半導(dǎo)體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。具體地，本發(fā)明涉及具有面板級扇出式(Fan-out)封裝結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，在所述面板級扇出式封裝結(jié)構(gòu)中以大面板級(largepanel scale)執(zhí)行薄膜布線步驟和組裝步驟。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著對功能性更強(qiáng)、尺寸和重量更小的電子設(shè)備的需求，在電子部件的高密度集成以及高密度安裝方面已取得了進(jìn)步，用在這種電子設(shè)備中的半導(dǎo)體器件的尺寸也變得比從前更加緊湊了。
[0003]作為一種制造諸如LSI單元或IC模塊的半導(dǎo)體器件的方法，首先將多個通過電學(xué)特性測試而被判定為質(zhì)量良好的半導(dǎo)體芯片以規(guī)定的配置布置和接合在支撐板上，其中元件電路面向下，之后，例如，在其上設(shè)置樹脂片，并且通過施加熱和壓力對所述樹脂片進(jìn)行模制，由此將所述多個半導(dǎo)體芯片密封成一個塊體(lump)，之后，剝下支撐板，將樹脂密封體切割并加工成預(yù)定形狀(例如，圓形)，在掩埋于密封樹脂體內(nèi)的半導(dǎo)體芯片的元件電路面上形成絕緣材料層，根據(jù)半導(dǎo)體芯片的電極襯墊(pad)的位置在所述絕緣材料層上形成開口，然后在所述絕緣材料層的頂上形成布線層，除此之外，還在所述開口內(nèi)形成連接到半導(dǎo)體芯片的電極襯墊的導(dǎo)電部(過孔部)，之后，形成阻焊層(solder resist layer)，依次形成要作為外部電極端子的焊球，然后逐個地單獨(dú)切出每個半導(dǎo)體芯片，從而完成半導(dǎo)體器件(例如，參見日本專利公開N0.2003-197662)。
[0004]然而，在如此獲得的常規(guī)半導(dǎo)體器件中，當(dāng)用樹脂將多個半導(dǎo)體芯片全部密封到一起時，樹脂在固化時收縮，由于收縮量不一定與設(shè)計相一致，因此樹脂固化后的位置可能偏離設(shè)計位置，這取決于半導(dǎo)體芯片的布置位置，并且，在具有這種位置偏差的半導(dǎo)體芯片中，位置偏差發(fā)生在形成于絕緣材料層的開口中的過孔部與半導(dǎo)體芯片的電極襯墊之間，因此存在連接可靠性降低的問題。
[0005]在日本專利公開N0.2010-219489中描述了解決了該問題的半導(dǎo)體器件。
[0006]圖8示出了該器件的基本結(jié)構(gòu)。
[0007]半導(dǎo)體器件20包括由金屬構(gòu)成的支撐板(金屬平板)1、元件電路面(正面)面向上設(shè)置在金屬平板I的一個主表面上的半導(dǎo)體器件2，所述元件電路面的相反側(cè)的表面(背面)通過粘合劑3而被固定到金屬平板I。僅一個絕緣材料層4形成在金屬平板I的整個主表面上以覆蓋半導(dǎo)體芯片2的元件電路表面。在這一個絕緣材料層4的頂上形成由諸如銅的導(dǎo)電金屬制成的布線層5，并且布線層5的一部分延伸到半導(dǎo)體芯片2的周邊區(qū)域。此外，在形成于半導(dǎo)體芯片2的元件電路面頂上的絕緣材料層4上形成導(dǎo)電部(過孔部)6，其電連接半導(dǎo)體芯片2的電極襯墊(未不出)和布線層5。該導(dǎo)電部6以一體化方式與布線層5—起形成。此外，在布線層5上的規(guī)定位置處形成作為外部電極的多個焊球7。此外，在絕緣材料層4的頂上以及在布線層5的除了與焊球7的結(jié)合部的頂上，形成諸如布線保護(hù)層(阻焊層)的保護(hù)層8。
[0008]該器件有助于需求相當(dāng)大的電子部件的高密度集成以及重量和尺寸的減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]1.本發(fā)明要解決的問題
[0010]在日本專利公開N0.2010-219489中描述的半導(dǎo)體器件中，為了在制造步驟中減少半導(dǎo)體器件的翹曲(warping)，使用由SUS或42合金制成的厚且硬的金屬平板。
