CN110190040B 半导体封装半导体模块电子组件以及制造半导体封装和半导体模块的方法 （英飞凌科技奥地利有限公司）

US2016225717A1,2016US2009160046A1,2009.US2015221523A1,2015.器件被可操作地耦合到第二电子器件以形成电嵌入在第一环氧树脂层中并且与第一环氧树脂2在第二器件区域中的第二电子器件，其中第一电子器件被耦合其中，第一电子器件的侧面和第二电子器件的侧面嵌导电再分配结构，其将第一电子器件与第二电子器件电耦其中导电通孔位于第一电子器件中或者位于第二电子器件中并且与其所位于的第一第一电子器件是晶体管器件并且第二电子器件是电感4.根据权利要求1所述的模块，其中导电通孔包括第一器件区域的导电部分或第二器5.根据权利要求1所述的模块，其中导电层被布置在第二主表面上并且被布置在导电环氧树脂层至少覆盖布置在第一电子器件的侧面和第二电子器件的侧面上的第一环氧树8.根据权利要求7所述的模块，其中第二环氧树脂层覆盖导电层的被布置在第一器件多个引线，其中第一接触焊盘被耦合到所述多个引线在半导体晶片的第一表面的非器件区域中形成至少一个沟槽，其中3域被布置在包括第一电子器件的第一器件区域和包括第二电子器件的第二器件区域之间，并且第一金属化结构被布置在第一器件区域中的第一表面上以及被布置在第二器件区域将第一环氧树脂层施加到半导体晶片的第一表面，以使得在分离区域区域和第二器件区域的边缘区域被利用第一环氧去除半导体晶片的第二表面的部分，第二表面与第一表面相对，以非器件区域中的第一环氧树脂层的部分并且产生经加将第二金属化层施加到经加工的第二表面并且将第一电子器件耦合到第二电子器件在分离区域中通过第一环氧树脂层插入分离线，以形成12.根据权利要求10所述的方法，其中从半导体晶片的第一表面到半导体晶片的经加从半导体晶片的第一表面延伸到半导体晶片的经加工的13.根据权利要求12所述的方法，其中将第二金属化层施加到通孔内的导电材料以将14.根据权利要求10所述的方法，其中第二金属化层从第一器件区域起经非器件区域15.根据权利要求10所述的方法，其中分离线具有小于分离区域中的所述至少一个沟槽的宽度的宽度以使得所述多个分离的半导体模块的侧面的至少部分包括第一环氧树脂16.根据权利要求10所述的方法，其中第一环氧树脂层进一步覆盖第一金属化结构的17.根据权利要求10所述的方法，进一步包括将第二环氧树脂层施加到经加工的第二18.根据权利要求17所述的方法，其中第二环氧树脂层覆盖被布置在第一器件区域上第二器件区域之间并且被由来自第一环氧树脂层的环氧树脂4应晶体管和第二场效应晶体管被单片地集成并且[0004]占据更小的横向区的用于功率转换电路的半导体器件以及用于制备这样的半导少一个第一沟槽，其中半导体晶片包括被布置在半导体晶片的组件位置之间的分离区域，5层施加到半导体晶片的第一表面以使得第二沟槽和组件位置的边缘区域被利用第一环氧到经加工的第二表面并且将第二金属化层可操作地耦合到导电材料和第一主表面上的外二金属化层施加到经加工的第二表面并且将第一电子器件可操作地耦合到第二电子器件67[0041]在功率转换应用中，对应的电路通常要求诸如场效应晶体管(FET)的晶体管的组导体器件是晶体管器件，诸如竖向MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或竖向IGBT的漏极外部接触以及源极外部接触和栅极外部接触被定位在提供晶体管器件的半导体管[0043]所描述的一些实施例提供/包括多芯片或多器件单管芯模块，所述单管芯模块使得在模块内的芯片的更靠近的间隔成为可能并且同时允许在两个器件(例如竖向晶体管器[0044]图1图示用于制备包括被耦合以形成电路的第一电子器件和第二电子器件的半导电子器件以及被布置在包括第一电子器件的第一器件区域和包括第二电子器件的第二器8部分在半导体晶片的厚度已经被减小到预定的想要向地定位在包括第一电子器件的第一器件区域和包括第二电子器件的第二器件区域之间。