阅读说明：本技术 模制半导体封装的包封体中的芯片到引线互连 (Chip-to-lead interconnection in encapsulation body of molded semiconductor package ) 是由 张超发 K·C·A·苏 于 2020-04-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种半导体封装,其包括：电绝缘的第一包封体主体,其包括上表面；第一半导体管芯,其被包封在所述第一包封体主体内,所述第一半导体管芯具有主表面,所述第一半导体管芯的所述主表面具有面对所述第一包封体主体的所述上表面的第一导电焊盘；多个导电引线,每个所述引线具有被包封在所述第一包封体主体内的内端和从所述第一包封体主体暴露的外端；以及在所述第一导电焊盘与所述多个引线中的第一引线的所述内端之间的第一直接电连接。所述第一直接电连接包括形成在所述第一包封体主体的所述上表面中的第一导电轨。所述第一包封体主体包括可激光激活的模制化合物。所述第一导电轨形成在所述可激光激活的模制化合物的第一激光激活区域中。(The invention discloses a semiconductor package, which includes: an electrically insulating first capsule body comprising an upper surface; a first semiconductor die encapsulated within the first encapsulant body, the first semiconductor die having a major surface with a first conductive pad facing the upper surface of the first encapsulant body; a plurality of electrically conductive leads, each of the leads having an inner end encapsulated within the first encapsulant body and an outer end exposed from the first encapsulant body; and a first direct electrical connection between the first conductive pad and the inner end of a first lead of the plurality of leads. The first direct electrical connection comprises a first conductive track formed in the upper surface of the first enclosure body. The first encapsulant body includes a laser-activatable molding compound. The first conductive track is formed in a first laser-activated region of the laser-activatable molding compound.)

模制半导体封装的包封体中的芯片到引线互连

优先权声明

本申请是2019年4月4日提交的美国申请16/375,479的部分继续申请并要求其优先权，在此通过引用的方式将该美国申请的全部内容并入本文中。

技术领域

本发明的实施例涉及一种半导体封装及其方法。

背景技术

半导体应用中的普遍趋势是减小特定半导体器件的尺寸和/或增加特定半导体器件的功能能力而不增加其尺寸。这种缩放趋势导致半导体管芯具有密集布置的接合焊盘。这些半导体管芯带来了关于器件封装的设计挑战。尤其是，为具有密集布置的接合焊盘的半导体管芯的每个端子提供独特的电连接的封装解决方案带来了挑战。诸如接合线、夹具、带等常规的封装互连结构对于这些电连接可能是无效的和/或性能受到限制。

发明内容

公开了一种封装半导体器件。根据实施例，封装半导体器件包括：具有上表面的电绝缘包封体主体；被包封在所述包封体主体内的第一半导体管芯，所述第一半导体管芯具有主表面，所述主表面具有面对所述包封体主体的上表面的第一导电焊盘；第二半导体管芯，其被包封在所述包封体主体内并与所述第一半导体管芯横向并排设置，所述第二半导体管芯具有主表面，所述主表面具有面对所述包封体主体的上表面的第二导电焊盘；以及第一导电轨，其形成在所述包封体主体的上表面中，并将第一导电焊盘电连接到第二导电焊盘。包封体主体包括可激光激活的模制化合物。

单独地或组合地，第一垂直互连结构设置在第一导电焊盘上，并且第二垂直互连结构设置在第二导电焊盘上，第一导电焊盘和第二导电焊盘被包封体主体的材料覆盖，并且第一垂直互连结构和第二垂直互连结构均包括从包封体主体的上表面暴露的外端。

单独地或组合地，第一导电轨与第一和第二垂直互连结构的外端直接连接。

单独地或组合地，第一垂直互连结构是附接到第一导电焊盘的线钉凸块。

单独地或组合地，第二垂直互连结构是附接到第二导电焊盘的金属柱。

单独地或组合地，第二导电轨形成在包封体主体的上表面中，并且第二导电轨形成在可激光激活的模制化合物的第二激光激活区域中。

单独地或组合地，第一半导体管芯的主表面包括第三导电焊盘，第二半导体管芯的主表面包括第四导电焊盘，并且第二导电轨将第三导电焊盘电连接到第四导电焊盘。

单独地或组合地，第一导电轨包括在第一方向上延伸的伸长跨度，第二导电轨包括在第二方向上延伸的伸长跨度，并且第一方向和第二方向相对于彼此成角度。

单独地或组合地，保护层覆盖第一导电轨，并且保护层包括与可激光激活的模制化合物不同的电绝缘材料。

单独地或组合地，封装半导体器件还包括管芯垫(die paddle)和远离管芯垫延伸的多个导电引线，第一半导体管芯和第二半导体管芯安装在管芯垫的横向相邻区域上，并且包封体主体的上表面与管芯垫相对。

单独地或组合地，第一半导体管芯和第二半导体管芯通过间隙在横向上彼此分开，包封体主体的第一部分填充该间隙，并且第一导电轨形成在包封体主体的第一部分上。

根据另一实施例，半导体封装包括：电绝缘的第一包封体主体，其包括上表面；第一半导体管芯，其被包封在第一包封体主体内，第一半导体管芯包括主表面，该主表面具有面对第一包封体主体的上表面的第一导电焊盘；多个导电引线，每个引线包括被包封在第一包封体主体内的内端和从第一包封体主体暴露的外端；以及在第一导电焊盘与多个引线中的第一引线的内端之间的第一直接电连接。第一直接电连接包括形成在第一包封体主体的上表面中的第一导电轨。第一包封体主体包括可激光激活的模制化合物。第一导电轨形成在可激光激活的模制化合物的第一激光激活区域中。

