專利名稱：半導(dǎo)體器件的芯片規(guī)模表面安裝封裝及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件封裝及其制造方法，特別涉及半導(dǎo)體器件的芯片規(guī)模表面安裝封裝及其制造方法。
在已經(jīng)完成半導(dǎo)體晶片的工藝處理之后，必須分離所獲得的集成電路(IC)芯片或管芯并按可以與外部電路連接的方式進(jìn)行封裝。已有許多公知的封裝技術(shù)。大多數(shù)封裝技術(shù)包括在引線框架上安裝管芯，通過引線鍵合或其它方式連接管芯焊盤與引線框架，然后把管芯和引線鍵合部分密封在塑料外殼中，保留從外殼中突出的引線框架。常常通過注塑進(jìn)行密封。然后，修整引線框架，去除與它固定在一起的連桿，并按這樣的方式彎曲引線，以便封裝可以安裝在平面上，一般安裝在印刷電路板(PCB)上。
一般來說，這是昂貴且費時的方法，并且所獲得的半導(dǎo)體封裝比管芯本身大很多，用完了PCB上非適當(dāng)量的難得的“不動產(chǎn)”。此外，易損壞引線鍵合并導(dǎo)致管芯焊盤與封裝引線之間較大的電阻。
當(dāng)被封裝的器件是在管芯的反面上有引出線的“垂直型”器件時，會出現(xiàn)難以對付的問題。例如，功率MOSFET一般在管芯的正面?zhèn)壬嫌衅湓礃O引出線和柵極引出線，而在管芯的背面?zhèn)壬嫌衅渎O引出線。同樣，垂直二極管在管芯的一個面上有正極引出線，而在管芯的反面上有負(fù)極引出線。雙極晶體管、結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)和各種類型的集成電路(IC)也可以按“垂直”結(jié)構(gòu)制造。
因此，需要比現(xiàn)有方法簡單和不昂貴的方法，并且該方法應(yīng)制造大致與管芯尺寸相同的封裝。特別需要這樣的方法和封裝，該方法和封裝可以用于在芯片的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)葍擅嫔隙加幸鼍€的半導(dǎo)體管芯。
本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件封裝的方法從半導(dǎo)體晶片開始，該晶片有正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)炔ㄓ蓜澗€分開的多個管芯。各管芯包括半導(dǎo)體器件。各管芯的正面?zhèn)缺砻姘ㄢg化層和至少一個與半導(dǎo)體器件的引出線電接觸的連接焊盤。各管芯的背面?zhèn)纫部梢耘c半導(dǎo)體器件的引出線電接觸。
該方法包括以下步驟形成與連接焊盤電接觸的第一金屬層，第一金屬層的一部分橫向延伸過管芯的邊緣；把頂蓋附著在晶片的正面?zhèn)壬?；在劃線區(qū)域中從晶片背面?zhèn)惹写┌雽?dǎo)體晶片，形成第一次切割，第一次切割有第一切口W1，并露出一部分第一金屬層；在管芯的背面?zhèn)壬闲纬煞菍?dǎo)電層；形成第二金屬層，第二金屬層有在非導(dǎo)電層上延伸的第一部分并與第一金屬層電連接；和在劃線區(qū)域中切穿頂蓋，形成第二次切割，第二次切割的第二切口W2小于第一次切口W1，第二次切割保留了在第一和第二金屬層之間進(jìn)行接觸的區(qū)域。
在許多實施例中，該方法還包括形成與半導(dǎo)體晶片的背面?zhèn)入娊佑|的第二金屬層的第二部分，第二金屬層的第一部分和第二部分彼此電絕緣。該方法還包括研磨、拋光或腐蝕半導(dǎo)體晶片的背面?zhèn)?，在把頂蓋固定在晶片的正面?zhèn)群鬁p小晶片的厚度。
在一個方案中，本發(fā)明包括在半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)面上的第一位置與半導(dǎo)體管芯的第二側(cè)面上的第二位置之間進(jìn)行電連接的方法。在管芯為半導(dǎo)體晶片的一部分時實施該方法。該方法包括形成第一金屬層，第一金屬層從管芯的第一側(cè)面上的第一位置橫向延伸至超過管芯邊緣的晶片區(qū)域；把頂蓋附著在晶片的第一側(cè)面上；從晶片的第二側(cè)面切穿半導(dǎo)體晶片，露出一部分第一金屬層；形成第二金屬層，第二金屬層從管芯的第二側(cè)面上的第二位置橫向延伸并沿管芯的邊緣延伸至超過管芯邊緣的與第一金屬層接觸的區(qū)域；和切穿頂蓋，同時完整無缺地保留在第一和第二金屬層之間接觸的區(qū)域。
