專利名稱：形成半導(dǎo)體封裝的方法及其結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體器件，更特別地，涉及半導(dǎo)體封裝。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件需要加以保護(hù)，以免受到由其它產(chǎn)品發(fā)射到大氣中的電磁波的干擾。例如，汽車中，燃燒的火花塞能夠產(chǎn)生電磁波，對安裝在車篷下的微控制器產(chǎn)生不良干擾。傳統(tǒng)的封裝并不保護(hù)其內(nèi)部的半導(dǎo)體器件免于電磁波的干擾。
為了防止電磁波干擾，人們將一組半導(dǎo)體器件布置在模塊或盒子內(nèi)。該模塊能夠屏蔽半導(dǎo)體器件使之免于電磁干擾(EMI)。盡管使用模塊可以提供對外部干擾的完全EMI保護(hù)，但是模塊內(nèi)部的半導(dǎo)體器件還是會(huì)彼此相互干擾。出于低成本的要求和系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，需要有一種自身能夠屏蔽電磁波的半導(dǎo)體封裝，從而能夠?qū)雽?dǎo)體器件布置在汽車的各個(gè)部位，可以帶有模塊或者不帶有模塊。例如，為了檢測來自不同方向的碰撞，需要將合適的傳感器定位在汽車的各個(gè)位置。而且，不能夠?qū)]有EMI保護(hù)的傳感器與其它會(huì)產(chǎn)生EMI的半導(dǎo)體器件分組在相同的模塊內(nèi)。但是如果為了電磁保護(hù)而將每個(gè)傳感器布置在單獨(dú)的模塊內(nèi)，則會(huì)使成本變得高昂。
防止電磁干擾的一個(gè)解決辦法是，在模制封裝之前，在半導(dǎo)體器件上設(shè)置一個(gè)金屬帽。該解決辦法只能夠應(yīng)用于球柵陣列(BGA)封裝，其密封一個(gè)大的半導(dǎo)體單元片(也就是，至少1平方英寸)。因此，需要有一種用于解決元件水平EMI屏蔽的方法，其能夠用于各種具有任何半導(dǎo)體單元片尺寸的封裝。


本發(fā)明通過舉例加以說明，但并不僅限于這些附圖，其中相似的指代數(shù)字表示相似的元件。
圖1圖解了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包括四個(gè)部分的引線框的部分頂視圖；圖2圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖1的引線框在引線鍵合之后的頂視圖；圖3圖解了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖2的剖面圖；圖4圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖2的引線框在形成密封劑之后的頂視圖；圖5圖解了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖4的剖面圖；圖6圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖4的引線框在切出一個(gè)凹槽之后的頂視圖；圖7圖解了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖6的剖面圖；圖8圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，圖7的引線框在形成導(dǎo)電層之后的頂視圖；圖9圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，半導(dǎo)體封裝被切單(singulation)之后的剖面圖；圖10圖解了根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體封裝的剖面圖；本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠意識(shí)到，附圖的圖解只是為了簡化和明了，并不需要按照比例繪制。例如，附圖中的一些尺寸可以相對于其它元件加以放大，以便有助于提高對本發(fā)明實(shí)施例的理解。
具體實(shí)施例方式
