阅读说明：本技术 用于半导体包封材料的离子操纵方法及相关装置和系统 (Ion manipulation method for semiconductor encapsulation materials and related apparatus and system ) 是由 R·杰默尔 M·鲍尔 S·米特哈纳 于 2019-06-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于操纵半导体器件的包封材料中包含的离子的方法。所述方法包括处理包封材料,并且在包封材料被最终固化之前将电场施加到包封材料。包封材料中包含的离子具有随着包封材料固化而降低的迁移率。通过在包封材料被最终固化之前将电场施加到包封材料,减少了包封材料中包含的离子的量和/或将包含的离子浓缩在包封材料的一个或多个区域中。还描述了通过该方法制造的对应装置和半导体封装。(The present invention provides a method for manipulating ions contained in an encapsulation material of a semiconductor device. The method includes processing the encapsulating material and applying an electric field to the encapsulating material before the encapsulating material is finally cured. The ions contained in the encapsulating material have a mobility that decreases as the encapsulating material is cured. By applying an electric field to the encapsulating material before the encapsulating material is finally cured, the amount of ions contained in the encapsulating material is reduced and/or the contained ions are concentrated in one or more regions of the encapsulating material. Corresponding devices and semiconductor packages manufactured by the method are also described.)

用于半导体包封材料的离子操纵方法及相关装置和系统

背景技术

管芯包封材料(例如模制化合物)中的移动离子或电荷可能降低包封的半导体封装的可靠性。对于必须承受高操作电压和/或经受极端操作条件(例如高于150℃的高温)的产品，该问题会恶化。对于较高的操作温度和电压，在包封的半导体封装的寿命期间离子迁移到封装的关键区域中的可能性增加。过多的离子迁移可能不利地影响包封的半导体封装的电参数和功能。因此，需要用于限制包封的半导体封装内的离子迁移的改进技术。

发明内容

根据一种方法的实施例，该方法包括：处理用于半导体器件的包封材料，包封材料包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子；以及在包封材料被最终固化之前，将电场施加到包封材料，以减少包封材料中包含的离子的量和/或将包封材料中包含的离子浓缩在包封材料的一个或多个区域中。

根据一种半导体封装的实施例，该半导体封装包括：半导体管芯；与半导体管芯接触的包封材料；以及第一组离子，其被浓缩在包封材料中且在距半导体管芯第一距离处。

根据一种装置的实施例，该装置包括：外壳，其被配置为容纳用于半导体器件的包封材料，所述包封材料包含具有随着所述包封材料固化而降低的迁移率的离子；至少一对电极，其被配置为在包封材料被最终固化之前将电场施加到由外壳容纳的包封材料，以减少包封材料中包含的离子的量和/或将包封材料中包含的离子浓缩在包封材料的一个或多个区域中；以及电源，其被配置为跨越所述至少一对电极提供电压。

在阅读以下

具体实施方式

并查看附图时，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。

附图说明

附图的元件不一定相对于彼此按比例绘制。相似的附图标记表示对应的类似部件。可以组合各种所示实施例的特征，除非它们彼此排斥。实施例在附图中示出并且在以下说明中详述。

图1示出了用于操纵半导体器件的包封材料中包含的离子的方法的实施例。

图2示出了在用于制造模制化合物包封材料的系统中实施图1中所示的离子操纵方法的实施例的一般框图。

图3示出了在用于将半导体器件包封在模制化合物包封材料中的系统中实施图1中所示的离子操纵方法的实施例的一般框图。

图4至图9示出了实施例的相应示意图，其中图1中所示的离子操纵方法与被配置为用于容纳半导体器件的包封材料的外壳一起使用，包封材料包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子。

图10A示出了被配置为在模制腔外壳中实施图1中所示的离子操纵方法的系统的实施例的示意图，模制腔外壳被配置为容纳熔化或液化的模制化合物包封材料，该包封材料包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子。

图10B示出了被配置为在腔室中实施图1中所示的离子操纵方法的系统的实施例的示意图，腔室被配置为容纳PCB或eWLB包封材料，该包封材料包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子。

