公开了允许具有垂直功率器件的管芯被封装到晶片级别芯片级封装中的半导体管芯结构，其中电流传导端子呈现在管芯的一个表面处且器件具有极低导通状态电阻。在示例性实施例中，沟槽和孔径形成在管芯背侧中，其中孔径接触管芯顶表面处的导电区。导电层和／或导电体可置于沟槽和孔径上，以便将器件的背侧电流传导电极电耦合到导电区。还公开了使用具有根据本发明专利技术的管芯结构的管芯的封装和系统，以及制造具有根据本发明专利技术的管芯结构的管芯的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于功率器件的晶片级别芯片级封装的半导体管芯结构、 使用其的封装及系统、以及其制造方法相关申请的交叉引用不适用
技术介绍
当前，功率半导体器件封装在引线框封装中，引线框封装相对大且包括用于处理器件中的大电流和散热的复杂配置。这些器件在管芯的一表面上具有控制端子和第一电流传导端子，而在管芯的另一表面上具有第二电流传导端子。控制端子和第一电流传导端子电耦合到引线框，如通过倒装芯片接合。引线框和封装由电绝缘材料包围。第二电流传导端子可被金属化，且被封装暴露以用于电耦合到衬底，或者在更复杂的配置中，可通过管芯夹电耦合到引线框。
技术实现思路
作为其专利技术的一部分，专利技术人认识到如果功率管芯可按照晶片级别芯片级封装来封装，功率半导体器件的大小、复杂度及成本可显著下降，其中第一和第二电流传导端子两者呈现在管芯的一表面上。但是，这种配置将导致器件的不可接受的高导通状态电阻。与现有技术相反，本专利技术允许按照晶片级别芯片级封装来封装的功率半导体器件并具有低导通状态电阻。相应地，根据本专利技术的第一通用示例性实施例涉及半导体管芯，其包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；导电区，其置于半导体管芯的第一表面处；沟槽，其置于半导体管芯的第二表面处，该沟槽具有至少以第一距离与第一表面相离的一表面；孔径，其置于半导体管芯中且从至少一部分的沟槽延伸到导电区，该孔径具有一表面并暴露该导电区的背侧部分；以及导电构件，其置于至少一部分的沟槽表面上、至少一部分的孔径表面上、 以及导电区的背侧部分上。导电构件可包括导电层、导电材料体、或其组合。功率半导体器件区可置于管芯的第一表面与沟槽之间，其中第一电流传导电极置成邻近第一表面，而第二电流传导电极置成邻近沟槽，且第二电流传导电极通过导电构件电耦合到管芯第一表面处的导电区。对于该示例性构造而言，置于半导体管芯中的功率半导体器件可具有置于半导体管芯的第一表面处的其两个电流传导端子，由此允许功率半导体管芯结合到晶片级别芯片级封装中。这种封装允许利用常规表面按照技术使管芯面朝下地附连到互连衬底，其中管芯的互连焊盘用焊球等直接(没有任何插入件)连接到互连衬底。不需要未充分填充封装材料。此外，沟槽、孔径和导电构件提供从半导体器件区的第二电极到管芯第一表面处的导电区的低电阻电流路径(即，第二电流传导端子)，从而允许器件具有低导通状态电阻同时具有与晶片级别芯片级封装兼容的形式。根据本专利技术的第二通用示例性实施例涉及制造半导体管芯的方法。该方法包括 在半导体管芯的第一表面处邻近半导体器件区形成导电区，该半导体器件区从半导体管芯的第一表面延伸到半导体管芯的第二表面，该第二表面与第一表面相对。半导体器件区具有与第二表面相比更靠近第一表面的第一电极，以及置于第一电极和第二表面之间的第二电极。该方法还包括在半导体管芯的第二表面处形成至少一个沟槽，该沟槽向导电区和半导体器件区的第二电极延伸；以及在半导体管芯中形成至少一个孔径，该至少一个孔径从至少一个沟槽的一部分延伸到导电区。该方法还包括布置导电构件以便覆盖至少一部分的沟槽表面、至少一部分的孔径表面、以及导电区的背侧部分。后一动作可包括在至少一个沟槽和至少一个孔径的表面上形成导电材料层，将导电材料体放置在至少一个沟槽、至少一个孔径、及导电区或其组合之上。导电材料体可包括填充金属的聚合物，其填充至少一个孔径，并至少部分地填充至少一个沟槽。参考附图在详细描述中描述本专利技术的以上示例性实施例和其它实施例。在附图中，相同的附图标记可指示相同的元件，且可能不重复对一些元件的描述。附图简述附图说明图1-3分别示出根据本专利技术申请的第一专利技术的示例性半导体管芯封装的截面图、 俯视图及仰视图。图4-8示出根据本专利技术申请的第一专利技术的示例性方法的制造期间的示例性半导体管芯的截面图。图9示出根据本专利技术的示例性系统的侧视图。 