[发明专利]平衡有虚设铜图案的嵌入PCB单元表面的半导体器件和方法

说明书

平衡有虚设铜图案的嵌入PCB单元表面的半导体器件和方法。半导体器件具有衬底。导电通孔穿过衬底而形成。多个第一接触焊盘在衬底的第一表面上方形成。多个第二接触焊盘在衬底的第二表面上方形成。虚设图案在衬底的第二表面上方形成。缺口在衬底的侧壁中形成。开口穿过衬底而形成。密封剂被沉积在开口中。绝缘层在衬底的第二表面上方形成。虚设开口在绝缘层中形成。半导体管芯被布置成邻近于衬底。密封剂被沉积在半导体管芯和衬底上方。衬底的第一表面包括比衬底的第二表面的宽度大的宽度。

本申请是申请号为2014104517341、题为“平衡有虚设铜图案的嵌入PCB单元表面的半导体器件和方法”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及半导体器件，且更特别地涉及形成具有由虚设铜图案平衡的顶部和底部导电层的印刷电路板（PCB）单元的半导体器件和方法。

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量和密度上变化。分立半导体器件通常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）。集成半导体器件一般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。

半导体器件执行宽范围的功能，诸如信号处理、高速计算、发送和接收电磁信号、控制电子器件、将太阳光变换成电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。半导体器件还存在于军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公室设备中。

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材料的导电性由电场或基极电流的施加或通过掺杂的过程来操纵。掺杂将杂质引入半导体材料中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。通过使电场或基极电流的掺杂和施加的级别变化，晶体管促进或限制电流的流动。无源结构（包括电阻器、电容器和电感器）创建用来执行各种电气功能所必需的在电压和电流之间的关系。无源和有源结构被电连接以形成使半导体器件能够执行高速操作和其它有用的功能的电路。

一般使用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，每个制造潜在地涉及数百个步骤。前端制造涉及在半导体晶片的表面上的多个管芯的形成。每个半导体管芯通常是同样的，并包含通过电连接有源和无源部件而形成的电路。后端制造涉及从已完成的晶片分割个别的半导体管芯，并封装管芯以提供结构支承、电互连和环境隔离。如在本文中使用的术语“半导体管芯”指的是单数和复数形式的词，且因此可以指的是单个半导体器件和多个半导体器件。

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小的功率，具有更高的性能，并可被更有效地生产。此外，更小的半导体器件具有更小的覆盖区，其对更小的最终产品是合乎需要的。可通过在导致具有更小、更高密度有源和无源部件的半导体管芯的前端过程中的改进来实现更小的半导体管芯尺寸。后端过程可通过在电互连和封装材料中的改进来导致具有更小的覆盖区的半导体器件封装。

更小的半导体器件的制造依赖于实现对在多个级别上的多个半导体器件之间的水平和垂直电互连（即，三维（3D）器件集成）的改进。实现更大的集成和更小的半导体器件的目标的一种方法是将邻近于半导体管芯的PCB单元嵌入单个封装中。PCB单元包括用于穿过半导体封装路由电信号的已完成的导电通孔或电镀穿孔（PTH）。在PCB单元的底侧或前侧上的接触焊盘连接到在PCB单元和半导体管芯上方形成的RDL。在PCB单元的顶侧或后侧上的接触焊盘被暴露为与用于随后与在堆叠式封装体（PoP）配置中的第二半导体封装或其它外部器件的互连的RDL层相对。