專利名稱：功率元件封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率元件，且特別涉及一種功率元件的封裝結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著科技的演進(jìn)，各種電子裝置不斷地往小尺寸及高效能的方向發(fā)展，在各種電子裝置中，功率元件(或可稱功率半導(dǎo)體)已成為不可或缺的基本元件。因此，相關(guān)技術(shù)在近年來蓬勃發(fā)展，也帶動(dòng)這些功率元件的技術(shù)迅速成長，其中，上述的功率元件可包含金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(Power Metal OxideSemiconductor Field Transistor)與雙極性晶體管(Bipolar Junction Transistor, BJT)等等。功率元件的封裝方式主要是在完成芯片工藝后，至封裝廠經(jīng)由芯片切割、芯片放置、打線模壓裁分的一連串步驟來實(shí)現(xiàn)。一般而言，在經(jīng)由上述步驟所制成的功率元件中，漏極會(huì)與源極、柵極位于功率元件的不同表面。舉例而言，漏極是位于功率元件的正面，而源極與柵極則是位于背面，故在操作時(shí)位于背面的源極及柵極可直接接觸外部電子元件，而位于正面的漏極則必須拉線至外部電子元件，對(duì)于制造者而言，甚為不便。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的一技術(shù)態(tài)樣在于提供一種功率元件的封裝結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一目的在于將三個(gè)電極形成于功率元件的同一平面上，故可消弭拉線所帶來的不便，從而克服現(xiàn)有技術(shù)所遭遇的問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種晶圓(圓片)級(jí)的功率元件封裝，可在完整的晶圓下完成封裝后再切割成為每個(gè)獨(dú)立的功率元件。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，一種功率兀件封裝結(jié)構(gòu)包含一基材、一源極層、一柵極層、一漏極層、一介電層、至少一漏極焊墊、至少一源極焊墊、至少一柵極焊墊、至少一漏極金屬柱、至少一源極金屬柱、以及至少一柵極金屬柱。基材具有一第一表面及相對(duì)于第一表面的一第二表面。源極層與柵極層是設(shè)置于基材的第一表面。漏極層是設(shè)置于基材的第二表面。介電層覆蓋源極層、柵極層及基材的第一表面。漏極焊墊、源極焊墊及柵極焊墊是設(shè)置于介電層上。漏極金屬柱連接漏極層與漏極焊墊。源極金屬柱連接源極層與源極焊墊。柵極金屬柱連接?xùn)艠O層與柵極焊墊。本發(fā)明的另一技術(shù)態(tài)樣在于提供一種功率元件封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，依據(jù)一實(shí)施方式，此制造方法包含下列步驟:形成一源極層及一柵極層于一基材的一第一表面，并形成一漏極層于基材的相對(duì)于第一表面的一第二表面；形成一介電層于源極層、柵極層、及基材；標(biāo)定出至少一漏極蝕刻區(qū)域、至少一源極蝕刻區(qū)域、及至少一柵極蝕刻區(qū)域；蝕刻上述漏極蝕刻區(qū)域、上述源極蝕刻區(qū)域、及上述柵極蝕刻區(qū)域，以分別形成至少一漏極通道、至少一源極通道、及至少一柵極通道；灌注金屬至上述漏極通道、上述源極通道、及上述柵極通道，以分別形成至少一漏極金屬柱、至少一源極金屬柱、及至少一柵極金屬柱；分別形成至少一漏極焊墊、至少一源極焊墊、及至少一柵極焊墊于上述漏極金屬柱、上述源極金屬柱、及上述柵極金屬柱上；以及切割基材與介電層。通過以上技術(shù)手段，本發(fā)明的實(shí)施方式可通過漏極金屬柱、源極金屬柱、及柵極金屬柱將漏極層、源極層、與柵極層分別導(dǎo)通至漏極焊墊、源極焊墊、及柵極焊墊。由于漏極焊墊、源極焊墊、與柵極焊墊是共同設(shè)置于介電層上，因此可將三個(gè)電極引導(dǎo)至同一平面上，以避免拉線所造成的困擾。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。


為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附圖式的說明如下:圖1繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2繪示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3繪示依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施方式的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4A-圖4H繪示依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的制造步驟的剖視圖；圖5繪示圖4H所制成的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的俯視圖。其中，附圖標(biāo)記110:基材112:第一表面114:第二表面120:介電層130:金屬層210:源極層212:源極金屬柱214:源極焊墊216:源極蝕刻區(qū)域218:源極通道220:柵極層222:柵極金屬柱224:柵極焊墊226:柵極蝕刻區(qū)域228:柵極通道230:漏極層232:漏極金屬柱234:漏極焊墊236:漏極蝕刻區(qū)域238:漏極通道244:電極焊墊300:功率元件封裝結(jié)構(gòu)