单独地或组合地，第一引线的内端包括垂直地处于第一半导体管芯的主表面下方的第一表面，并且第一直接电连接包括在第一引线的第一表面与第一包封体主体的上表面之间垂直延伸的导电连接器。

单独地或组合地，导电连接器延伸穿过第一包封体主体并且在第一包封体主体的上表面处直接接触第一导电轨。

单独地或组合地，第一包封体主体形成为包括在包封体主体的上表面与第一引线的第一表面之间的开口，并且导电连接器包括形成在该开口中的过孔。

单独地或组合地，导电连接器是导电钉或柱。

单独地或组合地，第一包封体主体形成为包括在第一包封体主体的上表面与第一引线的第一表面之间延伸的侧表面，并且导电连接器是第一导电轨的形成在侧表面上的延伸部。

单独地或组合地，第一导电连接器是引线的一体形成区段，该区段从第一引线的第一表面垂直延伸到第一包封体主体的上表面。

分开地或组合地，封装器件还包括形成在第一包封体主体的上表面上的电绝缘的第二包封体主体，其中第二包封体主体覆盖第一导电轨。

单独地或组合地，半导体器件还包括：第二半导体管芯，该第二半导体管芯包封在第一包封体主体内并且与第一半导体管芯横向并排安装在载体上，第二半导体管芯包括具有面对第一包封体主体的上表面的第二导电焊盘的主表面；第二导电焊盘与多个引线中的第二引线的内端之间的第二直接电连接，其中，第二直接电连接包括形成在第一包封体主体的上表面中的第二导电轨，并且其中，第二导电轨形成在可激光激活的模制化合物的第二激光激活区域中。

单独地或组合地，半导体器件还包括：安装在第一包封体主体的上表面上的分立无源器件；分立无源器件与多个引线中的第三引线的内端之间的第三直接电连接，第三直接电连接包括形成在第一包封体主体的上表面中的第三导电轨，并且第三导电轨形成在可激光激活的模制化合物的第三激光激活区域中。

公开了一种形成封装半导体器件的方法。根据该方法的实施例，提供包括具有第一导电焊盘的主表面的第一半导体管芯，提供包括具有第二导电焊盘的主表面的第二半导体管芯，第一和第二半导体管芯被包封以使得第二半导体管芯与第一半导体管芯横向并排设置，并且使得第一半导体管芯和第二半导体管芯的主表面均面对包封体主体的上表面，并且在包封体主体的上表面中形成将第一导电焊盘电连接到第二导电焊盘的第一导电轨。包封体主体包括可激光激活的模制化合物。第一导电轨形成在可激光激活的模制化合物的第一激光激活区域中。

单独地或组合地，形成第一导电轨包括：将激光引导到可激光激活的模制化合物上，从而形成第一激光激活区域；以及执行在第一激光激活区域中形成导电材料的镀覆工艺。

单独地或组合地，镀覆工艺是化学镀液镀覆工艺。

单独地或组合地，该方法还包括：在包封之前，在第一导电焊盘上提供第一垂直互连结构；在包封之前，在第二导电焊盘上提供第二垂直互连结构，所述包封用包封体主体的材料覆盖第一和第二导电焊盘，并且在包封之后，第一和第二垂直互连结构的外端在包封体主体的上表面处暴露。

单独地或组合地，第一半导体管芯和第二半导体管芯的包封包括用包封体主体的材料完全覆盖第一垂直互连结构，并且该方法还包括在包封之后执行减薄工艺，并且减薄工艺从包封体主体的上表面去除材料，直到第一和第二垂直互连结构的外端从包封体主体暴露。

单独地或组合地，包封第一半导体管芯和第二半导体管芯包括注塑模制工艺，并且注塑模制工艺包括使用注塑腔，该注塑腔的尺寸被设置为用液化的模制材料覆盖第一和第二半导体管芯的主表面，同时从液化的模制材料暴露第一和第二垂直互连结构的外端。

单独地或组合地，第一导电轨形成为直接与第一垂直互连结构和第二垂直互连结构的外端连接。

单独地或组合地，该方法还包括形成覆盖第一导电轨的保护层，并且该保护层包括与可激光激活的模制化合物不同的电绝缘材料。

单独地或组合地，该方法还包括：提供具有多个导电引线的管芯垫，所述导电引线远离管芯垫延伸；将与第一半导体管芯的主表面相对的第一半导体管芯的下表面附接到管芯垫的第一横向区域；将与第二半导体管芯的主表面相对的第二半导体管芯的下表面附接到管芯垫的第二横向区域，第二横向区域在横向上与第一横向区域相邻，并且包封体主体的上表面与管芯垫相对。

根据形成封装半导体器件的方法的另一实施例，提供第一半导体管芯，该第一半导体管芯包括具有第一导电焊盘的主表面，提供多个导电引线，形成电绝缘的第一包封体主体，其包封第一半导体管芯和多个引线，使得第一导电焊盘面对第一包封体主体的上表面，并且使得引线的内端被包封在第一包封体主体内，并且引线的外端从第一包封体主体暴露，并且在第一导电焊盘与多个引线中的第一引线的内端之间形成第一直接电连接。形成第一直接电连接包括在第一包封体主体的上表面中形成第一导电轨。第一包封体主体包括可激光激活的模制化合物。第一导电轨形成在可激光激活的模制化合物的第一激光激活区域中。

单独地或组合地，形成第一导电轨包括：将激光引导到可激光激活的模制化合物上，从而形成第一激光激活区域；以及执行在第一激光激活区域中形成导电材料的镀覆工艺。

单独地或组合地，第一引线的内端包括垂直地处于第一半导体管芯的主表面下方的第一表面，并且形成第一直接电连接包括提供在第一引线的第一表面与第一包封体主体的上表面之间垂直延伸的导电连接器。