圖1圖解的是引線框10的一部分，其包括第一器件部分4、第二器件部分2、第三器件部分8和第四器件部分6。引線框10能夠是用于任何封裝的引線框，例如四平方無引線(quad-flat no-lead)(QFN)封裝，其也被稱作微引線框封裝(MLF)和塊狀芯片載體(bump chipcarrier)(BCC)；球柵陣列(BGA)封裝；四平方封裝(QFP)；或任何其它能夠用模制(molding)處理形成的或者通過下文將詳細(xì)說明的切單處理形成的封裝。引線框27能夠是任何的導(dǎo)電材料，例如含鎳和鐵的合金；鎳鈀等。引線框10能夠作為構(gòu)圖的引線框購買而得，其具有已經(jīng)以期望的圖式形成的鍵合焊墊和接地焊墊。如果購得的引線框10沒有期望地形成鍵合焊墊或接地焊墊，則能夠通過構(gòu)圖和腐蝕引線框10形成鍵合焊墊或接地焊墊。接地焊墊是專門用于將EMI屏蔽、導(dǎo)電層或器件接地的鍵合焊墊。
盡管圖1中只顯示了四個(gè)器件部分，但是可以存在多得多的器件部分。例如，引線框10可以包括100-200個(gè)器件部分。在圖示的實(shí)施例中，出于制造的簡化，每個(gè)器件部分具有相同的結(jié)構(gòu)，然而這并不是必需的。
第一器件部分4包括第一標(biāo)簽(flag)(用于接收單元片的第一區(qū)域)12，其被第一鍵合焊墊16和第一接地焊墊17包圍。第一標(biāo)簽12并不僅限于圖1所示的矩形。相反，第一標(biāo)簽12可以是引線框10內(nèi)的開放窗口，呈“X形”或類似的形狀。而且，第一標(biāo)簽可以相對于引線框10的其它區(qū)域被提高或者縮進(jìn)。在圖示實(shí)施例中，第一鍵合焊墊16與第一標(biāo)簽12的側(cè)面平行，第一接地焊墊17位于第一標(biāo)簽12的四個(gè)角處。(圖中只用數(shù)字標(biāo)記了兩組第一鍵合焊墊16以免使附圖混亂。然而，在第一標(biāo)簽12的每個(gè)側(cè)面上，第一接地焊墊17之間的全部三個(gè)框都是鍵合焊墊。)此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，附圖中第一鍵合焊墊16的數(shù)目及其配置都只是出于舉例的目的?？梢源嬖谌魏螖?shù)目的第一鍵合焊墊16，并且第一標(biāo)簽12的每個(gè)側(cè)面都可以具有不同數(shù)目的第一鍵合焊墊16。而且，第一鍵合焊墊16可以沿著第一標(biāo)簽12的每個(gè)側(cè)面彼此交錯(cuò)，或者可以使用任何其它合適的配置。另外，第一接地焊墊17能夠具有不同的配置或位置。
第二器件部分2包括第二標(biāo)簽13，其被第二鍵合焊墊18和第二接地焊墊19包圍。第三器件部分8包括第三標(biāo)簽15，其被第三鍵合焊墊22和第三接地焊墊23包圍。類似地，第四器件部分6包括第四標(biāo)簽14，其被第四鍵合焊墊20和第四接地焊墊21包圍。第二、第三和第四標(biāo)簽13、15和14可以是針對第一標(biāo)簽12披露的任何形狀。第二、第三和第四鍵合焊墊18、22和20都與第一鍵合焊墊16相似，并且能夠具有任何類似第一鍵合焊墊16的配置。(與第一鍵合焊墊16相似，并不是所有的第二、第三和第四鍵合焊墊18、22和20都用數(shù)字標(biāo)記以避免使圖1混亂)同樣地，第二、第三和第四接地焊墊19、23和21都與第一接地焊墊17相似。
從半導(dǎo)體晶片切割半導(dǎo)體單元片，并用拾取和放置工具將其放置在每個(gè)標(biāo)簽上，這在工業(yè)上是已知的。換言之，第一半導(dǎo)體單元片24、第二半導(dǎo)體單元片25、第三半導(dǎo)體單元片27和第四半導(dǎo)體單元片26分別放置在第一標(biāo)簽12、第二標(biāo)簽13、第三標(biāo)簽14和第一標(biāo)簽15上。在一個(gè)實(shí)施例中，在每個(gè)標(biāo)簽上放置一個(gè)半導(dǎo)體單元片。在另一個(gè)實(shí)施例中，在一個(gè)標(biāo)簽上放置超過一個(gè)半導(dǎo)體單元片。例如，一個(gè)半導(dǎo)體單元片能夠與另一個(gè)半導(dǎo)體單元片相鄰地放置在同一個(gè)標(biāo)簽上，或者能夠堆疊在另一個(gè)半導(dǎo)體單元片的上面而放置在相同的標(biāo)簽上。這樣，多個(gè)單元片能夠在相同的平面內(nèi)或者彼此堆疊地放置在一個(gè)標(biāo)簽上。
第一、第二、第三和第四半導(dǎo)體單元片24-27包括半導(dǎo)體基片和線路，例如晶體管等。半導(dǎo)體基片還包括單元片鍵合焊墊，通過它，半導(dǎo)體單元片的單元片鍵合焊墊和圍繞每個(gè)標(biāo)簽的鍵合焊墊之間實(shí)現(xiàn)引線鍵合。這樣，第一半導(dǎo)體單元片24與第一鍵合焊墊16電耦連。在一個(gè)實(shí)施例中，電耦連通過第一引線鍵合28實(shí)現(xiàn)。同樣地，第二半導(dǎo)體單元片25、第三半導(dǎo)體單元片27和第四半導(dǎo)體單元片26的每一個(gè)分別與第二鍵合焊墊18、第三鍵合焊墊20和第四鍵合焊墊22電耦連。在一個(gè)實(shí)施例中，電耦連分別通過第一、第二和第三半導(dǎo)體單元片25-27的第二引線鍵合29、第三引線鍵合30和第四引線鍵合31實(shí)現(xiàn)。引線鍵合28-31可以是任何導(dǎo)電材料，例如金或鋁。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)引線鍵合28-31的直徑大約為1/1,000-1/2,000英寸，其大約是人頭發(fā)絲直徑的1/4。
