專利名稱：使用凸塊接合以散布在半導(dǎo)體功率裝置上的電流流通的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體功率裝置，且更確切地說，涉及使用凸塊接合以在引線框與半導(dǎo)體功率裝置·的源極、漏極及柵極元件之間散布電流的到所述引線框的所述半導(dǎo)體功率裝置的制造。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體功率裝置以高電流密度操作，且因而，需要載流導(dǎo)體具有足夠低的接觸電阻以充分處理到及來自裝置的電流。然而，在半導(dǎo)體功率裝置的制造期間，存在對(duì)金屬沉積厚度的限制。這個(gè)金屬沉積厚度限制使得必須在例如功率場效應(yīng)晶體管(功率FET)的半導(dǎo)體功率裝置的前側(cè)及后側(cè)兩者上沉積金屬導(dǎo)體成為必要。但必須使用裝置的(若干)功率元件(例如，漏極)的后側(cè)接點(diǎn)需要廣泛的處理以消除半導(dǎo)體襯底的串聯(lián)電阻，從而將大量成本添加到最終半導(dǎo)體功率產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要減少在制造半導(dǎo)體功率裝置過程中的處理步驟，且從而減少其制造成本。根據(jù)一項(xiàng)實(shí)施例，一種半導(dǎo)體功率芯片可包括:半導(dǎo)體裸片，其具有制造于其襯底上的功率裝置，其中所述功率裝置包括排列于所述半導(dǎo)體裸片之上的至少一第一接觸元件、多個(gè)第二接觸元件及多個(gè)第三接觸元件；安置于所述多個(gè)第二元件及所述多個(gè)第三元件中的每一者上的多個(gè)球形凸塊或方條凸塊；及在所述至少一第一接觸元件上的至少一球形凸塊或方條。根據(jù)再一實(shí)施例，所述第一接觸元件為柵極接觸元件，所述第二接觸元件為源極接觸元件，且所述第三接觸元件為漏極接觸元件。根據(jù)再一實(shí)施例，所述多個(gè)球形凸塊經(jīng)聯(lián)合以形成單一方條凸塊。根據(jù)再一實(shí)施例，每一接觸元件具有細(xì)長條帶的形式。根據(jù)再一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體功率芯片可進(jìn)一步包括多個(gè)第一接觸元件，其中每一第一接觸元件包括多個(gè)球形凸塊。根據(jù)再一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體功率芯片可進(jìn)一步包括多個(gè)第一接觸元件，其中每一第一接觸元件包括實(shí)質(zhì)上沿著所述第一接觸元件延伸的方條凸塊。根據(jù)另一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體功率裝置可包括如上所述的半導(dǎo)體功率芯片，且進(jìn)一步包括引線框，所述引線框具有包括柵極引線指狀物、源極引線指狀物及漏極引線指狀物的區(qū)，所述引線指狀物經(jīng)調(diào)適以匹配所述多個(gè)球形凸塊或所述方條凸塊以用于連接到所述至少一柵極接觸元件、所述多個(gè)源極接觸元件及所述多個(gè)漏極接觸元件中的每一者。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，每一引線指狀物可具有細(xì)長條帶的形式。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述引線框進(jìn)一步可包括分別互連所述漏極引線指狀物與所述源極引線指狀物的左連接元件及右連接元件。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述漏極引線指狀物及所述源極引線指狀物可經(jīng)交替排列以形成交叉指形結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體功率裝置可進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的多個(gè)球形凸塊。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體功率裝置可進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的方條凸塊。根據(jù)另一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體功率裝置可包括至少第一半導(dǎo)體功率芯片及第二半導(dǎo)體功率芯片，每一半導(dǎo)體功率芯片如上所述而形成，且可進(jìn)一步包括引線框，所述引線框具有第一區(qū)及第二區(qū)，每一第一區(qū)及第二區(qū)包括柵極引線指狀物、源極引線指狀物及漏極引線指狀物，所述引線指狀物經(jīng)調(diào)適以匹配所述多個(gè)球形凸塊或所述方條凸塊以用于分別連接到所述第一半導(dǎo)體芯片及所述第二半導(dǎo)體芯片的所述至少一柵極接觸元件、所述多個(gè)源極接觸元件及所述多個(gè)漏極接觸元件中的每一者。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，每一引線指狀物可具有細(xì)長條帶的形式。