单独地或组合地，在形成第一导电轨之前，将导电连接器提供在第一包封体主体内，并且形成第一导电轨包括将第一激光激活区域形成为在第一包封体主体的上表面处与导电连接器的暴露端相接。

单独地或组合地，提供导电连接器包括在形成第一包封体主体之前在第一引线的第一表面上形成导电凸块或柱，并且其中，形成第一包封体主体包括包封导电凸块或柱。

单独地或组合地，提供导电连接器包括：在形成第一包封体主体之后，在第一包封体主体中钻出从第一包封体主体的上表面延伸到第一引线的第一表面的开口；以及用导电过孔填充开口。

单独地或组合地，提供导电连接器包括：将第一引线提供为包括在第一引线的第一表面上方垂直延伸的一体形成区段，并且其中，形成第一导电轨包括将第一激光激活区域形成为在第一包封体主体的上表面处与一体形成区段的暴露端相接。

单独地或组合地，形成第一包封体主体，以使得第一包封体主体的侧表面在第一包封体主体的上表面与第一引线的第一表面之间延伸，其中形成第一导电轨包括：将第一激光激活区域形成为从第一包封体主体的上表面延伸到第一引线的第一表面，并且通过第一导电轨的形成在侧表面上的延伸部来提供导电连接器。

单独地或组合地，该方法还包括：提供第二半导体管芯，该第二半导体管芯与第一半导体管芯横向并排安装在载体上，第二半导体管芯包括具有第二导电焊盘的主表面；用第一包封体主体包封第二半导体管芯；在第二导电焊盘与多个引线中的第二引线的内端之间形成第二直接电连接，其中第二直接电连接包括形成在第一包封体主体的上表面中的第二导电轨，并且其中，第二导电轨形成在可激光激活的模制化合物的第二激光激活区域中。

单独地或组合地，该方法还包括：在第一包封体主体的上表面上安装分立无源器件；在分立无源器件与多个引线中的第三引线的内端之间形成第三直接电连接，其中，第三直接电连接包括形成在第一包封体主体的上表面中的第三导电轨，并且其中，第三导电轨形成在可激光激活的模制化合物的第三激光激活区域中。

本领域技术人员在阅读以下

具体实施方式

并在查看附图时将认识到附加的特征和优点。

附图说明

附图的要素不必相对于彼此按比例绘制。类似的附图标记指示对应的相似部分。除非它们相互排斥，否则可以组合各种所示实施例的特征。在附图中描绘了实施例，并且在以下描述中详细说明了实施例。

图1包括图1A和图1B，示出了形成封装半导体器件的方法中的初始步骤。图1A示出了提供载体，并且图1B示出了在载体的管芯附接表面上安装第一半导体管芯和第二半导体管芯。

图2示出了在第一和第二半导体管芯的导电接合焊盘上提供垂直互连结构。

图3包括图3A和图3B，示出了可以提供在导电接合焊盘上的凸起的导电导体的各种实施例。图3A示出了线钉凸块构造，并且图3B示出了金属柱构造。

图4示出了形成包封体主体，该包封体主体包封半导体管芯并在上表面处暴露垂直互连结构的外端。

图5示出了执行激光激活工艺，该激光激活工艺在包封体主体的上表面中形成激光激活区域。

图6示出了执行镀覆工艺，该镀覆工艺在包封体主体的激光激活区域中形成导电轨。

图7示出了在形成于包封体主体的激光激活区域中的导电轨上形成保护层。

图8示出了根据实施例的具有形成通往封装引线的互连的激光激活的导电轨的半导体封装的平面图。

图9示出了根据实施例的具有形成通往封装引线的互连的激光激活的导电轨的半导体封装的截面图。

图10包括图10A、图10B和图10C，示出了根据实施例的用于形成将形成通往封装引线的互连的激光激活的导电轨的选定步骤。图10A示出了包封，图10B示出了对过孔开口进行钻孔，并且图10C示出了用导电过孔填充过孔开口。

图11包括图11A、图11B和图11C，示出了根据另一实施例的用于形成将形成通往封装引线的互连的激光激活的导电轨的选定步骤。图11A示出了形成钉凸块或柱，图11B示出了包封，并且图11C示出了激光激活。

图12包括图12A、图12B、图12C、图12D、图12E和图12F，示出了根据实施例的用于形成钉凸块或柱的选定步骤。图12A示出了形成掩模，图12B示出了填充掩模中的开口，图12C示出了去除掩模，图12D示出了沉积液滴，图12E示出了使液滴硬化，并且图12F示出了使液滴硬化。

图13包括图13A、图13B和图13C，示出了根据另一实施例的用于形成将形成通往封装引线的互连的激光激活的导电轨的选定步骤。图13A示出了形成具有凸起的垂直部分的引线，图13B示出了包封，并且图13C示出了激光激活。

图14包括图14A、图14B和图14C，示出了根据另一实施例的用于形成将形成通往封装引线的互连的激光激活的导电轨的选定步骤。图14A示出形成包封体主体以暴露引线的连接部分，图14B示出激光激活，并且图14C示出镀覆激光激活区域。

具体实施方式

本文描述的实施例提供了一种半导体封装，该半导体封装具有在包封体主体的顶侧中形成的布线层。在实施例中，顶侧布线层用于将两个或更多个封装半导体管芯电连接在一起。可以通过经由激光图案化技术形成的导电轨来提供顶侧布线层。根据该技术，包封体主体包括可激光激活的模制化合物。将激光束施加到可激光激活的模制化合物，从而沿着限定的轨迹形成激光激活区域。这些激光激活区域为随后的在包封体主体上形成导电轨的镀覆工艺提供了种子。这些导电轨可以与凸起的导电连接(例如，凸块、柱等)结合使用，以提供包封的半导体管芯的接合焊盘之间的完整电连接。另外，由于激光图案化技术的高分辨率和几何形状灵活性，本文所述的顶侧布线层提供了高密度互连能力，其可以与现有的互连技术相结合以满足现代半导体器件的互连要求。另外，导电轨可以有利地用于在较低电流/电压信号的两个管芯之间提供逻辑互连，而高电流/电压信号(例如，功率信号)可以由封装器件的较粗的引线分配。