图11示出了被配置为在固化炉中实施图1中所示的离子操纵方法的系统的实施例的示意图。

图12至图14示出了利用图1中所示的离子操纵方法处理的封装半导体器件的相应实施例。

图15A至图15C示出了在利用图1中所示的离子操纵方法处理的封装半导体器件的包封材料内去除一组或多组浓缩离子的实施例。

图16示出了利用图1中所示的离子操纵方法处理的封装半导体器件的实施例，并且该封装半导体器件包括用于吸收(俘获)通过离子操纵方法从半导体器件的表面移开的离子的吸收结构。

具体实施方式

本文描述的实施例提供了用于操纵半导体器件的包封材料中包含的离子的方法及相关装置和系统。离子可以作为材料制造过程的部分而形成在包封材料中和/或被添加到包封材料，可以存在于半导体器件的表面以至少部分地被包封材料覆盖，可以在包封过程期间被引入。移动的钠特别成问题，并且通常存在于常见的模制化合物中，其中来源可以是例如氢氧化铝(阻燃剂)。存在于半导体器件包封材料中的其它类型的移动离子也可能影响至少部分地被包封材料覆盖的半导体器件的电参数和功能。

通过在包封材料被最终固化之前向包封材料施加电场，可以减少包封材料中包含的离子的量和/或包封材料中包含的离子可以浓缩在包封材料的一个或多个不太关键的区域中，该区域对至少部分地被包封材料覆盖的半导体器件的电参数和功能的影响较小。

半导体器件的包封材料内包含的离子通常具有随固化而降低的迁移率。因此，本文所述的方法、装置和系统可以在包封材料的制造期间、在将包封材料施加到半导体器件期间、和/或在包封材料的固化期间使用。

图1示出了用于操纵半导体器件的包封材料中包含的离子的方法的实施例。包封材料包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子。例如，包封材料可以是用于注射成型、压缩成型、膜辅助成型(FAM)、反应注射成型(RIM)、树脂转移成型(RTM)、吹塑成型等中的模制化合物和/或树脂。常见的模制化合物和树脂包括但不限于热固性树脂、凝胶弹性体、包封体、灌封化合物、合成物、光学级材料等。模制化合物通常以球粒、膜、液体和/或粉末的形式供应。用于半导体器件并且包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子的其它类型的包封材料可以包括但不限于具有或不具有玻璃纤维的任何标准绝缘PCB(印刷电路板)材料、聚合物膜或聚合物膜的堆叠体、任何标准绝缘eWLB(嵌入式晶圆级球栅阵列)材料等。

图1中所示的方法包括处理包封材料(框100)。在包封材料上执行的处理的类型可以取决于材料的类型和/或制造/使用的阶段。

例如，在制作模制化合物(MC)型包封材料的情况下，处理(框100)可以包括迫使用于形成MC包封材料的液化的基础材料通过导管。液化的基础材料可以是树脂，并且可以向基础材料添加可能的填料和/或添加剂，例如玻璃纤维增强材料、阻燃剂、硬化剂等。

在例如通过模制、PCB包封、eWLB包封等将包封材料施加到半导体器件的情况下，处理(框100)可以包括将包封材料***腔室或模制腔中。腔室或模制腔包括至少部分地被包封材料覆盖的每个半导体器件。对于模制，可以将包封材料液化并迫使其通过导管进入模制腔。对于PCB和eWLB包封，可以将包封材料放置在处理室中。

在包封之后，处理(框100)可以包括在固化炉中固化包封材料。

该方法还包括在包封材料被最终固化之前将电场施加到包封材料(框102)。施加电场的方式可以取决于材料的类型和/或制造/使用的阶段。

例如，在制造包封材料的情况下，可以通过跨越设置在运送液化的基础材料的导管外部、设置在导管内部或形成导管的部分的至少一对电极施加电压来将电场施加(框102)到用于制作MC包封材料的液化的基础材料。流过导管的液化的基础材料中包含的诸如钠的正离子被吸引到每个带负电的电极，并且液化材料中包含的负离子被吸引到每个带正电的电极。可以例如通过冲洗导管来定期清洁电极，以防止离子在导管内部积聚。