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述引線框可進(jìn)一步包括用于所述第一功率半導(dǎo)體芯片及所述第二功·率半導(dǎo)體芯片中的每一者的分別互連所述漏極引線指狀物與所述源極引線指狀物的左連接元件及右連接元件。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述漏極引線指狀物及所述源極引線指狀物可經(jīng)交替排列以形成交叉指形結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述引線框還可將所述第一半導(dǎo)體芯片的源極與所述第二半導(dǎo)體芯片的漏極連接在一起。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體功率裝置可進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的多個(gè)球形凸塊。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體功率裝置可進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的方條凸塊。根據(jù)又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體裝置可包括如上所述的半導(dǎo)體功率芯片，且進(jìn)一步包括:另一芯片；引線框，其具有包括柵極引線指狀物、源極引線指狀物及漏極引線指狀物的第一區(qū)及經(jīng)配置用于線接合所述另一芯片的第二區(qū)，所述引線指狀物經(jīng)調(diào)適以匹配所述多個(gè)球形凸塊或方條凸塊以用于連接到所述半導(dǎo)體功率芯片的所述至少一柵極接觸元件、所述多個(gè)源極接觸元件及所述多個(gè)漏極接觸元件中的每一者。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，每一引線指狀物可具有細(xì)長條帶的形式。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述引線框可進(jìn)一步包括分別互連所述漏極引線指狀物與所述源極引線指狀物的左連接元件及右連接元件。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述漏極引線指狀·物及所述源極引線指狀物可經(jīng)交替排列以形成交叉指形結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體裝置可進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的多個(gè)球形凸塊或方條凸塊。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述另一芯片可為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的微控制器芯片。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述另一芯片可為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的脈寬調(diào)制芯片。根據(jù)又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體功率裝置可包括至少第一半導(dǎo)體功率芯片及第二半導(dǎo)體功率芯片，每一半導(dǎo)體功率芯片如上所述而形成，且所述半導(dǎo)體功率裝置進(jìn)一步包括:第三芯片；引線框，其具有第一區(qū)及第二區(qū)以及經(jīng)配置用于線接合所述另一芯片的第三區(qū)，每一第一區(qū)及第二區(qū)包括柵極引線指狀物、源極引線指狀物及漏極引線指狀物，所述引線指狀物經(jīng)調(diào)適以匹配所述多個(gè)球形凸塊或所述方條凸塊以用于分別連接到所述第一半導(dǎo)體芯片及所述第二半導(dǎo)體芯片的所述至少一柵極接觸元件、所述多個(gè)源極接觸元件及所述多個(gè)漏極接觸元件中的每一者。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，用于所述第一半導(dǎo)體功率芯片及所述第二半導(dǎo)體功率芯片的每一引線指狀物可具有細(xì)長條帶的形式。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述引線框可進(jìn)一步包括用于所述第一半導(dǎo)體功率芯片及所述第二半導(dǎo)體功率芯片中的每一者的分別互連所述漏極引線指狀物與所述源極引線指狀物的左連接元件及右連接元件。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述漏極引線指狀物及所述源極引線指狀物可經(jīng)交替排列以形成交叉指形結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述半導(dǎo)體裝置可進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的多個(gè)球形凸塊或方條凸塊。