具體實(shí)施例方式以下將以附圖揭露本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，為明確說明起見，許多實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)將在以下敘述中一并說明。然而，應(yīng)了解到，這些實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)不應(yīng)用以限制本發(fā)明。換言之，在本發(fā)明部分實(shí)施方式中，這些細(xì)節(jié)是非必要的。此外，為簡化附圖起見，一些現(xiàn)有慣用的結(jié)構(gòu)與元件在附圖中將以簡單示意的方式繪示。圖1繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖所示，一種功率兀件封裝結(jié)構(gòu)包含一基材110、一源極層210、一柵極層220、一漏極層230、一介電層120、一漏極焊墊234、一源極焊墊214、一柵極焊墊224、一漏極金屬柱232、一源極金屬柱212、以及一柵極金屬柱222?；?10具有一第一表面112及相對(duì)于第一表面112的一第二表面114。源極層210及柵極層220是設(shè)置于基材110的第一表面112。漏極層230是設(shè)置于基材110的第二表面114。介電層120覆蓋源極層210、柵極層220及基材110的第一表面112。源極焊墊214、柵極焊墊224與漏極焊墊234均是設(shè)置于介電層120上。漏極金屬柱232連接漏極層230與漏極焊墊234。源極金屬柱212連接源極層210與源極焊墊214。柵極金屬柱222連接?xùn)艠O層220與柵極焊墊224。具體而言，漏極焊墊234、源極焊墊214、與柵極焊墊224是設(shè)置于介電層120的同一表面。通過以上實(shí)施方式，本發(fā)明可利用漏極金屬柱232、源極金屬柱212、及柵極金屬柱222將漏極層230、源極層210、與柵極層220分別導(dǎo)通至漏極焊墊234、源極焊墊214、及柵極焊墊224。由于漏極焊墊234、源極焊墊214、與柵極焊墊224是設(shè)置于介電層120的同一表面，因此可通過上述金屬柱將三個(gè)電極引導(dǎo)至同一平面上，以避免拉線所造成的困擾。于部分實(shí)施方式中，源極金屬柱212、柵極金屬柱222、及漏極金屬柱232可互相平行。具體而言，源極金屬柱212、柵極金屬柱222、及漏極金屬柱232的平行方向可與基材110的第一表面112或第二表面114垂直,換言之,上述金屬柱可平行于介電層120與基材110的堆疊方向。
于部分實(shí)施方式中，源極金屬柱212可垂直貫穿介電層120而連接源極層210及源極焊墊214。相似地，柵極金屬柱222可垂直貫穿介電層120而連接?xùn)艠O層220與柵極焊墊224。漏極金屬柱232可垂直貫穿基材110及介電層120而連接漏極層230與漏極焊墊234。上述的『垂直』所代表的方向可為垂直于基材的110第一表面112或第二表面114。于部分實(shí)施方式中，源極層210與柵極層220投影至基材110的第二表面114的位置與漏極金屬柱232彼此分開。換句話說，漏極金屬柱232不會(huì)接觸或貫穿源極層210及柵極層220。于本實(shí)施方式中，源極金屬柱212是位于漏極金屬柱232與柵極金屬柱222之間。具體而言，如圖1所示，漏極金屬柱232、源極金屬柱212、與柵極金屬柱222是由左至右依序排列。換言之，漏極焊墊234、源極焊墊214、與柵極焊墊224是由左至右依序設(shè)置于介電層120上。圖2繪示依據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖。本實(shí)施方式與圖1主要差異在于電極的排列方式不同。具體而言，漏極金屬柱232是位于源極金屬柱212與柵極金屬柱222之間。如圖所不，柵極金屬柱222、漏極金屬柱232、與源極金屬柱212是由左至右依序排列。換言之，柵極焊墊224、漏極焊墊234與源極焊墊214是由左至右依序設(shè)置于介電層120上。相似于圖1的實(shí)施方式，于圖2中,源極金屬柱212、柵極金屬柱222與漏極金屬柱232可互相平行。源極層210與柵極層220投影至基材110的第二表面114的位置與漏極金屬柱232彼此分開。圖3繪示依據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施方式的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的剖視圖。