模块的侧壁和形成在侧壁与器件区域的第一表面和第二表面之间的边缘可以被覆盖并且动器器件或诸如下拉FET(场效应晶体管)的栅极驱动器器件的部分，或者可以包括诸如电[0054]非器件区域不包括任何器件结构并且可以横向地围绕第一器件区域和第二器件使得一个器件区域是通过两个实质上垂直的非器件区域而与另一个器件区域分离开的并9取决于由通孔结构所要求的电流承载能力来选择通孔[0060]可以在将导电材料插入到通孔中之前将绝缘材料插入到形成在第一器件区域或材料插入到通孔中并且在同一沉积处理中将进一步的导电层施加主表面中的一个或者两在第一器件区域中的第一电子器件电耦合到导电通孔并且电耦合到位于第二器件区域中的第一聚合物层的非器件区域延伸到第二器件区域上并且延伸到位于通孔内的导电材料多个接触区，所述一个或多个接触区与进一步的导电区(例如将第一电子器件电耦合到导体晶片的半导体材料内或者位于第一器件区域内或位通过布置在第二表面上的第二金属化层的部分而被电耦合到第一电子器件和第二电子器二器件区域的侧面被利用第一聚合物层覆盖。将导电材料施加到通孔中的第一聚合物层。第一聚合物层因此被用于使导电材料与第一器件区域和第二器件区域域中的第一聚合物层而且还暴露被布置在经加工的第二表面中的非器件区域内的导电材器件区域和第二器件区域这两者上的横向延伸可以被用于协助表面延伸到半导体晶片的经加工的第二表面。导电部分可以通过绝缘层(例如氧化物或氮化物)和/或通过第一聚合物层与第一器件区域和第二器件区域的半导体材料的其余部分[0070]可以将第一聚合物层施加到半导体晶片的第一表面以使得第一金属化结构的至得其被施加到沟槽、组件位置的边缘区域以及第一器件区域和第二器件区域的边缘区域，层，第一聚合物层被构造以使得第一金属化结构的至少第一部分被由第一聚合物层暴露。是可以被插入到分离区域中以使得多个分离的半导体模块的侧面的至少部分包括第一聚第二表面，分离的半导体模块的侧面也可以包括第二聚合物层以及第一聚合物层的一部焊料连接到进一步的导电表面的一个或多个邻第二金属化层的该器件连接部分或者可以覆盖第二金属化层的该部分的外周边缘区域，二金属化层的该部分的直接电接触或者是在其中想要或者要求层和电路的该部分的电绝第二表面的包括半导体材料的区域和第一聚合物层的被布置在非器件区域中的区域未被[0079]至少两个器件被制备在晶片上以使得芯片之间的距离可以被减小并且仅受分离管芯的包封性质，其可以被直接拾取并且放置在标准封装(如QFN)中或者是采用芯片嵌入[0081]由此可以在半切割切分之前从前侧形成硅通过通孔或者在沉积种晶层之前从背[0084]图2图示半导体模块30的示意性横截面视图。半导体模块30包括第一器件区域32层47覆盖第一电子器件31和第二电子器件33的侧面48以使得第一电子器件和第二电子器[0088]导电层51被布置在导电通孔50上并且被布置在第一聚合物层47的形成第二主表[0089]导电通孔50可以在源极焊盘41和第二电子组件33的第二表面44之间延伸并且被[0090]进一步的导电层56可以被布置在第二电子器件33的漏极焊盘43上以使得进一步[0091]从第一电子器件31的第二表面39延伸到第二电子器件33的第二表面44上的导电层51与被布置在第二电子器件33的第二表面44上的进一步的导电部分(诸如接触焊盘56)且经相邻于通孔50的区域中的第二电子器件33的第二表面44延伸并且被直接布置在该第使导电层51与第二表面44和第二电子器件33的第二表面44与第一电子器件31的第二表面[0092]模块30可以是使用图1中图示的方法制备的，由此第一电子组件31是从半导体晶一电子组件31和第二电子组件33的邻接的侧面48之间的区域是半导体晶片的组件位置的分通过将分离线插入在半导体晶片的分离区域器件的情况下是通过提供在半导体模块30的主表面45和主表面46之间延伸的一个或多个[0095]图3图示半导体模块30'的横截面视图，除层54也可以是可固化聚合物(诸如热固性聚合物组成部)并且在一些实施例中包括环氧树体模块30'的外周边缘处并且被布置成与第一聚合物层47的被相邻于第一电子组件31和第二电子组件33的侧面48布置的部分接触。