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述第三芯片可為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的微控制器芯片。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述第三芯片可為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的脈寬調(diào)制芯片。根據(jù)又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體功率芯片可包括:一半導(dǎo)體裸片，其具有制造于其襯底上的功率裝置，其中所述功率裝置包括排列于所述半導(dǎo)體裸片的頂部上的至少一第一接觸元件、多個(gè)第二接觸元件及多個(gè)第三接觸元件；多個(gè)方條凸塊，每一方條凸塊安置于所述多個(gè)第二元件中的一者上及所述多個(gè)第三元件中的一者上；其中用于所述第二接觸元件的所述方條凸塊朝向所述半導(dǎo)體裸片的一側(cè)延伸且由第一方條側(cè)結(jié)構(gòu)聯(lián)合，且用于所述第三接觸元件的所述方條凸塊朝向所·述半導(dǎo)體裸片的另一側(cè)延伸且由第二方條側(cè)結(jié)構(gòu)聯(lián)合；在所述至少一第一接觸元件上的至少一球形凸塊或方條。根據(jù)以上半導(dǎo)體功率芯片的再一實(shí)施例，所述第一接觸元件為柵極接觸元件，所述第二接觸元件為源極接觸元件，且所述第三接觸元件為漏極接觸元件。根據(jù)又一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體功率裝置可包括如上所述的半導(dǎo)體功率芯片，且進(jìn)一步包括引線框，所述引線框具有用于與所述第一接觸元件接觸的第一區(qū)、用于與所述第一方條側(cè)結(jié)構(gòu)接觸的第二區(qū)及用于與所述第二方條側(cè)結(jié)構(gòu)接觸的第三區(qū)。根據(jù)所述半導(dǎo)體功率裝置的再一實(shí)施例，所述引線框并不實(shí)質(zhì)上覆蓋所述第二接觸元件及所述第三接觸元件。


可通過參照結(jié)合隨附圖式進(jìn)行的以下描述獲取本發(fā)明的更完全理解。圖1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例實(shí)施例的半導(dǎo)體功率裝置的示意性平面圖及引線框的平面圖；圖2A及圖2B圖解說明根據(jù)另外實(shí)例實(shí)施例的半導(dǎo)體功率裝置的另外示意性平面圖；圖3展示沿著圖1中的線2-2的橫截面圖；圖4圖解說明經(jīng)配置用于在圖1及圖2A中展示的多個(gè)半導(dǎo)體功率裝置的引線框的示意性平面圖及根據(jù)本發(fā)明的另一特定實(shí)例實(shí)施例的級(jí)聯(lián)連接的功率場效應(yīng)晶體管的示意圖；圖5A到圖5C展示根據(jù)各種實(shí)施例的安裝有半導(dǎo)體芯片的各種引線框結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖6展示在引線框上安裝的功率半導(dǎo)體芯片的橫截面；及圖7到圖9展示安裝于引線框上的單一及多個(gè)芯片的各種實(shí)例。雖然本發(fā)明易于具有各種修改及替代形式，但其特定實(shí)例實(shí)施例已展示于圖式中且在本文中詳細(xì)地描述。然而，應(yīng)理解，本文中對(duì)特定實(shí)例實(shí)施例的描述并不意欲將本發(fā)明限于本文中所揭示的特定形式，而相反，本發(fā)明將涵蓋如由所附權(quán)利要求界定的所有修改及等效內(nèi)容。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的教示，使用凸塊或方條陣列以在半導(dǎo)體功率裝置的元件與厚得多的引線框之間散布電流消除了對(duì)單獨(dú)的后側(cè)接點(diǎn)及隨后(若干)處理步驟的需要。凸塊或方條陣列可包括按“凸塊方條”配置排列于半導(dǎo)體元件中的每一者上的單一方條凸塊或多個(gè)球形凸塊?？山又褂玫寡b芯片球接合技術(shù)將半導(dǎo)體功率裝置附著到引線框。這導(dǎo)致用于半導(dǎo)體功率裝置的較低處理及制造成·本及較小的外觀尺寸。不需要低電阻襯底，且消除了外延硅生長步驟。此安裝的功率裝置可經(jīng)組合且連接到外殼內(nèi)的第二芯片，其中所述第二芯片可包括微控制器或脈寬調(diào)制控制器。根據(jù)本發(fā)明的教示，使用凸塊-方條或方條凸塊倒裝芯片到引線框制造技術(shù)的優(yōu)勢為:1)晶片級(jí)芯片尺度封裝解決方案，2)可在單一封裝中互連多個(gè)功率FET，3)由于引線框運(yùn)送且散布裝置操作電流，因此半導(dǎo)體功率裸片可在裸片的一面上并有源極及漏極接點(diǎn)兩者?，F(xiàn)參看圖式，示意性地圖解說明特定實(shí)例實(shí)施例的細(xì)節(jié)。圖式中的相同元件將由相同數(shù)字表示，且類似元件將由具有不同小寫字母后綴的相同數(shù)字表示。