半导体器件的制作方法

1.本公开涉及半导体器件的实施例，其可以被应用于制造半导体器件，例如集成电路(ic)。


背景技术：

2.制造半导体器件(例如，集成电路(ic))是已经吸引了广泛的研究活动的技术领域。
3.尽管在该制造半导体器件的领域中广泛的研究活动，进一步改善的解决方案是被期望的。


技术实现要素：

4.本公开的一个或多个实施例的目的是有助于在半导体器件的制造中提供改善的解决方案。
5.本公开的一方面提供了一种半导体器件，包括：在至少一个半导体管芯上的激光直接构造材料，激光直接构造材料至少部分地包封至少一个半导体管芯；激光束激活的导电构件的图案，导电构件在激光直接构造材料中被构造；以及在激光直接构造材料中被构造的导电构件上的导电材料，其中导电材料在导电构件上，导电材料具有邻接导电构件的横向限制表面。
6.根据一个或多个实施例，半导体器件还包括在激光直接构造材料和导电材料上的第二树脂。
7.根据一个或多个实施例，半导体器件还包括引线框架，引线框架包含被耦合到至少一个半导体管芯的管芯焊盘以及与管芯焊盘间隔开的引线，引线通过导电材料耦合到管芯焊盘。
8.根据一个或多个实施例，其中管芯焊盘包含延伸到管芯焊盘中的凹部，并且耦合到管芯焊盘的至少一个半导体管芯被定位在凹部内。
9.根据本公开的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：第一侧，以及与第一侧相对的第二侧；在第一侧处的引线框架，引线框架包括：管芯焊盘，具有延伸到管芯焊盘中的凹部；以及引线，与管芯焊盘间隔开；管芯，被定位在凹部内并且耦合到管芯焊盘；第一树脂，覆盖管芯焊盘、引线以及管芯；以及导电结构，延伸到第一树脂中，导电结构具有u形形状，导电结构将管芯耦合到引线，导电结构在第二侧处。
10.根据一个或多个实施例，其中具有u形形状的导电结构还包括：第一部分，在第一方向上延伸，第一部分被耦合到管芯；第二部分，在第一方向上延伸，第二部分与第一部分间隔开，第二部分被耦合到引线；以及第三部分，在横切于第一方向的第二方向上延伸，第三部分从第一部分延伸到第二部分，第三部分将第一部分耦合到第二部分。
11.根据一个或多个实施例，半导体器件还包括在第一树脂和导电结构上的第二树脂，第二树脂覆盖第一树脂和导电结构。
12.根据一个或多个实施例，其中，第一树脂是激光直接构造树脂，并且第二树脂是模制树脂。
13.根据一个或多个实施例，其中第一树脂是激光直接构造树脂。
14.根据一个或多个实施例，其中:第一树脂还包括第一外表面；以及导电结构还包括从第一树脂暴露的第二外表面，第二外表面与第一外表面横向相邻。
15.根据一个或多个实施例，半导体器件还包括覆盖第一外表面和第二外表面的第二树脂。
16.利用本公开的实施例，可以获得防止铜(cu)在电镀工艺中横向生长的导电构件。
附图说明
17.应当理解，为了清楚和易于理解，各个附图可能未按相同的比例绘制。
18.现在将仅通过示例的方式，参考附图来描述一个或多个实施例，其中：
19.图1是具有横向cu生长的导电构件的截面图；
20.图2a至图2j是本公开的实施例中或在本公开的范围内的可能动作或步骤的示例；以及
21.图3是在本公开的一个或多个实施例中或在本公开的范围内的导电构件的截面图。
具体实施方式
22.在随后的描述中，示出了各种具体细节以便提供对根据描述的实施例的各种示例的深入理解。可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者利用其他方法、部件、材料等来获得实施例。
23.在本说明书的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用旨在指示关于该实施例描述的特定配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，可以存在于本说明书的各个点中的诸如“在实施例中”、“在一个实施例中”等的短语不一定确切地指代一个和相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当的方式组合特定的构形、结构或特性。