如果半導(dǎo)體單元片24-27是通過引線鍵合于鍵合焊墊16、18、20和22上而電耦連在一起的話，則在相同的引線鍵合處理期間，相鄰器件部分的接地焊墊也可以電耦連在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，耦連的執(zhí)行是通過用引線鍵合將接地焊墊彼此引線鍵合在一起的，該引線鍵合與如上所述的用于將半導(dǎo)體單元片引線鍵合于鍵合焊墊上的引線鍵合是相同的。然而，如果每一個(gè)所用的引線鍵合在例如直徑上不同，則可以使用分離的引線鍵合處理耦連接地焊墊和鍵合焊墊。
如圖2所示，第一半導(dǎo)體單元片24與第一鍵合焊墊16電耦連，第二半導(dǎo)體單元片25與第二鍵合焊墊18電耦連，第三半導(dǎo)體單元片27與第三鍵合焊墊22電耦連，且第四半導(dǎo)體單元片26與第四鍵合焊墊20電耦連。而且，與第四器件部分6最接近的兩個(gè)第一接地焊墊和與第一器件部分4最接近的兩個(gè)第四接地焊墊電耦連。與第三器件部分8最接近的兩個(gè)第二接地焊墊和與第二器件部分2最接近的兩個(gè)第三接地焊墊電耦連。此外，圖示中與任何器件部分都不電耦連的接地焊墊16、19、21和23與圖中沒有給出的器件部分電耦連。
在圖2所示的實(shí)施例中，一個(gè)器件部分的每個(gè)接地焊墊都與相鄰器件部分的一個(gè)接地焊墊電耦連，從而形成接地的電連接或接地引線鍵合32。因?yàn)榻拥匾€鍵合32較細(xì)，所以它們在隨后的模制密封處理期間能夠崩塌或毀壞。通過將接地引線鍵合32沿著在隨后的模制處理期間模制密封劑的流動(dòng)方向加以排列，接地引線鍵合32更有可能保持其形狀而不會(huì)崩塌。相反，如果模制封裝材料與接地引線鍵合32成90度角流動(dòng)，那么接地引線鍵合32很可能會(huì)崩塌。圖2所示實(shí)施例中的接地引線鍵合32僅耦連彼此垂直相鄰的器件部分，因?yàn)槟Ｖ泼芊鈩囊€框10的頂部流向底部，或者相反。圖示的實(shí)施例只是用于舉例說明，并不對接地引線鍵合32的配置或密封劑的流動(dòng)方向具有限制。例如，特別地，如果模制密封劑沿著橫向方向流過器件，那么接地引線鍵合32可以耦連彼此橫向或水平相鄰的器件部分。為了避免上述與細(xì)引線鍵合以及模制物的流動(dòng)方向有關(guān)的問題，可以使用粗的引線鍵合，但其不利的一方面是會(huì)使成本增加。盡管附圖中顯示的接地引線鍵合沿著一個(gè)方向，但是接地引線鍵合能夠同時(shí)沿著多個(gè)方向，例如同時(shí)沿水平和垂直方向。在一個(gè)實(shí)施例中，接地焊墊可以具有多個(gè)引線鍵合，每個(gè)引線鍵合與不同的器件部分耦連。
圖3圖解了第二器件部分2和第四器件部分8的剖面圖。盡管在圖3中只圖解了一部分引線鍵合，但是也可以存在其它的引線鍵合，用于將標(biāo)簽與引線框10的其它部分電耦連，雖然它們并沒有被顯示出來。此外，在圖3中，引線框10顯示為各種碎片。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，圖3中引線框10的碎片能夠通過分度(indexing)、標(biāo)簽、引線、壩形棒(dam bar)、束結(jié)(tie-in)、諸如此類及上述的組合等耦連在一起。然而，為了避免使附圖復(fù)雜化，沒有顯示引線框的所有部分(例如壩形棒)。
在圖3中，第二器件部分2和第四器件部分8通過接地引線鍵合32電耦連。圖示中，其中一個(gè)第二引線鍵合29將第二半導(dǎo)體單元片25電耦連于第二標(biāo)簽13，其中一個(gè)第四引線鍵合31將第三半導(dǎo)體單元片27電耦連于第四標(biāo)簽15。
如圖4所示，在引線鍵合或電耦連半導(dǎo)體單元片、標(biāo)簽和接地引線之后，執(zhí)行密封處理，用模制化合物或模制密封劑覆蓋器件部分。虛線34表示模制密封劑的周界。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，如果除了圖示的四個(gè)器件部分之外，還存在其它的器件部分，那么模型的直徑將延伸超過圖示的四個(gè)器件部分，并覆蓋其它的器件部分。模制密封劑可以是硅石填充樹脂、陶瓷、無鹵化物材料、諸如此類或上述的組合。模制密封劑典型地以液體狀態(tài)施加，然后通過加熱在UV或周圍氣氛中固化從而形成固體。密封劑也還能夠是固體，加熱使之形成液體，然后在引線框上方冷卻形成固體模型。還可以使用其它的密封處理。
