[发明专利]在单面上带块形连接的垂直导电倒装芯片式器件

说明书

发明背景

本发明涉及半导体器件封装和制作这种封装的方法，更特别地涉及到芯片级的封装及其生产方法。

已知半导体器件封装用于装套和保护半导体管芯以及提供至管芯电极输出连接。通常，半导体管芯从很大的母片切割而成，其中，管芯扩散和金属化处理在传统的晶片处理设备中进行。这样的管芯可以是二级管、场效应管、可控硅整流器之类。管芯易碎，必须保护管芯表面不受外界环境的损害。此外，合宜的导线必须连接到管芯电极上用于电路中管芯的连接。

通常，这样的管芯通过切片从晶片分割而得，管芯的底部安装于具有接收对应管芯的套片部分的电路板的一部分并与之连接。管芯的顶部电极随后通常用导线与电路板的其它部分连接，电路板随后用于外部连接。这样的导线连接是精密的且减慢了安装进程。它们还提供了相当高的电阻和电感。

希望在许多场合中，封装的半导体器件可从封装的一边安装，使完成电路板上迅速而可靠的安装，同时提供低电阻连接。

发明内容

本方面提供了新颖的半导体管芯封装，包含安装在电路板或其它使用芯片一个表面的电子接口上的“倒装芯片式”。特别地，封装有连接，举例来说，与封装同边的栅极连接、源极连接和漏极连接(对于MOSFET)，并且可通过在分别与电路板上的外部栅极、源极和漏极连接相连的芯片表面形成焊球来安装。

与芯片的源极连接通过芯片源极上的焊球来完成，焊球被固定，这样依赖它们将与电路板上适当的源极电子连接相连。封装被这样构造，使得漏极在同一表面上。

在一实施例中，有源结在载流子浓度(例如，P^-)相对较低的层中，该层在源极之下但却在具有相对较高的相同类型载流子(比如，P⁺)浓度的基片之上。在与源电极分离的区域的相同表面上固定着至少一个漏极。扩散区或“散热片”穿过相对基片载流子浓度较低的层，从顶部漏极延伸并在顶部漏极之下。扩散区与基片具有相同的载流子浓度和载流子类型(比如，P⁺)。由此，建立了一条电子通道，从源极开始，穿过有源元件到达基片，再穿过扩散区到达顶部漏极。

正如所提到的，漏极与源极和栅极在同一表面，并由此可使用对应适当的外部漏极连接的位置的焊球安装至电路板。

在另一实施例中，代替在漏极连接之下使用扩散区，载流子浓度相对较低的层可被蚀刻至基片并用漏极填充。这可在——比如，垂直导电沟道型器件的——沟道蚀刻步骤的同时完成。

在本方面的还有一个实施例中，在公用芯片中形成了两个垂直导电MOSFET器件，它们的源极区横向叉指排列而公用一个漏极基片。这种结构形成了固有双向开关。所有的连接提供在顶面，连接球可沿着绕矩形芯片对角线呈对称的直行分布，以简化对电路板支持的连接。芯片的底部可具有在具有共有漏极的邻近器件之间提供低电阻电流通路的厚金属层。在芯片用其相对印刷电路板的顶面安装时，它还能够提高导热性。

本方面的其它特征和优点将从以下参考附图的本发明描述中变得更为明显。

附图说明

图1是本发明第一实施例的透视图。

图2是连接块形成前图1器件的金属化图案的俯视图。

图3显示了在焊块形成后图2的晶片。

图4是通过对应图2中线4-4截面区域的小区域展示的图2的横截面，并在图中显示了源极和漏极顶部的金属化。

图5是显示图1和图3接触球的尺寸和间距的布置图。

图6是图2沿横截线6-6和栅极总线的横截面。

图7显示了使用P⁺散热片扩散使得将漏极金属的顶部连接与P⁺基片连接。

图8显示了制造图4顶面的漏极至P⁺基片的连接的修改的连接结构。

图9是本发明另一个实施例金属化顶面的俯视图。

图10显示了图9在适当位置带成行的接触球。

图11是图9取代图4沟道结构的平面连接图案的横截面。

图12是本发明的还有一个实施例的横截面，与图4的相同但在共有的芯片上使用了两个MOSFET，产生了双向导电器件，并且还是图14沿着图中的截面线12-12的横截面。

图13是图12器件的电路的图解。

图14是诸如图12和图13之类器件的俯视图。

图15是图14器件的正视图。

图16至图19显示了图14器件的进一步变化。

具体实施方式的详细描述