本發(fā)明還包括半導(dǎo)體器件的封裝。該封裝包括寬度為X1的頂蓋；包含半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體管芯，管芯附著于頂蓋上，管芯的正面?zhèn)让鎸斏w而管芯的背面?zhèn)缺硨斏w，管芯的寬度X2小于X1；與半導(dǎo)體器件電接觸的連接焊盤，接觸是位于管芯與頂蓋之間，并有不大于X2的寬度；與連接焊盤電接觸的第一金屬層，第一金屬層的第一部分位于連接焊盤與頂蓋之間，第一金屬層的第二部分橫向延伸過連接焊盤的邊緣；有第一和第二部分的第二金屬層，第二金屬層的第一部分與第一金屬層的第二部分接觸，第二部分與晶片的背面?zhèn)入娊佑|，第二金屬層的第一和第二部分彼此電絕緣。
按照另一方案，本發(fā)明還包括半導(dǎo)體器件的封裝，該封裝包括包含半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體管芯，管芯的第一側(cè)面包括連接焊盤；附著于管芯的第一側(cè)面上的頂蓋，頂蓋的邊緣橫向延伸過管芯的邊緣；與連接焊盤電接觸的第一金屬層，第一金屬層橫向延伸并終止在超過管芯邊緣的第一凸緣；和第二金屬層，第二金屬層從管芯的第二側(cè)面并沿管芯的邊緣延伸并終止于超過管芯邊緣的第二凸緣，第二凸緣與第一凸緣接觸。
本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝不需要環(huán)氧樹脂封殼或鍵合線；附著于管芯上的襯底用于保護(hù)管芯，并用作管芯的散熱片；封裝非常小(例如為模壓封裝尺寸的50％)而??；特別是如果晶片被研磨得更薄，那么晶片對半導(dǎo)體器件產(chǎn)生很小的導(dǎo)通電阻；由于封裝不需要模具或引線框架，所以封裝在生產(chǎn)上是經(jīng)濟(jì)的；該封裝可以用于各種半導(dǎo)體器件中，例如二極管、MOSFET、JFET、雙極晶體管和各種類型的集成電路芯片。
通過參照以下附圖(未按比例示出)，將更好地理解本發(fā)明，在附圖中，相同的部件有相同的標(biāo)號。
圖1表示半導(dǎo)體晶片的俯視圖。
圖2A-2B至圖4A-4B、圖5、圖6和圖7A-7B至圖12A-12B表示按照本發(fā)明制造半導(dǎo)體封裝的方法的步驟。
圖13表示本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝的剖面圖。
圖14表示包括焊球的半導(dǎo)體封裝的實施例。
圖1表示包括管芯(dice)100A、100B至100N的半導(dǎo)體晶片100的俯視圖。實際上，晶片100包含上百或上千個管芯。由在Y方向行進(jìn)的劃線108和在X方向行進(jìn)的劃線110組成的劃線的垂直網(wǎng)絡(luò)分開各管芯。與外部電路元件連接的金屬焊盤位于各管芯100A-100N的上表面上。例如，由于管芯100A-100N包括垂直功率MOSFET，所以各管芯有源極連接焊盤106S和柵極連接焊盤106G。
晶片100的厚度一般在15-30密耳的范圍內(nèi)。晶片100的材料一般為硅，但也可以是其它半導(dǎo)體材料，例如碳化硅或鎵砷化物。
如上所述，在管芯100A-100N可以使用之前，必須按允許其與外部電路連接的方式來封裝各管芯。
圖2A-2B至圖4A-4B、圖5、圖6和圖7A-7B至圖12A-12B表示本發(fā)明的方法，這些圖示出作為半導(dǎo)體晶片100一部分的兩個管芯100A和100B。在所用各附圖中，標(biāo)有“A”的圖是晶片的俯視圖或底視圖；標(biāo)有“B”的圖是剖切“A”圖中標(biāo)有“B-B”部分的放大剖面圖。如下所述，在處理過程中，晶片被附著于“頂蓋”上，晶片的正面?zhèn)韧ǔＣ鎸斏w。盡管在處理中的某些時刻，其結(jié)構(gòu)可以上下倒置，頂蓋位于晶片之下，但在完成的封裝中，晶片一般位于頂蓋下面。除非文中清楚地指出之外，這里使用的“上”、“下”、“上面”、“下面”和類似術(shù)語指按完成形式的其頂蓋在晶片之上的封裝。
