[发明专利]无凸块和无引线的半导体器件

说明书

公开了一种半导体器件，包括：管芯，具有中央有源区、顶面、底面；侧壁，具有多个通孔，每个通孔从顶面的顶端延伸至底面的底端；顶面上的多个管芯焊盘，从中央有源区延伸至各自的顶端；底面上的图案化背面金属化层，包括延伸至相应底端的多个电隔离区域；金属涂层部分地填充通孔，并在多个管芯焊盘中的相应管芯焊盘和多个电隔离区域中的相应电隔离区域之间提供电连接；和钝化层，覆盖顶面和管芯焊盘。

技术领域

本公开涉及集成电路(IC)封装。更具体地，本公开涉及一种无凸块或无引线、芯片级半导体器件及其制造方法。

背景技术

电子行业依靠半导体技术的进步在更紧凑的区域内实现更高功率的设备。对于许多应用，实现更高功率的设备需要将大量电子设备集成到单个硅晶圆中。随着给定硅晶圆面积的器件数量增加，制造过程变得更加困难。

在现有技术中，制造半导体器件主要有两种工艺。一种工艺是引线键合工艺。引线键合工艺的缺点是电效率可能不够，因为引线又长又细。另一种工艺是倒装芯片工艺。倒装芯片(Flip Chip)工艺的潜在缺点可能是成本高，因为倒装芯片中的焊球金属(Under ballmetal)和凸块工艺会增加额外的成本。

发明内容

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：管芯，具有中央有源区、顶面、底面；侧壁，具有多个通孔，每个通孔从顶面的顶端延伸至底面的底端；顶面上的多个管芯焊盘，从中央有源区延伸至各自的顶端；底面上的图案化背面金属化层，包括延伸至相应底端的多个电隔离区域；金属涂层部分地填充通孔，并在多个管芯焊盘中的相应管芯焊盘和多个电隔离区域中的相应电隔离区域之间提供电连接；和钝化层，覆盖顶面和管芯焊盘。

在一个或多个实施例中，半导体器件包括四个侧壁，每个侧壁中具有通孔。

根据本公开的另一方面，提供了一种形成半导体器件的方法，该方法包括：在半导体晶圆中提供半导体器件阵列，其间具有划片区，晶圆具有顶面和底面，每个器件包括具有中心有源区的管芯、在顶面上的多个延伸至划片区的管芯焊盘，以及位于底面上并包括多个电隔离区的图案化背面金属化层，每个电隔离区延伸到相应的划片区；提供穿过晶圆的多个穿孔，每个穿孔跨越划片区域并延伸到一对相邻半导体器件中的每一个中，其中每个穿孔的第一端邻接相应的管芯焊盘，每个穿孔的第二端穿孔邻接相应的电隔离区域；在穿孔中形成金属涂层，从而在多个管芯焊盘中的相应管芯焊盘与多个电隔离区域中的相应电隔离区域之间提供电连接；用钝化层覆盖管芯和管芯焊盘；和将半导体器件阵列分割成半导体器件，从而从划片区去除材料并产生具有通孔的器件侧壁。

在一个或多个实施例中，提供多个穿孔的步骤包括在四个划片侧壁的每一个中提供穿孔，所述划片侧壁围绕具有穿孔的半导体器件中的一个。

在一个或多个实施例中，所述通孔的横截面为以下至少之一：半圆形、半正方形、半槽形、矩形、半椭圆形、圆的一部分。

在一个或多个实施例中，所述通孔的横截面为半圆形且该半圆形通孔的直径为50-100μm。

在一个或多个实施例中，所述通孔的横截面为半槽形，且所述半槽形的通孔的长径为150-250μm。

在一个或多个实施例中，所述图案化背面金属化层还包括电隔离的中心区域。

在一个或多个实施例中，所述电隔离的横截面是正方形、矩形、圆形中的一种。

在一个或多个实施例中，所述相邻两个通孔之间的距离为0.3-0.5mm。

在一个或多个实施例中，所述图案化背面金属化层的电隔离区域沿侧壁具有0.15-0.25mm的宽度和0.35-0.55mm的长度。

在一个或多个实施例中，所述图案化背面金属化层包括合金，该合金包括以下元素中的至少一种：Au、Ag、Cu、Al、Ni。