參看圖1，描繪根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)例實(shí)施例的半導(dǎo)體功率裝置的示意性平面圖及引線框的平面圖。功率半導(dǎo)體裸片102包括柵極(G)凸塊金屬指狀物、漏極(D)凸塊金屬指狀物及源極(S)凸塊金屬指狀物110，在所述凸塊金屬指狀物110上，多個(gè)導(dǎo)電球形凸塊104、106、108與其實(shí)體且電通信(例如，連接、耦合等)?？捎沙练e于互連金屬層之上(例如，在第二金屬層之上)的經(jīng)圖案化的金屬層形成凸塊金屬指狀物110。舉例來說，源極及漏極區(qū)域?qū)⑦B接到第一金屬層上的金屬滑條，接著第二金屬層將形成將為將沉積頂部接點(diǎn)的凸塊金屬之處的較寬金屬滑條。總之，漏極及源極區(qū)將經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)互連技術(shù)連接到最終金屬層。將沉積絕緣層，且將產(chǎn)生在最終金屬層上的絕緣層中的開口以允許凸塊金屬接觸最終金屬層。柵極元件上的球形凸塊由數(shù)字104表示。源極元件上的球形凸塊由數(shù)字106表示，且漏極元件上的球形凸塊由數(shù)字108表示。球形凸塊可包括焊球凸塊、導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂球形凸塊等。多個(gè)球形凸塊的每一柵極、源極及漏極組按“凸塊方條”配置排列于相應(yīng)半導(dǎo)體裝置柵極、源極及漏極元件中的每一者上。然而，僅源極凸塊金屬指狀物及漏極凸塊金屬指狀物需要大量球形凸塊以提供非常低的連接電阻。因此，柵極指狀物可具有較少球形凸塊。舉例來說，柵極可僅使用單一球形凸塊，這是因?yàn)闊o高的電流將流過柵極。然而，向每一指狀物提供相同數(shù)目個(gè)球形凸塊可能更為實(shí)際，且所述球形凸塊可優(yōu)選地形成矩陣(如可在圖1中看出)。具有導(dǎo)電框及引線指狀物的引線框104經(jīng)調(diào)適以收納處于“倒裝芯片”配置下的功率半導(dǎo)體裸片102的多個(gè)球形凸塊，且與所述多個(gè)球形凸塊接觸。圖1中展示的引線框104描繪為處于“最終狀態(tài)”，換言之，已移除了指狀物之間的任何可能支撐接合點(diǎn)。柵極引線指狀物204連接到柵極球形凸塊104，源極引線指狀物206連接到源極球形凸塊106，且漏極引線指狀物208連接到漏極球形凸塊108。引線指狀物為在長度上對(duì)應(yīng)于芯片102上的滑條的細(xì)長金屬條帶。因此，這些指狀物交替地排列為圖1中展示的源極指狀物及漏極指狀物。排列于一側(cè)(例如，右側(cè))上的連接條帶連接所有漏極指狀物以形成漏極接觸元件208，且相應(yīng)地，在另一側(cè)(例如，左側(cè))上的連接條帶連接所有源極指狀物以形成源極接觸元件206。因此，形成交叉指形結(jié)構(gòu)(如圖1中所示)?？蓪我粬艠O指狀物204排列于這個(gè)結(jié)構(gòu)的任一側(cè)上?？墒褂门c這個(gè)交叉指形結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)，其中設(shè)置可收納用于源極接觸元件及漏極接觸元件的多個(gè)球形凸塊的多個(gè)·指狀物或區(qū)。舉例來說，可使用具有交替漏極環(huán)及源極環(huán)的圓形或正方形環(huán)形結(jié)構(gòu)。源極指狀物及漏極指狀物可不交替排列，而可排列成組?？稍O(shè)置一個(gè)以上的柵極指狀物。焊球凸塊經(jīng)由將引線框104及裸片102加熱到足以熔化球形凸塊焊料的溫度而附著到引線框104。導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂球形凸塊附著到引線框104，從而將裸片102上的B級(jí)環(huán)氧樹脂球形凸塊充分加熱以使其變?yōu)镃級(jí)而附著到引線框104。其后，包括裸片102及引線框104的總成可經(jīng)封裝或作為未封裝的引線框裝置使用。如上所提到，可在適當(dāng)制造階段移除電連接某些元件的在引線框104中的任何支撐結(jié)構(gòu)，以提供引線框104與裸片之間的恰當(dāng)電連接。圖2A展示另一實(shí)施例，其中替代多個(gè)球形凸塊，用于進(jìn)行與引線框的電接觸的單一方條凸塊154、156、158置放于半導(dǎo)體裝置152的每一接觸元件110上。每一方條凸塊154、156、158沿著相應(yīng)漏極、源極及柵極區(qū)的區(qū)延伸。再次，柵極可僅使用單一球形凸塊，這是因?yàn)闊o高的電流將流過柵極?；蛘撸陕?lián)合多個(gè)球形凸塊以在每一接觸結(jié)構(gòu)上形成單一方條凸塊。柵極元件上的方條結(jié)構(gòu)由數(shù)字154表示。源極元件上的方條結(jié)構(gòu)由數(shù)字156表示，且漏極元件上的方條結(jié)構(gòu)由數(shù)字108表示?？捎裳由斓暮噶戏綏l凸塊、導(dǎo)電性環(huán)氧樹脂方條凸塊等形成每一方條結(jié)構(gòu)154、156、158。因此,方條凸塊可由與關(guān)于圖1的小焊料凸塊相同的材料組成。