本發(fā)明還描述了垂直功率MOSFET的封裝，該封裝一般在其正面?zhèn)壬嫌性礃O引出線和柵極引出線，在其背面?zhèn)壬嫌新O引出線。但是，應(yīng)該指出，本發(fā)明的基本原理可用于制造任何類型的半導(dǎo)體管芯的封裝，該半導(dǎo)體管芯在其正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)然騼H在其正面?zhèn)壬嫌幸粋€或多個引出線。這里使用的管芯或晶片的“正面?zhèn)取敝腹苄净蚓囊粋€面，在該面上固定電子器件和/或多個連接焊盤；“背面?zhèn)取敝腹苄净蚓南喾疵?。?biāo)有“Z”的箭頭方向指晶片的正面?zhèn)?，并確定晶片顛倒的附圖。
參照圖2A-2B，由于管芯100A和100B包含功率MOSFET(象征性地示出)，所以各管芯有覆蓋在硅或其它半導(dǎo)體材料的上表面上的柵極金屬層102G和源極金屬層102S。柵極金屬層102G和源極金屬層102S分別與管芯100A和100B內(nèi)功率MOSFET的柵極引出線和源極引出線(未示出)電連接。在圖2A中，用虛線表示層102G和層102S之間的分離部分。
盡管也使用銅層，但一般來說金屬層102G和102S包括鋁。在本發(fā)明的大多數(shù)實施例中，需要改進(jìn)金屬層102G和102S，以便它們可粘接在諸如錫/鉛之類的金屬焊料上，其理由如下所述。如果在金屬上有自然氧化層，那么必須首先去除該自然氧化層。然后，在露出的金屬上淀積可焊金屬，例如金、鎳或銀。借助許多已知的方法可以去除氧化層和淀積的可焊金屬。例如，可以濺射-腐蝕鋁層，去除自然鋁氧化層，然后把金、銀或鎳濺射在鋁上。另外，也可以把管芯浸漬在液體腐蝕劑中，去除氧化層，然后通過化學(xué)鍍敷或電解鍍敷，淀積可焊金屬?；瘜W(xué)鍍敷包括使用“鋅酸鹽化(zincating)”方法，置換氧化物，隨后鍍敷鎳以置換鋅酸鹽。
在一個實施例中，金屬層102G和102S包括被1000TiN子層和500Ti子層覆蓋的3μmAl子層。
鈍化層104覆蓋在柵極金屬層102G和源極金屬層102S的一部分上，鈍化層104中的開口限定柵極連接焊盤106G和源極連接焊盤106S。鈍化層104可以由厚度為1密耳的磷硅酸鹽玻璃(PSG)形成。
按Y劃線108分割管芯100A和100B，該劃線可以寬6密耳。在管芯100A和100B的頂部和底部，垂直于劃線108的X劃線110可以寬4密耳。
在晶片100的正面?zhèn)壬蠟R射鈦子層202，在鈦子層202上濺射鋁子層204。例如，鈦子層202可以厚500牛 磷硬 204可以厚3μm。然后，采用普通的光刻和腐蝕方法，掩模和腐蝕子層202和204，以便保留圖3A和圖3B所示的子層202和204的部分。子層202、204的部分202G、204G覆蓋在柵極連接焊盤106G上，子層202、204的部分202S、204S覆蓋在源極連接焊盤106S上。部分202G、204G與部分202S、204S電絕緣。如圖所示，子層202G、202S和204G、204S橫向延伸進(jìn)入Y劃線108的區(qū)域中。
然后，將10μm的鎳子層206化學(xué)鍍敷于鋁子層204G和204S的上表面上，把0.1μm金子層208鍍敷在鎳子層206上。所獲得的結(jié)構(gòu)如圖4A和圖4B所示，用子層206和208的部分206G和208G分別覆蓋柵極連接焊盤106G，用子層206和208的部分206S和208S分別覆蓋源極連接焊盤106S。部分206G、208G與部分206S、208S電絕緣。
各管芯中的子層202、204、206和208一起形成第一金屬層209。在其它實施例中，第一金屬層209可以包括少于或多于四個的子層，可以通過任何已知的方法來淀積子層，例如濺射、蒸發(fā)、化學(xué)鍍敷或電解鍍敷、模板印刷或絲網(wǎng)印刷。子層202、204、206和208在這里有時統(tǒng)稱為“第一金屬層209”。
用非導(dǎo)電粘接層21O將頂蓋212附著于晶片100的正面?zhèn)壬稀?10可以厚25μm，并可以是環(huán)氧樹脂。頂蓋212可以由玻璃、塑料或銅構(gòu)成，并可以厚250-500μm。該結(jié)構(gòu)如圖5所示，晶片100從上述附圖中位置顛倒，頂蓋212在晶片100下面。
然后，如圖6所示，從晶片100的背面?zhèn)扔羞x擇地研磨該晶片到3-4密耳的厚度，或在不損害管芯內(nèi)半導(dǎo)體器件(例如，可以是溝道柵MOSFET)內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的情況下，使其盡可能變薄。例如，可以使用從Strausbaugh得到的研磨機(jī)。由于通過頂蓋212提供支撐，所以這是可以做到的。研磨降低了從晶片100的正面?zhèn)鹊奖趁鎮(zhèn)鹊碾娮琛?br>