為了隨后在接地引線鍵合上切割凹槽，如下文將更詳細(xì)說明的，密封處理應(yīng)當(dāng)包括接地引線鍵合，這能夠通過模制整個(gè)引線框10而容易地實(shí)現(xiàn)，正如在許多封裝處理中，例如QFN處理，通常都會(huì)執(zhí)行的那樣。圖5中第二器件部分2和第四器件部分8在密封之后的剖面解了模制密封劑35，其至少覆蓋接地引線鍵合32和相關(guān)的器件部分2和8。
在密封之后，切割接地引線鍵合32。圖6中的線條39圖解了切割所遵循的線路，并且圖7圖解了通過在第二器件部分2和第四器件部分8之間進(jìn)行切割獲得的凹槽40的剖面圖，其將接地引線鍵合32分成2個(gè)接地引線33。切割能夠用具有切割刃具的鋸或其它能夠如下所述地分割引線鍵合的裝置加以執(zhí)行。優(yōu)選地，切割刃具具有一個(gè)角度，其取決于切割深度，該深度小于模制密封劑或器件(或封裝)自身部分的高度。切割的深度應(yīng)當(dāng)使引線鍵合與隨后形成的覆蓋導(dǎo)電層相接觸，并且與位于器件部分底部的鍵合焊墊隔離。如果封裝切割角度相對于器件部分足夠?qū)挘瑒t會(huì)不利地獲得金字塔形的而不是三角形的切口(或者基本上“V”形的切口或基本上“V”形的凹槽)，如圖7所示。(淺)金字塔形切口會(huì)干擾或損壞器件部分內(nèi)部的部件，從而使得沒有空間用于使用編碼對器件部分進(jìn)行標(biāo)記，這個(gè)步驟典型地在處理流程的后續(xù)步驟中執(zhí)行。金字塔形結(jié)構(gòu)還使得難以對器件部分進(jìn)行測試。對于大約80mill的深度，合適的切鋸刃具尖端的角度為70度。優(yōu)選地，凹槽40的側(cè)壁傾斜，從而在隨后的在凹槽40上沉積導(dǎo)電層的處理期間，導(dǎo)電層將覆蓋凹槽40的側(cè)壁。凹槽不應(yīng)當(dāng)延伸通過整個(gè)引線框10，否則隨后的導(dǎo)電層將覆蓋凹槽的側(cè)壁，從而與順次連接導(dǎo)電層的封裝引線產(chǎn)生短路。向引線框切割得太深還會(huì)危害引線框的機(jī)械整體性，并且使得在制造環(huán)境中難以應(yīng)對或者處理。
圖8圖解了導(dǎo)電層42的沉積。導(dǎo)電層42能夠是聚合物、金屬、金屬合金(例如鐵磁或鐵電材料)、油墨(ink)、諸如此類或上述的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層是鋁(Al)、銅(Cu)、鎳鐵(NiFe)、錫(Sn)、鋅(Zn)、諸如此類或上述的組合。如果導(dǎo)電層42是非鐵材料(例如Al，Cu，Sn和Zn)，那么導(dǎo)電層42和接地引線33能夠通過將半導(dǎo)體單元片13和15經(jīng)由接地引線32連接于導(dǎo)電層42使之接地來保護(hù)器件部分免受EMI的干擾。如果使用鐵磁材料(例如NiFe)，那么導(dǎo)電層42將保護(hù)器件部分免受磁輻射的干擾，這在半導(dǎo)體單元片13和15包含磁隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAM)時(shí)是有用的。(因此，如果不需要防止主要電磁輻射的干擾，則不需要接地引線33)然而，如果同時(shí)使用非鐵磁材料和鐵磁材料(例如銅層和NiFe層)形成導(dǎo)電層42，則用電磁或?qū)拵帘蝸肀Ｗo(hù)器件部分免于同時(shí)含有電和磁的電磁場的影響，這在例如半導(dǎo)體器件13和15同時(shí)含有MRAM器件和晶體管時(shí)是有用的。
為了沉積導(dǎo)電層42，制備模制密封劑32的表面，以便將導(dǎo)電層32粘著于模制密封劑32。在一個(gè)實(shí)施例中，如果導(dǎo)電層42被焊墊印刷(pad printed)，則使用氫焰燒去可能存在的任何有機(jī)物(也就是火焰燒除(flame-off))來制備導(dǎo)電層。選擇地，可以執(zhí)行任何其它的處理，包括不處理，來制備模制密封劑32的表面。
導(dǎo)電層42能夠通過如下方法加以沉積物理氣相沉積(PVD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、電解電鍍、化學(xué)鍍層、火焰噴涂、導(dǎo)電漆噴涂、真空金屬噴鍍、焊墊印刷、諸如此類或上述的組合。導(dǎo)電層42的厚度優(yōu)選地為X-Y單位，更優(yōu)選地厚度為1-50微米；導(dǎo)電層42的厚度取決于期望的屏蔽效力。導(dǎo)電層42的最小厚度取決于用于形成導(dǎo)電層42的處理，最大厚度取決于導(dǎo)電層42的應(yīng)力大小，其至少是所用材料的函數(shù)。
