一种模制半导体封装包括：附接到衬底的半导体管芯，所述半导体管芯包括在所述半导体管芯的背离所述衬底的第一侧处的接合焊盘和覆盖所述第一侧的绝缘层；电导体，其附接到所述接合焊盘的通过所述绝缘层中的开口暴露的部分；包围所述半导体管芯的模制化合物；以及电绝缘材料，其填充所述绝缘层中的所述开口并且密封所述接合焊盘的通过所述绝缘层中的所述开口暴露的所述部分。所述电绝缘材料将所述模制化合物与所述接合焊盘的通过所述绝缘层中的所述开口暴露的所述部分分开。所述电绝缘材料的击穿电压大于所述模制化合物的击穿电压。料的击穿电压大于所述模制化合物的击穿电压。料的击穿电压大于所述模制化合物的击穿电压。
【技术实现步骤摘要】
具有高电压隔离的模制半导体封装
技术介绍
[0001]模制半导体封装具有一个或多个带有接合焊盘的半导体管芯(芯片)，接合焊盘通过绝缘材料(例如氧化物)中的开口被暴露。引线接合部或其他类型的电连接器附接到接合焊盘，以用于为封装中包含的每个管芯提供外部电连接。通常在绝缘材料之上提供酰亚胺以至少为某些接合焊盘(例如需要电流隔离的焊盘)提供高电压隔离。模制化合物包围封装中包含的每个半导体管芯，并填充绝缘叠层中的暴露焊盘的开口。
[0002]模制化合物和酰亚胺之间的界面是关键界面，因为在该区域中产生高电场，但模制化合物具有低击穿电压特性。也就是说，与酰亚胺相比，模制化合物是一种较弱的电介质材料，因此限制了接合焊盘处的高电压隔离的量。然而，模制化合物限定了封装的最终轮廓，因此必须满足封装的爬电距离和间隙要求。降低模制化合物和酰亚胺之间的界面处的电场意味着必须增加酰亚胺厚度，例如从约5μm(微米)增加到约15μm或更多。然而，每个接合焊盘区域仍暴露于模制化合物，与酰亚胺和氧化物相比，该模制化合物具有更低的击穿电压。
[0003]因此，需要具有改进的高电压隔离的模制半导体封装技术。
技术实现思路
[0004]根据模制半导体封装的实施例，模制半导体封装包括：附接到第一衬底的第一半导体管芯，第一半导体管芯包括在第一半导体管芯的背离第一衬底的第一侧处的第一接合焊盘和覆盖第一侧的绝缘层；电导体，其附接至由绝缘层中的开口暴露的第一接合焊盘的一部分；包围第一半导体管芯的模制化合物；以及电绝缘材料，其填充绝缘层中的开口并密封第一接合焊盘的通过绝缘层中的开口暴露的部分，其中电绝缘材料将模制化合物与第一接合焊盘的通过绝缘层中的开口暴露的部分分开，其中电绝缘材料的击穿电压大于模制化合物的击穿电压。
[0005]根据制造模制半导体封装的方法的实施例，该方法包括：将第一半导体管芯附接到第一衬底，第一半导体管芯包括在第一半导体管芯的背离第一衬底的第一侧处的第一接合焊盘和覆盖第一侧的绝缘层；在绝缘层中形成暴露第一接合焊盘的开口；将电导体附接至第一接合焊盘的通过绝缘层中的开口暴露的部分；在附接电导体之后，利用电绝缘材料填充绝缘层中的开口，其密封第一接合焊盘的由绝缘层中的开口暴露的部分；以及在利用电绝缘材料填充绝缘层中的开口之后，将第一半导体管芯包围在模制化合物中，其中模制化合物与第一接合焊盘的通过绝缘层中的开口暴露的部分通过电绝缘材料而分开，其中电绝缘材料的击穿电压大于模制化合物的击穿电压。
[0006]本领域技术人员在阅读以下详细描述并在查看附图后将认识到附加的特征和优点。
附图说明
[0007]附图的元件不一定是相对于彼此成比例的。类似的附图标记表示对应的相似部
件。各种图示的实施例的特征可以组合，除非它们彼此排斥。实施例在附图中被描绘并且在随后的描述中被详细描述。
[0008]图1A至图1E示出了在不同生产阶段期间模制半导体封装的相应的部分截面图。