圖2B展示半導(dǎo)體功率裝置172，對(duì)于所述半導(dǎo)體功率裝置172，接觸方條結(jié)構(gòu)156及158已延伸了分別連接源極與源極的方條指狀物的相應(yīng)側(cè)結(jié)構(gòu)。因此，方條結(jié)構(gòu)176可被看作延伸到半導(dǎo)體的有源區(qū)的右側(cè)以用于與漏極接觸的單一接觸結(jié)構(gòu)。類似地，方條結(jié)構(gòu)178延伸到左側(cè)以聯(lián)合所有源極方條接觸結(jié)構(gòu)。在指狀物的右邊及左邊的延伸方條結(jié)構(gòu)可覆蓋有源區(qū)域內(nèi)的相應(yīng)漏極區(qū)及/或源極區(qū)。然而，這些連接結(jié)構(gòu)還可排列于有源區(qū)外(如(例如)在圖2B中所示)。實(shí)際半導(dǎo)體芯片可較大以支撐接觸方條176及178的側(cè)接觸結(jié)構(gòu)。圖3展示沿著圖1中的線2-2的穿過裸片的橫截面。如可看出，由并聯(lián)耦合的多個(gè)單元形成標(biāo)準(zhǔn)場效應(yīng)功率晶體管?？扇鐖D3中所示對(duì)稱地形成單元。此處，在襯底210上，形成外延層220。在外延層220內(nèi)，可由源極區(qū)域240所嵌入到的兩個(gè)基極區(qū)域230形成單元。在兩個(gè)基極區(qū)域之間，可形成漏極區(qū)域250。對(duì)于每一單元，兩個(gè)柵極260形成于外延層220的頂部上的絕緣層內(nèi)，其中柵極260至少覆蓋在源極區(qū)域240與外延層220之間的在基極區(qū)域內(nèi)的橫向通道區(qū)域。緊靠這個(gè)單元排列其它單元。又，可使用其它單元結(jié)構(gòu)，例如，基極與源極區(qū)域可對(duì)稱，以使得基極區(qū)域還可用于相鄰單元。如上所論述，可使用兩金屬層結(jié)構(gòu)將每一單元的每一晶體管的源極、漏極及柵極與凸塊金屬指狀物275、285、295互連，如在圖3中示意性地展示。第一金屬層提供到源極及漏極區(qū)域的窄接觸，且還提供柵極的互連。第二金屬層用以通過較寬開口將第一金屬層結(jié)構(gòu)與相應(yīng)凸塊金屬指狀物275、285、295連接?，F(xiàn)參看圖4，描繪經(jīng)配置用于在圖1或圖2A中展示的多個(gè)半導(dǎo)體功率裝置的連接的引線框的示意性平面圖及根據(jù)本發(fā)明的另一特定實(shí)例實(shí)施例的級(jí)聯(lián)連接的功率場效應(yīng)晶體管的示意圖。引線框312包括多個(gè)互連的引線指狀物，其足夠用于連接到至少兩個(gè)半導(dǎo)體功率裝置、用于兩個(gè)裸片102或用于包括兩個(gè)晶體管的單一裸片的在(a)中展示的引線框。兩個(gè)半導(dǎo)體功率裝置的電示意性互連圖展示于(b)處。圖5A到圖5C展示根據(jù)圖1到圖3的在引線框上安裝的半導(dǎo)體功率芯片的實(shí)例。在圖5A中，根據(jù)圖1或圖2A形·成的兩個(gè)單獨(dú)的功率半導(dǎo)體芯片102或152置放于引線框上。每一裝置因此與其它裝置絕緣。圖4B展示一個(gè)實(shí)例，其中根據(jù)圖1及圖2A中展示的原理形成的單一芯片430覆蓋兩個(gè)交叉指形源極-漏極-柵極接觸區(qū)。因此，芯片430必須提供在外延層內(nèi)的絕緣的裝置。這可通過將每一晶體管設(shè)置于其各自指明井中來進(jìn)行，這是因?yàn)榉駝t每一裝置的漏極將短路。圖5C展示經(jīng)結(jié)構(gòu)化以用于如在圖2B中展示的半導(dǎo)體功率裝置的實(shí)施例的引線框的實(shí)例。此處，用于漏極及源極接觸區(qū)域的“交叉指形引線框指狀物”并無必要，這是因?yàn)樵谟覀?cè)及左側(cè)上延伸的接觸區(qū)已分別提供這些區(qū)的電連接，如關(guān)于圖2B所論述。因此，可各自分別由單一條帶504、506a、508a形成引線框接觸區(qū)310、306a及308a，如在圖5C中所示。用于柵極的接觸引線框結(jié)構(gòu)保持與在圖5A及圖5B中展示的接觸引線框結(jié)構(gòu)相同。然而，根據(jù)另一實(shí)施例，柵極可具有延伸到右及/或左的接觸結(jié)構(gòu)154，其與圖5C中展示的結(jié)構(gòu)176及178類似。圖6展示使用焊料凸塊106的在引線框104上安裝的功率晶體管芯片102的橫截面圖。穿過源極指狀物且在接合后且封裝前截取截面圖。圖7展示如上所解釋安裝于引線框510上的芯片530的第一實(shí)例。所述引線框可具有多個(gè)外部接針570，在所展示的實(shí)例中，有8個(gè)接針。所展示的功率晶體管芯片530將四個(gè)接針570用于漏極連接，且將三個(gè)接針570用于源極連接。單一接針用于柵極連接。為了安裝目的且在囊封前，弓I線框可包括多個(gè)支撐連接，其中的三個(gè)由參考符號(hào)540參照。用于外部連接的接針570可為單一接針或形成一組連接的接針，如在圖7中所示。因此，在一個(gè)組內(nèi)的這些接針之間的任一支撐連接可保留。又，根據(jù)其它實(shí)施例，可將較寬接針用于源極漏極連接以支持較高電流。控制電路的某些應(yīng)用(詳言之，微控制器應(yīng)用)需要功率晶體管(例如，切換模式電源供應(yīng)器控制器、降壓式轉(zhuǎn)換器或電動(dòng)機(jī)控制應(yīng)用)的控制。