專利名稱：電子器件及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子器件，包括至少一個具有第一和相對的第二側(cè)面的半導體元件，其中至少一個半導體元件有第一、第二和第三焊盤并用鈍化材料密封，其中器件還包括在第一側(cè)面的導電層，其中導電層包括適用于外部連接的第一、第二和第三接觸盤，其中第一、第二和第三接觸盤分別通過導電互連方式連接到第一、第二和第三焊盤，其中第一和第二接觸盤有第一和第二側(cè)面以及其中第三接觸盤有第一側(cè)面，其中第一和第二接觸盤的第一側(cè)面面對著第三接觸盤的第一側(cè)面，其中第一和第二接觸盤的第二側(cè)面至少部分地彼此面對并包括第一部分和第二部分，第一部分比第二部分更靠近第一側(cè)面設(shè)置。
本發(fā)明還涉及該電子器件的使用。
背景技術(shù)：
在未公開申請IB02/02305(PHNL010398)中描述了這種電子器件。所述器件有第一和第二導電層，在其之間存在半導體元件和連接件。用金屬凸起將半導體元件和連接件連接到第一導電圖案層。在第二側(cè)面用導電粘合劑將它們連接到第二導電層。第一導電層有五個接觸盤，其中第三個接觸盤連接到連接件，其它的接觸盤連接到半導體元件。第三個接觸盤在它的第一側(cè)面有延伸部分。該延伸部分存在于第一和第二接觸盤之間，結(jié)果第二側(cè)面的第一部分面對著延伸部分的側(cè)面。
所述器件的缺點是，在高于30GHz的頻率時，插入損耗降到低于-0.5dB。這將導致信號失真，其中的結(jié)果是該器件不適用于毫米波應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
由此本發(fā)明的目的是提供一種如開頭段落中所述類型的改進的器件，其還適用于高于30GHz的頻率。
該目的可以實現(xiàn)，在于第一和第二接觸盤的第一側(cè)面以及第三接觸盤的第一側(cè)面由沿著第一側(cè)面的連續(xù)間隔分開，以及第一和第二接觸盤的第二側(cè)面的第一部分的相互距離小于這些側(cè)面的第二部分之間的距離。
由此得到的器件還足夠可以運行在高于30GHz的頻率。高于30GHz的高反射主要是由于波導的形狀和材料特性。本發(fā)明提供了具有低反射的改進的形狀。結(jié)果影響插入損耗的性能得到改善。
本發(fā)明器件的優(yōu)點在于，和所述的器件相比顯著地降低了寄生電感。這不僅是在高于30GHz的頻率時，而且在更低的頻率時。
在優(yōu)選實施例中，基本上彼此平行地定向第二側(cè)面的第一和第二部分并且通過第三平行線將其隔開。使用這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)獲得了良好的結(jié)果，尤其是，實際上其顯著地減低了第一和第二接觸盤之間的寄生電感。
在另一個實施例中，第一和第二接觸盤的第一和第二側(cè)面圍成90和180度之間的角度?？梢岳斫獾氖?，第一側(cè)面不十分平直。把該角度作為第一側(cè)面的主要部分和第二側(cè)面的第一部分之間測量的。由于該角度，接觸盤的第一側(cè)面之間的間隔已經(jīng)比上述器件具有更少的急轉(zhuǎn)彎，其中急轉(zhuǎn)彎引起反射并具有在波流動不受阻礙的更長的直線部分。
尤其是，該間隔具有梯形。這種形狀改善了波導內(nèi)部的波的傳輸。
可選擇地，該間隔具有直線形狀。這似乎是理想的形式，因為該能量波不受阻礙的流動并因此插入損失最小。
在優(yōu)選實施例中，第三接觸盤連接到地。在這種情況中尤其會出現(xiàn)插入損失的問題，因為電磁波受電勢差的影響。然而，代替地電勢，第三接觸盤還可以有負電勢或者另外的電勢，其不同于在第一和第二接觸盤的電勢。這些接觸盤通常用作信號盤(signal pad)。
