[发明专利]半导体器件和在半导体管芯上方形成集成无源器件的方法

说明书

国内优先权要求

本申请要求2010年12月22日提交的临时申请No. 61/426,186的优先权，并根据美国法典第35条120款要求上述申请的优先权。

技术领域

本发明一般地涉及半导体器件，并且更具体地涉及半导体器件和在具有导电桥和扇出重新分配层的半导体管芯上方形成集成无源器件并将其电连接到半导体管芯的方法。

背景技术

在现代电子产品中常常发现半导体器件。半导体器件在电气组件的数目和密度方面不同。分立半导体器件通常包含一种类型的电气组件，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）。互连半导体器件通常包括几百个至几百万个电气组件。集成半导体器件的示例包括微控制器、微处理器、电荷耦合器件（CCD）、太阳能电池和数字微镜器件（DMD）。

半导体器件执行大范围的功能，诸如信号处理、高速计算、传送和接收电磁信号、控制电子器件、将日光变换成电和产生用于电视显示的可视投影。半导体器件被用于娱乐、通信、功率转换、网络、计算机和消费产品领域。半导体器件还被用于军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公室设备。

半导体器件利用半导体材料的电气性质。半导体材料的原子结构允许通过施加电场或基本电流或通过掺杂的过程来操纵其导电性。掺杂向半导体材料中引入杂质以操纵并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和电场或基本电流的施加，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产生执行多种电功能所需的电压与电流之间的关系。无源和有源结构被电连接以形成电路，该电路使得半导体器件能够执行高速计算及其它有用功能。

通常使用每个包括可能几百个步骤的两个复杂的制造过程、即前端制造和后端制造来制造半导体器件。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是相同的并包含通过将有源和无源组件电连接而形成的电路。后端制造包括从成品晶片分离单独的半导体管芯并将该管芯封装以提供结构支撑和环境隔离。本文所使用的术语“半导体管芯”指的是词语的单数和复数形式两者，并且因此可以参考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的是生产较小的半导体器件。较小的器件通常消耗较少的功率，具有较高的性能，并且能够更高效地生产。另外，较小的半导体器件具有较小的覆盖区，这对于较小的最终产品是期望的。可以通过前端过程的改进来实现更小的半导体管芯尺寸，导致半导体管芯具有更小、更高密度的有源和无源组件。后端过程可以通过电互连和封装材料的改进来产生具有更小覆盖区的半导体器件封装。

半导体制造的另一目的是产生更高性能的半导体器件。可以通过形成能够在较高速度下操作的有源组件来实现器件性能的增加。在诸如射频（RF）无线通信的高频应用中，常常在半导体器件内包含集成无源器件（IPD）。IPD的示例包括电阻器、电容器和电感器。典型RF系统要求在一个或多个半导体封装中的多个IPD以执行所需的电气功能。然而，高频电气器件产生或易于遭受不期望的电磁干扰（EMI）和射频干扰（RFI）、谐波畸变或其它器件间干扰，诸如电容性、电感性或电容性耦合，也称为串音，这可能干扰其操作。

在常规扇出晶片级芯片尺度封装（Fo-WLCSP）中，一般在Fo-WLCSP内的半导体管芯外部形成IPD。然而，在半导体管芯外部形成IPD的过程承载显著的制造成本，特别是对于高电流应用而言。另外，在半导体管芯外部形成IPD的过程易于引起一定程度的不对准，这可能降低IPD的质量和可靠性，特别是当在半导体管芯上方并且还单独地在重新分配层（RDL）的后续形成期间形成IPD时。此外，可能发生IPD与导电RDL之间的漏电流，特别是在高电流应用中，这降低半导体封装的可靠性和功能性。

发明内容

需要产生具有在半导体管芯外部形成的对准IPD且具有低漏电流的可靠且具有成本效益的半导体封装。因此，在一个实施例中，本发明是一种制造半导体器件的方法，包括步骤：提供第一半导体管芯、在第一半导体管芯上方形成第一电感器、在第一电感器上方形成第二电感器并与第一电感器对准、在第一半导体管芯以及第一和第二电感器上方形成绝缘层以及在绝缘层上方形成导电桥并电连接在第二电感器与第一半导体管芯之间。