参照图1，示出了根据实施例的载体结构100。在该实施例中，载体结构100由引线框架提供，其中引线框架包括位于中心的管芯垫102和远离管芯垫102延伸的多个(即，两个或更多)导电引线104。管芯垫102包括平面管芯附接表面106，其为在其上安装一个或多个半导体管芯提供空间。根据实施例，管芯垫102与一些引线104一体地连接，并因此提供用于半导体管芯的端子的连接点。一般而言，载体结构100可以包括诸如铜、铝等的导电金属及其合金。

参照图2，第一半导体管芯108和第二半导体管芯110提供在载体结构100上。一般而言，第一半导体管芯108和第二半导体管芯110可以具有多种器件构造。这些器件构造包括分立的器件构造，例如HEMT(高电子迁移率晶体管)器件、二极管、晶闸管等。这些器件构造还包括集成器件构造，例如控制器、放大器等。这些器件构造可以包括垂直器件(即，在与管芯的主表面和后表面垂直的方向上进行传导的器件)和横向器件(即，在与管芯的主表面平行的方向上进行传导的器件。

第一半导体管芯108和第二半导体管芯110均具有主表面112、与主表面112相对的后表面114(见图7)、以及在主表面112和后表面114之间延伸的外边缘侧116。第一半导体管芯108的主表面112包括第一导电接合焊盘118。第二半导体管芯110的主表面112包括第二导电接合焊盘120。在所示的实施例中，第一半导体管芯108的主表面112另外包括第三导电接合焊盘122，并且第二半导体管芯110的主表面112另外包括第四导电接合焊盘124。这些接合焊盘为并入到第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的器件提供端子连接(例如，栅极、源极、发射极、集电极、逻辑端子等)。更一般地，接合焊盘的数量、大小和构造可以发生变化。可选地，第一半导体管芯108和/或第二半导体管芯110的后表面114可以包括类似配置的接合焊盘，其为相应器件提供端子连接。

第二半导体管芯110与第一半导体管芯108横向并排布置。这意味着第二半导体管芯110的外边缘侧116面对第一半导体管芯108的外边缘侧116。因此，第一半导体管芯108和第二半导体管芯110在横向方向上彼此紧邻。横向方向是指平行于半导体管芯108、110的主表面112和后表面114的方向。如图所示，第一半导体管芯108和第二半导体管芯110通过间隙在横向上彼此分开。在其他构造中，第一半导体管芯108和第二半导体管芯110可以彼此齐平或彼此接近齐平。

第一半导体管芯108和第二半导体管芯110安装在管芯附接表面106的横向相邻区域上。在该构造中，第一半导体管芯108的后表面114面对并直接附接到管芯附接表面106的第一区域，并且第二半导体管芯110的后表面114面对并直接附接到管芯附接表面106的与第一区域横向间隔开的第二区域。每个半导体管芯108、110的后表面114可以通过粘合剂(例如焊料、导电胶等)直接附接到载体。

替代地，可以通过提供两个分离的载体并将第一半导体管芯108和第二半导体管芯110安装在每个载体上来获得相似的横向并排构造。

参照图2，在第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的导电焊盘上提供垂直互连结构126。这些垂直互连结构126在第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的主表面112上方垂直延伸，并因此代表已安装的半导体管芯108、110的最上面的接触表面。这些垂直互连结构的各种示例在图3中更详细地示出。垂直互连结构126可以在将半导体管芯108、110安装在管芯垫102上之后附接到接合焊盘。替代地，可以在将半导体管芯108、110安装在管芯垫102上之前在互连焊盘上提供垂直互连结构126。在下面要描述的包封步骤之前，可以使用诸如引线接合的已知技术来提供引线104与两个半导体管芯108、110之间的电连接(未示出)。

参照图3A，垂直互连结构126可以被配置为线钉凸块。这些线钉凸块由例如铜、金、锡、银、铝、镍等及其合金的导电材料制成。更一般地，这些钉凸块可以是通过将导电材料球接合在导电焊盘上并夹紧该材料而形成的。如图所示，垂直互连结构126包括连续地沉积在另一个顶部上的多个凸块(球)。

参照图3B，垂直互连结构126可以被配置为金属柱。这些金属柱由例如铜、金、铝、镍等及其合金的导电金属制成。

更一般地，垂直互连结构126可以由任何导电结构提供，该导电结构可以附接到接合焊盘以提供经过半导体管芯的主表面112的垂直延伸。

再次参照图2，提供在第一半导体管芯108的接合焊盘118、122上的垂直互连结构126可以具有上述构造中的任何构造。同样，提供在第二半导体管芯120的接合焊盘120、124上的垂直互连结构126可以具有上述构造中的任何构造，并且可以具有与第一半导体管芯108的垂直互连结构的构造不同的构造。

参照图4，形成电绝缘包封体主体128。包封体主体128是电绝缘结构，其密封并保护半导体管芯和相关联的电连接，例如，半导体管芯108、110与引线104之间的引线接合(未示出)。例如，包封体主体128可以包括各种各样的电绝缘材料，例如陶瓷、环氧树脂材料和热固性塑料，仅举几例。电绝缘包封体主体128的至少一部分包括可激光激活的模制化合物。如本文所用，“可激光激活的模制化合物”是指包括例如有机金属络合物形式的至少一种添加剂的模制化合物，所述添加剂通过由聚焦激光束引起的物理化学反应而被激活。除了添加剂之外，“可激光激活的模制化合物”还包括聚合物材料作为基础材料。这些聚合物的示例包括具有树脂基的热固性聚合物、ABS(丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PC/ABS(聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯)、PC(聚碳酸酯)PA/PPA(聚酰亚胺/聚邻苯二甲酰胺)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、COP(环烯烃聚合物)、PPE(聚苯醚)、LCP(液晶聚合物)、PEI(聚乙烯亚胺或聚氮丙啶)、PEEK(聚醚醚酮)、PPS(聚苯硫醚)等。