[0009]图2A至图2C示出了根据实施例的模制半导体封装的不同视图。
[0010]图3A和图3B示出了根据另一实施例的在不同生产阶段期间模制半导体封装的相应的俯视平面图。
[0011]图4示出了根据另一实施例的在模制之前的模制半导体封装的俯视平面图。
[0012]图5示出了生产模制半导体封装的方法的流程图。
具体实施方式
[0013]本文描述的实施例提供了一种模制半导体封装，其在一个或多个管芯(芯片)接合焊盘处具有增加的高电压隔离。管芯焊盘的通常会通过管芯的顶部(钝化)绝缘层中的开口暴露于模制化合物一部分反而由附加的电绝缘材料密封。电绝缘材料在模制之前填充绝缘层中的开口，从而将模制化合物与接合焊盘的通过绝缘层中的开口暴露的部分分开。电绝缘材料的击穿电压大于模制化合物的击穿电压，从而在接合焊盘的区域中提供更鲁棒的击穿电压势垒。
[0014]接下来参考附图描述了具有增加的高电压隔离的模制半导体封装技术的示例性实施例。
[0015]图1A至图1E示出了在不同生产阶段期间模制半导体封装的相应的部分截面图。模制半导体封装至少包括附接到衬底102的第一半导体管芯100。半导体管芯100可以在形成接合焊盘开口之后并且在将基础半导体晶片单个化成个体的管芯之后附接到衬底102。仅示出了第一半导体管芯100和衬底102的部分。衬底102可以是诸如单层或多层PCB(印刷电路板)的电路板、引线框架的管芯焊盘、DBC(直接接合铜)衬底、AMB(活性金属钎焊)衬底、IMS(绝缘金属衬底)等
[0016]第一半导体管芯100可以是诸如处理器管芯、存储器管芯等的逻辑管芯、诸如功率晶体管管芯、功率二极管管芯、半桥管芯等的功率半导体管芯、或将逻辑器件和功率器件组合在同一半导体衬底104上的管芯。在半导体衬底104上方形成一个或多个层间电介质106和金属化层108。每个金属化层108为形成在半导体衬底104中的器件提供一个或多个电通路或连接。每个层间电介质106将布置在不同金属化层108中的紧密间隔的互连线电气分开。
[0017]接合焊盘110形成为第一半导体管芯100的最后(最上)的金属化层108的部分或在该金属化层108上。每个接合焊盘110被配置用于附接诸如一个或多个引线接合部、一个或多个引线带、金属夹等的电导体。为了便于说明和理解，图1A到图1E中示出了单个接合焊盘110。该接合焊盘110在模制半导体封装的使用期间经受高电场，例如大于100V/μm的电场、大于150V/μm的电场、大于200V/μm或更高的电场。
[0018]诸如SiOx的绝缘结构112覆盖最后的金属化层108。接合焊盘110保持未被绝缘结构112覆盖。
[0019]第一半导体管芯100还包括绝缘层114，该绝缘层114覆盖管芯100的在管芯100附接到衬底102之后将背离衬底102的一侧。绝缘层114可以是钝化层，因为绝缘层114可以较
少受到未来使用环境的影响或腐蚀。在一个实施例中，绝缘层114包括酰亚胺。
[0020]图1A示出了在绝缘层114中形成开口以暴露接合焊盘110之前的第一半导体管芯100。在一个实施例中，至少最后的金属化层108和接合焊盘110由Cu形成。然而，其他金属或金属合金可以用于最后的金属化层108和接合焊盘110，例如Al、Au、AlSiCu等。
[0021]图1B示出了在绝缘层114中形成(接合焊盘)开口116以暴露接合焊盘110之后，以及在半导体管芯100附接到衬底102之后的第一半导体管芯100。如上所述，半导体管芯100可以在形成接合焊盘开口116之后并且在将基础晶片单个化成个体的管芯之后附接到衬底102。开口116可以通过对绝缘层114进行掩蔽蚀刻来形成。
