例如用于功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、源極及漏極觸點(diǎn)的用于功率裝置的絕緣頂部側(cè)凸塊連接的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體功率裝置，且更特定來(lái)說(shuō)涉及使用凸塊接合將半導(dǎo)體功率裝置制造到引線框架以在所述引線框架與半導(dǎo)體功率裝置的源極、漏極及柵極元件之間分配電流。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體功率裝置在大電流密度下操作，且因此，要求具有足夠低的接觸電阻的載流導(dǎo)體以充分地處置往返于所述裝置的電流。然而，對(duì)半導(dǎo)體功率裝置的制造期間的金屬沉積厚度存在限制。此金屬沉積厚度限制要求必須在半導(dǎo)體功率裝置(舉例來(lái)說(shuō)，功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(功率FET))的前側(cè)及背側(cè)兩者上均沉積金屬導(dǎo)體。但必須使用所述裝置的功率元件(例如，漏極)的背側(cè)接觸需要擴(kuò)展處理來(lái)消除半導(dǎo)體襯底的串聯(lián)電阻，因而顯著增加最終半導(dǎo)體功率產(chǎn)品的成本。
[0003]為在半導(dǎo)體功率裝置上更佳地分配電流，凸塊接合通常從已受讓于申請(qǐng)人的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)案US2012/0126406獲知。此技術(shù)允許減少制作半導(dǎo)體功率裝置的處理步驟，且因而減小其制作成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]需要進(jìn)一步減小半導(dǎo)體功率裝置的制作成本且改進(jìn)其性能。
[0005]根據(jù)一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體功率芯片可包括:半導(dǎo)體裸片，其具有制造于其襯底上的功率裝置，其中所述功率裝置包括布置在所述半導(dǎo)體裸片的頂部上的至少一個(gè)第一接觸元件、多個(gè)第二接觸元件及多個(gè)第三接觸元件；及絕緣層，其安置在所述半導(dǎo)體裸片的頂部上且經(jīng)圖案化以提供接達(dá)所述多個(gè)第二及第三接觸元件以及所述至少一個(gè)第一接觸元件的開(kāi)口。
[0006]根據(jù)又一實(shí)施例，所述第一接觸元件為柵極接觸元件，所述第二接觸元件為源極接觸元件，且所述第三接觸元件為漏極接觸元件。根據(jù)又一實(shí)施例，所述開(kāi)口可具有圓或橢圓形狀。根據(jù)又一實(shí)施例，每一接觸元件可具有細(xì)長(zhǎng)條帶的形式且可由銅制成。根據(jù)又一實(shí)施例，所述絕緣層可具有I密耳到2密耳的厚度。根據(jù)又一實(shí)施例，第一、第二及第三接觸元件可由銅制成且其中焊料安置于每一開(kāi)口內(nèi)。
[0007]根據(jù)另一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體功率裝置可包括如上所述的半導(dǎo)體功率芯片且進(jìn)一步包括:連接材料，其安置于每一開(kāi)口內(nèi)；及引線框架，其包括放置于所述裸片的頂部上且經(jīng)由所述連接材料與所述柵極、源極及漏極的多個(gè)接觸元件連接的柵極、源極及漏極引線指狀件。
[0008]根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，每一引線指狀件具有細(xì)長(zhǎng)條帶的形式。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述引線框架可進(jìn)一步包括分別互連所述漏極與源極引線指狀件的左及右連接元件。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述漏極及源極引線指狀件可經(jīng)交替布置以形成叉指結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述引線框架可經(jīng)定大小以與所述多個(gè)接觸元件匹配。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述引線框架可實(shí)質(zhì)上大于所述半導(dǎo)體功率芯片的裸片。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，第一、第二及第三接觸元件可由銅制成且其中所述連接材料為焊料。
[0009]根據(jù)又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體功率裝置可包括至少一第一及第二半導(dǎo)體功率芯片，每一半導(dǎo)體功率芯片是如上所述形成，且所述半導(dǎo)體功率裝置可進(jìn)一步包括:連接材料，其安置于每一開(kāi)口內(nèi)；及引線框架，其具有第一及第二區(qū)，每一第一及第二區(qū)包括放置在所述半導(dǎo)體功率芯片的頂部上且經(jīng)由所述連接材料分別與所述第一及第二半導(dǎo)體芯片的所述柵極、源極及漏極的多個(gè)接觸元件連接的柵極、源極及漏極引線指狀件。
[0010]根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，每一引線指狀件可具有細(xì)長(zhǎng)條帶的形式。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述引線框架可進(jìn)一步包括所述第一及第二功率半導(dǎo)體芯片中的每一者的分別互連所述漏極與源極引線指狀件的左及右連接元件。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述漏極及源極引線指狀件可經(jīng)交替布置以形成叉指結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述引線框架還可使所述第一半導(dǎo)體芯片的源極與所述第二半導(dǎo)體芯片的漏極或所述第一及第二半導(dǎo)體芯片的源極連接在一起。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，第一、第二及第三接觸元件可由銅制成且其中所述連接材料為焊料。
