发明名称 利用隆起互连材料之半导体元件封装体
摘要 一种半导体封装体,其包含导性罐、容纳于该罐内部且连接至其一侧处之其内部份之半导体晶片、于该半导体晶片之另一侧上形成之至少一互连结构,及置于半导体晶片之另一侧上围绕互连结构且至少延伸该罐之钝化层。
申请公布号 TWI277162 申请公布日期 2007.03.21
申请号 TW093132201 申请日期 2004.10.22
申请人 国际整流器公司 发明人 史坦汀 马汀
分类号 H01L21/60(2006.01) 主分类号 H01L21/60(2006.01)
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种半导体封装体,包含: 半导体元件,其具有于其第一表面上之第一电极, 于其相对之第二表面上之第二电极; 导性罐,该导性罐包含一内部份及至少一壁,该壁 包含用于外部电连接之外连接表面; 导性黏合剂,其被置于该第一电极及该内部份间, 以使该内部份与第一电极呈电及机械连接,藉此, 该半导体元件被附接至该内部份且与该至少一壁 间隔开; 导电性互连结构,其系与该第二电极呈电及机械连 接;及 钝化层,其于该第二电极上形成,且被置于该半导 体元件与该至少一壁间之空间内,其中,该互连系 经该钝化结构延伸。 2.如申请专利范围第1项之半导体封装体,其中,该 钝化结构系包含以矽为主之聚合物。 3.如申请专利范围第1项之半导体封装体,其中,该 至少一壁围绕该内部份。 4.如申请专利范围第3项之半导体封装体,其中,该 罐系包含铜。 5.如申请专利范围第1项之半导体封装体,其中,该 罐系包含铜。 6.如申请专利范围第1项之半导体封装体,其中,该 半导体元件系动力MOSFET、二极体,或IGBT。 7.如申请专利范围第1项之半导体封装体,其中,该 导性黏合剂系焊料或导性环氧化物。 8.如申请专利范围第1项之半导体封装体,其中,该 互连系包含藉由导性黏合剂彼此胶黏之导电性颗 粒。 9.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 黏合剂包含焊料。 10.如申请专利范围第9项之半导体封装体,其中,该 焊料包含锡-银焊料。 11.如申请专利范围第10项之半导体封装体,其中,该 锡-银焊料系实质上由99.5% Sn、3.8%银,及0.7% Cu(以重 量计)所组成之组成物。 12.如申请专利范围第9项之半导体封装体,其中,该 焊料系实质上由95% Sn及5% Sb(以重量计)所组成之组 成物。 13.如申请专利范围第9项之半导体封装体,其中,该 焊料系高铅焊料。 14.如申请专利范围第9项之半导体封装体,其中,该 焊料系锡-铅焊料。 15.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系球形。 16.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系立方体状。 17.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系平行六面体。 18.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒包含铜。 19.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系以镍障壁物电镀。 20.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系以锡钝化。 21.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系以银钝化。 22.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒包含镍。 23.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒包含锡银。 24.如申请专利范围第8项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒包含锡-铋。 25.如申请专利范围第1项之半导体封装体,其中,该 导电性黏合剂包含该互连总重量之50-58%,且该导电 性颗粒包含该互连总重量之5-40%。 26.如申请专利范围第22项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒尺寸系15 um-65 um。 27.如申请专利范围第1项之半导体封装体,其中,该 钝化系延伸过该至少一壁。 28.一种半导体封装体,包含: 半导体元件,其具有于其第一表面上之第一电极, 于其相对之第二表面上之第二电极; 导性罐,该导性罐包含一内部份及至少一壁,该壁 包含用于外部电连接之外连接表面; 导性黏合剂,其被置于该第一电极及该内部份间, 以使该内部份与第一电极呈电及机械连接,藉此, 该半导体元件被附接至该内部份且与该至少一壁 间隔开;及 导电性互连结构,其系与该第二电极呈电及机械连 接; 其中,该互连包含数个导电性颗粒,其系藉由导性 黏合剂胶黏在一起。 29.如申请专利范围第28项之半导体封装体,进一步 包含钝化层,其于该第二电极上形成,且被置于该 半导体元件与该至少一壁间之空间内,其中,该互 连系经该钝化结构延伸。 30.如申请专利范围第29项之半导体封装体,其中,该 钝化层延伸过该至少一壁。 31.如申请专利范围第29项之半导体封装体,其中,该 钝化结构包含以矽为主之聚合物。 32.如申请专利范围第29项之半导体封装体,其中,该 至少一壁围绕该内部份。 33.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 罐系包含铜。 34.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 半导体元件系动力MOSFET、二极体,或IGBT。 35.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导性黏合剂系焊料或导性环氧化物。 36.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 黏合剂包含焊料。 37.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 焊料包含锡-银焊料。 38.如申请专利范围第37项之半导体封装体,其中,该 锡-银焊料系实质上由99.5% Sn、3.8%银,及0.7% Cu(以重 量计)所组成之组成物。 39.如申请专利范围第36项之半导体封装体,其中,该 焊料系实质上由95% Sn及5% Sb(以重量计)所组成之组 成物。 40.如申请专利范围第36项之半导体封装体,其中,该 焊料系高铅焊料。 41.如申请专利范围第36项之半导体封装体,其中,该 焊料系锡-铅焊料。 42.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系球形。 43.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系立方体状。 44.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系平行六面体。 45.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒包含铜。 46.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系以镍障壁物电镀。 