這些應(yīng)用因此通常使用單獨(dú)的離散功率晶體管。根據(jù)各種實(shí)施例，可將脈寬調(diào)制器或甚至微控制器與如上所述的功率晶體管封裝在一起。圖8展示引線框610的實(shí)例，所述引線框610可支撐以常規(guī)接合技術(shù)耦合到引線框610的第一芯片620 (例如，微控制器芯片)及包括如上所述的一功率晶體管且使用以上提到的倒裝芯片凸塊接合技術(shù)安裝到引線框的第二芯片530。參考符號(hào)570再次指示引線框510的外部接針。引線框610此外展示于圖8中，具有多個(gè)支撐連接，其中的四個(gè)由參考符號(hào)540指示。如上所提到，在將裝置圍封于外殼中之前切掉這些支撐結(jié)構(gòu)以消除在框及到指明的接針570的恰當(dāng)連接中的任何有害的短路。如圖所示，第一芯片620可在引線框610上的適當(dāng)連接點(diǎn)處互連到源極、漏極及柵極指狀物中的至少一者。雖然第一芯片620將單一接針570用于到接合襯墊650的每一連接，但用于第二芯片的引線框的區(qū)段可再次將多個(gè)接針570連接到每一源極及漏極連接以提供低電阻且支持高電流。然而，根據(jù)各種實(shí)施例，可將其它外部接針(例如，較寬接針)用于第二芯片530的源極及/或漏極接點(diǎn)。如上所提到，第一芯片620可為可操作以與功率晶體管直接界面連接的脈寬調(diào)制裝置、控制器或微控制器。為此，這些裝置具有能夠直接驅(qū)動(dòng)功率晶體管的柵極的整合式驅(qū)動(dòng)器。圖9展示包括引線框710的又一實(shí)施例，所述引線框710具有通過標(biāo)準(zhǔn)線接合連接的微控制器芯片620及按如上解釋的倒裝芯片技術(shù)安裝的兩個(gè)功率晶體管芯片720及730。具有兩個(gè)功率晶體管的區(qū)段·對(duì)應(yīng)于在圖3中展示的引線框。此處，與圖8相比，提供額外外部接針710，用于與互連的源極-漏極區(qū)段310經(jīng)由接合線750耦合。兩個(gè)晶體管芯片720、730的任一源極、漏極及/或柵極可經(jīng)由微控制器芯片620的接合線740連接到接合襯墊650，如在圖9中例示性地展示。再次，圖9展示將在囊封之前移除的多個(gè)支撐結(jié)構(gòu)540。各圖中展示的實(shí)施例并不限于場效應(yīng)晶體管，而還可用于任何類型的雙極晶體管結(jié)構(gòu)。雖然本發(fā)明的實(shí)施例已經(jīng)描繪、描述，且通過參照本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施例而加以界定，但這些參照并不暗示對(duì)本發(fā)明的限制，且不應(yīng)推斷出此限制。如所屬領(lǐng)域且得益于本發(fā)明的一般技術(shù)人員將想到，所揭示的標(biāo)的物能夠在形式及功能方面具有相當(dāng)大的修改、變更及等效物。本發(fā)明的描繪及描述的實(shí)施例僅為實(shí)例，且并未詳盡論述本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體功率芯片,其包括: 半導(dǎo)體裸片，其具有制造于其襯底上的功率裝置，其中所述功率裝置包括排列于所述半導(dǎo)體裸片的頂部上的至少一第一接觸元件、多個(gè)第二接觸元件及多個(gè)第三接觸元件；安置于所述多個(gè)第二元件及所述多個(gè)第三元件中的每一者上的多個(gè)球形凸塊或方條凸塊；及 在所述至少一第一接觸元件上的至少一球形凸塊或方條。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率芯片，其中所述第一接觸元件為柵極接觸元件，所述第二接觸元件為源極接觸元件，且所述第三接觸元件為漏極接觸元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率芯片，其中所述多個(gè)球形凸塊經(jīng)聯(lián)合以形成單一方條凸塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率芯片，其中每一接觸元件具有細(xì)長條帶的形式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率芯片，其進(jìn)一步包括多個(gè)第一接觸元件，其中每一第一接觸元件包括多個(gè)球形凸塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率芯片，其進(jìn)一步包括多個(gè)第一接觸元件，其中每一第一接觸元件包括實(shí)質(zhì)上沿著所述第一接觸元件延伸的方條凸塊。
