[发明专利]半导体器件以及在衬底上形成用于散热器/屏蔽结构的接地连接的凸块焊盘阵列的方法

说明书

一种半导体器件具有衬底、以及以阵列形成在衬底上的多个第一凸块。在第一凸块的至少两侧上、在衬底上形成第二凸块的阵列。在第一凸块上设置电气部件。在衬底和电气部件上设置封装结构。封装结构具有水平构件以及从水平构件延伸以形成腔体的腿部。封装结构耦合到第二凸块的阵列。封装结构包括作为散热器或屏蔽层而操作的材料。屏蔽层通过第二凸块的阵列进行接地连接。第一凸块和第二凸块具有相似的高度和宽度，以在相同的制造步骤中形成。在第二凸块的阵列上设置保护层，诸如导电环氧树脂。

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件，并且更特别地涉及一种半导体器件以及在衬底上形成用于散热器/屏蔽结构的接地连接的凸块焊盘阵列的方法。

背景技术

半导体器件通常在现代电子产品中被找到。半导体器件执行宽泛范围的功能，诸如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子器件、光电、以及为电视显示器创建视觉图像。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被找到。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被找到。

半导体器件、特别是在诸如射频（RF）无线通信之类的高频应用中通常包含一个或多个集成无源器件（IPD），以执行必要的电气功能。IPD易受电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）、谐波失真或其他器件间干扰（诸如，电容、电感或电导耦合，也被称为串扰）的影响，这可能会干扰它们的操作。数字电路的高速切换也会生成干扰。

为了小空间中的更高密度以及扩展的电气功能，可以集成多个半导体管芯和分立的IPD。半导体管芯和分立的IPD被安装到具有管芯凸块的衬底以用于结构支撑和电气互连。密封剂被沉积在半导体管芯、分立的IPD和衬底上。在密封剂上形成屏蔽层，以隔离敏感电路。屏蔽层需要进行与衬底的接地连接，以将电荷分流走并且有效地降低RFI/EMI。

屏蔽层与衬底之间的接地连接可以是导电胶或导电环氧树脂，其在接地焊盘上具有接地凸块。为了用于屏蔽层的接地连接以及防止氧化，需要导电胶和接地凸块。接地凸块通常比管芯凸块大得多。因此，接地凸块不能与管芯凸块一起形成，并且反之亦然。管芯凸块和接地凸块的高度和宽度中的差异需要不同的凸块形成步骤，例如，管芯凸块的第一凸起过程和接地凸块的第二凸起过程。除了形成管芯凸块以电连接半导体管芯之外，导电胶和凸块材料还需要更多的制造步骤。附加的制造步骤增加了成本以及在制造过程中引入缺陷的机会。此外，管芯凸块和接地凸块的高度和宽度中的差异可能形成空隙，并且使屏蔽层处于歪斜或倾斜状态中。

附图说明

图1a-1c图示了具有由锯道（saw street）分开的多个半导体管芯的半导体晶圆；

图2a-2k图示了在衬底上形成用于散热器/屏蔽结构的接地连接的凸块焊盘阵列的过程；

图3图示了在衬底上具有用于散热器/屏蔽结构的接地连接的凸块焊盘阵列的半导体封装的透视图；以及

图4图示了具有安装到印刷电路板（PCB）的表面的不同类型的封装的PCB。

具体实施方式

在参考附图的以下描述中，在一个或多个实施例中描述了本发明，其中类似的数字表示相同或相似的元件。虽然在实现本发明目的的最佳模式方面描述了本发明，但是本领域技术人员将领会到，本发明旨在覆盖如由所附权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围内可以包括的替代方案、修改和等同物，所附权利要求及其等同物由以下公开和附图支持。本文中使用的术语“半导体管芯”指代单词的单数和复数形式两者，并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过程来制造：前端制造和后端制造。前端制造涉及在半导体晶圆的表面上形成多个管芯。晶圆上的每个管芯包含有源和无源电气部件，其被电连接以形成功能电路。有源电气部件（诸如晶体管和二极管）具有控制电流流动的能力。无源电气部件（诸如电容器、电感器和电阻器）创建了对于执行电路功能所必要的电压与电流之间的关系。