在另一個實施例中第三接觸盤有和第一側(cè)面相對的第二側(cè)面；第四和第五接觸盤存在于第三接觸盤的第二側(cè)面上，其連接到在至少一個半導體元件的第四和第五焊盤；以及第四和第五接觸盤有第一和第二側(cè)面，其中第四和第五接觸盤的第一側(cè)面和第三接觸盤的第二側(cè)面面對并且被連續(xù)的間隔隔開，其中第二側(cè)面彼此面對并包括第一部分和第二部分，第一部分設(shè)置的比第二部分更靠近第一側(cè)面，其中第二側(cè)面的第一部分的相互距離小于這些側(cè)面的第二部分之間的距離。
在這個實施例中，該器件可以包括多于一個半導體器件，或者可以是半分離元件。第四和第五接觸盤有基本上和第一和第二接觸盤相同的圖案。
在另一個實施例中，用第二導電層連接第三接觸盤，其在半導體元件的第二側(cè)面上。以這種方式將第三接觸盤設(shè)置為半導體元件的后觸點。第二導電層的設(shè)置允許更高的靈活性。第二導電層可以是散熱器(heatsink)和/或地平面，或者連接到后觸點以垂直于半導體元件，例如二極管和雙極晶體管。
本發(fā)明的該器件優(yōu)選是晶體管，但是當然不是專有的。
優(yōu)選地，該器件的導電層包括用于外部連接的接觸盤和用于內(nèi)部互相連接的盤。然而，代替這種一層引線框，可以選擇性地使用兩層或者三層結(jié)構(gòu)。更優(yōu)選的是，該導電層機械地固定在封裝中。這可以實現(xiàn)，例如，因為導電層設(shè)置在犧牲層上，其被刻蝕以便于在導電層下面產(chǎn)生下刻蝕。緊接于它的改善的機械穩(wěn)定性，這種結(jié)構(gòu)的一個優(yōu)點是，導電層可以具有相對小的厚度，優(yōu)選小于40微米，并優(yōu)選在5-15微米的范圍內(nèi)。非常適當?shù)牟牧鲜倾~，其具有用于任何金屬或者焊料凸起的適當?shù)母街鴮印；ミB裝置最好包括金屬凸起；然而，可選擇地可以使用引線結(jié)合。
在優(yōu)選實施例中，選擇半導體元件以具有除了Si的襯底材料，例如SiC、SiGe或者III-V族材料。使用SiGe晶體管已經(jīng)獲得了良好的結(jié)果。利用本發(fā)明的封裝中的這種晶體管，使用偏置條件以200mV逐步地從VCC＝0到2V，以30μA逐步地Ib＝0到300μA，已經(jīng)得到了大約45GHz的截止頻率(Ft)。這個值高于在有引線的和無引線的封裝中密封的市場上可買到的晶體管的值。


參考圖和表格進一步說明本發(fā)明的器件的這些和其它方案及其它的應(yīng)用，其中圖1示出了在較早應(yīng)用中所述器件的鳥瞰透視圖；圖2示出了本發(fā)明的第一個實施例中的鳥瞰透視圖；圖3示出了該器件的第二個實施例的鳥瞰透視圖；圖4示出了本發(fā)明器件的第三個實施例的頂視圖；圖5示出了本發(fā)明器件的第四個實施例的頂視圖；表1示出了有關(guān)圖1-3所示的器件的檢測數(shù)據(jù)；圖6示出了有關(guān)圖1-3所示器件的數(shù)據(jù)的曲線。
具體實施例方式
附圖沒有按比例示出，完全是圖解的。在不同的圖中相同的附圖標記表示相似的部分。
圖1示出具有第一側(cè)面8和第二側(cè)面9的現(xiàn)有器件10。它包括第一導電層3和第二導電層4，它們都包括銅并具有50-100微米的厚度。該器件10設(shè)置有半導體元件1，以及銅或者硅的連接件7。用各向異性導電膠將它們連接到第二導電層4，以及用焊料凸起連接到第一導電層3。在環(huán)氧樹脂的情況下，用鈍化的、電絕緣的材料的封裝5來密封元件1、7，這是本領(lǐng)域公知的。未示出的焊盤(其可以包括作為觸點，例如后觸點的表面使用)連接到接觸盤11、12、13、14、15。第一和第二接觸盤11、12設(shè)置有第一側(cè)面111、121和第二側(cè)面112、122。這些第二側(cè)面112、122包括第一部分A和第二部分B。這里第一部分更靠近第一側(cè)面111、121設(shè)置。第三接觸盤13包括第一側(cè)面131并設(shè)置有延伸部分139。第一部分112A、122A面對著這個延伸部分139的側(cè)面。這個現(xiàn)有器件的密封過程包括許多步驟。首先，將半導體元件1設(shè)置在第二導電層4上，并設(shè)置有凸起，在這種情況中是Au柱凸起。