7.一種半導(dǎo)體功率裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體功率芯片，所述半導(dǎo)體功率裝置進(jìn)一步包括: 引線框，其具有包括柵極引線指狀物、源極引線指狀物及漏極引線指狀物的區(qū)，所述引線指狀物經(jīng)調(diào)適以匹配所述多個(gè)球形凸塊或所述方條凸塊以用于連接到所述至少一柵極接觸元件、所述多個(gè)源極接觸元件及所述多個(gè)漏極接觸元件中的每一者。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中每一引線指狀物具有細(xì)長條帶的形式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中所述引線框進(jìn)一步包括分別互連所述漏極引線指狀物與所述源極引線指狀物的左連接元件及右連接元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中所述漏極引線指狀物及所述源極引線指狀物經(jīng)交替排列以形成交叉指形結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體功率裝置，其進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的多個(gè)球形凸塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體功率裝置，其進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的方條凸塊。
13.一種半導(dǎo)體功率裝置，其包括至少第一半導(dǎo)體功率芯片及第二半導(dǎo)體功率芯片，每一半導(dǎo)體功率芯片根據(jù)權(quán)利要求2而形成，所述半導(dǎo)體功率裝置進(jìn)一步包括: 引線框，其具有第一區(qū)及第二區(qū)，每一第一區(qū)及第二區(qū)包括柵極引線指狀物、源極引線指狀物及漏極引線指狀物，所述引線指狀物經(jīng)調(diào)適以匹配所述多個(gè)球形凸塊或所述方條凸塊以用于分別連接到所述第一半導(dǎo)體芯片及所述第二半導(dǎo)體芯片的所述至少一柵極接觸元件、所述多個(gè)源極接觸元件及所述多個(gè)漏極接觸元件中的每一者。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中每一引線指狀物具有細(xì)長條帶的形式。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中所述引線框進(jìn)一步包括用于所述第一功率半導(dǎo)體芯片及所述第二功率半導(dǎo)體芯片中的每一者的分別互連所述漏極引線指狀物與所述源極引線指狀物的左連接元件及右連接元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中所述漏極引線指狀物及所述源極引線指狀物經(jīng)交替排列以形成交叉指形結(jié)構(gòu)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中所述引線框還將所述第一半導(dǎo)體芯片的源極與所述第二半導(dǎo)體芯片的漏極連接在一起。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體功率裝置，其進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的多個(gè)球形凸塊。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體功率裝置，其進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的方條凸塊。
20.一種半導(dǎo)體裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體功率芯片，所述半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步包括: 另一芯片； 引線框，其具有:包括柵極引線指狀物、源極引線指狀物及漏極引線指狀物的第一區(qū)，所述引線指狀物經(jīng)調(diào)適以匹配所述多個(gè)球形凸塊或方條凸塊以用于連接到所述半導(dǎo)體功率芯片的所述至少一柵極接觸元件、所述多個(gè)源極接觸元件及所述多個(gè)漏極接觸元件中的每一者；及經(jīng)配置用于線接合所述另一芯片的第二區(qū)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中每一引線指狀物具有細(xì)長條帶的形式。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中所述引線框進(jìn)一步包括分別互連所述漏極引線指狀物與所述源極引線指狀物的左連接元件及右連接元件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中所述漏極引線指狀物及所述源極引線指狀物經(jīng)交替排列以形成交叉指形結(jié)構(gòu)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體裝置，其進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的多個(gè)球形凸塊或方條凸塊。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述另一芯片為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的微控制器芯片。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述另一芯片為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的脈寬調(diào)制芯片。