可以使用诸如注塑模制、传递模制、压缩模制等多种已知技术中的任何一种来形成包封体主体128。包封体主体128的材料形成为完全包封(即，覆盖并围绕)半导体管芯108、110以及在半导体管芯108、110与引线104之间的相关联的电连接。在半导体管芯108、110通过横向间隙彼此分开的情况下(例如，如图2所示)，包封体主体128可以形成为完全填充该间隙。

包封体主体128包括上表面130。包封体主体128被形成为使得第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的主表面112完全被包封体材料覆盖。换句话说，在第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的主表面112与包封体主体128的上表面130之间提供一定厚度的包封体材料。因此，第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的主表面112(图4中未示出)面对包封体主体128的上表面130。

包封体主体128被形成为使得垂直互连结构126的外端132在包封体主体128的上表面130处从包封体材料暴露。这意味着垂直互连结构126的导电材料在包封体主体128的上表面130处是物理上可触及的。

一种用于将包封体主体128形成为使得垂直互连结构126的外端132在包封体主体128的上表面130处被暴露的技术如下。在一些实施例中，初始地，包封体主体128形成为用包封体材料完全覆盖垂直互连结构126。即，包封体主体128在半导体管芯108、110的主表面112与上表面130之间的的厚度被选择为大于垂直互连结构126的高度。随后，执行减薄工艺以去除上表面130处的包封体材料，直到垂直互连结构126的外端132从包封体主体128暴露出来。可以根据已知的平坦化技术(例如，抛光、研磨、蚀刻等)来进行这种减薄。在另一示例中，可以通过激光去除包封体材料。该激光减薄技术还可以提供将在下面进一步详细描述的激光激活工艺。

用于将包封体主体128形成为使得垂直互连结构126的外端132在包封体主体128的上表面130处被暴露的另一技术如下。控制用于形成包封体主体128的工艺，以使得完成的包封体主体128暴露出垂直互连结构126的外端132。换句话说，半导体管芯108、110的主表面112与包封体主体128的上表面130之间的包封材料的厚度被选择为小于接合焊盘上方的垂直互连结构126的高度。在该技术的一个示例中，包封体主体128通过注塑模制工艺形成，该工艺利用注塑腔，该注塑腔的尺寸被设置为用液化的模制材料覆盖第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的主表面，而不覆盖垂直互连结构126的外端132。在执行该初始注塑模制工艺之后，可以执行进一步的处理步骤。这些步骤可以包括清洁步骤、用以平坦化垂直互连结构126的暴露的外端132的平坦化步骤、和/或用以形成包封体主体128的附加部分的其他模制步骤。

参照图5，在包封体主体128的上表面130上执行激光激活工艺。该激光激活工艺包括将激光束引导到存在于包封体主体128的上表面130处的可激光激活的模制化合物上。来自激光束的能量在包封体主体128中产生激光激活区域134。如本文所用，“激光激活区域”是指可激光激活的模制化合物的如下区域：该区域与激光束发生反应，以使得有机金属络合物存在于可激光激活的模制化合物的表面并能够充当金属镀覆工艺的核，下面将更详细地描述其示例。相反，可激光激活的模制化合物的未暴露于激光束的部分不具有能够在金属镀覆工艺期间充当核的暴露的金属络合物。

参照图6，在半导体器件上执行镀覆工艺。镀覆工艺在模制化合物的激光激活区域134中形成导电材料，而基本上不在可激光激活的模制化合物的去激活区域中形成导电材料。这意味着通过镀覆工艺形成的绝大多数金属(例如，大于95％、99％等)形成在激光激活区域134中。此外，形成在激光激活区域134中的导电材料形成能够承载电流的限定的导电轨。

总体而言，镀覆工艺可以是利用种子金属作为在其上沉积金属的基础的任何金属镀覆工艺。在一个示例中，镀覆工艺是化学镀液镀覆工艺。根据该技术，将半导体器件浸入包含金属离子(例如，Cu+离子、Ni+离子、Ag+离子等)的化学浴中，这些金属离子在随后的激活区域中与有机金属络合物发生反应，从而形成来自化学浴的元素的完整层。镀覆工艺可以开始于清洁步骤，以去除激光碎屑，并且然后可以使用化学浴对镀覆的金属进行添加物堆积。可选地，可以在镀覆工艺之后将附加的金属涂层(例如包含Ni、Au、Sn、Sn/Pb、Ag、Ag/Pd等的涂层)施加在沉积的金属上。

作为上述激光激活和镀覆步骤的结果，在可激光激活的模制化合物的激光激活区域134中形成了多个导电轨136。这些导电轨136可以用于在封装在包封体主体128内包封的半导体管芯的端子之间提供电连接。如图所示，导电轨136形成为跨过包封体材料的填充第一和第二半导体管芯108、110之间的间隙的部分延伸，并因此提供横向电连接机构。更一般地，这些导电轨136可以形成在包括可激光激活的模制化合物的包封体主体128的任何位置中。