在沉積或施加了導(dǎo)電層42之后，使每個(gè)器件部分彼此分離。換言之，將每個(gè)器件部分切割或鋸割成單個(gè)的器件部分。在一個(gè)實(shí)施例中，切割是在每個(gè)凹槽的頂點(diǎn)執(zhí)行的。圖8中的虛線43顯示了使器件部分切單的位置。(換言之，虛線43主要是凹槽頂點(diǎn)的連線。)圖9圖解了切單的第二器件部分2，其在第二半導(dǎo)體單元片13的每個(gè)側(cè)面上具有一個(gè)接地引線33。一旦被切單，第二器件部分2便成為一個(gè)半導(dǎo)體封裝。在圖1-8中，第二器件部分2只顯示了一個(gè)接地引線33，因?yàn)榉窒砥渌拥匾€鍵合32(未顯示)的器件部分沒有被顯示出來。相反，出于簡單起見，只顯示了4個(gè)器件部分。除非第二器件部分2位于引線框10的拐角或邊緣，否則第二器件部分2很可能具有至少兩個(gè)接地引線33，從而在半導(dǎo)體單元片13的每一側(cè)上至少有一個(gè)，如圖9所示。如果第二器件部分2的所有側(cè)面都被其它器件部分包圍，則第二器件部分2將很可能具有4個(gè)接地引線33(每個(gè)角一個(gè))。附圖1-8的頂視圖中顯示，兩個(gè)接地引線鍵合32將第二器件部分2電連接于第四器件部分8。因此，若在第二器件部分2的另一側(cè)上有另一個(gè)器件部分，則將還有兩個(gè)接地引線鍵合將接地焊墊19(位于簡圖的頂部)電耦連于相鄰的器件部分(未顯示)，其在第二器件部分2的上面并且也在簡圖的頂部。
因?yàn)榈诙骷糠?具有兩個(gè)接地引線33，所以也要對凹槽進(jìn)行切割以形成兩個(gè)接地引線33，因此凹槽將在半導(dǎo)體單元片13的某個(gè)側(cè)面上被切割，并且兩個(gè)凹槽的側(cè)壁將被導(dǎo)電層覆蓋。因此，在本實(shí)施例中，在每個(gè)凹槽的頂點(diǎn)進(jìn)行切單之后，第二器件部分2的側(cè)壁或兩端是傾斜的，因?yàn)樗鼈兪前疾鄣?傾斜的)側(cè)壁。
盡管，如上所述，接地引線鍵合32使不同器件部分的接地焊墊彼此電耦連，但是不必將接地引線鍵合32電耦連于接地焊墊以提供EMI保護(hù)。如果鍵合焊墊的布局、半導(dǎo)體單元片的大小和標(biāo)簽的大小允許的話，則接地引線鍵合32能夠耦連任何未使用的接地的或者即將被接地的而不是已經(jīng)接地的鍵合焊墊。換言之，如果在將器件部分切單成一個(gè)封裝并附著到印刷電路板(PCB)上時(shí)，未使用的鍵合焊墊是接地的或者隨后將被接地的，那么接地的鍵合焊墊能夠是任何未使用的鍵合焊墊。大體上，一個(gè)器件部分的任何接地部分都能夠通過接地引線鍵合32與另一個(gè)器件部分的接地部分電耦連，另一個(gè)器件部分優(yōu)選的是相鄰的器件部分。此外，通過接地引線鍵合32電耦連在一起的導(dǎo)電部分不需要是相同類型的導(dǎo)電部分。例如，接地引線鍵合32可以將一個(gè)器件部分的接地鍵合焊墊電耦連于另一個(gè)器件部分的鍵合焊墊。然而，耦連不同類型的導(dǎo)電部分會(huì)增加處理的復(fù)雜性，因此不是理想的。
圖10圖解了屏蔽EMI和/或電磁輻射的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，接地引線61電耦連于接地平面，并且形成一個(gè)延伸到封裝外部的環(huán)。封裝50包括引線框52，該引線框包括鍵合焊墊51和標(biāo)簽53，作為引線框52的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，封裝50包括一個(gè)傳感器件。在標(biāo)簽53上形成第一半導(dǎo)體單元片54，其包括一個(gè)執(zhí)行ASIC功能的電路，例如傳感器或傳感單元片。第一半導(dǎo)體單元片54通過第一引線鍵合58電耦連于鍵合焊墊51。然后在第一半導(dǎo)體單元片54上形成隔件55，從而允許在第一半導(dǎo)體單元片54上堆疊一個(gè)更大的半導(dǎo)體單元片(第二半導(dǎo)體單元片57)。隔件55允許使更大的半導(dǎo)體單元片，其在一個(gè)實(shí)施例中是一個(gè)傳感單元片，位于第一半導(dǎo)體單元片54的引線鍵合58的上面。如果器件寄生效應(yīng)成為問題，隔件55還能夠增加第一半導(dǎo)體單元片54和更大的半導(dǎo)體單元片之間的分離。