24.基于在如下所述的本公开中的附图的讨论中的部件的取向，术语“竖直”、“上部”和“底部”仅用于讨论目的。这些术语并非限制性的，因为本公开中明确公开、隐含地公开或固有地公开了可能的位置。
25.本文使用的标题/引用仅为了方便而提供，并且因此不限定保护的程度或实施例的范围。
26.在半导体器件制造中，引线框架或衬底与被布置在其上的半导体芯片或裸片之间的电连接可以以金属布线的形式提供(所谓的引线接合技术可以是这种方法的示例)。
27.可以将绝缘化合物(例如，环氧树脂模制化合物)模制到引线框架或衬底上，以包封布置在其上的半导体管芯或裸片。
28.该领域的最近发展(例如，由诸如us2018/342433a1、us2018/342453a1或us2019/115287a1的文献见证)公开了针对该目的使用添加剂模制化合物(例如，激光直接构造(lds)材料)的可能性。
29.激光直接构造(lds)是现在广泛用于工业和消费电子市场的各种部门中的基于激光的加工技术(例如用于高性能天线集成)，其中天线设计可以被直接形成在模制塑料部件上。在示例性工艺中，模制部件可以使用市售的树脂生产，所述树脂包括适用于lds方法的添加剂；广泛的树脂，例如聚合物树脂，如pc(聚碳酸酯)、pc/abs(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、abs和lcp(液晶聚合物)目前可用于该目的。
30.在lds中，激光束可以被用于将期望的导电图案传输到塑料模塑上，然后可以对其进行金属化(例如，通过用铜或其他金属进行化学镀)以完成期望的导电图案。
31.例如，一旦导电构件(诸如线或过孔)被构造为经由激光束“激活(activated)”的lds材料，则可以通过在其上形成导电材料来促进这些构造的电导率。这可以涉及例如通过浸入铜(cu)化学镀镀液中形成薄膜，紧跟着电镀cu生长，这导致连接半导体管芯或裸片与引线的厚cu轨道的形成。
32.导电构件20a、20b和导电材料可以被称为导电构件，其具有如u形形状的结构，如图2g-2j所示。
33.直接铜互连件已经被认为是难以被适用于具有精细节距的器件，该器件在相邻的导电构件之间具有减小的间距。电镀cu生长基本上是各向同性的，并且因此可以暗示在导电构件上方的横向cu生长。
34.这在图1中例示，其中附图标记16表示其中形成有凹陷部分16a的衬底。这可以是lds材料的衬底在16a处暴露于激光束激活能量以在其中构造导电构件(例如，导电线)的情况。附图标记22表示如先前论述的在16a处形成的导电(例如，cu)轨道或迹线，并且因此展现一定程度的横向生长。
35.这种横向生长对相邻导电构件之间的间隙施加约束：事实上，太靠近的间隔可能导致在相邻结构之间的不期望的接触(短路)。
36.因此，应用如迄今为止所讨论的常规lds技术来提供这种构造(例如，轨道或过孔)涉及设计具有足够宽以促进避免在cu电镀之后的相邻结构之间的不期望接触的间隔(节距)的此类构造。
37.例如(当然，这些附图纯粹是示例性的和非强制的)，具有宽度为80μm(由于lds材料的激光束激活而产生)的导电轨道由于在具有50μm的cu电镀生长的轨道的每一侧处的50μm的cu横向生长，而最终可以变为180μm宽。
38.迄今为止所讨论的常规lds技术因此难以应用于如在例如智能功率硅技术的应用中所期望的“精细节距(fine pitch)”轨道或迹线，例如，具有20μm(最小)激光点和厚cu电镀。
39.还观察到，迄今为止所讨论的常规lds技术可能导致由于不均匀电流密度而在拐角处或在过孔处形成的cu尖峰。
40.一个或多个实施例可以促进防止在导电构件上方的横向cu生长。
41.在一个或多个实施例中，由cu在导电构件上方的生长产生的cu轨道可以具有基本上竖直的边缘。
42.图2a至图2j是可以在制造半导体产品100中实现的各种动作的示例。
43.图2a是提供引线框架材料10(例如，cu片)的示例。
44.当前使用名称“引线框架(leadframe)”(或“引线框(lead frame)”)(例如，参见美