作為研磨的供選擇的替代物，可通過拋光或腐蝕晶片的背面?zhèn)?，使晶?00變薄。
然后，最好使用錐形鋸，沿Y劃線108從晶片100的背面?zhèn)冗M(jìn)行切割，在切割的位置上保留約1密耳厚度的硅。用W1表示鋸切的切口。接著，利用已知的硅腐蝕劑腐蝕保留的硅厚度，露出延伸至Y劃線108區(qū)域中的第一金屬層209的部分。在這種情況下，最先露出鈦子層202。切割未完全延伸過第一金屬層209達(dá)到附著層210和頂蓋212。所獲得的結(jié)構(gòu)如圖7A和7B所示。
將由聚酰亞胺、PSG、非導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂或其它非導(dǎo)電性材料構(gòu)成的絕緣層214淀積在晶片100的背面?zhèn)壬稀Ｍㄟ^旋轉(zhuǎn)涂敷、分散(dispensing)或絲網(wǎng)印刷，可以淀積絕緣層214，并且其厚度可以達(dá)到1密耳。如圖8A和8B所示，利用普通的光刻和腐蝕技術(shù)，掩模和腐蝕絕緣層214，以便除去覆蓋在第一金屬層209上的絕緣層214的部分和晶片100的背面?zhèn)炔糠帧?br>
在一些實施例中，實際上，如果利用絕緣層(例如，鈍化層)已經(jīng)覆蓋在背向頂蓋的晶片側(cè)面上，那么可以省略絕緣層的淀積。
然后，將鈦子層216濺射在晶片100的背面?zhèn)壬?，把鋁子層218濺射在鈦子層216上。例如，鈦子層216可以厚500牛++浐磷硬 218可以厚3μm。然后，采用普通的光刻和腐蝕方法，掩模和腐蝕子層216和218，以便保留圖9A和圖9B所示的子層216和218的部分。在劃線區(qū)域108中子層216、218的部分216G、218G與第一金屬層209接觸，并利用第一金屬層209，部分216G、218G與柵極連接焊盤106G電接觸。在劃線區(qū)域108中子層216、218的部分216S、218S與第一金屬層209接觸，并利用第一金屬層209與源極連接焊盤106S電接觸。子層216、218的部分216D、218D與表示MOSFET漏極引出線的芯片100A和100B的背面?zhèn)冉佑|。部分216G、218G和部分216S、218S以及216D、218D彼此電絕緣。
然后，將10μm的鎳子層220化學(xué)鍍敷在鋁子層218G、218S和218D的上表面上，把0.1μm金子層222鍍敷在鎳子層220上。所獲得的結(jié)構(gòu)如圖10A和圖10B所示，子層220和222的部分220G和222G分別覆蓋在部分216G、218G上；子層220和222的部分220S和222S分別覆蓋在部分216S、218S上；子層220和222的部分220D和222D分別覆蓋在部分216D、218D上。
在各管芯100A和100B中的子層216、218、220和222一起形成第二金屬層223。在其它實施例中，第二金屬層223可以包括少于或多于四個的子層，可以通過任何已知的方法來淀積子層，例如濺射、蒸發(fā)、化學(xué)鍍敷或電解鍍敷或絲網(wǎng)印刷。其中子層216、218、220和222有時統(tǒng)稱為“第二金屬層223”。
如圖11A和圖11B所示，在第二金屬層224上絲網(wǎng)印刷焊膏，然后進(jìn)行回流，形成焊臺224G、224S和224D。焊臺可以厚4-5密耳。焊膏224G、224S和224D彼此電絕緣?？梢允褂煤盖?、柱或?qū)哟婧概_。
最后，如圖12A和圖12B所示，通過沿Y劃線108，最好是與第一次切割相同的方向，從管芯的背面?zhèn)戎琳鎮(zhèn)蠕徢许斏w212來分割開管芯100A和100B。切割的切口(W2)小于W1，以致伸入劃線區(qū)域的第一金屬層209的部分和第二金屬層223的部分保留在原位。還沿X劃線110分割管芯。作為鋸切的替代方法，可以采用其它公知的方法切割頂蓋212，例如光刻構(gòu)圖和腐蝕。
