[发明专利]一种具有低电阻损耗三维封装结构及其工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有低电阻损耗三维封装结构及其工艺方法，属于半导体封装技术领域。

背景技术

在集成电路当中，功率器件是一个重要的应用领域，所谓功率器件，就是通过集成电力的工作方式来控制功率电子器件的工作，利用功率电子器件来提供大功率输出，功率器件通常工作于高电压、大电流的条件下，普遍具备耐压高、工作电流大、自身耗散功率大等特点。一般来说，功率器件是通过焊接的方式电性连接至基板上，所以这就要求功率器件背面金属化来使接触电极部分有良好的电性接触以及增加散热性能，背面金属化是功率器件制造过程中非常重要的技术，其质量对可靠性有很高的要求，其工艺要求也相当复杂，首先背镀金属的材料选择要考虑与硅材的粘附性，如果粘附性不好，形成接触时空洞较多，粘结机械强度不够，增大了界面上的接触热阻；另外还需考虑晶圆、晶圆焊料与底层的各层之间的热匹配度，即需要保证各层材料之间的热膨胀系数要相近，若热膨胀系数差异较大，则背镀金属层和硅层之间容易形成缝隙，降低其可靠性能。尤其对于尺寸大而厚度薄的晶圆来说加工制程更加困难，在制程中很容易出现晶圆破裂的问题，从而降低生产良率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种具有低电阻损耗三维封装结构及其工艺方法，功率器件制作的时候省去背镀金属的工艺步骤，节省芯片成本，并且采用先封装后蚀刻工艺流程，将功率器件埋入基板内部，增加整个封装结构的集成度，制程中在功率器件表面直接电镀金属进行电性连接，可降低电阻损耗。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种具有低电阻损耗三维封装结构的工艺方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、取金属载体

步骤二、金属载体表面预镀铜层

步骤三、电镀金属外引脚

在金属载体正面通过电镀形成金属外引脚；

步骤四、环氧树脂塑封，

在金属外引脚外围区域利用环氧树脂材料进行塑封保护，并通过表面研磨使金属外引脚顶端露出塑封料表面；

步骤五、电镀第一金属线路层

在步骤四的塑封料表面通过电镀形成第一金属线路层；

步骤六、电镀第一导电金属柱

在步骤五的第一金属线路层上通过电镀形成第一导电金属柱；

步骤七、第一功率器件贴装

在第一金属线路层上贴装第一功率器件；

步骤八、塑封

将第一金属线路层、第一导电金属柱和第一功率器件外围区域采用塑封料进行塑封，并通过表面研磨使第一导电金属柱和第一功率器件背面露出塑封料表面；

步骤九、电镀第二金属线路层

在步骤八的塑封料表面通过电镀形成第二金属线路层，通过第二金属线路层将第一导电金属柱和第一功率器件背面相连接；

步骤十、电镀第二导电金属柱

在步骤九的第二金属线路层上通过电镀形成第二导电金属柱；

步骤十一、第二功率器件贴装

在第二金属线路层上贴装第二功率器件；

步骤十二、塑封

将第二金属线路层、第二导电金属柱和第二功率器件外围区域采用塑封料进行塑封，并通过表面研磨使第二导电金属柱和第二功率器件背面露出塑封料表面；

步骤十三、电镀第三金属线路层

在步骤十二的塑封料表面通过电镀形成第三金属线路层，通过第三金属线路层将第二导电金属柱和第二功率器件背面相连接；

步骤十四、塑封

将第三金属线路层外围区域采用塑封料进行塑封，

步骤十五、载体蚀刻开窗

在金属载体背面进行蚀刻开窗，使金属外引脚背面露出；

步骤十六、电镀抗氧化金属层

在露出的金属外引脚背面通过电镀形成抗氧化金属层；

步骤十七、切割成品

将步骤十六完成电镀抗氧化金属层的半成品进行切割作业，使原本以阵列式集合体方式集成在一起的塑封体模块一颗颗切割独立开来，制得具有低电阻损耗三维封装结构成品。

步骤二中的铜层厚度在2~10微米。

步骤二中铜层的制备方式是化学沉积、电沉积或者气相沉积。

所述金属外引脚和金属线路层的材料是铜、铝或镍，所述抗氧化金属层的材料采用金、镍金、镍钯金或锡。

塑封方式采用模具灌胶方式、喷涂设备喷涂方式、贴膜方式或是刷胶的方式。

步骤十五中的蚀刻方法采用氯化铜或者氯化铁的蚀刻工艺。