切换的能力使这些材料非常适于过电压保护 应用。在现有技术中，电压可变换材料已经以多种不同方式用于过电压保护。例 如，在Behling等人的专利(US 6,570,765)中，微隙在各接触部分之间限定并 且接地棒用电压可变换材料填充。Intrater (US 6,433,394)示教具有多个其间 有精确间隙、置于接地层外围的周围的导电焊盘的集成电路芯片、以及包括置 于集成电路芯片上的电压可变换材料的保护器件。Shrier等人的专利(US6，542,065)示教包括嵌有电压可变换材料的加强层的可变电压保护组件。因此， 在现有技术中，通过电压可变换材料的使用实现过电压保护需要重新设计半导 体器件以包括例如附加的特征，例如Behling等人专利中的微隙、Intrater专利 中的保护器件、以及Shrier等人专利中的加强层。概要本专利技术的一示例性半导体器件包括电介质衬底和半导体管芯。电介质衬底 在其一个表面上包括管芯焊盘和多个导电迹线。半导体管芯用包括第一电压可 变换材料的管芯附连粘合剂与管芯焊盘附连。管芯附连粘合剂还接触多个导电 迹线中的一个导电迹线。在一些实例中，为了接触导电迹线，管芯附连粘合剂 延伸到管芯焊盘之外。在其它实例中，导电迹线在半导体管芯和管芯焊盘之间 延伸。在其它实施方式中，半导体器件包括封装物，该封装物包括可与第一电 压可变换材料相同的第二电压可变换材料。本专利技术的另一示例性半导体器件包括电介质衬底、半导体管芯、以及未充 满层(underfill layer)。电介质衬底在其一个表面上包括包含接地用接合焊盘 的管芯焊盘。半导体管芯通过多个焊球与管芯焊盘倒装接合。未充满层包括第 一电压可变换材料且被置于管芯焊盘与半导体管芯之间。未充满层还与多个焊 球中的一个焊球接触，该焊球与接地用接合焊盘连接。在其它实施方式中，半 导体器件包括封装物，该封装物包括可与第一电压可变换材料相同的第二电压 可变换材料。本专利技术的又一示例性半导体器件包括电介质衬底、半导体管芯、以及封装 物。电介质衬底在其一个表面上包括管芯焊盘和多个导电迹线，且半导体管芯 与管芯焊盘附连。封装物包括封装半导体管芯的第一电压可变换材料。在一些 实施方式中，半导体管芯用管芯附连粘合剂附连到管芯焊盘，且在一部分这些 实施方式中，管芯附连粘合剂包括第二电压可变换材料。如以上所述，第一和 第二电压可变换材料可以是相同的。在其它实施方式中，半导体管芯被倒装接合到管芯焊盘，且半导体器件进 一步包括置于管芯焊盘和半导体管芯之间的未充满层。在一些实例中，未充满层可包括第二电压可变换材料。在其它实施方式中，半导体器件包括置于衬底 表面上并与封装物接触的接地迹线。本专利技术的再一示例性半导体器件包括电介质衬底，该电介质衬底在其一个 表面上包括包含接地用接合焊盘的管芯悍盘。该半导体器件还包括通过多个悍 球倒装接合到管芯焊盘的半导体管芯。该半导体器件进一步包括由第一电压可 变换材料形成，置于半导体管芯和衬底之间，并与接地用接合焊盘接触的球。本专利技术的另一示例性半导体器件包括电介质衬底、半导体管芯、以及封装 物。电介质衬底在其一个表面上包括管芯焊盘，并且半导体管芯与管芯焊盘附 连。封装物包括第一共形层和覆盖在第一共形层上的第二层。包括第一电压可 变换材料的第一共形层适应半导体管芯以及至少部分的电介质衬底。本专利技术的又一示例性半导体器件包括晶片级封装。该晶片级封装包括半导 体管芯，该半导体管芯在其一个表面上包括其中至少一个是接地用接合焊盘的 多个接合焊盘。晶片级封装进一步包括置于接合焊盘上的焊球，以及包括包住 半导体管芯的电压可变换材料的封装物，其中焊球伸出封装物。封装物接触置 于接地用接合焊盘上的焊球。附图简述附图说明图1是根据本专利技术一示例性实施方式的半导体器件的横截面视图。图2是根据本专利技术另一示例性实施方式的半导体器件的横截面视图。 图3是根据本专利技术又一示例性实施方式的半导体器件的横截面视图。 图4是根据本专利技术再一示例性实施方式的半导体器件的横截面视图。 图5是根据本专利技术另一示例性实施方式的半导体器件的横截面视图。 图6是根据本专利技术又一示例性实施方式的半导体器件的横截面视图。 图7是根据本专利技术再一示例性实施方式的半导体器件的横截面视图。 图8是根据本专利技术另一示例性实施方式的半导体器件的横截面视图。 图9是根据本专利技术再一示例性实施方式的半导体器件的横截面视图。专利技术详细描述7本专利技术对诸如经封装的半导体管芯的半导体器件提供过电压保护。经封装的半导体管芯可例如在芯片级封装(CSP)中按照常规地进行引线接合或倒装接合。可采用本专利技术的其它半导体器件包括晶片级封装。在本专利技术中过电压保 护通过用电压可变换材料代替半导体器件的其它材料来实现。在本文的各个实 现方式中，电压可变换材料代替电介质材料并与电气接地接触。因而，电压可 变换材料通常起电介质材料的作用，但在过电压事件期间电压可变换材料能够 将电传导到电气接地。图1示出诸如集成电路的本专利技术一示例性半导体器件100的横截面视图。 该半导体器件100包括与衬底120附连的半导体管芯或芯片110。在此实施方 式中，半导体管芯110用包括电压可变换材料的管芯附连粘合剂130附连到衬 底120的管芯焊盘(未示出)。可以理解，衬底120的管芯焊盘仅仅是衬底的 一个已被指示成半导体管芯110位置的区域。因此管芯焊盘不需要被限定范围， 虽然在一些实施方式中管芯焊盘被清楚地限定。半导体管芯IIO在其上表面上包括通过布线150与衬底120上的导电迹线 140电连接的接合焊盘(未示出)。为了例示目的，在附图中迹线140的厚度 被大大地放大了。迹线140例如可通过穿过衬底120的通孔(未示出)与焊球 160连接。焊球160可依次与通向电源、接地源和信号源的印刷电路板(未示 出)上的布线连接。这样，半导体管芯110与电源和地面连接且能够发送和接 收信号。应该注意，术语"焊球"在此被宽泛地使用以也包括焊料隆起焊盘。在图1示出的实施方式中，半导体管芯110上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：　在其一个表面上包括管芯焊盘和多个导电迹线的电介质衬底；以及　用包括第一电压可变换材料的管芯附连粘合剂与所述管芯焊盘附连的半导体管芯，所述管芯附连粘合剂接触所述多个导电迹线中的一个导电迹线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L科索沃斯基，
申请(专利权)人：肖克科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]