在例如通过模制将包封材料施加到半导体器件的情况下，可以通过跨越设置在导管外部、设置在导管内部或形成导管的部分的至少一对电极施加电压而在液化的MC包封材料流过导管并进入模制腔时将电场施加(框102)到液化的MC包封材料。可以例如通过冲洗导管来定期清洁电极，以防止离子在导管内部积聚。对于PCB和eWLB包封，可以通过跨越由半导体器件提供的第一电极和在腔室中与半导体器件间隔开的第二电极施加电压而将电场施加(框102)到处理室内部的PCB或eWLB包封材料。在每种包封过程中，包封材料中包含的正离子被吸引到每个带负电的电极，并且包封材料中包含的负离子被吸引到每个带正电的电极。

在包封材料的固化期间，可以通过跨越由包封的半导体器件提供的第一电极和在固化炉中与包封的半导体器件间隔开的第二电极施加电压来在包封材料被最终固化之前将电场施加(框102)到包封材料。当包封材料固化时，包封材料中包含的正离子被吸引到每个带负电的电极，并且固化包封材料中包含的负离子被吸引到每个带正电的电极。对于PCB和eWLB包封，用于将PCB或eWLB包封材料施加到半导体器件的处理室也可以用作用于最终固化PCB或eWLB包封材料的炉。在其它实施例中，固化炉与用于包封过程的处理室分开。

在这些示例中的每一个中，至少一对电极足够靠近包封材料，以使得包封材料中包含的正离子被吸引到每个带负电的电极，并且包封材料中包含的负离子被吸引每个带正电的电极。通过在包封材料被最终固化之前将电场施加到包封材料，包封材料中包含的离子的量减少和/或包封材料中包含的离子被浓缩在包封材料的一个或多个不太关键的区域中，该区域对至少部分地被包封材料覆盖的半导体器件的电参数和功能的影响较小。电场可以被施加固定的持续时间，或者直到某些条件发生或满足标准，例如，模制完成，最终固化完成，传感器启动，安全中断等(框104)。作为离子操纵方法的部分施加到包封材料的电场可以是恒定的或可变的(改变的)。在框106处终止将电场施加到包封材料。

图2示出了在用于制作MC(模制化合物)包封材料的系统200中实施本文所述和图1中所示的离子操纵方法的实施例的一般框图。系统200包括用于诸如树脂的基础材料的供应源202、以及用于可能的填料和/或添加剂(例如玻璃纤维增强材料、阻燃剂、硬化剂等)的供应源204。系统200包括用于将材料运送到混合单元208的一个或多个导管或管线206，混合单元208混合基础材料和可能的填料和/或添加剂。在混合之前可以将材料液化。系统200包括固化单元210，以用于任选地挤出并至少部分地固化由混合单元208输出的混合物。该阶段提供中间固化。在将包封材料施加到半导体器件之后发生包封材料的最终固化。系统可以包括一个或多个固化后阶段212。然后，MC包封材料214准备好例如以球粒形式、膜形式、液体形式、粉末的形式等施加到半导体器件。本文所述和图1所示的离子操纵方法可以用于图2所示的MC包封材料制造过程的任何阶段，其中材料中的离子具有足够的移动性以被施加的电场移动。图2中的虚线框示出了可以采用离子操纵方法的示例性阶段。

图3示出了在用于将半导体器件包封在MC(模制化合物)包封材料中的系统300中实施本文所述和图1中所示的离子操纵方法的实施例的一般框图。系统300包括用于MC包封材料(例如热固性树脂、凝胶弹性体、包封体、灌封化合物、合成物、光学级材料等)的供应源302。系统300包括用于将MC包封材料和可能的添加剂(例如模具、硬化剂等)运送到粘度单元308的一个或多个导管或管线304。粘度单元308例如通过熔化、液化等增加MC包封材料和可能的添加剂的粘度，以将MC包封材料压入腔室。系统300包括用于将熔化的MC包封材料从粘度单元308运送到模制腔312的另一个导管或管线310，模制腔312包含至少部分地被MC包封材料覆盖的半导体器件。取决于模制过程的类型，模制腔312可以对填充柱塞关闭或打开。随着MC包封材料冷却，一些中间固化可以发生在模制腔312中。系统300可以包括一个或多个固化后阶段314，例如修整、减薄、去毛刺、划线等。然后，模制的半导体封装316准备好进行最终固化。本文所述和图1中所示的离子操纵方法可以用于图3所示的模制过程中的任何阶段，其中材料中的离子具有足够的移动性以被施加的电场移动。图3中的虚线框示出了可以采用离子操纵方法的示例性阶段。

