[发明专利]底部源极的功率器件及制备方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种半导体功率器件及其制备方法，更确切的说，本发明旨在提供一种具有底部源极的功率器件及其制备方法。

背景技术

我们都知道，功率器件的功耗在一般情况下都是非常大，在类似于DC-DC功率器件的应用中，基于提高器件电气性能和散热性能的考虑，通常是将器件的一部分金属电极从包覆芯片的塑封材料中外露出来，以期获得最佳的散热效果。例如在美国专利申请US2003/0132531A1中就展示了一种芯片底部电极外露并用于支持表面贴装技术的半导体封装结构24，如图1所示，金属罐状结构12的凹槽内设置有功率芯片MOSFET10，MOSFET10一侧的漏极通过导电银浆14粘贴在金属罐状结构12的凹槽底部，从而其漏极被传导到金属罐状结构12的凸起边缘22上，而MOSFET10另一侧的源极接触端18和栅极接触端则刚好与凸起边缘22位于同一侧。在金属罐状结构12的凹槽内的围绕在MOSFET10周围的空隙处还填充有低应力高粘合能力的导电材料16。虽然该封装结构24在一定程度上解决了散热问题，但要制备金属罐状结构12这样的物体，在实际生产中其成本不菲。另外一方面，其源极接触端18和栅极接触端的位置均被固定了，例如其栅极接触端无法被调整至与凸起边缘22位于同一列从而难以与PCB上的焊盘布置相适配，这无疑抑制了封装结构24的适用范围。

此外，应用在功率器件中的芯片的衬底电阻通常都比较大，这致使器件的通态电阻RDson也随之增大，所以怎样适当的降低芯片的衬底电阻是我们所需要解决的问题。在当前的技术中，晶圆级芯片尺寸封装（WLCSP）是可供选择的一种方式，该工艺是整片晶圆生产完成后，直接在晶圆上进行封装测试并实施植球，之后才将晶圆切割制成几乎等同于原晶粒的大小的单颗IC。考虑到晶圆级封装所制备的芯片具有小型化薄型化的优势，所以如何利用晶圆级封装工艺来提供超薄的芯片并应用在功率器件中，仍然是我们所面临的问题之一。

发明内容

本发明提供了一种底部源极的功率器件，包括：

一金属基座单元，所述金属基座单元包含彼此分隔开的第一基座和第二基座，及分别设置在第一基座两侧的第三、第四基座；

一倒装设置在第一、第二基座上的初级封装结构，设置在所述初级封装结构正面的多个焊接凸块分别焊接在第一、第二基座上；

一设置在所述初级封装结构上方的桥形金属片，所述桥形金属片包含顶部金属片及连接在顶部金属片两侧并向下弯折的侧部金属片；

其中，位于顶部金属片两侧的所述侧部金属片分别延伸至设置在第三基座顶部的凹槽内和设置在第四基座顶部的凹槽内，及位于所述初级封装结构背面的底部金属层通过导电材料焊接在所述顶部金属片的底面上；

一将所述金属基座单元、初级封装结构、桥形金属片予以包覆的塑封体，其中，第一、第三、第四基座各自的底面均从所述塑封体的底面予以外露。

上述的底部源极的功率器件，初级封装结构包含有一芯片及覆盖在芯片正面的顶部塑封层，多个焊接凸块分别相对应的焊接于设置在所述芯片正面的多个金属焊盘上；并且

所述顶部塑封层包覆在所述焊接凸块侧壁的周围，从而任意一个所述的焊接凸块均从所述顶部塑封层中予以外露；以及

所述底部金属层设置在所述芯片的背面。

上述的底部源极的功率器件，所述第二基座位于所述第三基座和所述第四基座之间或位于第三基座的延长线和第四基座的延长线之间。

上述的底部源极的功率器件，初级封装结构包含有一个芯片，多个所述的焊接凸块分别相对应的焊接于设置在芯片正面的多个金属焊盘上，多个金属焊盘中至少包含构成芯片第一电极的金属焊盘和构成芯片第二电极的金属焊盘；

其中，连接于构成第一电极的金属焊盘上的焊接凸块焊接在第一基座的顶面上，连接于构成第二电极的金属焊盘上的焊接凸块焊接在第二基座的顶面上。

上述的底部源极的功率器件，所述第二基座的底面从所述塑封体的底面予以外露。

上述的底部源极的功率器件，所述第二基座包含一个厚度小于第一基座厚度的并被包覆在塑封体内的延伸结构，和一个与该延伸结构连接在一起的外部引脚，所述外部引脚位于第四基座沿纵向的延长线上； 

其中，所述延伸结构向初级封装结构的下方横向延伸直至与一部分设置在初级封装结构正面的焊接凸块在垂直方向上交叠。