[发明专利]半导体器件和在半导体器件上形成多层屏蔽结构的方法

说明书

本公开涉及半导体器件和在半导体器件上形成多层屏蔽结构的方法。半导体器件具有衬底和设置在衬底上的电元器件。封装剂设置在衬底和电元器件上。在封装剂上形成多层屏蔽结构。多层屏蔽结构具有铁磁材料的第一层和保护层或导电层的第二层。铁磁材料可以是铁、镍、镍铁合金、铁硅合金、硅钢、镍铁钼合金、镍铁钼铜合金、铁硅铝合金、镍锌、锰锌、其他铁氧体、非晶磁性合金、非晶金属合金或纳米晶合金。第一层可以是单个、均质材料。保护层可以是不锈钢、钽、钼、钛、镍或铬。导电层可以是铜、银、金或铝。多层屏蔽结构保护电元器件免受低频和高频干扰。

技术领域

本发明一般地涉及半导体器件，并且更特别地涉及在半导体器件上形成多层屏蔽结构的方法和半导体器件。

背景技术

半导体器件通常在现代电子产品中找到。半导体器件执行各种各样的功能，例如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子器件、光电、以及为电视显示器产生视觉图像。半导体器件在通信、功率转换、网络、计算机、娱乐和消费产品的领域中找到。半导体器件也在军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公设备中找到。

半导体器件，特别地在高频应用（例如射频（RF）无线通信）中，通常包含一个或多个集成无源器件（IPD）以执行必要的电功能。IPD易经受：电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）、谐波失真或其他器件间干扰（例如，电容性、电感性或导电耦合，也称为串扰），它们可能干扰IPD的操作。数字电路的高速切换也产生干扰。

为了小空间中的更高密度和扩展的电功能，多个半导体管芯和IPD可以集成到系统级封装（SIP）模块或其他电子器件组件中。在SIP模块内，半导体管芯和IPD被安装到用于结构支撑和电互连的衬底。封装剂沉积在半导体管芯、IPD和衬底上。通常在封装剂上形成屏蔽层，以隔离或阻挡敏感电路免受EMI、RFI、谐波失真或其他器件间干扰。

电子器件和模块可能产生或易经受高频和低频干扰。高频干扰通常高于1.0千兆赫（GHz），而低频干扰低于1.0GHz。低频干扰可能由从各种源发射的磁场以及由以高频操作的SiP或高密度电路辐射的电磁噪声干扰产生，所述源例如Qi-WPC兼容器件、近场通信（NFC）器件、射频标识（RFID）器件、电力事务联盟（PMA）兼容器件、无线电力联盟（A4WP）兼容器件、无线充电技术（WCT）器件、开关电源、电感器模块和磁性随机存取存储器（RAM）。高频屏蔽可以用导电材料涂层（例如银（Ag）或铜（Cu））制成。然而，大多数屏蔽材料对于特别地来自低频磁场的低频干扰而言是无效的。

附图说明

图1a-1c示出具有由切道分离的多个半导体管芯的半导体晶片；

图2a-2f示出在SIP模块上形成多层屏蔽结构的过程；

图3a-3g示出多层屏蔽结构的各种逐层实施例；

图4示出多层屏蔽结构的一般化的逐层实施例；以及

图5示出具有安装到PCB表面的不同类型的封装的印刷电路板（PCB）。

附图说明

在以下描述中，参考附图在一个或多个实施例中描述本发明，在所述附图中，相同的数字表示相同或类似的要素。虽然根据用于实现本发明目的的最佳模式描述本发明，但是本领域技术人员将会理解，本发明旨在覆盖可以包括在由所附权利要求以及由以下公开和附图支持的它们的等同物限定的本发明的精神和范围内的替代、修改和等同物。本文中所使用的术语“半导体管芯”指代单数形式和复数形式的词语两者，且因此可以指代单个半导体器件和多个半导体器件两者。

半导体器件通常使用两种复杂的制造工艺来制造：前端制造和后端制造。前端制造涉及在半导体晶片的表面上形成多个管芯。晶片上的每个管芯包含被电连接以形成功能电路的有源和无源电元器件。有源电元器件，例如晶体管和二极管，具有控制电流流动的能力。无源电元器件，例如电容器、电感器和电阻器，产生为执行电路功能所需的电压和电流之间的关系。