[實用新型]控制半導體封裝中的翹曲的半導體器件

有效

• 申請號: 201320231481.8
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN203312276U
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 崔大植;梁正忍;樸相美;權元一;樸利洙
• 申請（專利權）人: 新科金朋有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L23/29;H01L23/367;H01L21/56
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐紅燕;劉春元

技術領域

本實用新型一般地涉及半導體器件，并且更具體地，涉及半導體器件和控制大型半導體封裝中的翹曲的方法。

背景技術

半導體器件常見于現代電子產品中。半導體器件在電氣組件的數目和密度上不同。分立的半導體器件一般包含一種類型的電氣組件，例如發光二極管（LED）、小信號晶體管、電阻器、電容器、電感器和功率金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）。典型地，集成的半導體器件包含數百個至數百萬個電氣組件。集成的半導體器件的示例包括微控制器、微處理器、電荷耦合器件（CCD）、太陽能電池和數字微鏡器件（DMD）。

半導體器件執行多種多樣的功能，例如信號處理、高速計算、發送和接收電磁信號、控制電子器件、將太陽光變換為電以及創建電視顯示的視覺投影。半導體器件見于娛樂、通信、功率轉換、網絡、計算機和消費品的領域中。半導體器件也見于軍事應用、航空、汽車、工業控制器和辦公設備中。

半導體器件利用了半導體材料的電氣屬性。半導體材料的原子結構允許通過施加電場或基電流或者通過摻雜工藝來操縱其電導率。摻雜將雜質引入到半導體材料中，以操縱和控制半導體器件的電導率。

半導體器件包含有源和無源電氣結構。包括雙極和場效應晶體管的有源結構控制電流的流動。通過改變摻雜水平并施加電場或基電流，晶體管促進或限制電流的流動。包括電阻器、電容器和電感器的無源結構創建執行多種電氣功能所必需的電壓和電流之間的關系。無源和有源結構電連接以形成電路，這些電路使半導體器件能夠執行高速計算和其他有用功能。

半導體器件一般是使用兩種復雜制造工藝（即，前端制造和后端制造）來制造的，每一種制造工藝潛在地涉及數百個步驟。前端制造涉及在半導體晶片的表面上形成多個管芯。典型地，每個半導體管芯是相同的，并包含通過將有源和無源組件電連接而形成的電路。后端制造涉及從拋光的晶片單體化（singulating）個體半導體管芯并對管芯進行封裝，以提供結構支撐和環境隔離。如本文所使用的術語“半導體管芯”指代單數和復數形式的詞語，并且相應地，可以指代單個半導體器件和多個半導體器件。

半導體制造的一個目標是生產更小的半導體器件。典型地，更小的器件消耗更低功率，具有更高性能，并可以被更高效地生產。此外，更小的半導體器件具有更小的占位空間（footprint），這對更小最終產品來說是期望的?？梢酝ㄟ^前端工藝中的改進來實現更小的半導體管芯大小，從而得到具有更小、更高密度的有源和無源組件的半導體管芯。后端工藝可以通過電氣互連和封裝材料中的改進來得到具有更小占位空間的半導體器件封裝。

半導體制造的另一目標是生產具有充分熱耗散的半導體器件。高頻半導體器件一般產生更多的熱量。在沒有有效的熱耗散的情況下，產生的熱能夠降低性能、降低可靠性并減少半導體器件的有用壽命。半導體器件、包括倒轉型半導體管芯一般被安裝并電連接至襯底，散熱器或熱沉被安裝在管芯之上以耗散熱量。已知襯底由于襯底上的熱和機械應力而翹曲。在具有大型半導體管芯的封裝中，襯底典型地大得多以容納大型半導體管芯并提供跨襯底的充分熱耗散和電互連。隨著半導體管芯和襯底的尺寸增加，襯底由于襯底上的熱和機械應力而變得越來越易于翹曲。襯底的翹曲能夠引起接頭缺陷或故障并降低跨襯底的電連接的可靠性。封裝襯底的翹曲還降低制造產率和封裝可靠性，并導致增加的成本。

實用新型內容

存在成本有效地減少半導體器件襯底的翹曲的需要。相應地，在一個實施例中，本實用新型是包括襯底和在襯底的表面之上形成的絕緣層的半導體器件。在襯底的表面之上設置半導體管芯。在半導體管芯周圍的絕緣層中形成溝道。在半導體管芯與襯底之間和溝道中沉積底部填充材料。在半導體管芯之上設置散熱器，散熱器被熱連接到襯底。

在另一實施例中，本實用新型是包括襯底和設置在襯底之上的半導體管芯的半導體器件。在半導體管芯周圍的襯底中形成溝道。在溝道中沉積底部填充材料。在半導體管芯之上設置散熱器，散熱器被熱連接到襯底。

在另一實施例中，本實用新型是包括襯底和安裝在襯底之上的半導體管芯的半導體器件。在半導體管芯周圍的襯底中形成溝道。在溝道中沉積底部填充材料。

附圖說明

圖1圖示出具有被安裝到其表面的不同類型的封裝的印刷電路板（PCB）；

圖2a—2c圖示出被安裝到PCB的代表性半導體封裝的進一步細節；

圖3a—3c圖示出具有被劃片街區（saw?street）分離的多個半導體管芯的半導體晶片；