第二聚合物层54也可以被布置在半导体模块30'盖并且漏极焊盘43的至少一部分保持未被第二聚合物层5有驱动器器件，或者诸如下拉FET的栅极驱动器器件的部分以用于驱动两个晶体管器件的覆盖第一电子器件61和第一电子器件62这两者的侧面64的至少一部分。在一些实施例中，第一聚合物层63可以覆盖第一电子器件61的第一主表面65以及第二电子器件62的第一主聚合物层63的被布置在第一电子器件61和第二电子器件62之间的部分可以被描述为非器侧壁71可以衬连有可以被用于改善对第一聚合物层63的材料的粘附的一个或多个金属层以及具有适合于承载特定应用所要求的电流的厚度的一个或多个导电层。在一些实施例孔70可以被电耦合到第一金属化结构73的一部分，该部分从电子器件之一(例如第二电子器件62)延伸到导电通孔70。导电通孔70可以通过被布置在模块76的相对侧上的第二金属[0103]在第一电子器件61和第二电子器件62是晶体管器件并且想要的电路是半桥配置[0104]第二金属化结构75的从第一电子器件61的第二表面77延伸到第二电子器件62的第二表面78上的部分与第二金属化结构75的被布置在第二电子器件62的第二表面78上的衬连通孔70的侧壁并且经相邻于通孔70的区域中的第二电子组件62的第二表面78延伸并的第二表面78与第一电子器件61的第二表面[0106]图5图示半导体模块60中的导电通孔70的放大顶视图和放大侧视图。第一电子组焊盘79可以是源极焊盘，并且第一电子组件61在其第二主表面77上包括第二接触焊盘80，极焊盘并且接触焊盘82可以是漏极焊盘。每个晶体管器件还可以包括在图5的视图中未能[0107]用于将接触焊盘80与被布置在模块60的相对侧上的接触焊盘81耦合的再分配结70的侧壁71也可以衬连有一个或多个粘附层。再分配结构86可以是使用若干个部分形成[0108]根据在此描述的任何一个实施例的半导体模块可以被用于通过将模块安装到包[0110]因为第二电子器件33的漏极焊盘43被暴露在半导体模块30'的第二主表面46处，并且电子器件61的漏极焊盘38处、进一步的导电层51和导电通孔50是通过将模块30'的第[0114]图7A图示包括第一主表面111和与第一主表面111相对的第二主表面112的半导体提供具有在平面视图中的实质上正交的条带的形状。每个组件位置113包括被不包括任何第一主表面111上的第一金属化结构118。第一金属化结构118可以被构造从而其仅位于器[0116]组件位置113的器件位置之一(例如器件区域116)包括从第一金属化结构118延伸的电子组件的预定最终厚度。盲通孔135可以包括至少覆盖盲通孔135的侧壁的绝缘材料[0117]图7B图示在形成第一沟槽119之后并且在形成第二沟槽120之后的晶片110，第一[0118]图7C图示在第一聚合物层121(其在该实施例中包括环氧树脂)已经被插入到第一[0119]图7D图示在载体124已经被施加到第一聚合物层121的外表面122之后的晶片11因为第一聚合物层121的外表面122被布置在第一金属化层118的外表面123上方的平面处，所以腔体125被形成在载体124和第一金属化结构[0120]图7E图示去除半导体晶片110的第二主表面112的部分，从而晶片110的初始厚度ti被减小到最终的想要的厚度tf并且使得第一聚合物层121的被布置在分离区域114和非器件区域117中的部分被暴露在经加工的第二表面126中，并且被布置在第二器件位置116中的盲通孔134中的导电材料被暴露在经加工的第二表面处，以产生贯通接触或贯通的硅通和/或化学机械抛光来去除半导体晶片110的第二表面112[0121]图7F图示将第二金属化结构128施加到经加工的第二表面1可以将一个或多个绝缘层(例如氧化物层)施加到经加工的第二表面126并且在将第二金属化结构128施加到经加工的第二表面之前对所述一个或多个绝缘层进行构造。