本實(shí)施方式與圖1、圖2主要差異在于電極的排列方式不同。具體而言，柵極金屬柱222是位于源極金屬柱212與漏極金屬柱232之間。如圖所不，源極金屬柱212、柵極金屬柱222、與漏極金屬柱232是由左至右依序排列。換言之，源極焊墊214、柵極焊墊224、與漏極焊墊234是由左至右依序設(shè)置于介電層120上。相似于圖1的實(shí)施方式，于圖3中,源極金屬柱212、柵極金屬柱222與漏極金屬柱232可互相平行。源極層210與柵極層220投影至基材110的第二表面114的位置與漏極金屬柱232彼此分開。如圖1、圖2或圖3所示，于部分實(shí)施方式中，功率元件封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包含一金屬層130，設(shè)置于該漏極層230背對(duì)基材110的一表面，可用以導(dǎo)熱或是保護(hù)漏極層230。于部分實(shí)施方式中，介電層120的材料可包含，但不局限于，聚亞酰胺樹脂(Polyimide)或環(huán)氧樹脂(Epoxy)。圖4A-圖4H繪示依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的制造步驟的剖視圖。請(qǐng)參閱圖4A，于本步驟中，是將源極層210及柵極層220形成于基材110的第一表面112,并將漏極層230形成于基材110的相對(duì)于第一表面112的一第二表面114。舉例而言，可將源極層210與柵極層220互相分開地形成于基材110的第一表面112，并將漏極層230完全覆蓋地形成于基材110的第二表面114。請(qǐng)參閱圖4B，于本步驟中，是將金屬層130形成于漏極層230背對(duì)基材110的一表面。舉例而言，可將金屬層130完全覆蓋地形成于漏極層230背對(duì)基材110的表面。請(qǐng)參閱圖4C，于本步驟中，是將介電層120于源極層210、柵極層220及基材110上。舉例而言，可將介電層120完全覆蓋地形成于源極層210、柵極層220與基材110上。于部分實(shí)施方式中，介電層120的材料可包含，但不局限于，聚亞酰胺樹脂(Polyimide)或環(huán)氧樹脂(Epoxy)。請(qǐng)參閱圖4D，于本步驟中，是標(biāo)定出至少一漏極蝕刻區(qū)域236、至少一源極蝕刻區(qū)域216、及至少一柵極蝕刻區(qū)域226。舉例而言，可在源極層210正上方標(biāo)定源極蝕刻區(qū)域216 ;相似地，可在柵極層220正上方標(biāo)定柵極蝕刻區(qū)域226。另外，可在漏極層230正上方且非源極層210或柵極層220的上方處標(biāo)定漏極蝕刻區(qū)域236。請(qǐng)參閱圖4E，于本步驟中，蝕刻上述漏極蝕刻區(qū)域236 (請(qǐng)并參閱圖4D)、上述源極蝕刻區(qū)域216 (請(qǐng)并參閱圖4D)、及上述柵極蝕刻區(qū)域226 (請(qǐng)并參閱圖4D)，以分別形成至少一漏極通道238、至少一源極通道218、及至少一柵極通道228。舉例而言，可由源極蝕刻區(qū)域216垂直地蝕刻入介電層120直到源極層210，以形成源極通道218 ;相似地可由柵極蝕刻區(qū)域226垂直地蝕刻入介電層120直到柵極層220，以形成柵極通道228。另外，可由漏極蝕刻區(qū)域236垂直地蝕刻進(jìn)入介電層120及基材110直到漏極層230，以形成漏極通道238。請(qǐng)參閱圖4F，于本步驟中，是將金屬灌注至上述漏極通道238 (請(qǐng)并參閱圖4E)、上述源極通道218 (請(qǐng)并參閱圖4E)、以及上述柵極通道228 (請(qǐng)并參閱圖4E)，以分別形成至少一漏極金屬柱232、至少一源極金屬柱212、及至少一柵極金屬柱222。請(qǐng)參閱圖4G，于本步驟中，分別形成至少一漏極焊墊234、至少一源極焊墊214、及至少一柵極焊墊224于上述漏極金屬柱232、上述源極金屬柱212、及上述柵極金屬柱222上。舉例而言，將源極焊墊214、柵極焊墊224與漏極焊墊234分別覆蓋于源極金屬柱212、柵極金屬柱222與漏極金屬柱232之上。請(qǐng)參閱圖4H，于本步驟中，切割基材110、介電層120(請(qǐng)并參閱圖4G)、漏極層230(請(qǐng)并參閱圖4G)與金屬層130 (請(qǐng)并參閱圖4G)。舉例而言，可沿著介電層120、基材110、漏極層230、金屬層130的堆疊方向進(jìn)行切割，以形成獨(dú)立的功率元件封裝結(jié)構(gòu)300。圖5繪示圖4H所制成的功率元件封裝結(jié)構(gòu)300的俯視圖。如圖所示，介電層120是覆蓋于功率元件封裝結(jié)構(gòu)300的上表面。多個(gè)電極焊墊244是設(shè)置于介電層120上，這些電極焊墊244可包含源極焊墊214(請(qǐng)并參閱圖4G)、柵極焊墊224(請(qǐng)并參閱圖4G)、及漏極焊墊234 (請(qǐng)并參閱圖4G)，其位置與數(shù)量可分別由圖4H所示的切割步驟中的切割區(qū)域及范圍來決定。舉例而言，當(dāng)切割范圍越大，則功率元件封裝結(jié)構(gòu)300所包含的電極焊墊244越多。