图4至图9示出了实施例，其中离子操纵方法与被配置为容纳用于半导体器件的包封材料的外壳一起使用，包封材料包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子。即使在固化期间一种类型的离子的迁移率没有降低，仍然可以使用电场将另一种离子移动离开关键区域，从而提高器件的可靠性。可以提供添加的层以俘获具有降低的迁移率的离子和/或在不降低迁移率的情况下移动离子。包封材料中包含的离子可以是在制造用于制作包封材料或部分制造的材料的原材料期间天然存在于包封材料中的离子和/或有意或无意添加的离子。在每种情况下，可以通过本文所述的方法使用可以施加固化/场的任何层来在模制之前清洁表面上的离子。通常，只要离子在电场中可移动，离子源是无关紧要的。

根据图4至图9中所示的实施例，外壳是导管400，其被配置为运送由向下的虚线箭头指示的MC包封材料。导管400可以是用于在最终固化之前运送MC包封材料的任何类型的管道、管、管线等。由导管400运送的MC包封材料可以刚好在施加到半导体器件之前处于其最终形式，可以处于其基础材料形式，或者可以处于某一中间形式。例如，导管400可以被配置为运送用于形成MC包封材料的液化的基础材料，例如，如图2所示。导管400可以被配置为将处于未固化状态的MC包封材料运送到腔室或模制腔，例如，如图3中所示。在每种情况下，提供至少一对电极402、404，以用于在MC包封材料被最终固化之前将电场施加到由导管400运送的MC包封材料。

图4示出了导管400的实施例，其中至少一对电极402、404设置在导管400外部。通过至少一对电极402、404将电场施加到由导管400运送的MC包封材料。可以提供控制器406以用于控制电源408，电源408跨越设置在导管400外部的至少一对电极402、404施加电压。控制器406和电源408可以是集成的或单独的部件。控制器406可以控制电源408，使得通过至少一对电极402、404将恒定电场施加到MC包封材料。在另一个实施例中，控制器406可以控制电源408，以使得变化的电场(例如脉冲电场)、具有连续增大的场的电压波形、具有连续减小的场的电压波形、具有交替幅度(即使在一个极性内)的电压波形等通过至少一对电极402、404施加到MC包封材料。即，电场可以是恒定的或者以任何适合的组合在极性和/或强度上改变。

在每种情况下，MC包封材料中包含的离子具有足够的移动性以被施加的电场移动。由导管400运送的MC包封材料中包含的正离子(+)被吸引到每个带负电的电极402，并且由导管400运送的MC包封材料中包含的负离子(-)被吸引到每个带正电的电极404。施加到设置在导管400外部的至少一对电极402、404的电场沿着导管400的内壁410保持(俘获)离子，以使得MC包封材料中包含的离子的量减少。可以例如通过冲洗导管来定期清洁导管400的内壁410，以防止离子沿内壁积聚。

图5示出了导管400的另一个实施例，其中至少一对附加电极412、414设置在导管400的外部。图5中所示的实施例类似于图4中所示的实施例。然而，不同的是至少一对附加电极412、414被提供有与第一对电极402、404相反的电压极性。根据该实施例，由导管400运送的MC包封材料中包含的正离子(+)被吸引到导管400的不同侧，MC包封材料中包含的负离子(-)也是如此。

图6示出了导管400的一个实施例，其中至少一对电极402、404设置在导管400内部。电场通过至少一对电极402、404施加到由导管400运送的MC包封材料。控制器406可以控制电源408，以使得通过设置在导管400内部的至少一对电极402、404将恒定或变化的电场施加到MC包封材料。MC包封材料中包含的移动离子响应于施加的电场而移动。正离子(+)被吸引到每个带负电的电极402，并且负离子(-)被吸引到每个带正电的电极404。施加到设置在导管400内部的至少一对电极402、404的电场保持(俘获)抵靠在电极402、404上的离子，使得MC包封材料中包含的离子的量减少。可以例如通过冲洗导管来定期清洁电极402、404，以防止离子在电极402、404上积聚。