應(yīng)用包括用于元件1連接到Cu的第二導電層4的環(huán)氧樹脂型模片附著材料。下面，將設(shè)置有Sn拋光層的第一導電層3放置在凸起上。通過加熱和施加力，形成Au-Sn互連層，形成元件和第一導電層3之間的電連接。在高于形成Au-Sn金屬間化合的溫度的溫度下，在保護氣體(Ar/H2)中完成這種連接過程。使用熱電極狀結(jié)構(gòu)的按壓來施加熱和力。為了獲得更堅硬的結(jié)構(gòu)，以加強Au-Sn連接區(qū)域，和保護后面的器件不受環(huán)境條件的影響，用液體封裝材料填充第一和第二導電層3、4之間的空隙。下文中，使用光刻和刻蝕來構(gòu)圖第一導電層3?？蛇x擇地，可以使用包含在釋放層頂部上的第一導電層3的箔。最后，為了限定封裝的可焊接區(qū)域，將阻焊劑層構(gòu)圖到產(chǎn)品上，隨后是拋光層(無電的Ni/Au)。對于阻焊劑層，用苯并環(huán)丁烯(BCB)已經(jīng)獲得了良好的結(jié)果，其在260℃下固化60分鐘。作為可選擇的Au-Sn互連應(yīng)用可以包括超聲Au-Au連接過程。為了允許Au-Au互連，使用分立的Ni/Au點來點覆蓋第一導電層3。用KME倒裝連接器完成連接。
器件的密封起到保護半導體元件1避免機械和化學影響的目的。它還在元件1和印刷電路板之間產(chǎn)生連接的扇出(間距擴大)。這種扇出導致附加的串聯(lián)電感，尤其是如果應(yīng)用包括連接線。在封裝中用低電阻、低電感連接和引線可以降低這種影響。這在現(xiàn)有器件中存在。本發(fā)明的器件提供了對高頻特性的進一步改善。
圖2示出了在第一個實施例中本發(fā)明的器件100。第一和第二接觸盤11、12具有帶有第一部分112A、122A和第二部分112B、122B的第二側(cè)面112、122。這些第一部分112A、122A的相互距離小于第二部分112B、122B之間的相互距離。人們可能說第一和第二接觸盤11、12上的延伸部分已經(jīng)被轉(zhuǎn)移到更靠近第三接觸盤13的位置。
和現(xiàn)有的器件不同，本發(fā)明的器件包括第一側(cè)面111、121、131之間的連續(xù)間隔200。第一和第二接觸盤11、12用于信號的傳輸，然而第三接觸盤13用作地連接。它可以連接到作為圖1的器件的第二導電層。
在具有60μm間隔分辨率、具有2μm邊緣(測試所示的59和62μm之間的寬度)的第一導電層3中可以實現(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。然而，根據(jù)器件尺寸和特殊應(yīng)用該分辨率可以被改變。
在這個實施例中，第一側(cè)面111、121的主要部分和第一和第二接觸盤11、12的第一部分112A、122A圍成大于90度的角度，優(yōu)選大約120度。這造成了改善的傳輸和間隔200的梯形形狀。
圖3示出了本發(fā)明的第二個實施例，這里，間隔200是直的，其對插入損耗具有正面影響。
圖4示出了本發(fā)明器件100的第三個實施例。這里，間隔200包括彎曲。另外，第三個接觸盤13被分成第一部分23和第二部分33。
圖5示出了本發(fā)明器件100的第四個實施例。這里，第四接觸盤14和第二接觸盤15存在于和第一側(cè)面131相對的第二側(cè)面132上。第四和第五接觸盤14、15具有類似于第一和第二接觸盤11、12的形狀。在這個實施例中尤其優(yōu)選的是第三接觸盤13連接到地，以及其它的接觸盤11、12、14、15是信號盤。
比較圖1-3所示的類型的晶體管。這里使用以前所述的類型的晶體管(I)不包含任何連接件并只具有三個接觸盤，它們都連接到在晶體管的第一側(cè)面的焊盤。本發(fā)明的晶體管(II、III)是在圖2和3中示出的那些。第一和第二接觸盤用作信號盤，然而第三接觸盤用作接地盤。
表1示出了對于寄生電容C和對于不同頻率F的晶體管的電感L的測量數(shù)據(jù)。可以看出在本發(fā)明的晶體管中電感L特別顯著地較低。在具有梯形形狀的間隔的類型中電容C稍微較高，但是和類型I和III非常具有可比性。而且，在本發(fā)明II、III的晶體管中。作為頻率F的函數(shù)的電容C和電感L的變化小于以前所述的晶體管I中的變化。
