[發(fā)明專利]芯片封裝和用于制造芯片封裝的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310310309.6
• 申請(qǐng)日: 2013-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103579189A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.布雷梅澤;A.布羅克邁爾;M.克納布爾;U.邁耶;F.J.桑托斯羅德里古斯;C.馮科布林斯基
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L23/538
• 分類號(hào): H01L23/538;H01L21/60
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

各種實(shí)施例總體上涉及芯片封裝和用于制造芯片封裝的方法。

背景技術(shù)

取決于應(yīng)用，可以在用于電子部件和電子元件的芯片封裝上設(shè)置高標(biāo)準(zhǔn)。這種要求可以包括對(duì)芯片封裝顯示出穩(wěn)定性的需要、防止輻射的保護(hù)以及隔離能力。現(xiàn)今的半導(dǎo)體芯片的能力受到在操作期間芯片封裝上的以及來(lái)自芯片封裝的散熱的效率的限制。這可能是增加電路集成密度和電路性能以及增加面積相關(guān)密度（例如每面積包裝）的結(jié)果。結(jié)果，更高的熱負(fù)載會(huì)被置于電路部件上。當(dāng)前芯片中的結(jié)溫通常可以被限于約150℃到200℃以確保芯片封裝的可靠性。電流和/或開(kāi)關(guān)頻率可能必須被限制（例如被降低）以確保不會(huì)超過(guò)這些溫度。

半導(dǎo)體元件或集成電路通常可以被布置在封閉的芯片外殼中，以保護(hù)它們?cè)诓僮髌陂g免受外部環(huán)境的影響。現(xiàn)今的概念主要是基于混合封裝結(jié)構(gòu)，通過(guò)所述混合封裝結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)至少兩個(gè)接口會(huì)是必要的。第一接口（被稱為芯片外殼接口）傳統(tǒng)上可以由芯片制造商來(lái)生產(chǎn)，其中可以使用復(fù)雜連接技術(shù)（例如引線或倒裝芯片接合）。第二接口可以包括芯片外殼與板/模塊之間的接口，并且通常可以由最終用戶來(lái)實(shí)現(xiàn)。

基于塑料或陶瓷的非密封封裝可能同時(shí)不適合于半導(dǎo)體技術(shù)中的許多應(yīng)用，因?yàn)樗鼈兛赡懿蛔阋员Ｗo(hù)電子芯片免受外部環(huán)境影響，例如濕度、輻射、熱。特別是，由于強(qiáng)烈的吸濕性，這些封裝會(huì)遇到挑戰(zhàn)，例如關(guān)于回流焊，或者通過(guò)爆米花效應(yīng)破裂或斷裂，因此影響其長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

為了保護(hù)部件免受由過(guò)熱引起的故障或破壞，用于冷卻部件的更多措施可以由用戶來(lái)執(zhí)行。可以使用無(wú)源以及甚至有源方法，它們?cè)诨ㄙM(fèi)、成本和效率方面可能極具挑戰(zhàn)性。為了降低成本和花費(fèi)，可以提供來(lái)自芯片制造商的可變工藝技術(shù)，其可以使部件的熱負(fù)載最小化。常規(guī)方法提供硅芯片的熱質(zhì)量減小，通過(guò)其可以減小芯片的厚度，例如通過(guò)薄化方法（例如研磨或蝕刻）。另外，有效的熱沉可以在芯片級(jí)上被集成，例如使用厚金屬化。這些方法引入另外的挑戰(zhàn)。在制備期間半導(dǎo)體部件的有效薄化可能需要特殊的技術(shù)和復(fù)雜的制備方法。厚金屬層可能導(dǎo)致顯著的機(jī)械和熱應(yīng)力、以及由于可能在預(yù)組裝期間和/或在芯片的操作期間達(dá)到的高溫下芯片（例如硅）與金屬層（例如Cu）之間的不同熱膨脹系數(shù)而引起的部件的損壞。因此，在大多數(shù)情況下，功率半導(dǎo)體可能僅在其中熱不會(huì)累積的區(qū)域中操作，以避免芯片的熱損壞。效率可能因此被顯著地降低。

無(wú)源冷卻解決方案（例如通過(guò)使用引線框）提出大的挑戰(zhàn)。由于增加的部件集成密度以及減小的間距距離，大大增加了焊膏和絲網(wǎng)印刷的制備技術(shù)成本和要求。有源冷卻可能通常僅以外部附著或膠合的冷卻體的形式（例如保持冷卻液）來(lái)實(shí)現(xiàn)，這可能導(dǎo)致由于冷卻體與芯片外殼之間以及芯片外殼與芯片之間的連續(xù)絕緣界面而引起的大大降低的效率。高效芯片封裝的成本可能占總制造成本的多于90%，這是由于適當(dāng)?shù)母綦x和冷卻部件的附加集成。

發(fā)明內(nèi)容

各種實(shí)施例提供芯片封裝，所述芯片封裝包括：第一封裝結(jié)構(gòu)；在第一封裝結(jié)構(gòu)上形成的第一鈍化層和在第一鈍化層上形成的第一導(dǎo)電層；在第一導(dǎo)電層和第一鈍化層上布置的至少一個(gè)芯片，其中至少一個(gè)芯片接觸墊接觸第一導(dǎo)電層；在第一封裝結(jié)構(gòu)中形成的至少一個(gè)腔，其中所述至少一個(gè)腔暴露第一鈍化層的覆蓋所述至少一個(gè)芯片接觸墊的部分；布置在第一封裝結(jié)構(gòu)上并且覆蓋所述至少一個(gè)腔的第二封裝結(jié)構(gòu)，其中在所述至少一個(gè)芯片接觸墊上的室區(qū)域由所述至少一個(gè)腔和第二封裝結(jié)構(gòu)來(lái)限定；其中第二封裝結(jié)構(gòu)包括連接到室區(qū)域的入口和出口，其中入口和出口控制去往和來(lái)自室區(qū)域的散熱材料的流入和流出。

附圖說(shuō)明

在附圖中，類似的附圖標(biāo)記通常指代遍及不同視圖的相同部分。附圖不一定是按比例的，而是通常將重點(diǎn)放在說(shuō)明本發(fā)明的原理上。在下列描述中，參考下列附圖來(lái)描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造芯片封裝的方法；

圖2A到2V示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于制造芯片封裝的方法；

圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的芯片封裝。

具體實(shí)施方式

下列詳細(xì)描述參考了附圖，所述附圖通過(guò)圖示的方式示出其中可以實(shí)踐本發(fā)明的特定細(xì)節(jié)和實(shí)施例。

詞“示例性”在本文中被用來(lái)指“用作實(shí)例、例子或說(shuō)明”。在本文中被描述為“示例性”的任何實(shí)施例或設(shè)計(jì)不一定被解釋為相對(duì)于其他實(shí)施例或設(shè)計(jì)是優(yōu)選的或有利的。