第二金属化面131和在经加工的第二表面126处暴露的通孔134中的导电材料的部分延伸的封闭层。导[0122]导电通孔134可以被电耦合到第二金属化层128的被结构化的部分136，该被结构件区116延伸到第一器件区115。可以在第一器件区115和/或第二器件区116上形成与被结区可以包括分散开的部分和延伸到邻近的器件区可以被构造以使得导电层130和种晶层129这两者以及被布置在分离区域114中的经加工的第二表面126处的第一聚合物层121的一些部分被去除。第二聚合物层131可以被施加在分离区域114中，以使得其与第一聚合物层121接触并且重叠于形成在组件位置113中的第二各个模块132的最外侧面被第一环氧树脂层121和第二环氧树脂层[0125]在其它实施例中，导电通孔可以位于非器件区域117中并且是通过在非器件区域117中的聚合物材料中插入进一步的沟槽形成的。这样的导电通孔实质上平行于相邻的器置在第一器件区域32中的第一电子器件31和形成在第二器件区域34中的第二电子器件33。半导体模块140在第一电子器件31的第二表面39上的漏极焊盘38和被布置在第二电子器件[0129]岛状部141可以包括具有高于电子器件的半导体材料142的电导率的电导率的半141上部部分处的衬底去除并且被具有更高电导率的材料替代，以便形成从第一表面42到岛状部141中局部地增加外延层的电导率，可以使用延伸通过上部外延层直到下方衬底的接触或者可以使用延伸通过上部外延层的接触和局部地增加的掺[0130]导电岛状部141可以通过在岛状部141和源极焊盘41之间延伸的导电层144而被电耦合到布置在第二电子组件33的第一表面42上的源极焊盘41。导电岛状部141可以通过在岛状部141的相对侧上的从漏极焊盘38延伸到岛状部141的导电层51而被电耦合到布置在置在绝缘材料143上并且在接近第二电子器件33的半导体主体处停止从而其不被布置在电[0132]第二聚合物层54可以被布置在进一步的导电层51和漏极焊盘38之间的第一电子[0133]图9图示半导体模块150，其包括如在图2中图示的实施例中的被布置在第一器件区域32中的第一电子器件31和形成在第二器件区域34中的第二电子器件33。半导体模块150进一步包括采用如在图8中图示的实施例中的半导体材料的导电岛状部141的形式的在第一电子器件31的第二表面39上的漏极焊盘38与被布置在第二电子器件33的第一表面42域32，34的最外面的相向的侧面48之间的分离区域151和在侧面48之间延伸的非器件区域152包括与第一聚合物层47和第二聚合物层54分离的绝缘材料153。绝缘材料153可以与使提供竖向再分配结构的导电岛状部141与第二半导体器件33的主体电绝缘的绝缘材料143[0135]绝缘材料153具有对应于第一电子器件31和第二电子器件33的厚度的厚度，并且从第一电子器件31的第一表面37延伸到第二表面并且从第二电子器件33的第一表面42延[0136]导电层51从漏极焊盘38经第一电子器件31的第二主表面37并且经非器件区域151电子器件33的半导体主体绝缘的绝缘材料143上并且在接近第二电子器件33的半导体主体处停止从而其不被布置在电子器件33的后侧44上或者不与电子器件33的后侧4[0137]如在图3B中图示的实施例中，进一步的导电层51可以如在图9中图示那样完全被[0139]在诸如在图2、图3和图7中图示的那些实施例的一些实施例中，半导体模块30，在图7a中图示的实施例中那样通过将通孔插入到半导体晶片110的前表面111中来制造的。