[0011 ]在最近的LSI中，除了諸如MOS晶體管和雙極晶體管的有源元件之外，形成諸如電阻、電容器和電感器的無源元件作為金屬平板中的內(nèi)部安裝元件也是重要的。
[0012]然而，存在這樣的問題:金屬平板損害形成在LSI芯片上的RF電路——例如LNA(低噪聲放大器)或者VCO(壓控振蕩器)中使用的電感器一一的特性，并且降低器件性能。有個選擇是使用除了金屬之外的物質(zhì)作為所述金屬平板的材料。然而，在當(dāng)前情況下，考慮到散熱特性和PKG的翹曲，使用硬金屬。
[0013]本發(fā)明旨在提供一種半導(dǎo)體器件，在該半導(dǎo)體器件中，即使使用金屬平板作為支撐物，也能夠減少該金屬平板中的渦電流產(chǎn)生并且提高該半導(dǎo)體器件的RF電路的Q值。
[0014]2.解決問題的手段
[0015]本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了銳意的研究，發(fā)現(xiàn)了通過使絕緣材料插入在作為支撐物的金屬平板與半導(dǎo)體芯片之間能夠解決上述問題，從而做出了本發(fā)明。
[0016]S卩，本發(fā)明如下所述。
[0017](I) 一種半導(dǎo)體器件，包括:
[0018]金屬平板；
[0019]第一絕緣材料層，其形成在所述金屬平板的一個主表面上；
[0020]半導(dǎo)體芯片，其通過粘合層而被安裝在所述第一絕緣材料層的表面上，其元件電路面向上取向；
[0021 ]第二絕緣材料層，其密封所述半導(dǎo)體芯片及其周邊；
[0022]布線層，其被設(shè)置在所述第二絕緣材料層中并且部分地延伸到所述半導(dǎo)體芯片的周邊區(qū)域；
[0023]導(dǎo)電部，其被設(shè)置在所述第二絕緣材料層中并且連接所述半導(dǎo)體芯片的所述元件電路面上的電極與所述布線層；以及
[0024]外部電極，其形成在所述布線層上。
[0025](2) —種半導(dǎo)體器件，包括:
[0026]金屬平板；
[0027]第一絕緣材料層，其形成在所述金屬平板的一個主表面上；
[0028]半導(dǎo)體芯片；
[0029]第二絕緣材料層，其包封(encapsulate)所述半導(dǎo)體芯片及其周邊；
[0030]布線層，其被設(shè)置在所述第二絕緣材料層中并且部分地延伸到所述半導(dǎo)體芯片的周邊區(qū)域；
[0031]導(dǎo)電部，其被設(shè)置在所述第二絕緣材料層中并且連接所述半導(dǎo)體芯片的所述元件電路面上的電極與所述布線層；以及
[0032]金屬過孔，其被設(shè)置在所述絕緣材料層中并且電連接到所述布線層，其中
[0033]設(shè)置有多個所述半導(dǎo)體芯片，
[0034]最靠近所述金屬平板的半導(dǎo)體芯片通過粘合層而被固定在所述第一絕緣材料層的表面上，其元件電路面向上取向，并且
[0035]其它半導(dǎo)體芯片通過形成所述第二絕緣材料層的絕緣材料而被層疊，其元件電路面朝向所述布線層側(cè)取向。
[0036](3)根據(jù)上述第(2)項所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述多個半導(dǎo)體芯片被布置成使得每個半導(dǎo)體芯片的RF電路的位置不與相鄰的半導(dǎo)體芯片重疊。
[0037](4)根據(jù)上述第(1)-(3)項中任一項所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一絕緣材料層的厚度為20μπι以上。
[0038](5)根據(jù)上述第(1)-(4)項中任一項所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一絕緣材料層由兩個或者更多個絕緣材料層形成。
[0039](6)根據(jù)上述第(1)-(4)項中任一項所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述金屬平板的面對所述半導(dǎo)體芯片的部分具有凹部，并且所述凹部被第一絕緣材料填充。
[0040]本發(fā)明的半導(dǎo)體器件可以產(chǎn)生以下效果。
[0041]使用金屬板的半導(dǎo)體器件的RF電路(電感器等)的Q值可以增加。
【附圖說明】
