[发明专利]嵌入式晶圆级球栅阵列封装中的天线

说明书

一种半导体器件具有半导体管芯和沉积在该半导体管芯上面的封装剂。在封装剂的第一表面上面形成具有天线的第一导电层。在封装剂的第二表面上面形成具有地平面的第二导电层，其中天线位于地平面的占用空间内。在地平面上形成导电凸块。在封装剂的第一表面上面形成第三导电层。在封装剂的第二表面上面形成第四导电层。在沉积封装剂之前邻近半导体管芯设置导电通孔。天线通过导电通孔耦合至半导体管芯。利用天线和半导体管芯之间的导电通孔来形成天线。将PCB单元设置在封装剂中。

国内优先权的声明

本申请是2017年9月14日提交的美国专利申请号15/705,078的部分继续，其是2016年7月25日提交的美国专利申请号15/219,098、现在的美国专利号9,806,040的继续，其要求保护2015年7月29日提交的美国临时申请号 62/198,522的权益，通过引用将该申请合并于此。本申请要求保护2017年11月22日提交的美国临时申请号62/589,978的权益，通过引用将该申请合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件，并且更特别地涉及包括嵌入式晶圆级球栅阵列（eWLB）封装中的天线的半导体器件以及形成其的方法。

背景技术

半导体器件通常在现代电子产品中找到。半导体器件在电部件的数目和密度上会变化。分立半导体器件通常包含一种类型的电部件，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至数百万个电部件。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。

半导体器件执行各种各样的功能，诸如信号处理、高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子设备、将阳光转变到电、以及创建用于电视显示的视觉图像。半导体器件在娱乐、通信、功率转换、网络、计算机和消费产品的领域中找到。半导体器件也在军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公装备中找到。

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电场或基电流的施加或者通过掺杂的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来操纵和控制半导体器件的电导率。

半导体器件包含有源和无源电结构。包括双极型和场效应晶体管的有源结构控制电流的流动。通过改变掺杂的水平以及电场或基电流的应用，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创建了用来执行多种电功能所必要的电压和电流之间的关系。该无源和有源结构电连接以形成使得半导体器件能够执行高速操作和其他有用功能的电路。

通常使用每个可能地涉及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圆的表面上形成多个管芯。每个半导体管芯通常是相同的并且包含由电连接的有源和无源部件形成的电路。后端制造涉及从成品晶圆单体化（singulate）各个半导体管芯并封装管芯以提供结构支持、电互连和环境隔离。如本文中使用的术语“半导体管芯”指代词语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。

半导体制造的一个目标是生产更小的半导体器件。更小的器件通常消耗更少的功率，具有更高的性能，并且可以更高效地生产。此外，更小的半导体器件具有更小的占用空间（footprint），这对于更小的终端产品来说是希望的。可以通过前端工艺中的改进来实现更小的半导体管芯尺寸，从而导致具有更小、更高密度的有源和无源部件的半导体管芯。后端工艺可通过电互连和封装材料中的改进来导致具有更小的占用空间的半导体器件封装。