圖13表示所獲得的包括管芯100A的半導(dǎo)體封裝226的剖面圖。封裝226與管芯100A上的頂蓋212A取向一致。如圖所示，頂蓋212A有寬度X1。把管芯100A附著于頂蓋212A上，此時管芯100A的正面?zhèn)让嫦蝽斏w212A和管芯100A的背面?zhèn)缺诚蝽斏w212A。管芯100A的寬度X2小于X1。連接焊盤106G與管芯100A內(nèi)的半導(dǎo)體器件電接觸。柵極金屬層102G和柵極連接焊盤106G位于管芯100A和頂蓋212A之間。第一金屬層209與柵極連接焊盤106G電接觸。第一金屬層209的第一部分209A位于柵極金屬層102G和頂蓋212A之間，而第一金屬層209的第二部分209B橫向延伸過柵極金屬層102G的邊緣。第二金屬層223有第一部分223A和第二部分223B。第二金屬層223的第一部分223A在超過管芯100A邊緣的位置上與第一金屬層209的第二部分209B接觸，并通過絕緣層214與管芯100A的背面?zhèn)冉^緣。第二金屬層223的第一部分223A還包括沿管芯100A的邊緣按傾斜角延伸的傾斜部分223X。第二金屬層223的第二部分223B與管芯100A的背面?zhèn)入娊佑|。
顯然，第一金屬層209終止于第一“凸緣”209F中，該凸緣延伸過管芯100A的邊緣，第二金屬層沿管芯100A的邊緣延伸，并終止于超過管芯100A邊緣的第二“凸緣”223F中，第一凸緣209F和第二凸緣223F彼此接觸，并在平行于管芯100A側(cè)面的方向上從管芯100A向外縱向延伸。
封裝226可以被容易地安裝在例如使用焊臺224G和224D的PCB上。在圖13中未示出焊臺224S，但它也應(yīng)該連接在PCB上，以便MOSFET的源極、柵極和漏極引出線可以連接在外部電路上。漏極引出線在管芯100A的背面?zhèn)壬?，通過第二金屬層223的部分223B進(jìn)行電連接。如圖所示，封裝226不包含引線鍵合，可以使用整個晶片按批處理進(jìn)行制造。
圖14表示使用焊球230代替焊臺的半導(dǎo)體封裝的實施例。通過淀積和回流焊膏或通過其它方法，例如絲網(wǎng)印刷或焊料噴射(例如使用可從PacTech GmbH,Am Schlangenhorst 15-17，14641 Nauen,Germany購置的設(shè)備)，或利用可從Shibuya Kogyo Co.,Ltd.,Mameda-Honmachi,Kanazawa 920-8681，Japan購置的晶片級焊球安裝機(jī)，可以按普通方式施加焊球。導(dǎo)電性聚合物凸點是另一供選擇的替代物，使用例如熱固性聚合物、B態(tài)粘接劑或熱塑性聚合物。
盡管已經(jīng)說明了本發(fā)明的特定實施例，但所述實施例用以展示本發(fā)明而非限定性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可知，在本發(fā)明的寬廣范圍內(nèi)可以有許多變形實施例。
權(quán)利要求
1．一種制造半導(dǎo)體器件封裝的方法，包括配置半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片有正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)炔ㄓ蓜澗€分開的多個管芯，各管芯包括半導(dǎo)體器件，各管芯正面?zhèn)鹊谋砻姘ㄢg化層和至少一個與半導(dǎo)體器件接觸的連接焊盤；形成與至少一個連接焊盤電接觸的第一金屬層，第一金屬層的一部分橫向延伸過管芯的邊緣；把頂蓋粘附于晶片的正面?zhèn)壬?；在劃線區(qū)域中從晶片背面?zhèn)惹写┌雽?dǎo)體晶片，形成第一次切割，第一次切割有第一切口W1，并露出第一金屬層的一部分；在管芯背面?zhèn)鹊闹辽僖徊糠稚闲纬煞菍?dǎo)電層；形成第二金屬層，第二金屬層與第一金屬層電接觸，并有在非導(dǎo)電層上延伸的第一部分；和在劃線區(qū)域中切穿頂蓋，形成第二次切割，第二次切割的切口W2小于第一次切口W1，第二次切割保留在第一和第二金屬層之間進(jìn)行接觸的區(qū)域。
2．如權(quán)利要求1的方法，其中，半導(dǎo)體器件為MOSFET，管芯的正面?zhèn)劝ㄔ礃O連接焊盤和柵極連接焊盤，第一金屬層的源極部分與源極連接焊盤接觸，第一金屬層的柵極部分與柵極連接焊盤接觸，第一金屬層的源極部分和柵極部分彼此電絕緣，第二金屬層的第一部分與第一金屬層的源極部分接觸，第二金屬層包括與第一金屬層的柵極部分接觸的第二部分和與管芯背面?zhèn)壬下O引出線接觸的第三部分，第二金屬層的第一、第二和第三部分彼此電絕緣。
3．如權(quán)利要求1的方法，其中，形成第一金屬層包括濺射第一金屬子層和在第一金屬子層上濺射第二金屬子層。
4．如權(quán)利要求3的方法，其中，第一金屬子層包括鈦，而第二金屬子層包括鋁。
5．如權(quán)利要求4的方法，其中，形成第一金屬層包括在第二金屬子層上鍍敷第三金屬子層。