国专利商标局的uspc整合术语表)以指示为集成电路芯片或管芯提供支撑的金属框架以及将管芯或芯片中的集成电路互连到其他电气部件或接触件的电引线。
45.本质上，引线框架包括导电构件(引线)10a的阵列，其从轮廓位置在半导体芯片或管芯的方向上向内延伸，从而从管芯焊盘10b形成导电构件阵列。
46.如在本领域中常规的，这样的引线框架10可以以其中形成多个器件的、不确定的长度的条带的形式被提供，因此，单独的器件最终通过最终的“分隔(singulation)”动作而被分离。
47.为此，引线框架10可以沿着其具有基准的长度而被提供，为简单起见，在图中不可见。
48.图2b是被附接到引线框架10中的管芯焊盘10b上的半导体裸片12的示例。这可以经由管芯附接粘合剂14(例如，daf或标准胶调剂)，为了清楚的图示，在后续附图中没有以附图标记明确指示该管芯附接粘合剂14。
49.图2c是被模制到由图2b的动作产生的表面上的lds模制化合物16的示例。
50.在一个或多个实施例中，lds模制化合物16可以提供半导体管芯12的(本身电绝缘)包封，该包封可能延伸到在引线框架10中的引线10a与管芯焊盘10b之间的空间中。
51.如所讨论的，如16的lds化合物可以包括广泛范围的lds材料中的任何一种lds材料，例如，诸如聚合物热塑性树脂如聚碳酸酯(pc)、聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯(pc/abs)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、液晶聚合物(lcp)和热固性环氧树脂的树脂目前可用于该目的。
52.图2d是被形成(例如，沉积)到lds材料16上的抗蚀材料层18的示例。
53.此类抗蚀剂材料的用途在制造半导体器件(例如集成电路)的领域中是常规的，这使得不必要在本文中提供更详细的描述。
54.简单地说，指定抗蚀剂适用于可以被使用以将所期望的电路图案传输到衬底上的材料层。这样的层可以以各种方式图案化，以形成旨在在后续工艺步骤期间保护衬底的某些区域的掩模。
55.在如本文所例示的一个或多个实施例中，(连续)层18包括抗蚀剂材料，其可以在被形成到lds材料16上之后依靠于曝光(来自图2d中的源指定的uv)而被硬化。
56.在一个或多个实施例中，抗蚀材料层18可以从以下项中选择：阻焊剂、环氧树脂材料、粘合剂带和光刻胶材料，本领域技术人员将容易理解，这些仅仅是示例性的、非强制的选择。
57.dupont riston 200系列是可以在一个或多个实施例中有利地被使用的抗蚀剂材料的示例。
58.图2e是在lds材料16中被构造的导电构件的示例，其中被施加的“激活(activation)”激光束能量被例示为l。
59.如本文所例示的，这种导电构件包括在化合物16的表面处的线或迹线20a，以及在化合物层的相对表面之间延伸穿过化合物16的过孔20b。
60.在如本文所例示的一个或多个实施例中，通过穿过抗蚀剂层18的激光束能量来构造线或迹线20a以及过孔20b。
61.例如，这可以涉及在激光束能量的作用下(至少部分地)蒸发或烧蚀抗蚀材料层
18。
62.在如本文所例示的一个或多个实施例中，抗蚀材料层18的这种激光束蚀刻将引起在抗蚀剂材料18中形成沟槽(狭缝或槽)或孔，其与被构造在lds材料16中的线/过孔自对准。
63.图2f是经由线20a和/或过孔20b的cu电镀以促进它们的导电性的金属化的示例。
64.在一个或多个实施例中，所形成的cu层的厚度可以是50至70μm。
65.如在图3中例示的以下项(自)对准：
66.通过在抗蚀剂材料18中的激光束(如在图2e中的l例示)的作用形成沟槽(狭缝或槽)或孔的侧壁，以及
67.被构造在lds材料化合物16中的、由图2e的动作产生的线/过孔，
68.有助于防止线20a和/或过孔20b横向生长cu，使得获得具有基本上竖直的边缘的导电构件(cu构件)22。
69.此结果通过与图1的常规解决方案直接比较而在图3的左手侧上突出显示，所述常规解决方案再次在图3的右手侧上再现。