图7示出了导管400的另一个实施例，其中至少一对附加电极412、414设置在导管400内部。图7中所示的实施例类似于图6中所示的实施例。然而，不同的是至少一对附加电极412、414被提供有与第一对电极402、404相反的电压极性。根据该实施例，由导管400运送的MC包封材料中包含的正离子(+)被吸引到导管400的不同侧上的电极402、414，MC包封材料中包含的负离子(-)也是如此。

图8示出了导管800的实施例，其中至少一对电极402、404形成导管400的部分。例如，至少一对电极402、404可以集成到导管400的壁结构中。在另一个示例中，导管400的壁或壁的区域可以被电气分段，以形成至少一对电极402、404。在任一情况下，通过形成导管400的部分的至少一对电极402、404将电场施加到由导管400运送的MC包封材料。控制器406控制电源408，以使得通过至少一对电极402、404将恒定或变化的电场施加到MC包封材料。MC包封材料中包含的移动离子响应于施加的电场而移动。正离子(+)被吸引到每个带负电的电极402，并且负离子(-)被吸引到每个带正电的电极404。在图8中，施加到形成导管400的部分的至少一对电极402、404的电场保持(俘获)抵靠在具有集成电极402、404的导管壁的部分上的离子，以使得MC包封材料中包含的离子的量减少。可以例如通过冲洗导管来定期清洁导管400的内壁，以防止离子在内壁上积聚。

图9示出了导管400的另一个实施例，其中至少一对附加电极412、414形成导管400的部分。图9中所示的实施例类似于图8中所示的实施例。然而，不同的是，集成到导管400的壁结构中的至少一对附加电极412、414被提供有与第一对集成电极402、404相反的电压极性。根据该实施例，由导管400运送的MC包封材料中包含的正离子(+)被吸引到集成在导管400的不同侧中的电极402、424，MC包封材料中包含的负离子(-)也是如此。

图10A示出了一个实施例，其中本文所述的离子操纵方法与外壳一起使用，外壳被配置为容纳用于半导体器件的包封材料，该包封材料包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子。根据图10A中所示的实施例，外壳是模制腔500，模制腔500被配置为容纳熔化或液化的MC包封材料以及至少部分被MC包封材料覆盖的一个或多个半导体器件502，该包封材料包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子。MC包封材料由图10A中的向右的虚线箭头表示。

每个半导体器件502具有电连接到衬底504的端子，衬底504例如是引线框架、PCB、具有金属化侧面的陶瓷衬底等。仅为了便于说明，电连接506在图10A中被示为接合线连接，然而，可以使用其它类型的电连接，例如金属夹、带、焊料凸块等。半导体器件502可以是至少部分地被包封材料覆盖的任何类型的半导体管芯(芯片)或封装。例如，每个半导体器件502可以是诸如电感器、电阻器和/或电容器的无源器件、或有源器件，所述有源器件例如功率器件(如功率晶体管、功率二极管等)、逻辑器件(如控制器、ASIC(专用集成电路)等)、存储器件、传感器、MEMS(微机电系统)等。

无论半导体器件502的类型和数量如何，模制腔500都包括输入506，以用于在液化的MC包封材料流过导管(未示出)并进入模制腔500时容纳液化的MC包封材料。模制腔500还可以包括通风口508。

可以通过由控制器512控制的电源510将电场施加到模制腔500内部的MC包封材料。控制器512和电源510可以是集成的或单独的部件。控制器512可以控制电源408，以使得恒定电场施加到模制腔500内部的MC包封材料。在另一个实施例中，控制器512可以控制电源510，以使得变化的电场施加到模制腔500内部的MC包封材料。在任一情况下，MC包封材料中包含的离子都具有足够的移动性以被施加的电场移动。

