包括容纳包封物嵌埋的半导体裸片的罐的半导体装置制造方法及图纸

一种半导体装置(10)包括：导电罐(11)，其包括平坦部分(11A)和从平坦部分(11A)的边缘延伸的至少一个外围边沿部分(11B)；半导体裸片(12)，其包括第一主面、与第一主面相反的第二主面、设置在第一主面上的第一接触焊盘(12A)和设置在第二主面上的第二接触焊盘(12B)，其中，第一接触焊盘(12A)电连接到罐(11)的平坦部分(11A)；电互连器(13)，其与第二接触焊盘(12A)连接；和包封物(14)，其设置在半导体裸片(12)之下而包围电互连器(13)，其中，电互连器(13)的外表面从包封物(14)的外表面凹入。

【技术实现步骤摘要】
包括容纳包封物嵌埋的半导体裸片的罐的半导体装置
本公开涉及一种半导体装置以及一种用于制造半导体装置的方法。本公开特别涉及这样一种半导体装置，所述半导体装置包括容纳包封物嵌埋的半导体裸片的罐，其中，至少一个电互连器与半导体裸片的接触焊盘连接并且被包封物包围。
技术介绍
在半导体装置制造领域中，特别是在半导体MOSFET或IGBT装置的制造领域中，近年来已经开发和研究了许多不同的封装体类型。一种封装体类型，也称为DirectFet，包括：导电罐(或夹)，其包括平坦部分和从平坦部分的边缘延伸的至少一个外围边沿部分；以及半导体裸片，其安装在罐的内部空间中。罐与半导体裸片的电接触焊盘中的上部一个电接触焊盘电连接。半导体裸片的下部接触焊盘与电互连器连接，所述电互连器的下表面与边沿的下表面基本共面。通过使用PCB的接触焊盘将边沿的下端和电互连器连接，如此构造的装置可以被安装到PCB上。
技术实现思路
最近的研究表明，装置内的热机械应力可能引起问题。在进行温度循环测试后，检测到用作电互连器的焊料凸点内的裂缝和空隙。这些裂缝和空隙会导致层离，最终导致电子装置完全失效。发现裂缝和空隙主要是由于装置中使用的不同构件之间的热膨胀系数(CTE)失配而由热机械应力引起的。本公开的第一方面涉及一种半导体装置，包括：导电罐，其包括平坦部分和从平坦部分的边缘延伸的至少一个外围边沿部分；半导体裸片，其包括第一主面、与第一主面相反的第二主面、设置在第一主面上的第一接触焊盘和设置在第二主面上的第二接触焊盘，其中，第一接触焊盘电连接到罐的平坦部分；电互连器，其与第二接触焊盘连接；和包封物，其设置在半导体裸片之下而包围电互连器，其中，电互连器的外表面从包封物的外表面凹入。本公开的第二方面涉及一种半导体装置，包括：导电罐，其包括平坦部分和从平坦部分的边缘延伸的至少一个外围边沿部分；半导体裸片，其包括第一主面、与第一主面相反的第二主面、设置在第一主面上的第一接触焊盘和设置在第二主面上的第二接触焊盘，其中，第一接触焊盘电连接到罐的平坦部分；电互连器，其与第二接触焊盘连接；和包封物，其设置在半导体裸片之下而包围电互连器，其中，电互连器的外表面从包封物的外表面突出，其中，包封物被配置成包围电互连器的高度的至少40％。本公开的第三方面涉及一种用于制造半导体装置的方法，所述方法包括：提供导电罐，所述导电罐包括平坦部分和从平坦部分的边缘延伸的至少一个外围边沿部分；提供半导体裸片，所述半导体裸片包括第一主面、与第一主面相反的第二主面、设置在第一主面上的第一接触焊盘和设置在第二主面上的第二接触焊盘的；将第一接触焊盘电连接到边沿的平坦部分；在半导体裸片之下设置包封物，所述包封物覆盖第二接触焊盘；在包封物中形成通孔，所述通孔从包封物的表面到达第二接触焊盘；和通过将电互连器材料填充到通孔中来制造电互连器。附图说明所包括的附图用于提供对实施例的进一步理解，并且附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了实施例，并且与说明书一起用于解释实施例的原理。通过参考以下详细描述，其它实施例和实施例的许多预期优点将易于理解，这是因为它们将变得更好理解。附图的元件不必相对于彼此成比例。相同的附图标记表示对应的相似部件。图1A和图1B示出了根据第一方面的半导体装置的示意性剖视图，其中，电互连器的外表面从包封物的外表面凹入，图1A中包封物仅设置在半导体裸片和电互连器上，图1B中半导体装置安装在PCB上。图2A和图2B示出了根据第一方面的半导体装置的示意性剖视图，其中，电互连器的外表面从包封物的外表面凹入，图2A中包封物设置在半导体裸片和电互连器上以及罐的内部空间的其它部分上，图2B中半导体装置安装在PCB上。图3A和图3B示出了根据第二方面的半导体装置的示意性剖视图，其中，电互连器的外表面从包封物的外表面突出(图3A)，半导体装置安装在PCB上(图3B)，放大后的部分详细示出了电互连器和PCB焊料层之间的连接。图4示出了根据第三方面的用于说明用于制造半导体装置的方法的流程图，其中，所述方法适于制造第一方面和第二方面的半导体装置。图5A、图5B、图5C、图5D、图5E通过示出半导体装置的初始形式(图5A)、在将包封物施加到初始形式之后得到的中间产品(图5B)、在将通孔形成到包封物中之后获得的中间产品(图5C)、在将电互连器材料填充到中间产品的通孔中之后获得的半导体装置(图5D)以及安装在PCB上之后的半导体装置(图5E)的示意性剖视图来说明根据第三方面的用于制造半导体装置的方法。具体实施方式包封物的应用主要具有以下优点。首先，包封物有助于减小电互连器的区域处的热机械应力。包封物可以特别地有助于防止电互连器的疲劳裂纹，因为这种疲劳裂纹可以由于包封物材料的延展性而被包封物材料所吸收。这样，电互连器的寿命可以延长到3倍，这是通过温度循环应力实验(热循环范围为-40℃至+125℃)发现的。其次，包封物可以帮助防止封装体的翘曲。这种翘曲主要是由于不同构件之间，特别是电互连器、例如焊料凸点与PCB之间的CTE值不同而发生的。包封物可减少电互连器、例如焊料凸点与CB之间的失配，并且还可以使封装体具有更大的内聚力和稳定性，从而可以防止翘曲。在下面的详细描述中，参考附图，附图构成本文的一部分并且在附图中通过图示的方式示出了可以实践本公开的特定实施例。在这方面，诸如“顶”、“底”、“前”、“背”、“前导”、“尾随”等方向性术语参考所描述的附图的方向使用。因为实施例的构件可以以许多不同的方向定位，所以方向性术语用于说明的目的，而绝不是限制性的。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行结构或逻辑上的改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制性的，本公开的范围由所附权利要求限定。应当理解，除非另外特别指出，否则本文所述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合。如在本说明书中所采用的，术语“接合”、“附接”、“连接”、“耦合”和/或“电连接/电耦合”并不意味着元件或层必须直接接触在一起；而是可以在“接合”、“附接”、“连接”、“耦合”和/或“电连接/电耦合”的元件之间相应设置居间元件或层。然而，根据本公开，上述术语还可以可选地具有特定含义，即元件或层直接接触在一起，即在“接合”、“附接”、“连接”、“耦合”和/或“电连接/电耦合”的元件之间不设置居间元件或层。此外，在表面之上形成或位于表面之上的部件、元件或材料层中所使用的词语“在...之上”在本文中可以用来表示所述部件、元件或材料层“间接地”位于(例如放置、形成、沉积等在)相应表面上，其中一个或多个附加部件、元件或层布置在相应表面与部件、元件或材料层之间。但是，在表面之上形成或位于表面之上的部件、元件或材料层中所使用的“在...之上”一词还可以可选地具有以下特定含义：部件、元件或材料层“直接地”位于(例如放置、形成、沉积等在)相应表面上，例如与相应表面直接接触。详细说明图1A和图1B示出了根据第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置(10)，包括：/n导电罐(11)，其包括平坦部分(11A)和从平坦部分(11A)的边缘延伸的至少一个外围边沿部分(11B)；/n半导体裸片(12)，其包括第一主面、与第一主面相反的第二主面、设置在第一主面上的第一接触焊盘(12A)和设置在第二主面上的第二接触焊盘(12B)，其中，第一接触焊盘(12A)电连接到罐(11)的平坦部分(11A)；/n电互连器(13)，其与第二接触焊盘(12A)连接；和/n包封物(14)，其设置在半导体裸片(12)之下而包围电互连器(13)，/n其中，电互连器(13)的外表面从包封物(14)的外表面凹入。/n