第二半導(dǎo)體單元片57通過第二引線鍵合59電耦連于第一半導(dǎo)體單元片54。在圖10所示的實(shí)施例中，第二半導(dǎo)體單元片57是一個(gè)傳感單元片，并用硅帽晶片通過玻璃粉焊接加以保護(hù)。該焊接是在將半導(dǎo)體單元片57切割成位于晶片上的彼此分離的單個(gè)單元片之前，在晶片水平上實(shí)現(xiàn)的。第三引線鍵合60將第二半導(dǎo)體單元片57的第一部分耦連于第二半導(dǎo)體單元片57的第二部分。如果將第二半導(dǎo)體單元片57和第一單元片55整合成一個(gè)同時(shí)具有例如ASIC和傳感功能的單元片，則不需要隔件55。圖10中半導(dǎo)體單元片的配置是例證性的。封裝50可以具有一個(gè)或多個(gè)單元片，這些單元片位于標(biāo)簽上，處于相同的平面內(nèi)或者彼此堆疊。在第三半導(dǎo)體單元片57上形成接地引線鍵合61，并使之形成一個(gè)環(huán)。所有的引線鍵合都能夠是任何材料，并具有前述引線鍵合的所有特征。
在半導(dǎo)體單元片、引線框52和引線鍵合上方形成模制密封劑62，其能夠是任何模制密封劑，例如上面所提到的。在形成模制密封劑62之后，執(zhí)行去覆蓋(deflash)或清洗以暴露接地引線鍵合61?？梢圆捎萌魏蝹鹘y(tǒng)的去覆蓋或清洗處理。去覆蓋處理可以包括無處理、化學(xué)處理、高壓水處理或機(jī)械處理。
在暴露接地引線鍵合61的一部分之后，在模制密封劑62和接地引線鍵合61暴露部分的上面形成導(dǎo)電層64，其能夠是上面關(guān)于導(dǎo)電層42討論的任何材料。換言之，保持接地的導(dǎo)電層和標(biāo)簽52形成MEI或電磁屏蔽，其取決于用于導(dǎo)電層62的材料。從而，接地引線鍵合61耦連導(dǎo)電層64，借此實(shí)現(xiàn)接地。圖10所示的半導(dǎo)體封裝50通過在形成導(dǎo)電層64之后將封裝切單而形成。
其它的實(shí)施例也能夠用于形成EMI和/或電磁屏蔽。例如，能夠?qū)⒕哂幸殉尚我€的金屬標(biāo)板(metallic tab)通過粘合劑附著到封裝的上表面。在一個(gè)實(shí)施例中，金屬標(biāo)板完全覆蓋封裝的頂部，并且金屬標(biāo)板上形成的引線與接地引線連接在一起。根據(jù)本實(shí)施例，印刷電路板(PCB)可以延長一些，用于容納即將接地的金屬標(biāo)板的已成形引線。用于金屬標(biāo)板的材料能夠和用于導(dǎo)電層42和64的相同。
在另一個(gè)實(shí)施例中，在附著到引線框標(biāo)簽上的半導(dǎo)體單元片上形成金屬化的表面，其在一個(gè)實(shí)施例中用標(biāo)準(zhǔn)倒裝晶片處理加以執(zhí)行。金屬化的基片應(yīng)當(dāng)完全覆蓋半導(dǎo)體單元片。換言之，半導(dǎo)體單元片具有第一寬度和第一長度，金屬化的基片具有第二寬度和第二長度，其中第二寬度等于或大于第一寬度，第二長度等于或大于第一長度。
提供隔件用于消除金屬化基片與引線框鍵合焊墊之間的引線鍵合。不消除金屬化基片與鍵合焊墊之間的引線鍵合可能會(huì)干擾或者接觸到半導(dǎo)體單元片與鍵合焊墊之間的引線鍵合。從而，利用堆疊于半導(dǎo)體單元片頂部的接地金屬化基片形成內(nèi)部屏蔽，其中內(nèi)部屏蔽覆蓋半導(dǎo)體單元片上的電路以及，任選地，覆蓋鍵合焊墊上的電路。半導(dǎo)體單元片可以包括任何類型的電路，包括MRAM，RF，微控制器，EPROM和DRAM。如上面所討論的，如果半導(dǎo)體單元片包括MRAM，那么理想的是，使金屬化基片屏蔽磁輻射。另外理想的是，使金屬化基片屏蔽EMI，并且在本實(shí)施例中，金屬化基片可以包括兩種不同的同時(shí)具有電和磁屏蔽能力的材料。
到現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，我們提供了一種處理，其用于在元件水平上形成EMI和/或電磁屏蔽。該處理是理想的，特別是對于QFN，因?yàn)樵撎幚淼膱?zhí)行可以不需要附加的處理設(shè)備。而且，該處理，特別是圖1-9中說明的處理，是一種成本效率較高的在元件水平上防止EMI和/或電磁輻射的方法。如果使用接地的引線，則導(dǎo)電層對于成陣列布置的(也就是既沒有預(yù)先模制也沒有單獨(dú)模制的)封裝，例如QFN，是特別有用的。與用各種陶瓷層制造的陶瓷無引線芯片載體(CLCC)相似，預(yù)先模制的封裝能夠通過使上金屬帽接地并通過一個(gè)通孔(via)將其焊接在下地平面上來防止EMI。