70.图3左侧的表示还示出，在一个或多个实施例中，导电构件22可以最终具有与抗蚀剂层18的表面基本上齐平的前(上)表面(没有-也-在抗蚀剂表面上方生长)。
71.这可以有助于形成填充形成在抗蚀剂层18中的体积的导电构件22，因此具有可以达到由激光束的动作而形成的沟槽或孔的高度/深度的厚度。
72.图2g是抗蚀剂材料层18的可能(非强制)去除的示例，其可以利用本领域技术人员已知的、用于该目的的任何工艺来执行。
73.图2h是完成产品100的封装的可能的进一步步骤的示例(可能在抗蚀剂去除之后，如在图2g中例示的)。
74.例如，图2h中指定的层24可以是被模制到图2f的组件上的(另外的)封装模制化合物的示例(可能在抗蚀剂去除之后，如在图2g中例示的)。在一个或多个实施例中，封装模制化合物24的(另外)质量可以包括常规(即，非lds)模制化合物，诸如环氧模制化合物(emc)。
75.在图2h中标记为24的层同样可以是在图2f的组件上的焊料涂层(例如，大约100μm的厚度)的模板印刷的示例(再次可能在抗蚀剂去除之后，如在图2g中例示的)。
76.图2i是在引线框架10的底部(背)表面处形成的可能的金属电镀(例如，镀锡)10c的示例。
77.图2j是经由如在ts处例示的常规分割工具分割以形成单独的半导体器件100的动作的示例。
78.如本文中所例示的方法可以包括：
79.将激光直接构造材料(例如，16)模制到至少一个半导体管芯(例如，12)上，以提供至少一个半导体管芯的至少部分的包封。
80.在激光直接构造材料上形成抗蚀剂材料(例如，18)；
81.通过在其上形成的抗蚀剂材料，将激光束能量(例如，l)施加到激光直接构造材料上，其中，所述激光束能量产生在激光直接构造材料中被构造的导电构件(例如，20a、20b)的相互对准的图案以及抗蚀剂材料的蚀刻部分，所述抗蚀剂材料的所述蚀刻部分使所述导电构件不被覆盖并且具有在所述导电构件的侧向的侧壁，以及在所述抗蚀剂材料的所述蚀
刻部分处，在所述激光直接构造材料中的所述导电构件上形成导电材料(例如，22)，其中所述导电材料在所述抗蚀剂材料的所述蚀刻的部分的所述侧壁处具有横向限制表面。
82.在形成蚀刻的部分的方法中，其中可以通过去除抗蚀剂材料18的部分来形成的蚀刻部分包括在沿着抗蚀剂材料18的位置处形成开口，其中蚀刻部分已经被去除。
83.在如本文所例示的方法中，在激光直接构造材料中被构造的所述导电构件上形成导电材料可以包括在所述抗蚀剂材料的所述蚀刻的部分处生长导电材料。
84.在如本文所例示的方法中，在抗蚀剂材料的所述蚀刻的部分处生长导电材料可以包括将激光直接构造材料、形成在激光直接构造材料上的具有导电构件的相互对准的图案的抗蚀剂材料以及蚀刻部分浸入到含金属镀液中。
85.在如本文所例示的方法中，在抗蚀剂材料的所述蚀刻部分处生长导电材料可以包括：
86.在所述激光直接构造材料中的所述导电构件上生长导电材料的第一薄层；
87.在导电材料的所述第一薄层上生长导电材料的第二厚层。
88.如本文中所例示的方法可以包括：
89.经由化学镀镀液来生长导电材料的所述第一层；以及
90.经由电镀生长来生长导电材料的所述第二层。
91.在如本文所例示的方法中，在激光直接构造材料中被构造的所述导电构件上形成的所述导电材料可以包括铜。
92.在如本文所例示的方法中，可以从阻焊剂、环氧树脂材料、粘合带以及光致抗蚀剂材料中选择所述抗蚀剂材料。
93.在如本文所例示的方法中，在激光直接构造材料中被构造的所述导电构件可以包括：
94.在激光直接构造材料上方的导电线(例如，20a)，和/或
95.穿过激光直接构造材料的导电过孔(例如20b)。
96.如本文所例示的方法可以包括在所述抗蚀剂材料的所述蚀刻部分处，在所述激光直接构造材料中的所述导电层上形成所述导电材料之后，移除在所述激光直接构造材料上形成的所述抗蚀剂材料。
97.如本文所例示的器件(例如，100)可以包括：
98.激光直接构造材料，被模制到至少一个半导体管芯上以提供至少一个半导体管芯的至少部分包封；