[0042]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0043]圖2是示出了本發(fā)明的第一實施例的半導(dǎo)體器件的另一種形式的截面圖。
[0044]圖3是示出了金屬平板與半導(dǎo)體芯片之間的絕緣材料層的厚度與Q值之間的關(guān)系的圖。
[0045]圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0046]圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0047]圖6是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0048]圖7是根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0049]圖8是常規(guī)半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0050]圖9是解釋常規(guī)半導(dǎo)體器件中RF電路所產(chǎn)生的磁通量的作用的圖。
【具體實施方式】
[0051]下文描述本發(fā)明的實施例。盡管下面參考附圖描述這些實施例，但是提供附圖的目的僅僅是為了圖示這些實施例，本發(fā)明不限于附圖。
[0052]基于示出了常規(guī)半導(dǎo)體器件的圖9，描述半導(dǎo)體器件中的RF電路性能降低的原因。
[0053]下面，作為例子，描述Si襯底用作半導(dǎo)體襯底并且電感器用作RF電路的情況。
[0054]當(dāng)半導(dǎo)體器件被激活時，電流在電感器23中流動。
[0055]當(dāng)電流在電感器23中流動時，產(chǎn)生磁通量(磁場)M，如圖中箭頭所示。
[0056]當(dāng)所產(chǎn)生的磁通量M進(jìn)入Si襯底21中時，由于Si是半導(dǎo)體，如所述箭頭所示，在Si襯底21中產(chǎn)生第一渦電流Cl，發(fā)生第一功率損耗。
[0057]此外，在金屬平板I中也產(chǎn)生磁通量，從而產(chǎn)生第二渦電流C2，并發(fā)生第二功率損耗。
[0058]在半導(dǎo)體芯片2薄時，金屬平板I靠近電感器23，因此金屬平板I中容易產(chǎn)生渦電流，功率損耗增加。在具有面板級扇出式封裝結(jié)構(gòu)(其中薄膜布線步驟和組裝步驟以大面板級進(jìn)行)的半導(dǎo)體器件中，半導(dǎo)體芯片2的厚度是50μπι，這個厚度薄，因此容易產(chǎn)生渦電流。
[0059]如上所述，通過由電感器23產(chǎn)生的磁通量Μ，在Si襯底21和金屬平板I中產(chǎn)生渦電流Cl和C2，與不使用金屬平板作為支撐物的半導(dǎo)體器件相比，功率損耗增加，并且表示電感器特性的Q值減小。
[0060]Q值是電感器的性能因子，表示在電感器中產(chǎn)生的功率損耗的程度。較大的Q值意味著較小的電感器功率損耗，因此電感器具有較高的性能。Q值的提高對于提高處理高頻信號的集成電路(RFIC)的性能非常重要。在特別需要低功耗的諸如移動電話的設(shè)備中，可以通過略微提高電感器的Q值來顯著降低功耗，因此需要具有高Q值的高性能電感器。
[0061]在本發(fā)明的半導(dǎo)體器件中，通過在半導(dǎo)體器件中作為支撐物的金屬平板與由該金屬平板支撐的半導(dǎo)體芯片之間插入絕緣材料層，來防止半導(dǎo)體器件中電感器的Q值的降低。
[0062](第一實施例)
[0063]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實施例的縱向截面圖。
[0064]圖1中所示的半導(dǎo)體器件20包括:金屬平板1、半導(dǎo)體芯片2、絕緣材料層4a、絕緣材料層4b、布線層5、導(dǎo)電部6以及外部電極7。
[0065]半導(dǎo)體芯片2包括硅襯底21、電極22、電感器23以及鈍化膜24。鈍化膜24具有保護(hù)半導(dǎo)體免受雜質(zhì)污染的功能，并且例如由氧化硅膜(S12)、氮化硅膜(SiN)或者聚酰亞胺膜(PI)形成。
[0066]第一絕緣材料層4a形成在金屬平板I的整個一個主表面上。
[0067]用粘合劑3將與半導(dǎo)體芯片2的元件電路面相反的面固定到該第一絕緣材