[发明专利]具有集成无源部件的引线框架上的半导体器件

说明书

技术领域

本发明一般地涉及半导体器件，并且更具体地涉及一种半导体器件和形成包括具有集成无源部件的引线框架的半导体器件的方法。

背景技术

半导体器件通常存在于现代电子产品中。半导体器件在电气部件的数目和密度方面变化。分立的半导体器件一般包含一种类型的电气部件，例如发光二极管（LED）、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器和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含数百到数百万个电气部件。集成半导体器件的示例包括微控制器、微处理器和各种信号处理电路。

半导体器件执行广泛的功能，诸如信号处理、高速计算、传输和接收电磁信号、控制电子设备、将太阳光变换为电力以及创建用于电视显示器的视觉图像。半导体器件存在于娱乐、通信、功率转换、网络、计算机和消费产品的领域中。半导体器件也存在于军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公设备中。

半导体器件利用半导体材料的电性质。半导体材料的结构允许通过施加电场或基极电流或简单地通过掺杂工艺来操纵材料的导电性。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导电性。

半导体器件包含有源和无源电气结构。包括双极型和场效应晶体管的有源结构控制电流的流动。通过改变掺杂水平和施加电场或基极电流，晶体管促进或限制电流的流动。包括电阻器、电容器和电感器的无源结构建立执行各种电气功能所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，这使得半导体器件能够执行高速操作和其他有用的功能。

通常使用每一个涉及可能数百个步骤的两个复杂的制造工艺（即前端制造和后端制造）来制造半导体器件。前端制造涉及在半导体晶片的表面上形成多个管芯。公共晶片上的每个半导体管芯通常是相同的，并且包含通过电连接有源和无源部件形成的电路。后端制造涉及从完成的晶片单体化个体半导体管芯并且封装管芯以提供结构支撑、电气互连和环境隔离。如本文所使用的术语“半导体管芯”指代单词的单数和复数形式二者，并且因此，可以指代单个半导体器件和多个半导体器件二者。

图1a图示了具有芯片载体衬底或印刷电路板（PCB）52的电子设备50，其中多个半导体封装安装在PCB的表面上。根据应用，电子设备50可以具有一种类型的半导体封装或多种类型的半导体封装。为了说明的目的，在图1a中示出了不同类型的半导体封装。

电子设备50可以是使用半导体封装来执行一个或多个电气功能的独立系统。替代地，电子设备50可以是较大系统的子部件。例如，电子设备50可以是平板计算机、蜂窝电话、数字相机或其他电子设备的一部分。电子设备50还可以是插入到个人计算机中的图形卡、网络接口卡或其他扩展卡。半导体封装可以包括微处理器、存储器、专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑电路、模拟电路、射频（RF）电路、分立器件或者其他半导体管芯或电部件。

在图1a中，PCB 52提供通用衬底，该衬底用于安装在PCB上的半导体封装的结构支撑和电气互连。使用蒸发、电解电镀、无电电镀、丝网印刷或其他适当的金属沉积工艺来在PCB 52的表面上或层内形成导电信号迹线54。信号迹线54提供在每个半导体封装、安装的部件和其他外部系统部件之间的电通信。迹线54还向每个半导体封装提供功率和接地连接。在一个实施例中，在半导体封装之间经由迹线54传输时钟信号。

在一些实施例中，半导体器件具有两个封装级。第一级封装是用于将半导体管芯机械地和电气地附着到中间衬底的技术。第二级封装涉及将中间衬底机械地和电气地附着到PCB。在其他实施例中，半导体器件可以仅具有第一级封装，在所述第一级封装中将管芯机械地和电气地直接安装到PCB。

为了说明的目的，在PCB 52上示出了若干类型的第一级封装，包括接合线封装56和倒装芯片58。此外，包括下述各项的若干类型的第二级封装被示出为安装在PCB 52上：球栅阵列（BGA）60、凸块芯片载体（BCC）62、接点栅格阵列（LGA）66、多芯片模块（MCM）68、四方扁平无引脚封装（QFN）70、四方扁平封装72、嵌入式晶片级球栅阵列（eWLB）74 以及晶片级芯片尺寸封装（WLCSP）76。