具体实施例方式以下将具体参照其中示出本专利技术的示例性实施例的附图来更全面地描述本专利技术。 然而，本专利技术可按照许多不同形式体现并且不应当解释成对本文所述实施例构成限制。相反，提供这些实施例以便使公开更彻底和完整，且向本领域普通技术人员全面地传达本专利技术的范围。在附图中，为清楚起见可能放大诸层的厚度和区域。贯穿说明书使用相同附图标记表示相同元件。诸元件对于不同实施例可具有不同相互间关系和不同位置。还应理解的是，当一个层被称为在另一个层或衬底“之上”时，它可以直接在另一个层或衬底之上，或也可存在中间层。还要理解当诸如层、区域或者衬底的一个元件被称为在另一元件“之上”、“连接至”、“电连接至”、“耦合至”、或者“电耦合至”另一元件时，其可能是直接在上面，连接至或者耦合至另一元件，或可存在一个或多个中间元件。相反，当一元件被称为位于另一元件或层的“直接上方”、“直接连接至”或者“直接耦合至”另一元件或层时，不存在中间元件或层。本文中使用的术语“和/或”包括相关联所列条目的任一个以及一个或多个的所有组合。本文中所使用的术语仅出于对本专利技术的说明性目的，且不应被解释成对本专利技术的内涵或范围的限制。如在说明书中所使用，除非根据上下文明确指出，否则单数形式可包括复数形式。另外，本说明书中所使用的表达“包括”和/或“包括了”既不限定所提及的形状、数量、步骤、动作、操作、构件、元件、和/或这些的群组，也不排除增加一个或多个其它不同形状、数量、步骤、操作、构件、元件、和/或这些的群组的存在或者添加，或者这些的添加。诸如“之上”、“上方”、“上”、“下方”、“之下”、“下”、“低”等的空间相关术语可在本文中使用以易于描述如附图所示的一个元件或者特征与另一(诸)元件或(诸)特征的关系。 可以理解这些空间相关术语旨在包含在使用或者操作中的器件(例如封装)的不同取向以及附图中所描述的取向。举例而言，如果附图中的器件被颠倒，描述为在其它元件或者特征“下方”或“之下”或“下”的元件则取向为在其它元件或特征“之上”或“上方”。因此，示例性术语“上方”可包含上方和下方取向两者。如本文中所使用地，诸如“第一”、“第二”等的术语用于描述各种构件、部件、区域、 层、和/或部分。然而，很显然不应由这些术语限定构件、部件、区域、层、和/或部分。这些术语仅用于区别一个元件、部件、区域、层或部分与另一构件、部件、区域、层或部分。因此， 在不背离本专利技术范围的情况下，将要描述的第一构件、部件、区域、层或部分还可被称为第二构件、部件、区域、层或部分。图1示出根据本申请的第一专利技术的晶片级别芯片级封装形式的半导体管芯封装的示例性实施例100的截面。半导体管芯封装100包括半导体管芯110(例如，半导体衬底)，半导体管芯110具有第一表面111和与第一表面111相对的第二表面112，且半导体器件区120置于管芯的第一表面111处并向管芯的第二表面112延伸。半导体器件区120 具有置于管芯的第一表面111处的第一表面121，置于管芯110内的第二表面122，以及置于器件区的表面上的两个或更多电极。电极可包括一部分半导体110(诸如掺杂区)、直接置于半导体管芯的表面上或由介电层与表面分隔开的导电层、或半导体领域已知的其它常规电极结构。半导体器件区120可被配置成任何类型的整流器(两个电极)、任何类型的晶体管(三个电极)、或其组合、或任何其它类型的功率半导体器件、本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种半导体管芯，包括：第一表面和第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对；导电区，其置于所述半导体管芯的所述第一表面处；沟槽，其置于所述半导体管芯的所述第二表面处，所述沟槽具有以至少第一距离与所述第一表面相离的表面；孔径，其置于所述半导体管芯中且从至少一部分的所述沟槽延伸到所述导电区，所述孔径具有一表面并暴露所述导电区的背侧部分；以及导电构件，其置于至少一部分的所述沟槽表面上、至少一部分的所述孔径表面上、以及所述导电区的背侧部分上。
【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：M·D·格林哈根，
申请(专利权)人：费查尔德半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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