[0140]现在将参照图10至图15针对包括单个半导体器件的半导体封装描述用于形成导体模块(例如参照图1至图9描述的模块)中制备导电通孔，由此模块的半导体器件中的一与第一主表面161相对的第二主表面162。半导体晶片160可以包括硅并且可以是硅单晶晶供第一主表面161并且硅单晶晶片提供第二主表面的组件位置163被通过分离区域164彼此间隔开。组件位置163典型地被成行并且成列地布置以形成规则的网格，以使得分离区域164提供具有在平面视图中的实质上正交的条带的[0143]竖向晶体管器件可以具有位于第一表面上的第一功率电极和控制电极以及位于[0144]在半导体晶片160的在组件位置163的器件区域165中的第一表面161中形成至少的比率。该比率可以被用于协助可靠地将导电材料沉积到第一沟槽166中，例如通过电沉[0148]图12中图示的子层的结构也可以被用于形成包括被电连接在一起以形成电路(诸如半桥配置)的两个或更多个器件的半导体模块的第一金属化层。图12中图示的子层的结构也可以被用于形成如在图1至图9中图示的半导体[0149]位于在图12中图示的第一沟槽166中的子层的结构也可以被用于半导体模块中的或者如在图4和图5中图示的实施例中那样位[0150]在图12中图示的实施例中，第一金属化层168包括以如下各项的顺序布置在第一者以如下各项的顺序布置在第一沟槽166的侧壁170和底部171上的所述各项的子层：钛(Ti)和铜(Cu)。可以使用两种或更多种不同的处理将导电材料169插入到第一沟槽166中。[0152]第一金属化层168提供最终的半导体封装的形成封装占位175的外部接触174。在如在第一金属化层168的铜外层的情况下为Sn或Ag，并且还可以存在于形成在最终的半导体封装的外部接触和更高级别的电路板之间的焊料连接中。保护层176也可以由软焊料形的第一表面161中。第二沟槽177具有位于半导体晶片160的半导体材料内并且由半导体晶由箭头179示意性指示的)以露出分离区域164中的第一聚合物层178的部分和第一沟槽166中的导电材料169的部分并且产生经加工的第二表面162'。半导体晶片160的第一侧161可作地耦合到第一沟槽166中的导电材料169并且被可操作地耦合到第一主表面161上的外部不在最终的半导体封装中提供外部接触而是漏极外部接触186的接触焊盘174的竖向导电路径或[0159]通过切穿位于分离区域164上的第一聚合物层178并且特别是切穿位于第二沟槽177中的第一聚合物层178来使半导体封装183从晶片160分离。在其中插入到第二沟槽177中的切口的宽度小于第二沟槽177的宽度的实施例中，最终的第二半导体封装183的侧面184可以被第一聚合物层178的第一剩余部分覆盖。在图10f中图示所得到的半导体封装体管器件167的第一表面161上的源极电极193和栅极电极194以及布置在组件位置163和晶体管器件167的第二表面上的漏极电极195也被图示在图10e和图10f的横截二金属化层180之后并且在使封装183从晶片160单体化之前，将可以包括诸如环氧树脂制品的聚合物的第二绝缘层施加到经加工的第二表面162'。[0163]半导体封装183可以是通过激光切穿第一聚合物层178而从晶片160单体化或者从晶片160分离的，并且然后被由拾取和放置机器从切分带移除并且被放置到载体实体中以源极电极；以及布置在第一表面161上的控制电极，例如栅极电极；以及布置在第二表面功率电极电连接到第一金属化结构168的外部接触焊盘186。第一环氧树脂层178被布置在[0165]在一些实施例中，半导体封装进一步包括在第二表面162其中第二环氧树脂层覆盖第二表面162'的边缘区域并且让第二金属化层180的区域暴露，封装183与晶片160分离的第二沟槽177这两者是从第一侧161引入到晶片160中的。