可以通过跨越由包括在模制腔500中的半导体器件502提供的第一电极和在模制腔中与半导体器件502间隔开的第二电极施加电压来产生电场。电源的一个端子可以电连接到半导体器件502所附接的衬底504。在一些情况下，每个半导体器件502的所有端子可以经由衬底504短接，直到最终固化之后，因此不会响应于施加的电场在器件502内累积大的电压。如果在封装过程期间每个半导体器件502的端子没有通过衬底504短接在一起，则应该另外注意确保不会响应于所施加的电场而在器件502内累积有问题的电压。在任一情况下，包括在模制腔500中的半导体器件502可以形成用于将电场施加到MC包封材料的一个电极。

在一个实施例中，模制腔500或模制腔500的部分是导电的并且形成用于将电场施加到包封材料的第二电极。由于在制造过程中此时离子仍然是移动的，因此通过模制腔500中的电极施加的电场将MC包封材料中包含的移动离子浓缩在MC包封材料的一个或多个区域中，该区域对半导体器件502的电参数和功能的影响较小。MC包封材料中包含的移动离子可以被浓缩在MC包封材料的一个或多个区域中，该区域与接触MC包封材料的半导体器件502的表面512间隔开。

图10B示出了一个实施例，其中外壳是腔室600，其被配置为容纳PCB或eWLB以及至少部分被包封材料覆盖的一个或多个半导体器件602，该包封材料包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子。例如，每个半导体器件602可以放置在PCB或eWLB层合层604的片之间。每个半导体器件602具有通过导电迹线608和/或过孔610电连接的端子606，所述导电迹线608和/或过孔610延伸穿过PCB/eWLB包封材料604和/或形成在PCB/eWLB包封材料604的表面上。半导体器件602可以是任何类型的半导体管芯(芯片)或封装，其至少部分地被PCB/eWLB包封材料604覆盖。例如，每个半导体器件602可以是诸如电感器、电阻器和/或电容器的无源器件、或有源器件，所述有源器件例如功率器件(如功率晶体管、功率二极管等)、逻辑器件(如控制器、ASIC(专用集成电路)等)、存储器件、传感器、MEMS(微机电系统)等。无论半导体器件602的类型和数量如何，腔室600都容纳半导体器件602和PCB/eWLB包封材料604。

可以通过由控制器614控制的电源612将电场施加到腔室600内部的PCB/eWLB包封材料604。控制器614和电源612可以是集成的或单独的部件。控制器614可以控制电源612，以使得恒定的电场施加到腔室600内部的PCB/eWLB包封材料604。在另一个实施例中，控制器614可以控制电源612，以使得变化的电场施加到腔室600内部的PCB/eWLB包封材料604。在任一情况下，PCB/eWLB包封材料604中包含的离子具有足够的移动性以被所施加的电场移动。

可以通过跨越由包括在腔室600中的半导体器件602提供的第一电极和在腔室600中与半导体器件602间隔开的第二电极施加电压来产生电场。电源612的一个端子可以例如通过导电迹线608和/或过孔610中的一个或多个而电连接到半导体器件602，所述导电迹线608和/或过孔610延伸穿过PCB/eWLB包封材料604和/或形成在PCB/eWLB包封材料604的表面上。在一些情况下，每个半导体器件602的所有端子606可以被短接，因此不会响应于施加的电场而在器件602内累积大的电压。如果在封装过程期间半导体器件602的端子606不被短接在一起，则应该另外注意确保不会响应于所施加的电场而在该器件602内累积有问题的电压。在任一情况下，包括在腔室600中的半导体器件602形成用于将电场施加到PCB/eWLB包封材料604的一个电极。

在一个实施例中，腔室600或腔室600的部分是导电的并且形成用于将电场施加到PCB/eWLB包封材料604的第二电极。因为在制造过程中此时离子仍然是移动的，因此通过腔室600中的电极施加的电场将PCB/eWLB包封材料604中包含的移动离子浓缩在PCB/eWLB包封材料604的一个或多个区域中，该区域对半导体器件602的电参数和功能的影响较小。PCB/eWLB包封材料604中包含的移动离子可以被浓缩在PCB/eWLB包封材料604的一个或多个区域中，该区域与接触PCB/eWLB包封材料604的半导体器件602的表面间隔开。