[0011]根據(jù)又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體裝置可包括如上所述的半導(dǎo)體功率芯片且進(jìn)一步包括:另一芯片；連接材料，其安置于所述半導(dǎo)體功率芯片的每一開(kāi)口內(nèi)；及引線框架，其具有:第一區(qū)，所述第一區(qū)包括放置在所述半導(dǎo)體功率芯片的頂部上且經(jīng)由所述連接材料與所述半導(dǎo)體功率芯片的所述柵極、源極及漏極中的每一者的多個(gè)連接元件連接的柵極、源極及漏極引線指狀件；及第二區(qū)，其經(jīng)配置用于線接合所述另一芯片。
[0012]根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，每一引線指狀件可具有細(xì)長(zhǎng)條帶的形式。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述引線框架可進(jìn)一步包括分別互連所述漏極與源極引線指狀件的左及右連接元件。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述漏極及源極引線指狀件可經(jīng)交替布置以形成叉指結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述另一芯片可為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的微控制器芯片。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述另一芯片可為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的脈沖寬度調(diào)制芯片。
[0013]根據(jù)又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體裝置可包括至少一第一及第二半導(dǎo)體功率芯片，每一半導(dǎo)體功率芯片是如上所述形成，且所述半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步包括:第三芯片；連接材料，其分別安置于所述第一及第二半導(dǎo)體功率芯片的每一開(kāi)口內(nèi)；及引線框架，其具有:第一及第二區(qū)，每一第一及第二區(qū)包括適于經(jīng)由所述連接材料分別與所述第一及第二半導(dǎo)體芯片的所述柵極、源極及漏極的接觸元件連接的柵極、源極及漏極引線指狀件；及第三區(qū)，其經(jīng)配置用于線接合所述另一芯片。
[0014]根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，用于所述第一及第二半導(dǎo)體功率芯片的每一引線指狀件可具有細(xì)長(zhǎng)條帶的形式，其中所述引線框架進(jìn)一步包括用于所述第一及第二半導(dǎo)體功率芯片中的每一者的分別互連所述漏極與源極引線指狀件的左及右連接元件，且其中所述漏極及源極引線指狀件為經(jīng)交替布置以形成叉指結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的又一實(shí)施例，所述第三芯片可為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的微控制器芯片或可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的脈沖寬度調(diào)制芯片。
[0015]根據(jù)又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體封裝可包括如上所述的第一及第二半導(dǎo)體功率芯片，且所述半導(dǎo)體封裝進(jìn)一步包括:連接材料，其安置在所述第一及第二半導(dǎo)體芯片的每一開(kāi)口內(nèi)；及引線框架，其包括放置在裸片的頂部上的第一及第二柵極、共用源極以及第一及第二漏極引線指狀件，其中所述第一柵極引線指狀件與所述第一半導(dǎo)體芯片的柵極接觸元件連接，所述第一漏極引線指狀件與所述第一半導(dǎo)體芯片的多個(gè)漏極接觸元件連接，所述第二柵極引線指狀件與所述第二半導(dǎo)體芯片的所述柵極接觸元件連接，所述第二漏極引線指狀件與所述第二半導(dǎo)體芯片的所述多個(gè)漏極接觸元件連接，且所述共用源極引線指狀件與所述第一及第二半導(dǎo)體芯片的多個(gè)源極接觸元件連接。
【附圖說(shuō)明】
[0016]通過(guò)參考結(jié)合附圖作出的以下說(shuō)明可更全面地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0017]圖1A圖解說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例性實(shí)施例的半導(dǎo)體功率裝置的示意性平面圖及引線框架的平面圖；
[0018]圖1B圖解說(shuō)明根據(jù)另一實(shí)施例的半導(dǎo)體功率裝置的示意性平面圖；
[0019]圖2A到2D進(jìn)一步圖解說(shuō)明根據(jù)進(jìn)一步實(shí)例性實(shí)施例的半導(dǎo)體功率裝置的示意性平面圖；
[0020]圖3A展示半導(dǎo)體裸片中的晶體管的可能的實(shí)施例；
[0021]圖3B展示沿著圖1A或圖1B中的線3B-3B的橫截面圖；
[0022]圖4A到4C展示根據(jù)各種實(shí)施例的具有已安裝半導(dǎo)體芯片的各個(gè)引線框架結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0023]圖5展示根據(jù)各種實(shí)施例的在引線框架上的已安裝功率半導(dǎo)體的橫截面圖；及
[0024]圖6到8展示安裝在引線框架上的單個(gè)及多個(gè)芯片的各種實(shí)例。
[0025]盡管本發(fā)明易于作出各種修改及替代形式，但在圖式中展示并在本文中詳細(xì)闡述其特定實(shí)例性實(shí)施例。然而應(yīng)理解，本文對(duì)特定實(shí)例性實(shí)施例的說(shuō)明并非意欲將本發(fā)明限定于本文所揭示的特定形式