根据实施例，导电轨136中的第一导电轨138将第一半导体管芯108的第一导电焊盘118(如图2所示)电连接到第二半导体管芯110的第二导电焊盘120(如图2所示)。在该情况下，导电轨136中的第一导电轨138在垂直互连结构126中的设置在第一导电焊盘118上的第一垂直互连结构142与垂直互连结构126中的设置在第二导电焊盘120上的第二垂直互连结构144之间形成电连接。类似地，导电轨136中的第二导电轨140在垂直互连结构126中的设置在第三导电焊盘122(如图2所示)上的第三垂直互连结构146与垂直互连结构126中的设置在第四导电焊盘124(如图2所示)上的第四垂直互连结构148之间形成电连接。在所描绘的实施例中，这些导电轨136在两个垂直互连结构126的暴露的外端132之间形成完整的电连接。替代地，其他导电结构(例如，接合线、夹具、过孔结构等)可以是两个垂直互连结构126的暴露的外端132之间的电连接的部分。

更一般地，可以在包封体主体128的上表面130中形成任何数量的导电轨136，以在包封体主体128内包封的两个或更多个半导体管芯之间提供电连接。这些导电轨136可以提供独立的电节点，例如，在如上所述的导电轨136中的第一导电轨和第二导电轨138、140的情况下，或者这些导电轨136可以是单个电节点的部分，例如用于增加电流承载能力。

有利地，本文描述的激光结构化技术允许导电轨136形成为窄宽度和/或紧密间距结构。由于导电轨136的几何形状与激光束的宽度相关，所以可以以高分辨率来形成这些结构。此外，激光技术相对于导电轨136的几何形状提供了高度的灵活性。换句话说，与常规的金属化技术相比，不需要限制性的接地规则。在对此能力的说明中，所描绘的实施例中的导电轨136中的第一导电轨138包括在第一方向上延伸的第一伸长跨度150，并且导电轨136中的第二导电轨140包括在相对于第一方向成角度的第二方向上延伸的第二伸长跨度152。也就是说，第一和第二伸长跨度150、152被定向为彼此不平行，例如，大约垂直。更一般地，通过激光结构化技术形成的导电轨136可以定向为相对于彼此成各种角度中的任何角度，例如倾斜、锐角等。此外，不同的导电轨136可以具有不同的宽度、长度等。此外，如图所示，导电轨136可以形成为沿不同的平面延伸。例如，图5所示的导电轨136包括倾斜区域，该倾斜区域从半导体管芯之上的凹部延伸至包封体材料的填充半导体管芯之间的间隙的部分。有利地，可以在不使用昂贵的掩模的情况下形成这些结构中的任何结构。

参照图7，在以上述方式形成导电轨136之后，可以形成可选的保护层154以覆盖一些或全部导电轨136。其中，保护层154可以防止例如由于水分、颗粒、器件的物理处理等而损坏导电轨136。保护层154可以由与可激光激活的模制化合物的材料不同的电绝缘材料形成。这些材料的示例包括基于环氧树脂的塑料和基于金刚石的材料，仅举几例。

参照图8，示出了根据另一实施例的半导体封装200。半导体封装200包括载体结构100、第一半导体管芯108和第二半导体管芯110、导电轨136以及包封体主体128，如前所述。在该实施例中，导电轨136中的附加的导电轨形成为提供与前述实施例的连接不同的电连接。更具体地，半导体封装200包括导电轨136中的形成第一半导体管芯108的端子与各个封装引线104之间的直接电连接的部分的第一组导电轨202，以及导电轨136中的形成第二半导体管芯110的端子与各个封装引线104之间的直接电连接的部分的第二组导电轨204。因此，导电轨136中的这些第一组导电轨202和第二组导电轨204提供管芯-引线互连。图8的实施例另外包括导电轨136中的第三组导电轨206，其在第一和第二半导体管芯108、110(例如，如前所述的第一、第二138、140、146和148)之间提供连接。在其他实施例中，可以省略导电轨136中的第三组导电轨206，并且可以使用替代技术来提供芯片内连接(如果需要的话)。

根据实施例，半导体封装200包括安装在包封体主体128的上表面130上的分立部件208。分立部件208可以是各种各样的预封装电子部件中的任一种，它们被配置为提供定义的电特性，例如电阻、电容、电感等。这些器件的示例包括电阻器、电容器、电感器、二极管、晶体管等。分立部件208可以是表面安装部件，其是指可以直接安装在平面表面上的部件，其中部件的端子面对相应的接合焊盘并与之电接触。

根据实施例，半导体封装200包括导电轨136中的第四组导电轨210，其形成分立部件208的端子与各个封装引线104之间的直接电连接的部分。

有利地，通过使用形成在包封体主体128的上表面130上的顶侧布线层来提供半导体管芯108、110与封装引线104之间的互连，可以获得具有高密度互连能力的空间高效的构造。如前所述的激光结构化技术的灵活性和精确性可以在管芯到引线互连的上下文中被有益地利用。导电轨136可以代替现有的互连结构，例如，至少一些管芯到引线互连所需的接合线、带、夹具等。这释放了空间，该空间可以用于增加诸如用于承载高电流/电压连接的金属夹具的其他特征的尺寸。而且，顶侧布线层有利地允许以最小处理费用将分立部件208并入到封装设计中。

参照图9，示出了根据实施例的半导体封装200的截面图。半导体封装200包括以前述方式安装在管芯焊盘106上的第一半导体管芯108和第二半导体管芯110。第一包封体主体212包封第一半导体管芯108和第二半导体管芯110以及管芯焊盘106。第五导电接合焊盘213设置在第一半导体管芯108的面对第一包封体主体212的上表面214的主表面上。同样，第六导电接合焊盘216设置在第二半导体管芯110的面对第一包封体主体212的上表面214的主表面上。在所示的实施例中，可激光激活的模制化合物被实施为形成在包封体材料的另一区域220的顶部上分立层218。包封体材料的另一区域220可以包括常规包封体材料，例如环氧树脂、热固性塑料等。更一般地，第一包封体主体212可以形成为具有不同构造的层，其中可激光激活的模制化合物提供一些或所有的包封体材料。

