半导体封装装置及其制造方法

文档序号:106674 发布日期:2021-10-15 浏览:27次 >En<

阅读说明:本技术 半导体封装装置及其制造方法 (Semiconductor package device and method of manufacturing the same ) 是由 陈佾捷 张育勋 张皇贤 于 2021-06-07 设计创作,主要内容包括:本公开涉及半导体封装装置及其制造方法。该半导体封装装置包括:基材,基材上设置有沟槽,沟槽内由外层向中心依次设置有第一磁性材和第一金属材;第二磁性材,位于沟槽的开口的上方;第一磁性材、第一金属材和第二磁性材共同形成电感结构。该半导体封装装置可形成沟槽式的电感结构,能够有效减小电感结构的厚度并使基材表面平坦,进而减小电子设备的整体尺寸。此外,该半导体封装装置无需借助剥离制程形成,能够避免剥离制程产生的气体污染或者金属残留等问题,有利于提高产品良率。(The present disclosure relates to a semiconductor package device and a method of manufacturing the same. The semiconductor package device includes: the magnetic material comprises a base material, wherein a groove is formed in the base material, and a first magnetic material and a first metal material are sequentially arranged in the groove from an outer layer to the center; the second magnetic material is positioned above the opening of the groove; the first magnetic material, the first metal material and the second magnetic material together form an inductance structure. The semiconductor packaging device can form a groove type inductance structure, can effectively reduce the thickness of the inductance structure and enable the surface of a base material to be flat, and further reduces the overall size of electronic equipment. In addition, the semiconductor packaging device is formed without the aid of a stripping process, so that the problems of gas pollution or metal residue and the like generated by the stripping process can be avoided, and the product yield is improved.)

半导体封装装置及其制造方法

技术领域

本公开涉及半导体封装技术领域,具体涉及半导体封装装置及其制造方法。

背景技术

由于单芯片电感器(on-chip inductor)的结构特殊,为避免使用蚀刻制程对此结构造成不必要的损伤而影响整体的良率,需要借助剥离(Lift-off)制程形成需求的结构。

剥离(Lift-off)制程即是在光刻制程后将金属蒸镀上去,再将牺牲层溶解以剥离其他区域的金属附着,从而形成需求的金属图案。剥离制程能够有效应用在无法采用蚀刻制程的场景中。然而在剥离制程中,牺牲层(例如光阻)进入真空设备后容易在形成金属层时产生气体污染(outgasing),从而影响金属与基材的接合效果。此外,如果牺牲层的的开口角度不足,其将无法被有效去除,进而导致其表面的金属层残留,造成产品损失(产品损失率例如大于20%)。

因此,有必要提出一种新的技术方案以解决上述至少一个技术问题。

发明内容

本公开提供了半导体封装装置及其制造方法。

第一方面,本公开提供了一种半导体封装装置,包括:

基材,所述基材上设置有沟槽,所述沟槽内由外层向中心依次设置有第一磁性材和第一金属材;

第二磁性材,位于所述沟槽的开口的上方;

所述第一磁性材、所述第一金属材和所述第二磁性材共同形成电感结构。

在一些可选的实施方式中,所述半导体封装装置还包括:第一绝缘材,位于所述第一磁性材和所述第一金属材之间。

在一些可选的实施方式中,所述半导体封装装置还包括:第二绝缘材,覆盖所述沟槽的开口并至少部分包覆所述第二磁性材。

在一些可选的实施方式中,所述半导体封装装置还包括:第三绝缘材,位于所述第一磁性材的外表面与所述凹槽的内表面之间。

在一些可选的实施方式中,所述第一磁性材、所述第一金属材和所述第一绝缘材的上表面共面。

在一些可选的实施方式中,所述第二磁性材的上表面和所述第二绝缘材的上表面共面,所述第二磁性材的上表面暴露在外。

在一些可选的实施方式中,所述第二磁性材和所述第一金属材之间存在间隔,所述间隔被所述第二绝缘材填充。

在一些可选的实施方式中,所述半导体封装装置还包括:

第二金属材,位于所述第三绝缘材的外表面;

所述第一金属材、所述第一绝缘材、所述第一磁性材、所述第三绝缘材和所述第二金属材共同形成电容结构。

在一些可选的实施方式中,所述半导体封装装置还包括:

第四绝缘材,位于所述第二金属材的外表面和所述凹槽的内表面之间。

在一些可选的实施方式中,所述基材的材料为聚酰亚胺或者二氧化硅。

在一些可选的实施方式中,所述第一金属材的纵向截面的形状为方形、圆形或者三角形。

第二方面,本公开提供了一种半导体封装装置的制造方法,包括:

在基材上形成沟槽;