6．如權(quán)利要求5的方法，其中，第三金屬子層包括鎳。
7．如權(quán)利要求6的方法，其中，形成第一金屬層包括在第三金屬子層上鍍敷第四金屬子層。
8．如權(quán)利要求7的方法，其中，第四金屬子層包括金。
9．如權(quán)利要求1的方法，其中，由從玻璃、塑料、鋁和銅組成的組中選擇的材料來構(gòu)成頂蓋。
10．如權(quán)利要求1的方法，其中，將頂蓋附著于晶片的正面?zhèn)壬习ㄓ梅菍?dǎo)電性粘接劑粘附頂蓋。
11．如權(quán)利要求1的方法，還包括在把頂蓋附著于晶片的正面?zhèn)群?，使半?dǎo)體晶片變薄。
12．如權(quán)利要求11的方法，其中，使半導(dǎo)體晶片變薄包括研磨晶片的背面?zhèn)取?br>
13．如權(quán)利要求11的方法，其中，使半導(dǎo)體晶片變薄包括拋光晶片的背面?zhèn)取?br>
14．如權(quán)利要求11的方法，其中，使半導(dǎo)體晶片變薄包括腐蝕晶片的背面?zhèn)取?br>
15．如權(quán)利要求11的方法，其中，使晶片變薄包括在不損害晶片內(nèi)半導(dǎo)體器件內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的情況下使晶片盡量變薄。
16．如權(quán)利要求1的方法，其中，從晶片的背面?zhèn)惹写┌雽?dǎo)體晶片包括用錐形鋸切割和腐蝕。
17．如權(quán)利要求1的方法，其中，第一次切割不完全延伸至第一金屬層。
18．如權(quán)利要求1的方法，其中，在管芯的背面?zhèn)壬闲纬煞菍?dǎo)電層，包括淀積非導(dǎo)電性材料層；在非導(dǎo)電性材料層上淀積掩模層；除去一部分掩模層，以便在掩模層中形成開口，該開口在管芯背面?zhèn)鹊牡诙糠趾鸵虻谝淮吻懈盥冻龅囊徊糠值谝唤饘賹由?；和通過掩模層中的開口腐蝕非導(dǎo)電材料層。
19．如權(quán)利要求1的方法，其中，在管芯背面?zhèn)壬闲纬煞菍?dǎo)電層包括絲網(wǎng)印刷。
20．如權(quán)利要求1的方法，其中，形成第二金屬層包括濺射第一金屬子層和在第一金屬子層上濺射第二金屬子層。
21．如權(quán)利要求20的方法，其中，第一金屬子層包括鈦，第二金屬子層包括鋁。
22．如權(quán)利要求21的方法，其中，形成第二金屬子層包括在第二金屬子層上鍍敷第三金屬子層。
23．如權(quán)利要求22的方法，其中，第三金屬子層包括鎳。
24．如權(quán)利要求23的方法，其中，形成第二金屬層包括在第三金屬子層上鍍敷第四金屬子層。
25．如權(quán)利要求24的方法，其中，第四金屬子層包括金。
26．如權(quán)利要求1的方法，還包括在第二金屬層的至少一部分上形成至少一個焊臺。
27．如權(quán)利要求1的方法，還包括在第二金屬層的至少一部分上形成至少一個焊球。
28．如權(quán)利要求27的方法，其中，形成至少一個焊球包括絲網(wǎng)印刷。
29．如權(quán)利要求27的方法，其中，形成至少一個焊球包括焊料噴射。
30．如權(quán)利要求1的方法，還包括在第二金屬層的至少一部分上形成至少一個導(dǎo)電性聚合物球。
31．如權(quán)利要求1的方法，其中，切穿頂蓋包括鋸切。
32．如權(quán)利要求1的方法，其中，切穿頂蓋包括光刻構(gòu)圖和腐蝕。
33．如權(quán)利要求1的方法，還包括在垂直于第一次和第二次切割的方向上切穿晶片和頂蓋，分割開芯片。
34．如權(quán)利要求1的方法，其中，半導(dǎo)體器件包括MOSFET。
35．如權(quán)利要求1的方法，其中，半導(dǎo)體器件包括二極管。
36．如權(quán)利要求1的方法，其中，半導(dǎo)體器件包括JFET。
37．如權(quán)利要求1的方法，其中，半導(dǎo)體器件包括雙極晶體管。
38．如權(quán)利要求1的方法，其中，半導(dǎo)體器件包括IC。