载体结构100的导电引线104被第一包封体主体212包封，使得引线的内端220包封在第一包封体主体212内，并且外端222从第一包封体主体212暴露。在所描绘的实施例中，引线104中的第一引线224最靠近第一半导体管芯108，并且引线104中的第二引线226最靠近第二半导体管芯110。在单管芯实施例中，第一和第二引线224、226可以靠近一个管芯的相对侧延伸。每个引线的内端220包括第一表面228，该第一表面228是面对第一包封体主体212的上表面214的基本平面的表面。

半导体封装200包括在第一半导体管芯108的第五接合焊盘212与第一引线224的第一表面228之间的第一直接电连接230和在第二半导体管芯110的第六接合焊盘216与第二引线226的第一表面228之间的第二直接电连接232。第五和第六接合焊盘212、216可以分别是第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的任何端子(例如，栅极、源极、发射极、集电极、逻辑端子等)。因此，第一直接电连接230和第二直接电连接232是封装级电互连，其使得能够电访问半导体管芯108、110和引线104的端子。

第一直接电连接230和第二直接电连接232包括分别形成在第五和第六接合焊盘212、216上的垂直互连结构126。这些垂直互连结构126可以根据先前描述的技术形成。

另外，第一直接电连接230和第二直接电连接232包括形成在第一包封体主体212的上表面214上的导电轨136中的第五和第六导电轨234、236。根据先前描述的技术，导电轨136中的第五和第六导电轨234、236形成在可激光激活的模制化合物的激光激活区域中。

另外，第一直接电连接230和第二直接电连接232包括分别在第一和第二引线224、226的第一表面228之间垂直延伸的导电连接器238。导电连接器238在形成在第一包封体主体212的上表面214上的导电轨136与位于导电轨136下方的引线的连接界面(即，第一表面228)之间提供必要的垂直连接。根据实施例，第一和第二引线224、226的第一表面228设置在第一和第二半导体管芯108、110的主表面下方。将在下面进一步详细描述用于形成导电连接器238的各种技术。。

根据实施例，半导体封装200包括形成在第一包封体主体212的上表面214上的第二电绝缘包封体主体240。第二电绝缘包封体主体240覆盖形成在第一包封体主体212的上表面214上的每个导电轨136，并且因此密封并保护这些导电轨136以免受外部环境的影响。第二电绝缘包封体主体240可以包括常规的包封体材料，例如，基于环氧树脂的塑料、基于金刚石的材料，仅举几例。

尽管图9的实施例包括第一半导体管芯108和第二半导体管芯110，但是上述技术适用于仅包括一个半导体管芯的半导体封装。例如，在另一实施例中，省略了第二半导体管芯110，并且如本文所述的导电轨136排他地提供芯片到引线连接。

参照图10，描绘了根据实施例的用于形成如上所述的具有第一直接电连接230和第二直接电连接232的半导体封装200的技术。

参照图10A，载体结构100被提供有安装在管芯焊盘106上的第一半导体管芯108和第二半导体管芯110，并且垂直互连结构126以前述方式被提供。随后，第一包封体主体212形成为使得第一半导体管芯108和第二半导体管芯110被包封，并且使得垂直互连结构126以前述方式在第一包封体主体212的上表面214处被暴露。

参照图10B，在形成第一包封体主体212之后，在第一包封体主体212中形成开口242。开口242形成为从第一包封体主体212的上表面214延伸到第一和第二引线224、226的第一表面228。开口242可以根据诸如钻孔、蚀刻等技术形成。

参照图10C，开口242填充有导电材料，例如铜、铝、钨等或其合金。结果，在开口242中形成导电过孔结构244。开口242可以在形成第五导电轨234和第六导电轨236之前或之后被填充。在一个实施例中，在包封之后，形成开口242。随后，根据本文所述的镀覆技术形成导电轨136。随后，用导电材料填充开口242以形成过孔结构244。

参照图11，示出了根据另一实施例的用于形成如上所述的具有第一直接电连接230和第二直接电连接232的半导体封装200的技术。

参照图11A，载体结构100被提供有安装在管芯焊盘106上的第一半导体管芯108和第二半导体管芯110，并且垂直互连结构126以前述方式被提供。与先前描述的图10的实施例不同，该实施例中的导电连接器238是在包封工艺之前形成的。根据该技术，导电连接器238被实施为导电钉或柱或垂直线，其最初形成在第一和第二引线224、226的第一表面128上，并且随后被第一包封体主体212包封。

参照图11B，形成第一包封体主体212。第一包封体主体212包封第一和第二半导体管芯108、110、载体结构100、垂直互连结构126和导电连接器238。第一包封体主体212形成为使得垂直互连结构126的外端为从第一包封体主体212的上表面被暴露，并且使得导电连接器238的外端从第一包封体主体212的上表面214被暴露。这可以根据先前描述的技术来完成，例如，通过使第一包封体主体212的上表面214平坦化，直到这些结构变为被暴露为止。

参照图11C，形成第五和第六导电轨234、236以分别完成第五和第六接合焊盘212、216与导电连接器238之间的连接。

参照图12，示出了用于将导电连接器238形成为导电钉或柱的各种技术。图12A至图12C描绘了用于将导电连接器238形成为导电柱的技术。图12D-12E描绘了用于将导电连接器238形成为导电钉的技术。

参照图12A，例如，根据已知技术，在引线104的第一表面228上形成图案化的掩模246。参照图12B，用导电膏(例如，锡(Sn)膏、银(Ag)膏等)填充图案化掩模246中的开口。参照图12C，随后去除掩模一次，膏被硬化。