在WFN或者其它的在第一側(cè)面上暴露引線框并在第二側(cè)面上模制多個(gè)陣列封裝(MAP)的封裝中，模制化合物覆蓋整個(gè)第二側(cè)面。因?yàn)镸AP模制引線框中的各個(gè)器件彼此接近，所以在模制處理期間不能夠?yàn)槊恳粋€(gè)器件設(shè)置單獨(dú)的帽，并且不能將帽固定在其位置上。如果在模制之前增加相鄰器件之間的距離并使用單獨(dú)的帽，則除了技術(shù)上的挑戰(zhàn)之外，還會(huì)變得非常昂貴。因?yàn)樵O(shè)置和固定單獨(dú)的帽是很困難的，并且會(huì)妨礙模制處理本身。由于非預(yù)模制封裝的處理流程，所以不能使用金屬帽。而且，用于在CLCC中設(shè)置通孔(via)的處理與在用于形成QFN，BGA等類型封裝的模制處理中設(shè)置通孔的處理不同。例如，為了在QFN型封裝中形成通孔，通孔必須在模制密封劑中形成，這會(huì)增加制造成本和復(fù)雜性。
因?yàn)閷?shí)現(xiàn)本發(fā)明的裝置的大部分是由本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的電子部件和電路構(gòu)成的，所以除了上面敘述的我們認(rèn)為是理解本發(fā)明的隱含概念所必需的解釋之外，不再對電路的細(xì)節(jié)進(jìn)行更詳細(xì)的解釋，以免使本發(fā)明顯得混亂或者使人分心。
在前面的說明書中，我們已經(jīng)參考特殊的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，在不背離由下文權(quán)利要求提出的本發(fā)明范圍的前提下，可以進(jìn)行各種修飾和改變。因此，說明書和附圖應(yīng)當(dāng)只看作是舉例，而沒有限制性意義，并且所有這些修飾都包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
盡管本發(fā)明是參考具有特殊導(dǎo)電類型或者極性的事物說明的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到，導(dǎo)電類型和電壓極性可以是相反的。
上面參考特殊實(shí)施例說明了本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、其它優(yōu)勢和解決問題的方法。然而，這些優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)勢、或解決問題的方法以及任何可以導(dǎo)致任何其它優(yōu)點(diǎn)、優(yōu)勢、解決方法出現(xiàn)或者更加明了的因素都不應(yīng)當(dāng)理解認(rèn)為是任何或全部權(quán)利要求重要的、必需的或基本的特征或元素。如本文所使用的，術(shù)語“包括”、“由……構(gòu)成”或其任何其它的變化都試圖覆蓋非排它性的內(nèi)涵，例如處理、方法、物件或裝置，它們所包含的元素的列表并不只是包括這些元素，而是可以包括其它沒有表達(dá)列舉的元素或者屬于該處理、方法、物件或裝置固有的元素。本文使用的術(shù)語“一個(gè)”或“某一個(gè)”都定義為一個(gè)或超過一個(gè)。本文使用的術(shù)語“多個(gè)”定義為兩個(gè)或超過兩個(gè)。本文所用的術(shù)語“另一個(gè)”定義為至少第二個(gè)或者更多個(gè)。本文使用的術(shù)語“耦連”定義為連接，其不必是直接地，也不必是是機(jī)械地。而且，說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語“前”、“后”、“上”、“下”、“上方”、“下方”等都是出于描述的目的，并不是說明將永久地處于該相對位置。應(yīng)當(dāng)理解，如此使用的術(shù)語在合適的情況下是可以互換的，例如這里所說明的本發(fā)明的實(shí)施例能夠以這里沒有圖解的或者相反的方位工作。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝(2)，包括引線框(10)，其具有一個(gè)標(biāo)簽(13)和一個(gè)鍵合焊墊(33)；半導(dǎo)體單元片(25)，其附著到標(biāo)簽上并與鍵合焊墊電耦連；模制密封劑(35)，其位于半導(dǎo)體單元片之上；導(dǎo)電層(42)，其位于模制密封劑之上；以及引線(33)，其將引線框電耦連于導(dǎo)電層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝，其中導(dǎo)電層包含鐵磁材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝，其中引線通過半導(dǎo)體單元片和引線鍵合(29)耦連于引線框。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝，其中引線通過焊墊耦連于引線框。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體封裝，其中導(dǎo)電層是一個(gè)電磁屏蔽。