39．一種制造功率MOSFET封裝的方法，包括配置半導(dǎo)體晶片，該半導(dǎo)體晶片有正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)炔ㄓ蓜澗€分開的多個管芯，各管芯包括功率MOSFET，管芯的正面?zhèn)缺砻姘ㄢg化層、柵極連接焊盤和源極連接焊盤，管芯的背面?zhèn)劝O引出線；形成與柵極連接焊盤電接觸的正面?zhèn)葨艠O金屬層，正面?zhèn)葨艠O金屬層的一部分橫向延伸過管芯的邊緣；形成與源極連接焊盤電接觸的正面?zhèn)仍礃O金屬層，一部分正面?zhèn)仍礃O金屬層橫向延伸過管芯的邊緣，正面?zhèn)葨艠O金屬層和正面?zhèn)仍礃O金屬層彼此電絕緣；把頂蓋附著在晶片的正面?zhèn)壬?；在劃線區(qū)域中從晶片的背面?zhèn)惹写┌雽?dǎo)體晶片，形成第一次切割，第一次切割有第一切口W1并露出一部分正面?zhèn)葨艠O金屬層和正面?zhèn)仍礃O金屬層；在一部分管芯背面?zhèn)壬闲纬煞菍?dǎo)電層，非導(dǎo)電層保留MOSFET的正面?zhèn)葨艠O金屬層的未覆蓋的露出部分、正面?zhèn)仍礃O金屬層的露出部分和漏極引出線的露出部分；形成背面?zhèn)葨艠O金屬層，背面?zhèn)葨艠O金屬層在非導(dǎo)電層上延伸，并在接觸的第一區(qū)域中與正面?zhèn)葨艠O金屬層電接觸；形成背面?zhèn)仍礃O金屬層，背面?zhèn)仍礃O金屬層在非導(dǎo)電層上延伸，并在接觸的第二區(qū)域中與正面?zhèn)仍礃O金屬層電接觸；在管芯背面?zhèn)壬闲纬膳cMOSFET的漏極引出線電接觸的背面?zhèn)嚷O金屬層；在劃線區(qū)域中切穿頂蓋，形成第二次切割，第二次切割有小于第一切口W1的第二切口W2，第二次切割保留接觸的第一和第二區(qū)域位置；和在垂直于第一次切割和第二次切割的方向上切穿晶片和頂蓋，分割開管芯。
40．如權(quán)利要求39的方法，其中，第一次切割不完全延伸過第一金屬層和第二金屬層。
41．一種在半導(dǎo)體管芯的第一側(cè)面上的第一位置與半導(dǎo)體管芯第二側(cè)面上的第二位置之間進(jìn)行電連接的方法，在管芯是半導(dǎo)體晶片的一部分時實施該方法，該方法包括形成第一金屬層，第一金屬層從管芯的第一側(cè)面上的第一位置橫向延伸到超過管芯邊緣的晶片區(qū)域；把頂蓋附著在晶片的第一側(cè)面上；從晶片的第二側(cè)面切穿半導(dǎo)體晶片，露出一部分第一金屬層；形成第二金屬層，第二金屬層從管芯的第二側(cè)面上的第二位置沿管芯的邊緣橫向延伸到超過管芯邊緣且與第一金屬層接觸的區(qū)域；和切穿頂蓋，完整無缺地保留第一和第二金屬層之間的接觸區(qū)域。
42．如權(quán)利要求41的方法，包括與管芯的第二側(cè)面的至少一部分相鄰地形成非導(dǎo)電層，其中，一部分第二金屬層位于非導(dǎo)電層上。
43．如權(quán)利要求41的方法，其中，切穿半導(dǎo)體晶片包括腐蝕半導(dǎo)體晶片，露出一部分第一金屬層。
44．一種半導(dǎo)體器件的封裝，包括包含半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體管芯，管芯的正面?zhèn)劝ㄅc半導(dǎo)體器件的至少一個引出線電接觸的至少一個連接焊盤；被附著于管芯正面?zhèn)壬系捻斏w；與連接焊盤電接觸的第一金屬層，第一金屬層的第一部分位于管芯與頂蓋之間，第一金屬層的第二部分橫向延伸過管芯的邊緣；和鄰接一部分管芯背面?zhèn)鹊姆菍?dǎo)電層；和包括第一部分的第二金屬層，在超過管芯邊緣的位置處第二金屬層的第一部分與第一金屬層的第二部分電接觸，并在管芯邊緣周圍延伸至鄰接管芯背面?zhèn)壬戏菍?dǎo)電層的位置處。
45．如權(quán)利要求44的封裝，其中，在不損傷半導(dǎo)體器件內(nèi)部微結(jié)構(gòu)的情況下，使管芯盡量變薄。
46．如權(quán)利要求44的封裝，其中，第二金屬層的第一部分包括鄰接管芯邊緣的傾斜部分。
47．如權(quán)利要求44的封裝，其中，第一金屬層包括多個子層。
48．如權(quán)利要求44的封裝，其中，第一金屬層包括至少一個濺射的子層。
49．如權(quán)利要求44的封裝，其中，第一金屬層包括至少一個鍍敷的子層。
50．如權(quán)利要求44的封裝，其中，第二金屬層包括多個子層。
51．如權(quán)利要求44的封裝，其中，第二金屬層包括至少一個濺射的子層。
52．如權(quán)利要求44的封裝，其中，第二金屬層包括至少一個鍍敷的子層。
53．如權(quán)利要求44的封裝，其中，第二金屬層包括與管芯背面?zhèn)壬习雽?dǎo)體器件的第二引出線電接觸的第二部分，第二金屬層的第二部分與第二金屬層的第一部分電絕緣。