参照图12D，液体导体的液滴248沉积在引线104的第一表面228上。液体导体可以是多种可固化导体中的任何一种，例如，焊料、导电膏等，其包含诸如铜、锡、银等导电材料。参照图12B，液滴248被固化或硬化。参照图12C，可以连续地重复该工艺以将钉凸块形成到期望的高度。

更一般地，可以使用适合于在封装引线与包封体材料的上表面之间形成垂直连接的其他结构来形成导电连接器238。

参照图13，示出了根据另一实施例的用于形成如上所述的具有第一直接电连接230和第二直接电连接232的半导体封装200的技术。

参照图13A，载体结构100被提供有安装在管芯焊盘106上的第一半导体管芯108和第二半导体管芯110，并且垂直互连结构126以前述方式被提供。如图11-图12的先前实施例一样，该实施例中的导电连接器238在包封工艺之前形成。在该实施例中，导电连接器238被提供作为引线104的组成部分。更具体地，导电连接器238是分别远离第一和第二引线224、226的第一表面228连续延伸的区段。换句话说，在该实施例中，引线框架被专门设计为包括引线104，其截面垂直延伸到在包封的半导体管芯的主表面的平面处或上方的平面。

参照图13B，以与前述类似的方式形成第一包封体主体212。垂直互连结构126的外端和导电连接器238(在该情况下为引线104的一部分)根据先前描述的技术(例如，通过平坦化第一包封体主体212的上表面214)从第一包封体主体212的上表面214被暴露。

参照图13C，形成第五和第六导电轨234、236以分别完成第五和第六接合焊盘212、216与导电连接器238之间的连接。

参照图14，示出了根据另一实施例的用于形成如上所述的具有第一直接电连接230和第二直接电连接232的半导体封装200的技术。在先前的实施例中，导电连接器238延伸穿过第一包封体主体212，并且在第一包封体主体212的上表面214处的连接点处直接接触导电轨136。即，导电连接器238在所有横向方向上被第一包封体主体212的包封体围绕。相反，在图14的实施例中，导电连接器238形成在第一包封体主体212的外表面上。

参照图14A，根据实施例，形成第一包封体主体212。与先前的实施例不同，图14的第一包封体主体212形成为至少部分地暴露第一和第二引线224、226的第一表面228。在该上下文中，第一和第二引线224、226的第一表面228是指基本上平行于第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的主表面的平面表面。换句话说，第一和第二引线224、226的第一表面228不是这些引线的弯曲部分。

根据实施例，第一包封体主体212形成为包括侧表面250，该侧表面250在第一包封体主体212的上表面214与第一和第二引线224、226的第一表面228之间延伸。在特定实施例中，该侧表面250与第一包封体主体212的上表面214垂直或至少接近垂直(例如，具有五度)。因此，侧表面250提供了第一和第二引线224、226的第一表面228与第一包封体主体212的上表面214之间的主要垂直的表面。

参照图14B，在形成第一包封体主体212之后，执行激光激活工艺。与先前描述的实施例不同，在该实施例中，沿着侧表面250施加激光。换句话说，激光激活区域252形成为沿着上表面214并且向下沿着侧表面250连续延伸。在该实施例中，第一包封体主体212的激光激活区域252被形成为完全延伸以到达第一和第二引线224、226的第一表面228。

参照图14C，在执行激光激活工艺之后，执行镀覆工艺以在激光激活区域252中形成第一和第二轨234、236。这可以根据先前描述的镀覆技术中的任一种来完成。结果，第一和第二轨234、236提供了分别完成第五和第六接合焊盘212、216与第一和第二引线224、226之间的连接所必需的横向和垂直延伸部两者。

再次参照图8，如先前所解释的，半导体封装200可以包括安装在包封体主体128的上表面130上的分立部件208。该分立部件208的端子与接合焊盘246电连接。这些接合焊盘246连接到导电轨136中的第四组导电轨210。导电轨136中的第四组导电轨210可以被配置为根据本文所述的任何技术提供与封装引线104的直接电连接。替代地，根据本文描述的任何技术，导电轨136中的第四组导电轨210可以连接到第一半导体管芯108和第二半导体管芯110的端子。

尽管在所示的实施例中使用了特定的引线框架式封装，但是本文描述的激光连接技术更一般地适用于多种多样的封装类型。这些封装类型包括扁平封装、有引线封装、无引线封装和表面安装型封装，仅举几例。在任何这些示例中，可激光激活的模制化合物可以部分或全部用作包封体材料，并根据本文所述的技术进行结构化。

如本文所述，包封体主体的“上表面”是指包封体主体的如下表面：该表面设置在一个或多个半导体管芯上方以使得被覆盖的半导体管芯的上表面面对包封体主体的上表面。包封体主体的“上表面”不一定是封装器件的最外面的暴露表面。例如，如图7的实施例所示，包封体主体的上表面130被保护层覆盖。另外或替代地，可以在包封体主体的“上表面”的至少一部分之上形成包封体材料的附加层，以使得本文所述的导电轨136被嵌入在包封体材料内。

术语“电连接”、“直接电连接”等描述了电连接的元件之间的永久性低阻抗连接，例如相关元件之间的直接接触、或经由金属和/或高掺杂的半导体的低阻抗连接。

如本文中所使用的，术语“具有”、“包含”、“包括”等是开放式术语，其指示所陈述的元件或特征的存在，但是不排除附加的元件或特征。除非上下文另外明确指出，否则冠词“一”和“所述”旨在包括复数和单数。

尽管本文中已经示出和描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，各种替代和/或等效实施方式可以代替所示出和描述的具体实施例。本申请旨在覆盖本文讨论的具体实施例的任何改编或变型。因此，旨在使本发明仅由权利要求及其等同物限制。