6.一種形成半導(dǎo)體封裝(2)的方法，該方法包括提供引線框(10)，其中引線框包括第一部分，其包含第一標(biāo)簽(13)；和第二部分，其包含第二標(biāo)簽(15)；將第一半導(dǎo)體單元片(25)附著到第一標(biāo)簽；將第二半導(dǎo)體單元片(27)附著到第二標(biāo)簽；將第一半導(dǎo)體單元片電耦連于引線框；將第二半導(dǎo)體單元片電耦連于引線框；用引線鍵合(33)將引線框的第一部分與引線框的第二部分電耦連；用模制密封劑(35)密封第一半導(dǎo)體單元片和第二半導(dǎo)體單元片；切割模制密封劑，從而切割引線鍵合，以形成引線框第一部分中的第一引線(33)和引線框第二部分中的第二引線(33)；在模制密封劑之上形成導(dǎo)電層(42)，以將第一引線和第二引線電耦連于導(dǎo)電層；以及將引線框的第一部分切單從而形成半導(dǎo)體封裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中切割模制密封劑進(jìn)一步包括在模制密封劑內(nèi)形成具有側(cè)壁的凹槽(40)的步驟，其中第一引線的一部分和第二引線的一部分在該凹槽中暴露；以及形成導(dǎo)電層的步驟進(jìn)一步包括在凹槽側(cè)壁上形成導(dǎo)電層。
8.一種形成半導(dǎo)體封裝(2)的方法，該方法包括提供引線框(10)，其中引線框包括焊墊(13)和標(biāo)簽(33)；將半導(dǎo)體單元片(35)附著到標(biāo)簽上；將半導(dǎo)體單元片電耦連于焊墊；提供具有第一末端和第二末端的引線鍵合；將引線鍵合的第一末端和第二末端電耦連于半導(dǎo)體單元片；在半導(dǎo)體單元片和引線鍵合之上形成模制密封劑；暴露引線鍵合的一部分；和在模制密封劑和引線鍵合之上形成導(dǎo)電層(42)，其中導(dǎo)電層與引線鍵合電耦連。
9.一種形成半導(dǎo)體封裝(2)的方法，該方法包括提供具有標(biāo)簽(13)的引線框(10)；將半導(dǎo)體單元片(25)附著到標(biāo)簽上；在半導(dǎo)體單元片上形成模制密封劑(35)；在模制密封劑上形成導(dǎo)電層(42)；和用引線(33)將引線框電耦連于導(dǎo)電層。
10.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中用引線將引線框電耦連于導(dǎo)電層進(jìn)一步包括提供具有第一末端和第二末端的引線；將引線的第一末端和第二末端電耦連于半導(dǎo)體單元片；和除去一部分模制密封劑以便暴露引線的一部分；以及在上面形成導(dǎo)電層還包括將導(dǎo)電層與引線電耦連。
全文摘要
通過在模制密封劑(35，62)上形成導(dǎo)電層(42，64)從而形成一種電磁干擾(EMI)和/或電磁輻射屏蔽。導(dǎo)電層(42，64)可以用引線與半導(dǎo)體封裝(2，50)的引線框(10，52)電耦連。電耦連的執(zhí)行如下將引線框(10)的兩個(gè)器件部分(2，4，6，8)引線接合在一起，然后通過在上面的模制密封劑(35)內(nèi)形成一個(gè)凹槽(40)切割該引線鍵合(10)從而形成兩個(gè)引線(33)。然后將導(dǎo)電層(42)與兩個(gè)引線(33)的每一個(gè)電耦連。在另一個(gè)實(shí)施例中，在半導(dǎo)體單元片(57)上形成環(huán)狀引線鍵合(61)。在模制密封之后，除去部分的模制密封劑(62)從而暴露環(huán)形引線鍵合(61)的一部分。然后在模制密封劑(62)和環(huán)形引線鍵合(61)暴露部分的上面形成導(dǎo)電層(64)，從而使導(dǎo)電層(64)與環(huán)形引線鍵合(61)電耦連。
文檔編號H01L23/62GK1856878SQ200480027415
公開日2006年11月1日 申請日期2004年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者達(dá)文·S·馬哈德萬, 邁克爾·E·查普曼, 阿爾溫德·S·薩利安 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司