[发明专利]厚度减小且封装空间减小的半导体封装

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，并更特别地涉及一种半导体器件的制作，该半导体器件促进了引线接合垫，从而有助于减小厚度和减小面积。

背景技术

半导体器件的各个部分之间的电连接可以由附接到引线接合垫上的引线提供。例如，引线接合在半导体器件制作过程中可以被用于制作集成电路(IC)或另一半导体器件与其封装之间的互连。引线接合还可以被用于将IC连接到其他电子器件上或者将一个印刷电路板(PCB)连接到另一印刷电路板上。引线接合通常被认为是具有极高成本效益比以及灵活互连的技术，并且被用于装配大部分的半导体封装。

接合线可以由多种材料中的一种或更多形成，例如，铝、铜和金。接合线直径可能相对较小，例如大约在15μm左右，并且可以增大到数百微米以用于例如大功率应用。多种技术被用于将接合线附接到焊垫上，例如，球焊、楔焊和顺焊。球焊通常使用金线和铜线，并且通常需要加热。楔焊能够使用金线或铝线，而只有金线需要加热。一般来说，引线使用加热、加压和/或超声能量中的某些组合来制作焊点而被附接到两个末端。

引线接合垫目前是使用平面技术，这导致在半导体晶片的顶层上方延伸的引线接合被线接合。如图1中所示，引线接合可以被用于对多层封装100的不同层上的电组件进行连接。例如，第一引线接合垫135为多层封装100的第一晶片层110上的光传感器150提供了电附接表面。第二引线接合垫195为多层封装100的第二晶片层或衬底层190提供了电附接表面。第一引线接合垫135和第二引线接合垫195通过接合线170电连接。接合线170接合到第一接合垫135上通常造成接合线“环”190的各个部分明显高于第一接合垫135的表面延伸，并且类似地，高于第一晶片层110的上表面延伸。引线环的该突出会妨碍诸如透镜、滤镜、封装环氧树脂和化合物、闪烁晶体等之类的光学器件接触晶圆或晶片110的全部区域。

在某些光检测应用中，两个或更多硅光检测芯片并排放置以形成光检测器阵列。这样的光检测阵列的示例包括医学成像设备和天文望远镜检测器。光检测阵列可以包括芯片矩阵，例如，3x3矩阵或4x4矩阵。可取的是，将该阵列的芯片尽量靠近布置以使光检测有源区相对于阵列的机械尺寸达到最大。

光检测器芯片通常具有芯片轮廓或周界，以及芯片轮廓内的有源检测区。通常，第一电输出连接连接到芯片下侧的芯片晶片上，并且第二电输出连接连接到芯片上侧的衬垫的特定接触区上。形成阵列的芯片可以独立封装并在测试后选择，例如，基于特定性能规格。独立封装包括被接合到衬底层上的半导体芯片。该衬底能够是安装到阵列的第二平板或瓦片上的每个芯片的基板。替代性地，芯片可以直接安装到直接保持阵列中的全部芯片的单一瓦片的衬底上。在这些示例的每一个示例中，芯片使用诸如后侧接触之类的电传导接合介质附接到各自的衬底上，并且使用金线或类似物将芯片上接触接合到衬底上的另一电接触区上。衬底为外部设备提供了电轨道或接触，以使得阵列中的每个芯片最终能够被连接到检测器阵列瓦片附近的合适的电子系统上，诸如，放大器、偏置电压和电压源等。一旦基板被放置在其瓦片平板上，芯片则可以例如使用适当的透光环氧树脂化合物在其基板上单独成型或者与瓦片上的全部其他芯片共同成型，又或者两种方式均有。

该类型的典型芯片布局可以包括有源区、边缘区以及预留用于上侧接触垫的区域。上侧接触垫的通常是大小为100μm的圆形、矩形或方形，细接合线被超声焊接到该衬垫上。该引线的另一末端可以被接合到邻近衬垫的基板或者衬底上。通过这样的设置，在芯片自身上必须分配相对较宽的表面区域以匹配有源区旁边的该衬垫区，并且在衬底上分配用于引线的对应宽区域。然而，这样的设置使芯片阵列正面区域的相对较高的比例被预留用于光有源区且预留用于对应的光辐射检测。

一种使有源区与衬底表面区的比率最大化的技术方案被称为“硅通孔”或TSV，其中，上侧接触通过在硅上将金属化轨道沉积在从上向下与硅芯片并接的通孔类型金属或传导接触“杆”的顶端(TSV)来制作。与衬底的接触则通过通孔的底端来制作，可以使用芯片下侧的金属接触(例如，块形接触)来制作。通孔可以位于芯片的有源区下方或旁边，借此稍占用或者不占用有源区表面空间，并同时仍使得与顶部和底部的接触能够或多或少在芯片的有源区内。不幸的是，TSV和块形接触对于硅芯片制造商而言具有复杂且高成本的工艺流程，并且对硅进行处理以形成通孔等等会在任何情况下不利于芯片上的光检测器的工作。

因而，工业上需要克服上述缺陷中的至少一些缺陷。

发明内容