圖6示出曲線，其中插入損失S示出為對于三種晶體管I、II、III的頻率的函數(shù)。由于接觸盤的改進的結(jié)構(gòu)，在比晶體管I更高頻率的晶體管II、III中插入損失達到它的最小所需的值，即-0.5dB。

表1因此，總之，本發(fā)明提供了一種電子器件，包括半導體元件、封裝和具有用作信號盤的第一和第二接觸盤和用作接地盤的第三接觸盤的導電層。由于接觸盤的形狀，該間隔是連續(xù)的，具有在第一和第二接觸盤之間的小入口。該器件適合在低于和高于30GHz的頻率時使用，尤其是高于40GHz的頻率時。
權(quán)利要求
1.一種電子器件，包括至少一個具有第一側(cè)面和相對的第二側(cè)面的半導體元件，其中至少一個半導體元件有第一、第二和第三焊盤并且用鈍化材料對其密封，還包括在第一側(cè)面的導電層，其中導電層包括適用于外部連接的第一、第二和第三接觸盤，其中第一、第二和第三接觸盤分別通過導電互連裝置連接到第一、第二和第三焊盤，其中第一和第二接觸盤有第一和第二側(cè)面以及第三接觸盤有第一側(cè)面，其中第一和第二接觸盤的第一側(cè)面面對著第三接觸盤的第一側(cè)面并被沿著第一側(cè)面連續(xù)的間隔隔開，其中第一和第二接觸盤的第二側(cè)面彼此面對并包括第一部分和第二部分，第一部分比第二部分更靠近第一側(cè)面設(shè)置，其中第一和第二接觸盤的第二側(cè)面的第一部分的相互距離小于這些側(cè)面的第二部分之間的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的電子器件，其特征在于第二側(cè)面的第一和第二部分被定向成基本上彼此平行并且通過第三平行線隔開。
3.如權(quán)利要求1或2所述的電子器件，其特征在于第一和第二接觸盤的第一和第二側(cè)面圍成在90和180度之間的角度。
4.如權(quán)利要求1、2或者3所述的電子器件，其特征在于該間隔具有梯形形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的電子器件，其特征在于該間隔是直的。
6.如權(quán)利要求1所述的電子器件，其特征在于第三接觸盤連接到地。
7.如權(quán)利要求1或者6所述的電子器件，其特征在于第三接觸盤具有和第一側(cè)面相對的第二側(cè)面；第四和第五接觸盤存在于第三接觸盤的第二側(cè)面上，其連接到在至少一個半導體元件上的第四和第五焊盤；第四和第五接觸盤有第一和第二側(cè)面，其中第四和第五接觸盤的第一側(cè)面和第三接觸盤的第二側(cè)面面對并且被連續(xù)的間隔隔開，其中第二側(cè)面彼此面對并包括第一部分和第二部分，第一部分設(shè)置的比第二部分更靠近第一側(cè)面，其中第二側(cè)面的第一部分的相互距離小于這些側(cè)面的第二部分之間的距離。
8.如權(quán)利要求1或者6所述的電子器件，其特征在于用第二導電層連接第三接觸盤，其存在于半導體元件的第二側(cè)面。
9.如權(quán)利要求1所述的電子器件，其特征在于半導體元件是晶體管。
10.在至少30GHz的頻率下上述任一權(quán)利要求中的半導體器件的應(yīng)用。
全文摘要
一種電子器件包括半導體元件(1)(例如晶體管)、封裝(5)和具有用作信號盤的第一和第二接觸盤(11，12)和用作接地盤的第三接觸盤的導電層(3)。從而，降低了寄生電感，該器件(100)適合在低于和高于30GHz時使用，尤其是高于40GHz。
文檔編號H01L23/66GK1729570SQ200380107272
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月23日
發(fā)明者M·D·羅塔魯, J·W·維坎普 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司, 科學技術(shù)及研究代理行