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種功率元件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，包含: 一基材，具有一第一表面及相對(duì)于該第一表面的一第二表面； 一源極層，設(shè)置于該基材的該第一表面； 一柵極層，設(shè)置于該基材的該第一表面； 一漏極層，設(shè)置于該基材的該第二表面； 一介電層，覆蓋該源極層、該柵極層及該基材的該第一表面； 至少一漏極焊墊，設(shè)置于該介電層上； 至少一源極焊墊，設(shè)置于該介電層上； 至少一柵極焊墊，設(shè)置于該介電層上； 至少一漏極金屬柱，連接該漏極層與該至少一漏極焊墊； 至少一源極金屬柱，連接該源極層與該至少一源極焊墊；以及 至少一柵極金屬柱，連接該柵極層與該至少一柵極焊墊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率元件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該至少一漏極焊墊、該至少一源極焊墊及該至少一柵極焊墊，設(shè)置于該介電層的同一表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率元件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該至少一漏極金屬柱、該至少一源極金屬柱、與該至少一柵極金屬柱互相平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率元件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該至少一源極金屬柱位于該至少一漏極金屬柱與該至少一柵極金屬柱之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率元件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該至少一漏極金屬柱位于該至少一源極金屬柱與該至少一柵極金屬柱之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的功率元件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該至少一柵極金屬柱位于該至少一源極金屬柱與該至少一漏極金屬柱之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率元件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一金屬層，設(shè)置于該漏極層背對(duì)該基材的一表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率元件封裝結(jié)構(gòu)，其特征在于，該介電層的材料為聚亞酰胺樹脂或環(huán)氧樹脂。
9.一種功率元件封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，包含: 形成一源極層及一柵極層于一基材的一第一表面，并形成一漏極層于該基材的相對(duì)于該第一表面的一第二表面； 形成一介電層于該源極層、該柵極層、及該基材； 標(biāo)定出至少一漏極蝕刻區(qū)域、至少一源極蝕刻區(qū)域、及至少一柵極蝕刻區(qū)域； 蝕刻該至少一漏極蝕刻區(qū)域、該至少一源極蝕刻區(qū)域、及該至少一柵極蝕刻區(qū)域，以分別形成至少一漏極通道、至少一源極通道、及至少一柵極通道； 灌注金屬至該至少一漏極通道、該至少一源極通道、及該至少一柵極通道，以分別形成至少一漏極金屬柱、至少一源極金屬柱、及至少一柵極金屬柱； 分別形成至少一漏極焊墊、至少一源極焊墊、及至少一柵極焊墊于該至少一漏極金屬柱、該至少一源極金屬柱、及該至少一柵極金屬柱上；以及切割該基材、該介電層與該漏極層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率元件封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，還包含形成一金屬層于該漏極層 背對(duì)該基材的一表面。
全文摘要
一種功率元件封裝結(jié)構(gòu)，包含一基材、一源極層、一柵極層、一漏極層、一介電層、至少一漏極焊墊、至少一源極焊墊、至少一柵極焊墊、至少一漏極金屬柱、至少一源極金屬柱、以及至少一柵極金屬柱。源極層與柵極層設(shè)置于基材的一第一表面。漏極層設(shè)置于基材的一第二表面。介電層覆蓋源極層、柵極層及基材的第一表面。漏極焊墊、源極焊墊與柵極焊墊均設(shè)置于介電層上，并分別通過漏極金屬柱、源極金屬柱、與柵極金屬柱各自連接至漏極層、源極層及柵極層。
文檔編號(hào)H01L23/48GK103187374SQ20111045588
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者林孟輝 申請(qǐng)人:富鼎先進(jìn)電子股份有限公司