【技术特征摘要】
20191125 DE 102019131857.21.一种半导体装置(10)，包括：
导电罐(11)，其包括平坦部分(11A)和从平坦部分(11A)的边缘延伸的至少一个外围边沿部分(11B)；
半导体裸片(12)，其包括第一主面、与第一主面相反的第二主面、设置在第一主面上的第一接触焊盘(12A)和设置在第二主面上的第二接触焊盘(12B)，其中，第一接触焊盘(12A)电连接到罐(11)的平坦部分(11A)；
电互连器(13)，其与第二接触焊盘(12A)连接；和
包封物(14)，其设置在半导体裸片(12)之下而包围电互连器(13)，
其中，电互连器(13)的外表面从包封物(14)的外表面凹入。


2.根据权利要求1所述的半导体装置(10)，其中
包封物(14)被设置成填充半导体裸片(12)与罐(11)的平坦部分(11A)和边沿(11B)之间的空间。


3.根据权利要求1或2所述的半导体装置(10)，其中
罐(11)的顶表面被包封物(14)暴露或未被包封物(14)覆盖。


4.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置(10)，其中
电互连器(13)的高度在包封物(14)的高度的40％至80％的范围内，其中，所述高度是从半导体裸片(12)的第二主面测量的。


5.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置(10)，其中
包封物(14)包括有机环氧化合物、环氧树脂和联苯环氧树脂中的一种或多种。


6.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置(10)，其中
包封物(14)包括填充材料、特别是SiO的颗粒。


7.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置(10)，其中
电互连器(13)包括基于焊料的合金、Sn/Ag/Cu的合金和铜柱中的一种或多种。


8.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置(10)，其中
在电互连器(13)的外表面上没有设置焊料。


9.根据前述权利要求中任一项所述的半导体装置(10)，其中
半导体裸片(12)包括具有端子的功率半导体裸片，其中，边沿部分(11B)与一个端子连接，一个或多个电互连器(13)与其它端子连接。


10.一种半导体装置(20)，包括：
导电罐(21)，其包括平坦部分(21A)和从平坦部分(21A)的边缘延伸的至少一个外围边沿部分(21B)；
半导体裸片(22)，其包括第一主面、与第一主面相反的第二主面、设置在第一主面上的第一接触焊盘(22A)和设置在第二主面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：林慧莉，杜润鸿，叶炳良，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE