集成堆疊式多芯片的半導(dǎo)體器件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般涉及一種功率半導(dǎo)體器件及制備方法，更確切的說，本發(fā)明涉及一種包含雙MOSFET的堆疊式封裝結(jié)構(gòu)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著芯片尺寸縮小的趨勢，器件熱傳導(dǎo)工程在半導(dǎo)體工藝和器件性能改善方面所起的作用越來越明顯，如何使最終所獲得的封裝體具有最小尺寸，或者說使內(nèi)部封裝的晶片尺寸最大，這是對半導(dǎo)體行業(yè)的一個(gè)挑戰(zhàn)。尤其是在一些功耗較大的封裝類型上，如DC-DC轉(zhuǎn)換器，通常將N型的高端和低端MOSFET封裝在同一封裝體內(nèi)。
[0003]例如圖1及圖2A-2E是在當(dāng)前技術(shù)中一種將兩個(gè)芯片封裝在一個(gè)堆疊式半導(dǎo)體器件內(nèi)的透視結(jié)構(gòu)示意圖，圖2A是圖1中封裝體10沿A-A線的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2B是圖1中封裝體10沿B-B線的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2C是圖1中封裝體10沿C-C線的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖1是封裝體10的俯視透視示意圖，頂層金屬片IlaUlb與圖2A-2B中的第一芯片15正面的電極電性連接,該金屬片lla、llb作為電極導(dǎo)出端子的同時(shí)還用于散熱。圖2B-2C中金屬片12a、12b位于第一芯片15之下并與第一芯片16背面的部分電極電性連接，同時(shí)金屬片12a、12b還與第二芯片16正面的電極電性連接，而第二芯片16背面的電極則與底層金屬片13焊接，金屬片13不僅是連接芯片16的電極至外界的信號端子，還作為散熱片。圖2E是封裝體10的仰視結(jié)構(gòu)示意圖，引腳13a、13b、13c、13d分布在金屬片13的四周，并且引腳13a連接在金屬片13上。參見圖2C，其中引腳13b、13d分別通過具有向上延伸并大概靠近金屬片12a所在平面的延伸部分13e、13f而與金屬片IlaUlb焊接。為了便于解釋和簡潔的進(jìn)行示意，將第一芯片15的電極與金屬片lla、llb、12a焊接的焊接材料在圖2A-2C中并未進(jìn)行圖示，同樣將第二芯片16的電極與金屬片12a、12b、13a焊接的焊接材料在圖2A-2C中并未進(jìn)行圖示。
[0004]另外，金屬片Ila與金屬片Ilb具有垂直方向上的高度差，金屬片Ila與金屬片Ilb并不處于同一平面。因此，圖2D所示的封裝體10的俯視結(jié)構(gòu)中，金屬片Ilb所在的位置低于金屬片Ila所在位置，所以金屬片Ilb被塑封在封裝體10內(nèi)，而金屬片Ila的頂面則外露于封裝體10的塑封料之外。在圖2B中，為了避免金屬片12b觸及到第一芯片15的背面，還設(shè)置了與金屬片1b在垂直方向上的位置比金屬片12a的位置低。實(shí)際上，在該方案中將兩個(gè)芯片進(jìn)行堆疊封裝所采用的引線框的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，大量使用了金屬片，致使其制備工藝難以實(shí)現(xiàn)而且可靠性極低，封裝體的最終體積也很大?；谠摰葐栴}，提出了本發(fā)明后續(xù)所提供的各種實(shí)施例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，揭示的集成堆疊式多芯片的半導(dǎo)體器件包括:一帶有相互分離的第一、第二和第三基座的芯片安裝單元，在第一基座的主平板部分的一對相對的側(cè)緣中，一個(gè)側(cè)緣連接有與主平板部分具高度落差的一引腳以及相對的另一個(gè)側(cè)緣附近設(shè)置有第二、第三基座；在主平板部分的靠近第二、第三基座的側(cè)緣的兩端之一處形成有一切口，第三基座具有與第一基座的引腳、第二基座共面的一引腳和具有嵌入在切口中的且與主平板部分共面的一臺(tái)面部分；一倒裝安裝的第一芯片，其正面的多個(gè)電極通過金屬凸塊分別相對應(yīng)的電性連接到主平板部分和臺(tái)面部分上；一設(shè)置在第一芯片之上的金屬片，包括水平方向上延伸的本體部分和自本體部分一側(cè)緣向下彎折延伸直至接觸第二基座的一側(cè)翼；以及一粘貼至主平板部分的底面上的第二芯片，第二芯片正面的各電極上設(shè)置的金屬凸塊的頂端面與第一和第三基座各自引腳的底面、第二基座的底面位于同一平面上。
[0006]上述的半導(dǎo)體器件，第一芯片背面的電極通過導(dǎo)電粘合材料電性連接到本體部分上，第二芯片背面的電極通過導(dǎo)電粘合材料電性連接到主平板部分上。
[0007]上述的半導(dǎo)體器件，包括將芯片安裝單元、第一和第二芯片、金屬片及各金屬凸塊予以包覆的一塑封體，其包覆方式為至少使第一和第三基座各自引腳的底面、第二基座的底面、第二芯片正面的各電極上焊接的金屬凸塊的頂端面皆從塑封體的底面予以外露。
[0008]上述的半導(dǎo)體器件，第一芯片正面覆蓋有一塑封層，包覆在第一芯片正面的電極上安置的金屬凸塊的側(cè)壁周圍，并使金屬凸塊從塑封層中外露出來從而將第一芯片的電極連接至臺(tái)面部分的頂面和主平板部分頂面；并且塑封層被包覆在所述塑封體內(nèi)。
[0009]上述的半導(dǎo)體器件，第二芯片正面覆蓋有一塑封層，包覆在第二芯片正面的電極上安置的金屬凸塊的側(cè)壁周圍，并使金屬凸塊的頂端面從塑封層中外露出來；并且塑封層被包覆在所述塑封體內(nèi)。
[0010]上述的半導(dǎo)體器件，所述本體部分的頂面從所述塑封體的頂面予以外露。
[0011]在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，揭示的一種集成堆疊式多芯片的半導(dǎo)體器件的制備方法，包括以下步驟:提供帶有相互分離的第一、第二和第三基座的芯片安裝單元，在第一基座的主平板部分的一對相對的側(cè)緣中，一個(gè)側(cè)緣連接有與主平板部分具高度落差的一引腳以及相對的另一個(gè)側(cè)緣附近設(shè)置有第二、第三基座；其中在主平板部分的靠近第二、第三基座的側(cè)緣的兩端之一處形成一切口，第三基座具有與第一基座的引腳、第二基座共面的一引腳和具有嵌入在切口中的且與主平板部分共面的一臺(tái)面部分；將一第一芯片進(jìn)行倒裝安裝，其正面的多個(gè)電極通過金屬凸塊分別相對應(yīng)的電性連接到在臺(tái)面部分的頂面和主平板部分頂面上；將一金屬片粘貼至第一芯片上，同時(shí)將自金屬片的本體部分一側(cè)緣向下彎折延伸的一側(cè)翼與第二基座進(jìn)行粘接；翻轉(zhuǎn)帶有第一芯片、金屬片的芯片安裝單元；將一第二芯片粘貼至主平板部分的底面上，使第二芯片正面的各電極上設(shè)置的金屬凸塊的頂端面與第一和第三基座各自引腳的底面、第二基座的底面位于同一平面上。
[0012]上述方法，第一芯片正面的電極上安置的金屬凸塊包含焊錫材料，其具有第一熔點(diǎn)，金屬片通過具第二熔點(diǎn)的導(dǎo)電粘合材料粘接到第一芯片背面的電極和第二基座上；第二芯片背面的電極通過具第三熔點(diǎn)的導(dǎo)電粘合材料電性連接到主平板部分上，其中第一、二熔點(diǎn)值高于第三熔點(diǎn)值。
[0013]上述方法，第一芯片正面電極上安置的為非焊錫材料的金屬凸塊，其通過具第一熔點(diǎn)的導(dǎo)電粘合材料粘接到主平板部分或臺(tái)面部分上，金屬片通過具第二熔點(diǎn)的導(dǎo)電粘合材料粘接到第一芯片背面的電極和第二基座上；第二芯片背面的電極通過具第三熔點(diǎn)的導(dǎo)電粘合材料電性連接到主平板部分上，其中第一、二熔點(diǎn)值高于第三熔點(diǎn)值。
[0014]上述方法，還包括利用一塑封體將芯片安裝單元、第一和第二芯片、金屬片及各金屬凸塊予以包覆的步驟，其包覆方式為至少使第一和第三基座各自引腳的底面、第二基座的底面、第二芯片正面各電極上安置的金屬凸塊的頂端面皆從塑封體的底面予以外露。
[0015]上述方法，第一芯片正面覆蓋有一塑封層，包覆在第一芯片正面的電極上安置的金屬凸塊的側(cè)壁周圍，并使金屬凸塊從塑封層中外露出來從而將第一芯片的電極連接至臺(tái)面部分的頂面和主平板部分頂面；在形成塑封體的塑封步驟