99.激光束激活的、在激光直接构造材料中被构造的导电构件的图案，以及
100.形成在所述导电构件上的导电材料，所述导电材料被构造在所述激光直接构造材料中，其中形成在所述导电构件上的所述导电材料具有横向限制表面，所述横向限制表面在不存在关于所述导电材料的横向生长的情况下与所述激光束激活的导电构件的所述图案对准。
101.一个或多个实施例可以在半导体器件封装中提供各种类型的改善。
102.例如，一个或多个实施例可以促进：
103.防止铜(cu)在电镀工艺中横向生长的导电构件；
104.在具有基本竖直边缘的激光直接构造(lds)材料的表面上方获得cu生长；
105.例如，减小cu轨道的节距，满足25/25μm线/空间的设计约束。
106.一个或多个实施例可以用在qfn(四方扁平无引线)、bga(球栅阵列)/lga(焊盘栅格阵列)或qfp(四方扁平封装或封包)封装上。qfn(四方扁平无引线)是具有金属引线框架的封装类型，其中扁平引线被完全结合在模制化合物中。bga/lga是一种封装类型，其特征在于焊球/焊盘被结合在用有机衬底制造的模制化合物中。qfp是具有金属引线框架和鸥翼引线的封装类型。
107.本公开的一方面提供了一种方法，包括：将树脂材料形成到至少一个半导体管芯上，树脂材料至少部分地包封至少一个半导体管芯；在树脂材料上形成抗蚀剂材料；通过对树脂材料和抗蚀剂材料施加激光，来形成和构造在树脂材料内的导电构件的相互对准的图案，形成和构造导电构件包括：在抗蚀剂材料中形成开口，开口暴露导电构件，并且通过去除抗蚀剂材料的部分而形成抗蚀剂材料的、与导电构件相邻的侧壁；以及在抗蚀剂材料中的开口处，在激光直接构造材料中被构造的导电构件上形成导电材料，其中导电材料在抗蚀剂材料的侧壁处具有横向限制表面。
108.根据一个或多个实施例，其中树脂材料是激光直接构造材料。
109.根据一个或多个实施例，其中在激光直接构造材料中的导电构件上形成导电材料包括在抗蚀剂材料的开口处生长导电材料。
110.根据一个或多个实施例，其中在抗蚀剂材料的开口处生长导电材料还包括：将激光直接构造材料、抗蚀剂材料以及在激光直接构造材料中被构造的导电构件，在开口处浸没在含金属镀液中。
111.根据一个或多个实施例，其中在抗蚀剂材料的开口处生长导电材料包括：在激光直接构造材料中被构造的导电构件上生长导电材料的第一层；以及在导电材料的第一层上生长导电材料的第二层，第二层比第一层厚。
112.根据一个或多个实施例，方法还包括:经由化学镀镀液来生长导电材料的第一层；以及经由电镀生长来生长导电材料的第二层。
113.根据一个或多个实施例，其中在激光直接构造材料中被构造的导电构件上形成的导电材料还包括铜材料。
114.根据一个或多个实施例，其中抗蚀剂材料选自以下至少一项：阻焊剂、环氧树脂材料、粘合带和光致抗蚀剂材料。
115.根据一个或多个实施例，其中在激光直接构造材料中被构造的导电构件还包括：在激光直接构造材料上方的导电线；以及通过激光直接构造材料的导电过孔。
116.根据一个或多个实施例，方法包括：在抗蚀剂材料的开口处，在激光直接构造材料中被构造的导电构件上形成导电材料之后，移除被形成在激光直接构造材料上的抗蚀剂材料。
117.在不损害基本原理的情况下，细节和实施例可以相对于仅通过示例的方式描述的内容而变化，甚至是显著的变化，而不脱离实施例的范围。
118.保护的程度由所附权利要求确定。
119.上述各种实施例可以被组合以提供进一步的实施例。在申请数据表中列出的所有美国专利、美国专利申请公布、美国专利申请、外国专利和外国专利申请，通过引用其整体并入本文。如果必要，可以修改实施例的方面以采用各种专利、应用和出版物的概念来提供
另外的实施例。
120.根据以上详细描述，可以对实施例进行这些和其他改变。通常，在所附权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求书中所公开的特定实施例，而是应当被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围。因此，权利要求不限于本公开。