在所述沟槽内由外层向中心依次形成第三绝缘材、第一磁性材、第一绝缘材和第一金属材;

在所述沟槽上方形成第二绝缘材;

在所述第二绝缘材内形成第二磁性材,其中,所述第一磁性材、所述第一金属材和所述第二磁性材共同形成电感结构。

在一些可选的实施方式中,所述在所述沟槽内由外层向中心依次形成第三绝缘材、第一磁性材、第一绝缘材和第一金属材,包括:

在所述沟槽内形成所述第三绝缘材;

在所述第三绝缘材的表面形成所述第一磁性材;

在所述第一磁性材的表面形成所述第一绝缘材;

在所述第一绝缘材的表面形成所述第一金属材。

在一些可选的实施方式中,所述在所述沟槽上方形成第二绝缘材,包括:

通过抛光使所述基材、所述第三绝缘材、所述第一磁性材、所述第一绝缘材和所述第一金属材的上表面平齐;

在抛光后的所述上表面形成所述第二绝缘材。

在一些可选的实施方式中,所述在所述第二绝缘材内形成第二磁性材,包括:

在所述第二绝缘材的表面形成开孔;

在所述开孔内形成所述第一磁性材;

通过抛光减小所述第二绝缘材的厚度,只保留位于所述开孔底部的所述第一磁性材。

在本公开提供的半导体封装装置及其制造方法中,通过在基材上设置沟槽,并且在沟槽内设置第一磁性材和第一金属材,在沟槽开口的上方设置第二磁性材,可形成沟槽式的电感结构,能够有效减小电感结构的厚度并使基材表面平坦,进而减小电子设备的整体尺寸。此外,本公开提供的半导体封装装置无需借助剥离制程形成,能够避免剥离制程产生的气体污染或者金属残留等问题,有利于提高产品良率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显:

图1A和图1B是现有技术中半导体封装装置的示意图;

图2-图4是根据本发明实施例的半导体封装装置的第一示意图至第三示意图;

图5-图13是根据本发明实施例的半导体封装装置的制造方法的示意图。

符号说明:

11、基板;12、磁膜;13、光阻;100、基材;210、第一磁性材;220、第二磁性材;310、第一金属材;320、第二金属材;410、第一绝缘材;420、第二绝缘材;430、第三绝缘材;440、第四绝缘材;800、开孔;900、沟槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对说明本发明的具体实施方式,通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本发明所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明,而非对该发明的限定。另外,为了便于描述,附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是,说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等,仅用于配合说明书所记载的内容,以供本领域技术人员的了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语,也仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当也视为本发明可实施的范畴。

还需要说明的是,本公开的实施例对应的纵向截面可以为对应前视图方向截面,横向截面可以为对应右视图方向截面,而水平截面可以为对应上视图方向截面。

另外,在不冲突的情况下,本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

图1A和图1B是现有技术中半导体封装装置的示意图,其示出了现有半导体封装装置在制程中存在的问题。如图1A和图1B所示,在采用剥离制程制造现有的半导体封装装置时,会在基板11表面设置光阻13,并通过曝光在光阻13上形成开孔。在此基础上,通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)方式,在基板11的表面形成磁膜12,同时也会在光阻13的表面形成磁膜12。之后通过溶解方式去除光阻13。由于部分磁膜12附着在光阻13表面,因此在光阻13被去除后,附着其上的磁膜12也一并被移除,只有基板11表面的磁膜12被保留。在上述过程中,如图1A所示,光阻13会在磁膜12形成时产生气体污染,这会影响磁膜12和基板11之间的接合(如图1A中的虚线所示)。此外,如图1B所示,如果光阻13的开孔角度不足,会在光阻13的侧壁形成磁膜12,使得光阻13无法被有效去除,导致金属残留。上述问题均会影响产品良率。

图2-图4是根据本发明实施例的半导体封装装置的第一示意图至第三示意图。

如图2所示,本实施例中的半导体封装装置包括基材100、第一磁性材210、第一金属材310和第二磁性材220。

在本实施例中,基材100上设置有沟槽900。沟槽900内由外层向中心依次设置有第一磁性材210和第一金属材310。第二磁性材220位于沟槽900的开口的上方。

在本实施例中,第一磁性材210、第一金属材310和第二磁性材220共同形成电感结构。

在本实施例中,基材100可以是有机材料,例如聚酰亚胺(Polyimide,PI)等,也可以是无机材料,例如二氧化硅(SiO2)等。

在本实施例中,半导体封装装置还包括第一绝缘材410。第一绝缘材410位于第一磁性材210和第一金属材310之间。

在本实施例中,半导体封装装置还包括第二绝缘材420。第二绝缘材420覆盖沟槽900的开口并至少部分包覆第二磁性材220。例如在图2中,第二绝缘材420包覆第二磁性材220的下表面以及四周。其中,第一绝缘材410和第二绝缘材420可以分别制成,也可以一体制成。