27.—種半導(dǎo)體裝置，其包括至少第一半導(dǎo)體功率芯片及第二半導(dǎo)體功率芯片，每一半導(dǎo)體功率芯片根據(jù)權(quán)利要求2而形成，所述半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步包括: AA- ~- -H-* LL 弟二心片； 引線框，其具有:第一區(qū)及第二區(qū)，每一第一區(qū)及第二區(qū)包括柵極引線指狀物、源極引線指狀物及漏極引線指狀物，所述引線指狀物經(jīng)調(diào)適以匹配所述多個(gè)球形凸塊或所述方條凸塊以用于分別連接到所述第一半導(dǎo)體芯片及所述第二半導(dǎo)體芯片的所述至少一柵極接觸元件、所述多個(gè)源極接觸元件及所述多個(gè)漏極接觸元件中的每一者；及經(jīng)配置以用于線接合所述另一芯片的第三區(qū)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中用于所述第一半導(dǎo)體功率芯片及所述第二半導(dǎo)體功率芯片的每一引線指狀物具有細(xì)長條帶的形式。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中所述引線框進(jìn)一步包括用于所述第一半導(dǎo)體功率芯片及所述第二半導(dǎo)體功率芯片中的每一者的分別互連所述漏極引線指狀物與所述源極引線指狀物的左連接元件及右連接元件。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的半導(dǎo)體功率裝置，其中所述漏極引線指狀物及所述源極引線指狀物經(jīng)交替排列以形成交叉指形結(jié)構(gòu)。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置，其進(jìn)一步包括安置于所述至少一柵極接觸元件上的多個(gè)球形凸塊或方條凸塊。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第三芯片為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的微控制器芯片。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第三芯片為可操作以控制所述半導(dǎo)體功率芯片的脈寬調(diào)制芯片。
34.一種半導(dǎo)體功率芯片，其包括: 半導(dǎo)體裸片，其具有制造于其襯底上的功率裝置，其中所述功率裝置包括排列于所述半導(dǎo)體裸片頂部上的至少一第一接觸元件、多個(gè)第二接觸元件及多個(gè)第三接觸元件； 多個(gè)方條凸塊，每一方條凸塊安置于所述多個(gè)第二兀件中的一者上及所述多個(gè)第三兀件中的一者上；其中用于所述第二接觸元件的所述方條凸塊朝向所述半導(dǎo)體裸片的一側(cè)延伸且由第一方條側(cè)結(jié)構(gòu)聯(lián)合，且用于所述第三接觸元件的所述方條凸塊朝向所述半導(dǎo)體裸片的另一側(cè)延伸且由第二方條側(cè)結(jié)構(gòu)聯(lián)合； 在所述至少一第一接觸元件上的至少一球形凸塊或方條。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的半導(dǎo)體功率芯片，其中所述第一接觸元件為柵極接觸元件，所述第二接觸元件為源極接觸元件，且所述第三接觸元件為漏極接觸元件。
36.一種半導(dǎo)體功率裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求34所述的半導(dǎo)體功率芯片，所述半導(dǎo)體功率裝置進(jìn)一步包括: 引線框，其具有用于與所述第一接觸元件接觸的第一區(qū)、用于與所述第一方條側(cè)結(jié)構(gòu)接觸的第二區(qū)及用于與所述第二方條側(cè)結(jié)構(gòu)接觸的第三區(qū)。
37.一種半導(dǎo)體功率裝置，其包括根據(jù)權(quán)利要求36所述的半導(dǎo)體功率芯片，其中所述引線框并不實(shí)質(zhì)上覆蓋所述第二接觸元件及所述第三接觸元件。
全文摘要
一種半導(dǎo)體功率芯片可具有半導(dǎo)體裸片(102)，其具有制造于其襯底上的功率裝置，其中所述功率裝置具有排列于所述半導(dǎo)體裸片的頂部上的至少一第一接觸元件(110、G)、多個(gè)第二接觸元件(S)及多個(gè)第三接觸元件(D)；安置于所述多個(gè)第二元件及所述多個(gè)第三元件中的每一者上的多個(gè)球形凸塊(106、108)或方條凸塊；及在所述至少一第一接觸元件上的至少一球形凸塊(104)或方條。
文檔編號(hào)H01L23/482GK103222051SQ201180055843
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者格雷戈里·迪克斯 申請(qǐng)人:密克羅奇普技術(shù)公司