如本文先前所述，被施加本文所述的离子操纵方法的包封材料可以是用于半导体器件的任何标准包封材料，并且包含具有随着包封材料固化而降低的迁移率的离子。例如，包封材料可以是具有或不具有玻璃纤维的任何标准绝缘PCB材料、聚合物膜或聚合物膜堆叠体、任何标准绝缘eWLB材料等。在其中半导体器件至少由包封材料覆盖的外壳的类型取决于所使用的包封材料的类型，并且可以易于改装以适应上述的并且在图10A和图10B中示出的电极配置。

标准模制腔和PCB/eWLB处理室通常包括金属部件，例如金属板、平台等，其可以形成第二电极，并且半导体器件可以容易地被电接触以形成第一电极。通常，第二电极可以是额外的金属电极，或者可以通过已经被用作例如模制室、固化炉等的部分的导电部分来实现。

通过电极将电场施加到外壳中包含的包封材料。可以提供控制器以用于控制跨越电极施加电压的电源。控制器可以控制电源，以使得恒定电场通过电极被施加到包封材料。在另一个实施例中，控制器可以控制电源，以使得变化的电场通过电极被施加到包封材料。在任一情况下，包封材料中包含的离子都具有足够的移动性以被施加的电场移动。包封材料中包含的正离子(+)被吸引到带负电的电极，并且包封材料中包含的负离子(-)被吸引到带正电的电极。

图11示出了一个实施例，其中本文所述的离子操纵方法与固化炉700一起使用，固化炉700被配置为固化封装半导体器件704的包封材料702。固化炉700可以保持多个封装半导体器件704。每个封装半导体器件704包括与包封材料702接触的一个或多个半导体器件和/或管芯(视图外)。包封材料702包含由于包封材料702尚未完全固化而仍然移动的离子。通过在包封材料702被最终固化之前将电场施加到包封材料702，包封材料702中包含的离子可以被浓缩在包封材料702的一个或多个不太关键的区域中，该区域对与包封材料702接触的半导体器件的电参数和功能的影响较小。

用于施加电场的第一电极由封装半导体器件704提供，并且用于施加电场的第二电极与固化炉700中的封装半导体器件704间隔开。在一个实施例中，固化炉700包括一个或多个机架706，封装半导体器件704在包封材料702的最终固化期间搁置在机架706上。在一个实施例中，机架706形成用于施加电场的第二电极并且可以在固化炉700内通过例如跳线、电缆、电线等电连接在一起，如图11所示。封装半导体器件704可以在固化炉700内通过例如跳线、电缆、电线等电连接在一起，同样如图11所示，以形成用于施加电场的第一电极。封装半导体器件704之间的布线可以仅是同一引线框架内的自然连接。在一些情况下，封装的704可以不用作电极，而是提供单独的一对电极(正和负)但不接触器件704。

电场通过电极而施加到固化炉700中包含的封装半导体器件704的包封材料702。可以提供控制器708以用于控制电源710，电源710跨越电极施加电压。控制器708可以控制电源710，以使得恒定电场通过电极而施加到包封材料702。在另一个实施例中，控制器708可以控制电源710，以使得变化的电场通过电极而施加到包封材料702。在任一情况下，每个封装半导体器件704的包封材料702中包含的离子在最终固化过程期间具有足够的移动性以被施加的电场移动。包封材料702中包含的正离子(+)被吸引到带负电的电极，并且包封材料702中包含的负离子(-)被吸引到带正电的电极。

图12示出了至少在嵌入和/或最终固化期间用本文所述的离子操纵方法处理的封装半导体器件800的实施例。根据该实施例，封装半导体器件800包括半导体管芯802和接触半导体管芯802的包封材料804。封装半导体器件800可以包括多于一个半导体管芯802。为了便于图示，图12中仅示出了一个半导体管芯802。

本文所述的离子操纵方法导致第一组离子806被浓缩在包封材料804中且在距半导体管芯802第一距离X1处。第二组离子808可以被浓缩在包封材料804中且在距半导体管芯802第二距离X2处，第二距离X2大于第一距离X1。附加组的离子可以被浓缩在包封材料804中且在距半导体管芯802更远距离处，但是为了便于图示，未在图12中示出。可以选择距离X1、X2，以使得每组浓缩的离子806、808设置在包封材料804的不太关键的区域中，该区域对与包封材料804接触的半导体管芯802的电参数和功能的影响较小。

