[發明專利]具有在部分之間的電介質的半導體器件

在審

• 申請號: 202010475307.2
• 申請日: 2020-05-29
• 公開（公告）號: CN112018054A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 欒竟恩
• 申請（專利權）人: 意法半導體有限公司
• 主分類號: H01L23/31
• 分類號: H01L23/31;H01L21/56
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開的實施例涉及具有在部分之間的電介質的半導體器件。一種半導體器件，其具有在器件的有源部或部分之間的通道。諸如電介質或聚合物的彈性材料被沉積到通道中并被固化，以增加半導體器件的柔性和熱膨脹性質。彈性材料減少了半導體器件與在下游工藝中該半導體器件被耦合到的襯底之間的熱失配和機械失配，以改進可靠性。該半導體器件還可以包括相對于彼此橫向形成的多個通道。通道中的一些通道一直延伸穿過半導體器件，而其他通道僅部分延伸通過半導體器件。

技術領域

本公開針對一種半導體器件，更特別地，針對一種具有多個有源部分的半導體器件，該有源部或部分之間具有填充有聚合物的通道。

背景技術

由于其的小尺寸以及高效的組裝工藝，晶圓級芯片規模封裝(“WLCSP”)在封裝空間中很常見。WLCSP通常包括單個半導體裸片，并且耦合到支持襯底。針對WLCSP的最大挑戰之一是WLCSP與支持襯底之間的熱膨脹系數(“CTE”)的不匹配。因為在操作期間的熱循環會導致WLCSP與襯底之間的連接分離，CTE中的這種不匹配導致可靠性問題。分離允許污染物與WLSCP或襯底的有源區域接觸，從而導致電氣短路和整體封裝故障。

更具體地說，襯底通常具有第一CTE，并且WLCSP通常具有不同的第二CTE。在許多情況下，襯底的CTE通常大于WLCSP的CTE。WLCSP通常通過焊料耦合到襯底。在操作期間，由于操作產生的熱量，WLCSP和襯底所得的組合經受一范圍的溫度。換言之，WLCSP和襯底在操作停止時返回較低的第一溫度之前經受熱循環，該熱循環從不操作時的較低的第一溫度到操作期間的較高的第二溫度。通常，在WLCSP的使用壽命期間，WLCSP和襯底經受數千次(如果不是更多的話)這些開-關循環和隨后的溫度循環。

在這些循環的每一個循環期間，操作期間的溫度升高均導致WLCSP和襯底的膨脹。然而，因為這些器件中的每個器件的CTE不同，因此襯底和WLCSP將響應于溫度的改變而膨脹不同的量。隨著時間的流逝，這可以導致WLCSP與襯底之間的連接破裂，并最終導致WLCSP與襯底分離。一旦破裂或分離，污染物(諸如水或灰塵)例如可以與流經WLCSP和襯底中的一者或兩者的電流接觸，這將導致電氣短路。電氣短路可以導致WLCSP或襯底的完全故障，諸如通過使WLCSP和襯底中的集成電路或其他電氣連接過熱、起火、爆炸或損壞。

此外，襯底與WLCSP之間CTE的差異產生了對WLCSP的尺寸的限制，因為上述問題對于較大規模的WLCSP而言更為復雜。換言之，與利用較小的WLCSP相比，因為存在更多的膨脹的材料、并且存在組件之間的更大、更弱連接，使用較大的WLCSP可能導致較早地出現問題。尺寸上的這種局限還限制了可以在WLCSP與襯底之間能夠建立的電氣連接的數目，因為在WLCSP上存在更少的用于電氣連接的空間。因為對電氣連接數目的限制限制了與WLCSP相關聯的功能，電氣連接的數目的局限限制了WLCSP的應用。與目前利用已知的WLCSP能夠可靠生產的半導體器件和電氣連接相比，半導體器件的一些應用要實現更大的半導體器件和更多的電氣連接。

發明內容

本公開針對一種具有多個有源部分的半導體器件，該多個有源部分具有在部分之間的、至少部分地延伸通過或一直延伸穿過器件的通道。通道優選地填充有彈性材料，諸如聚合物或其他絕緣性和有彈性的緩沖材料。在操作期間，彈性材料吸收由于半導體器件的熱膨脹而導致的半導體器件內的應力和應變。這包括經由與支持襯底耦合而引入到半導體的應力和應變(諸如在WLCSP布置中)。吸收這些內力的能力提高了半導體器件的可靠性，因為這些力不太可能將導致半導體器件從襯底破裂或分離。

本公開中描述的半導體器件還包括多個通道，其中通道中的每個通道相對于彼此是橫向的。在一些示例中，若干通道一直延伸穿過半導體器件，而其他通道僅部分延伸通過半導體器件。在另外的其他示例中，通道中的所有通道一直延伸穿過半導體器件，或者通道中的所有通道僅部分延伸通過半導體器件。