47.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系以锡钝化。 48.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒系以银钝化。 49.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒包含镍。 50.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒包含锡银。 51.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒包含锡-铋。 52.如申请专利范围第28项之半导体封装体,其中,该 导电性黏合剂包含该互连总重量之50-58%,且该导电 性颗粒包含该互连总重量之5-40%。 53.如申请专利范围第54项之半导体封装体,其中,该 导电性颗粒尺寸系15 um-65 um。 54.一种半导体元件,包含: 半导体晶片,其具有位于其第一表面上之至少一第 一动力电极及一控制电极;及 互连结构,其系于该动力电极及该控制电极上形成 ,该互连结构包含数个导电性颗粒,其系藉由导性 黏合剂彼此胶黏。 55.如申请专利范围第54项之半导体元件,进一步包 含位于该第一表面上之第二动力电极,该第二动力 电极进一步包含互连结构,该互连结构包含数个导 电性颗粒,其系藉由导性黏合剂彼此胶黏。 56.如申请专利范围第54项之半导体元件,进一步包 含位于该半导体晶片之第二表面上之第二动力电 极,及导性罐,其中,该第二动力电极系与该导性罐 之内表面电连接。 57.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该黏 合剂包含焊料。 58.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该焊 料包含锡-银焊料。 59.如申请专利范围第58项之半导体元件,其中,该锡 -银焊料系实质上由99.5% Sn、3.8%银,及0.7% Cu(以重量 计)所组成之组成物。 60.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该焊 料系实质上由95% Sn及5% Sb(以重量计)所组成之组成 物。 61.如申请专利范围第57项之半导体元件,其中,该焊 料系高铅焊料。 62.如申请专利范围第57项之半导体元件,其中,该焊 料系锡-铅焊料。 63.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒系球形。 64.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒系立方体状。 65.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒系平行六面体。 66.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒包含铜。 67.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒系以镍障壁物电镀。 68.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒系以锡钝化。 69.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒系以银钝化。 70.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒包含镍。 71.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒包含锡银。 72.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒包含锡-铋。 73.如申请专利范围第54项之半导体元件,其中,该导 电性黏合剂包含该互连总重量之50-58%,且该导电性 颗粒包含该互连总重量之5-40%。 74.如申请专利范围第73项之半导体元件,其中,该导 电性颗粒尺寸系15 um-65 um。 75.一种半导体封装体,包含: 半导体元件; 罐,其具有该半导体件所在之内部份;及 于该罐上之金精加工层。 76.如申请专利范围第75项之半导体封装体,其中,该 元件系动力MOSFET、二极体、IGBT,或动力IC。 77.如申请专利范围第75项之半导体封装体,其中,该 元件系与该罐之该内部份电连接。 78.如申请专利范围第75项之半导体封装体,其中,该 金精加工层之厚度系0.05-0.2um。 79.一种半导体封装体,包含: 半导体元件,其具有于其第一表面上之第一电极, 于其相对之第二表面上之第二电极; 导性罐,该导性罐包含一内部份及至少一壁,该壁 包含用于外部电连接之外连接表面; 导性黏合剂,其被置于该第一电极及该内部份间, 以使该内部份与第一电极呈电及机械连接,藉此, 该半导体元件被附接至该内部份且与该至少一壁 间隔开; 导电性互连结构,其系与该第二电极呈电及机械连 接;及 钝化层,其于该第二电极上形成,且被置于该半导 体元件与该至少一壁间之空间内,其中,该互连系 经该钝化结构延伸。 80.如申请专利范围第79项之半导体封装体,其中,该 互连结构包含焊料。 81.如申请专利范围第80项之半导体封装体,其中,该 焊料系由99.5% Sn、3.8%银,0.7% Cu(以重量计)所组成。 82.如申请专利范围第80项之半导体封装体,其中,该 焊料系由96% Sn, 4% Ag(以重量计)所组成。 83.如申请专利范围第80项之半导体封装体,其中,该 焊料系由90% Sn, 10% Ag(以重量计)所组成。 84.如申请专利范围第80项之半导体封装体,其中,该 焊料系由95% Pb, 5% Sn(以重量计)所组成。 85.如申请专利范围第80项之半导体封装体,其中,该 钝化层包含矽环氧化物或矽聚酯。 86.如申请专利范围第80项之半导体封装体,其中,该 钝化层包含矽环氧化物、矽聚酯、丙烯酸酯、热 催化剂,及紫外线单体部份催化剂。 图式简单说明: 第1及2图例示依据习知技艺形成焊料凸块互连之 技术。 第3图例示以依据本发明之糊料形成之互连之主体 之一部份。 第4及5图例示用以形成依据本发明之互连之技术 。 第6图显示依据习知技艺之封装体之截面图。 第7图显示被改质包含依据本发明之互连之封装体 之第一实施例之截面图。 第8图显示包含依据本发明之互连之封装体之第二 实施例之侧面图。 第9图显示包含依据本发明之互连之封装体之第三 实施例之侧面图。 第10图显示被改质包含位于其电极上之互连之半 导体晶片之顶平面图。 第11图显示第10图所示半导体晶片以箭头11-11方向 所见之侧平面图。 第12图显示以包含依据本发明形成之互连之半导 体晶片形成之封装体之第一变体之透视图。 第13图显示以包含依据本发明形成之互连之半导 体晶片形成之封装体之第二变体之透视图。 第14图显示第13图所示封装体沿14-14线以箭头方向 所见之截面图。 第15图显示依据习知技艺之封装体之截面图。 第16图显示包含依据本发明形成之互连之覆晶半 导体元件。 第17图例示含有制得具有依据本发明之互连之晶 片之晶圆。 第18A图例示依据习知技艺之封装体与电路板连接 时之截面图。 第18B图例依据本发明之封装物与电路板连接时之 截面图。
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