在替换被从半导体晶片160的第二侧162引入到半导体晶片160中。在完成第一侧的处理之后并且在已经将半导体晶片160薄化之后将第一沟槽166引入到半导体晶片160中，已经形成了经加工的第二表面162'并且位于第二沟槽177中的聚合物层178已经被暴露在经加工的第二[0167]图11a图示包括第一主表面161和与第一主表面161相对的第二主表面162的半导[0168]第一金属化结构168形成在半导体晶片160的在组件位置163并且被构造以产生形成封装占位175的多个外部接触174。第一金属化结构168可以具有在图12中图示的结构。然后在半导体晶片160的在分离区域164中的第一表面161中形成第二沟槽177，并且将包括环氧树脂的第一绝缘层178施加到第一表面161以使得其填充第二沟可以被安装在诸如玻璃载体的载体上，并且通过研磨和/或化学机械抛光去除第二表面沉积进一步的铜层并且增加填充第二沟槽166[0172]可以通过蚀刻经加工的第二表面162'来将第一沟槽166插入到经加工的第二表面[0173]如在图11d中图示那样，然后将第二金属化层180施加到经加以使得其与位于第一沟槽166中的导电材料169接触并且使得其可操作地连接到半导体晶分离区域164并且特别是切穿位于第二沟槽177中的第一聚合物层178来使半导体封装183[0174]如上面讨论那样，半导体晶片160的第一主表面161上的第一金属化结构168为半导体封装183提供外部接触174。半导体封装183被通过布置在半导体封装183的第一表面[0175]外部接触174的每个具有在半导体封装183的下表面的外部轮廓(其被称为封装占[0178]图13b图示根据另一实施例的用于半导体封装183的封装占位190的透视图。封装两行的多个漏极接触焊盘191。这些行被布置在半导体封装183的第一表面161的两个相对192，这两个栅极接触焊盘192定位为相邻于源极焊盘188并且在两行漏极接触焊盘191(四个漏极接触焊盘一行)之间。漏极接触焊盘191和栅极接触焊盘192的每个可以具有圆形形离区域中的第一环氧树脂层的部分和第一沟槽中的导电材料并且产生经加工的第二表面。在框206中，将第二金属化层施加到经加工的第二表面并且将第二金属化层可操作地耦合第一表面上形成第一金属化结构，其中半导体晶片包括被布置在组件位置之间的分离区并且导电材料被从经加工的第二表面插入到通孔中。通孔被插入到经加工的第二表面中，以使得其延伸通过半导体晶片的整个厚度并且使得第一沟槽的底部由第一金属化结构的的部分上。将第二金属化层施加到第一沟槽中的被布置在经加工的第二表面处的导电材被通过使用位于半导体器件中的导电通孔(或贯通的硅通孔)而电耦合到部署在相对的第[0189]将第一环氧树脂层施加到半导体晶片的第一表面以使得第二沟槽和组件位置的域中的第一环氧树脂层的部分和第一沟槽中的导电材料并且产生经加工[0191]将第二金属化层施加到经加工的第二表面并且将第二金属化层可操作地耦合到[0196]将第一环氧树脂层施加到半导体晶片的第一表面以使得第二沟槽和组件位置的[0198]在半导体晶片的在组件位置的器件区域中的经加工的第二表面中形成至少一个[0199]将第二金属化层施加到经加工的第二表面并且将第二金属化层可操作地耦合到[0203]示例5.根据示例4所述的方法，其中[0208]示例10.根据示例1至9中的任何一项所[0218]布置在第一表面上的第一金属化结构，第一金属化结构[0222]示例18.根据示例17所述的半导体封装，进且被布置在第一晶体管器件和第二器件的第二表面中的件区域被布置在包括第一电子器件的第一器件区域和包括第二电子器件的第二器件区域和非器件区域中的第一环氧树脂层的部分并且产[0233]将第二金属化层施加到经加工的第二表面并且将第一电子器件可操作地耦合到[0234]通过分离区域中的第一环氧树脂层插入分离线以形成包括电路的多个分离的半[0245]示例25.根据