54．如權(quán)利要求44的封裝，至少包括與第二金屬層的第一部分接觸的第一焊臺，和與第二金屬層的第二部分接觸的第二焊臺。
55．如權(quán)利要求44的封裝，至少包括與第二金屬層的第一部分接觸的第一焊球，和與第二金屬層的第二部分接觸的第二焊球。
56．如權(quán)利要求44的封裝，至少包括與第一金屬層接觸的第一導(dǎo)電性聚合物球和與第二金屬層接觸的第二導(dǎo)電性聚合物球。
57．如權(quán)利要求44的封裝，其中，頂蓋的邊緣橫向延伸過管芯的邊緣。
58．如權(quán)利要求44的封裝，其中，頂蓋有寬度X1，管芯有寬度X2，而X1大于X2。
59．如權(quán)利要求44的封裝，其中，管芯包括垂直功率MOSFET。
60．如權(quán)利要求44的封裝，其中，管芯包括二極管。
61．如權(quán)利要求44的封裝，其中，管芯包括雙極晶體管。
62．如權(quán)利要求44的封裝，其中，管芯包括JFET。
63．如權(quán)利要求44的封裝，其中，管芯包括IC。
64．一種MOSFET的封裝，包括包含MOSFET并有寬度X2的半導(dǎo)體管芯，管芯的正面?zhèn)劝ㄅc源極引出線電接觸的源極連接焊盤，與柵極引出線電接觸的柵極連接焊盤，管芯的背面?zhèn)劝O引出線；頂蓋，有大于寬度X2的寬度X1，被附著于管芯的正面?zhèn)壬?；與源極連接焊盤電接觸的第一源極金屬層、第一源極金屬層的第一部分位于管芯和頂蓋之間，第一源極金屬層的第二部分橫向延伸過管芯的邊緣；與柵極連接焊盤電接觸的第一柵極金屬層、第一柵極金屬層的第一部分位于管芯和頂蓋之間，第一柵極金屬層的第二部分橫向延伸過管芯的邊緣；鄰接管芯背面?zhèn)纫徊糠值姆菍?dǎo)電層；和在超過管芯邊緣的位置上與第一源極金屬層的第二部分電接觸的第二源極金屬層，并在管芯邊緣周圍延伸至管芯背面?zhèn)壬相徑臃菍?dǎo)電層的位置；在超過管芯邊緣的位置上與第一柵極金屬層的第二部分電接觸的第二柵極金屬層，并在管芯邊緣周圍延伸至管芯背面?zhèn)壬相徑臃菍?dǎo)電層的位置，第一和第二源極金屬層與第一和第二柵極金屬層電絕緣；和與漏極引出線電接觸的管芯背面?zhèn)壬系穆O金屬層。
65．如權(quán)利要求64的封裝，還包括與第二源極金屬層接觸的至少一個焊臺，與第二柵極金屬層接觸的至少一個焊臺，和與漏極金屬層接觸的至少一個焊臺。
66．如權(quán)利要求64的封裝，還包括與第二源極金屬層接觸的至少一個焊球，與第二柵極金屬層接觸的至少一個焊球，和與漏極金屬層接觸的至少一個焊球。
67．如權(quán)利要求64的封裝，還包括與第二源極金屬層接觸的至少一個導(dǎo)電聚合物球，與第二柵極金屬層接觸的至少一個導(dǎo)電聚合物球，和與漏極金屬層接觸的至少一個導(dǎo)電聚合物球。
68．一種半導(dǎo)體器件的封裝，包括包含半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體管芯，管芯的第一側(cè)面包括連接焊盤；附著在管芯第一側(cè)面上的頂蓋；與連接焊盤電接觸的第一金屬層，第一金屬層橫向延伸，并終止在超過管芯邊緣的第一凸緣上；和第二金屬層，從管芯的第二側(cè)面并沿管芯的邊緣延伸過管芯的邊緣然后終止在第二凸緣上，第二凸緣與第一凸緣接觸。
69．如權(quán)利要求68的封裝，其中，頂蓋的邊緣橫向延伸過管芯的邊緣。
70．如權(quán)利要求68的封裝，其中，第一和第二凸緣在平行于管芯側(cè)面的方向上從管芯向外縱向延伸。
全文摘要
半導(dǎo)體器件的封裝方法,包括在半導(dǎo)體管芯正面形成與連接焊盤接觸的金屬層。金屬層伸到管芯與相鄰管芯間的劃線中。非導(dǎo)電頂蓋附在晶片正面,從晶片后面磨從晶片背面進(jìn)行切割露出金屬層。在晶片背面形成非導(dǎo)電層,在非導(dǎo)電層上淀積第二金屬層,第二金屬層延伸到劃線中,在該處第二金屬層通過非導(dǎo)電層中的開口與第一金屬層接觸。第二金屬層上形成焊臺,使封裝安裝在印刷電路板上。用鋸沿劃線鋸切頂蓋分離各管芯,形成半導(dǎo)體器件封裝。
文檔編號H01L23/31GK1288257SQ9912612
公開日2001年3月21日 申請日期1999年12月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月13日
發(fā)明者費利克斯·贊德曼, Y·默罕穆德·卡塞姆, 何約瑟 申請人:維謝伊因特泰克諾洛吉公司