在本实施例中,第二磁性材220和第一金属材310之间存在间隔,该间隔被第二绝缘材420填充。

在本实施例中,半导体封装装置还包括第三绝缘材430。第三绝缘材430位于第一磁性材210的外表面与凹槽的内表面之间。

在本实施例中,第一磁性材210和第二磁性材220的材料可以选自钴锆钽(CZT)、钴锆钽硼(CZTB)、镍铁合金(NiFe)或者铁镍钴合金(FeNiCo)等。

在本实施例中,第一绝缘材410、第二绝缘材420和第三绝缘材430的材料可以选自氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)或者聚酰亚胺等。

在本实施例中,第一金属材310的材料可以选自铜、金或者银等。

在本实施例中,第一磁性材210、第一金属材310和第一绝缘材410的上表面共面。其中,两表面“共面”是指两表面之间的高度差不大于预设值。该预设值例如是5微米(μm)、2微米(μm)、1微米(μm)或者0.5微米(μm)等。

在本实施例中,第二磁性材220的上表面和第二绝缘材420的上表面共面,第二磁性材220的上表面暴露在外。

在一个例子中,如图3所示,半导体封装装置还包括第二金属材320。第二金属材320位于第三绝缘材430的外表面。第一金属材310、第一绝缘材410、第一磁性材210、第三绝缘材430和第二金属材320共同形成电容结构。如此,可以将电容电感整合为同一元件,有利于缩小封装结构的尺寸,进而缩小电子设备的尺寸。第二金属材320的材料可以选自铜、金或者银等。

在上述例子中,半导体封装装置还包括第四绝缘材440。第四绝缘材440位于第二金属材320的外表面和凹槽的内表面之间。

在一个例子中,如图4所示,沟槽900的纵向截面可以是方形、三角形或者圆形等。沟槽900内的第一金属材310的纵向截面的形状与沟槽900的纵向截面的形状一致,也可以是方形、圆形或者三角形等。

在本公开提供的半导体封装装置及其制造方法中,通过在基材100上设置沟槽900,并且在沟槽900内设置第一磁性材210和第一金属材310,在沟槽900开口的上方设置第二磁性材220,可形成沟槽式的电感结构,能够有效减小电感结构的厚度并使基材100表面平坦,进而减小电子设备的整体尺寸。

本实施例还提供一种半导体封装装置的制造方法。如图5-图13所示,该方法包括以下步骤:

第一步,在基材100上形成沟槽900。如图5所示,可以通过蚀刻等方式,在基材100上形成截面为方形的沟槽900。

第二步,在沟槽900内由外层向中心依次形成第三绝缘材430、第一磁性材210、第一绝缘材410和第一金属材310。其中,可以先如图6所示,通过化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition,CVD)等方式,在沟槽900的内表面形成第三绝缘材430。再如图7所示,通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)方式,在第三绝缘材430的表面形成第一磁性材210。之后如图8所示,通过化学气相沉积等方式,在第一磁性材210的表面形成第一绝缘材410。最后如图9所示,通过电镀(Plating)等方式,在第一绝缘材410的表面形成第一金属材310。

第三步,在沟槽900上方形成第二绝缘材420。其中,可以先如图10所示,通过化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)等方式,使基材100、第三绝缘材430、第一磁性材210、第一绝缘材410和第一金属材310的上表面平齐。其次如图11所示,在抛光后结构的上表面形成第二绝缘材420。

第四步,在第二绝缘材420内形成第二磁性材220,其中,第一磁性材210、第一金属材310和第二磁性材220共同形成电感结构。其中,可以先如图12所示,在第二绝缘材420的表面形成开孔800。再如图13所示,在开孔800内形成第二磁性材220。最后通过抛光减小第二绝缘材420的厚度,只保留位于开孔800底部的第一磁性材210,得到如图2所示的半导体封装装置。

本实施例中半导体封装装置的制造方法能够实现前文描述的半导体封装装置的技术效果,这里不再赘述。此外,通过上述制程可以看出,本公开提供的半导体封装装置无需借助剥离制程形成,能够避免剥离制程产生的气体污染或者金属残留等问题,有利于提高产品良率。

尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开,但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解,可进行各种改变,且可在实施例内替代等效元件而不脱离如由所附权利要求书限定的本公开的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等,本公开中的技术再现与实际设备之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将说明书和图式视为说明性的,而非限制性的。可作出修改,以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入在此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法,但应理解,可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此,除非本文中特别指示,否则操作的次序和分组并不限制本公开。

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