[0022]图1C示出了在电导体118附接到接合焊盘110的通过绝缘层114中的开口116暴露的部分之后的第一半导体管芯100。在一个实施例中，电导体118是一个或多个引线接合部，并且每个引线接合部的球端部120连接到接合焊盘110的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种模制半导体封装，包括：附接到第一衬底的第一半导体管芯，所述第一半导体管芯包括在所述第一半导体管芯的背离所述第一衬底的第一侧处的第一接合焊盘和覆盖所述第一侧的绝缘层；电导体，其附接到所述第一接合焊盘的通过所述绝缘层中的开口暴露的部分；包围所述第一半导体管芯的模制化合物；以及电绝缘材料，其填充所述绝缘层中的所述开口并且密封所述第一接合焊盘的通过所述绝缘层中的所述开口暴露的所述部分，其中，所述电绝缘材料将所述模制化合物与所述第一接合焊盘的通过所述绝缘层中的所述开口暴露的所述部分分开，其中，所述电绝缘材料的击穿电压大于所述模制化合物的击穿电压。2.根据权利要求1所述的模制半导体封装，其中，所述第一接合焊盘与包括在所述第一半导体管芯中的电路电流隔离，使得在所述第一接合焊盘与所述电路之间不提供直接传导路径。3.根据权利要求2所述的模制半导体封装，其中，所述第一半导体管芯还包括无芯变压器，所述无芯变压器被配置为将所述第一接合焊盘电磁耦合到所述电路。4.根据权利要求3所述的模制半导体封装，其中，所述电路包括用于半桥的高侧驱动器和低侧驱动器。5.根据权利要求1所述的模制半导体封装，其中，所述电绝缘材料和所述绝缘层沿着所述电绝缘材料和所述绝缘层之间的界面彼此交联。6.根据权利要求5所述的模制半导体封装，其中，所述电绝缘材料包括聚酰亚胺，其中，所述绝缘层包括酰亚胺，并且其中，所述聚酰亚胺沿着所述电绝缘材料和所述绝缘层之间的所述界面与所述酰亚胺交联。7.根据权利要求1所述的模制半导体封装，其中，所述电绝缘材料的击穿电压为400V/μm或更高。8.根据权利要求1所述的模制半导体封装，其中，所述电导体为引线接合部，其中，所述引线接合部的球端部附接到所述第一接合焊盘的通过所述绝缘层中的所述开口暴露的所述部分，并且其中，所述电导绝缘材料覆盖所述球端部的最靠近所述第一接合焊盘设置的下部部分，使得所述球端部的所述下部部分通过所述电绝缘材料与所述模制化合物分开。9.根据权利要求8所述的模制半导体封装，其中，所述电绝缘材料覆盖所述引线接合部的整个所述球端部，使得所述引线接合部的整个所述球端部通过所述电绝缘材料与所述模制化合物分开。10.根据权利要求1所述的模制半导体封装，其中，所述电绝缘材料和所述绝缘层均具有微粗糙的表面，所述微粗糙的表面增加了所述模制化合物的粘附性。11.根据权利要求1所述的模制半导体封装，其中，所述第一半导体管芯的背离所述第一衬底的整个侧面被所述电绝缘材料覆盖。12.根据权利要求1所述的模制半导体封装，还包括附接到第二衬底的第二半导体管芯，其中，所述模制化合物包围所述第二半导体管芯，并且其中，所述电导体在第一端部处附接到所述第一半导体管芯的所述第一接合焊盘的通过所述绝缘层中的所述开口暴露的所述部分，并且在第二端部处附接到所述第二半导体管芯的第一接...
【专利技术属性】
技术研发人员：阮于萍，E，
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：
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