[发明专利]半导体器件和形成具有带有高电介质密封的RF天线中介层的半导体封装的方法

说明书

一种半导体器件具有衬底和设置在衬底的表面上的电气部件。天线中介层被设置在衬底上。第一密封剂被沉积在天线中介层周围。第一密封剂具有高介电常数。天线中介层具有作为天线而操作的导电层和具有小于第一密封剂的高介电常数的低介电常数的绝缘层。天线中介层由具有多个天线中介层的天线衬底制成。凸块形成在天线衬底上，并且天线衬底被单体化以制作多个天线中介层。第二密封剂被沉积在电气部件上。第二密封剂具有小于第一密封剂的高介电常数的低介电常数。屏蔽层被设置在第二密封剂上。

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件，并且更具体地涉及一种半导体器件和形成具有带有高介电常数密封的RF天线中介层（interposer）的半导体封装的方法。

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，诸如RF信号处理。半导体器件必须连接到RF天线，以发射和接收RF信号。RF天线可以位于半导体器件的外部，例如在PCB上。替代地，RF天线可以集成在半导体封装中。集成RF天线通常在半导体封装的情况下被嵌入和/或占据该封装的相对小的面积。现有技术中已知的集成RF天线缺乏RF发射和接收性能和质量。特别地，为了诸如封装上天线（AoP）之类的高速器件中的多功能集成和信号输入/输出稳定性，衬底层的数目已经持续地增加。衬底层的较高的数目增加了制造成本和交付周期。衬底层的较高数目可能引起翘曲并且引入缺陷，从而降低产量和可靠性。

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-2h图示了形成具有高介电常数密封的RF天线中介层衬底的过程；

图3a-3h图示了形成具有半导体管芯、互连衬底和RF天线中介层的半导体封装的过程；

图4a-4b图示了对RF天线中介层进行平面化；

图5a-5e图示了形成具有半导体管芯、互连衬底和RF天线中介层的半导体封装的另一过程；

图6a-6c图示了形成具有半导体管芯、互连衬底和全宽度RF天线衬底的半导体封装的过程；

图7图示了集成的RF天线中介层以及在密封上具有密封剂凸块的半导体封装；

图8图示了集成的RF天线中介层以及在RF天线中介层上具有密封剂凸块的半导体封装；以及

图9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，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个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。