[实用新型]半导体器件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件，且更具体地涉及一种半导体器件和用具有基底和从基底延伸的导电柱的衬底在嵌入式管芯封装中形成垂直互连结构的方法。 

背景技术

在现代电子产品中通常会发现有半导体器件。半导体器件在电部件的数量和密度上有变化。分立的半导体器件一般包括一种电部件，例如发光二极管（LED）、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器、以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。集成半导体器件通常包括数百到数百万的电部件。集成半导体器件的实例包括微控制器、微处理器、电荷耦合器件（CCD）、太阳能电池、以及数字微镜器件（DMD）。 

半导体器件执行多种功能，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、将日光转换成电、以及为电视显示器生成可视投影。在娱乐、通信、功率转换、网络、计算机、以及消费品领域中有半导体器件的存在。在军事应用、航空、汽车、工业控制器、以及办公设备中也有半导体器件的存在。 

半导体器件利用半导体材料的电特性。半导体材料的结构允许通过施加电场或基极电流（base current）或者通过掺杂工艺来操纵（manipulated）它的电导率。掺杂将杂质引入到半导体材料中以操纵和控制半导体器件的电导率。 

半导体器件包括有源和无源电结构。有源结构（包括双极和场效应晶体管）控制电流的流动。通过改变掺杂水平并且施加电场或基极电流，晶体管促进或限制电流的流动。无源结构（包括电阻器、电容器、和电感器）产生执行多种电功能所必需的电压和电流之间的关系。无源和有源结构被电连接以形成电路，所述电路能够使半导体器件执行高速操作和其它有用的功能。 

通常利用两个复杂的制造工艺来制造半导体器件，即前端制造和后端制造，每个可能包括数百个步骤。前端制造包括在半导体晶片的表面上形成多个管芯。每个半导体管芯通常相同并且包括通过电连接有源和无源部件形成的电路。后端制造包括从已完成的晶片单体化（singulating）单个半导体管芯并且封装管芯以提供结构支撑和环境隔离。在此使用的术语“半导体管芯”指词的单数和复数形式两者，并且因此可以指单个半导体器件和多个半导体器件两者。 

半导体制造的一个目标是制作更小的半导体器件。更小的器件通常消耗更少的功率、具有更高的性能、并且能够被更高效地制造。另外，更小的半导体器件具有更小的占位空间（footprint），其对于更小的终端产品来说是期望的。通过改善前端工艺导致产生具有更小、更高密度的有源和无源部件的半导体管芯可以实现更小的半导体管芯尺寸。通过改善电互连和封装材料，后端工艺可以产生具有更小占位空间的半导体器件封装。 

半导体封装经常使用导电柱或通孔作为穿过例如在顶面互连结构和底面互连结构之间的围绕半导体管芯的密封剂的垂直互连。通常通过蚀刻或激光钻孔并填充或电镀导电材料来形成穿过密封剂的通孔。导电通孔的形成耗时并且需要昂贵的设备。 

发明内容

存在对嵌入式管芯封装中的简单且节省成本的垂直互连结构的需要。因此，在一个实施例中，本发明是一种包括包含多个导电柱的衬底的半导体器件。半导体管芯设置在导电柱之间。密封剂沉积在半导体管芯上和导电柱周围。互连结构形成在半导体管芯、密封剂和导电柱上。 

在另一个实施例中，本发明是一种包括包含多个电隔离导电柱的衬底的半导体器件。半导体管芯设置在电隔离导电柱之间。密封剂沉积在半导体管芯上和电隔离导电柱周围。互连结构形成在半导体管芯、密封剂、以及电隔离导电柱上。 

在另一个实施例中，本发明是一种包括多个导电柱的半导体器件，所述导电柱包含在所述导电柱之间的固定间隔。半导体管芯设置在导电柱之间。密封剂沉积在半导体管芯上和导电柱周围。互连结构形成在半导体管芯和导电柱上。 

附图说明

图1示出了具有安装到其表面的不同类型封装的印刷电路板（PCB）； 

图2a-2c示出安装到PCB的典型半导体封装的更多细节；

图3a-3c示出了具有由划片街区（saw street）分开的多个半导体管芯的半导体晶片；

图4示出了具有基底和从基底延伸的导电柱的晶片形状的衬底；

图5示出了具有基底和从基底延伸的导电柱的带状衬底；

图6a-6c示出了具有基底和从基底延伸的导电柱的已单体化的衬底；

图7a-7b示出了导电柱的替换实施例；

图8a-8t示出了用具有基底和导电柱的衬底在嵌入式管芯封装中形成垂直互连结构的工艺；