取决于在处理期间将电场施加到包封材料804的方式，可以在包封材料中实现正(+)和负(-)离子浓度的不同布置。随着包封材料804固化，离子迁移率改变(降低)。例如，离子迁移率最初可能较高，并且然后随着包封材料804硬化而随时间降低。负离子比正离子更大且移动性更低。在一个实施例中，可以在离子操纵方法开始时将负电压施加到包封材料804，以在移动性高时迫使负(较大/较慢)离子离开管芯802。电压极性可以稍后被切换为正，以在迁移率降低时迫使正(较小/较快)离子离开管芯802。负离子仍将被吸引到正(器件)电位，但离开管芯802足够远，并且在此过程中此时的移动性要小得多，并且因此不应迁移回到其原始位置。正离子仍然具有足够的移动性以移动离开管芯802，即使它们的移动性已经降低。从负器件电压到正器件电压的切换点可以通过反复试验和/或基于包封材料804的可以测量的迁移率曲线来确定。在其它实施例中，可以首先施加正器件电压并且然后施加负电压。

图13示出了至少在器件嵌入和/或最终固化期间利用借助于从负器件电压到正器件电压的切换点实施的离子操纵方法处理的封装半导体器件900的实施例。封装半导体器件900包括半导体管芯902和与半导体管芯902接触的包封材料904。封装半导体器件900可以包括多于一个半导体管芯902。仅为了便于图示，图13中示出了一个半导体管芯902。在包封材料904内浓缩的第一组离子906包括从带负电离子(-)的层或分布偏移的带正电离子(+)的层或分布。在包封材料904内浓缩的第二组908离子类似地包括从带负电离子(-)的层或分布偏移的带正电离子(+)的层或分布。

图14示出了至少在器件嵌入和/或最终固化期间利用借助于从正器件电压到负器件电压的切换点实施的离子操纵方法处理的封装半导体器件1000的实施例。封装半导体器件1000包括半导体管芯1002和与半导体管芯1002接触的包封材料1004。封装半导体器件1000可以包括多于一个半导体管芯1002。仅为了便于图示，图14中示出了一个半导体管芯1002。

图14中所示的实施例类似于图13中所示的实施例。然而，不同的是，在包封材料904内浓缩的每一组1006、1008的离子的带负电离子(-)的层或分布与半导体管芯1002的间隔比对应的正电离子(+)的层或分布更近。还考虑了其它离子浓度剖面。例如，包封材料1004内的一组浓缩离子可以具有堆叠在带负电离子(-)的层或分布之上的带正电离子(+)的层或分布，并且包封材料1004内的另一组浓缩离子可以具有堆叠在带正电离子(+)的层或分布之上的带负电离子(-)的层或分布。可以存在具有不同移动性的不同离子，例如，多于一种离子或具有不同带电状态的相同原子/分子。通常，包封材料1004中包括的每一组浓缩离子的数量和取向取决于在离子操纵方法的每个实例期间执行的电压极性切换点的数量和类型(+至-或-至+)。

图15A至图15C示出了在封装半导体器件的包封材料内去除一组或多组浓缩离子的实施例。使用本文所述的离子操纵方法产生每一组浓缩离子。封装半导体器件1100包括半导体管芯1102和与半导体管芯1102接触的包封材料1104。封装半导体器件1100可以包括多于一个半导体管芯1102。仅为了便于图示，图15A至图15C中示出了一个半导体管芯1102。

图15A示出了封装半导体器件1100，其在包封材料1104内具有两组浓缩离子1106、1108。通常，本文所述的离子操纵方法可以在包封材料1104内产生更多或更少组的浓缩离子，其数量和(+/-)取向取决于电压极性和在离子操纵方法的每个实例期间执行的电压极性切换点的数量。

图15B示出了在包封材料1104内的浓缩离子的最上面的组1108通过减薄包封材料1104(例如，通过蚀刻、研磨、浸析等)被去除之后的封装半导体器件1100。替代地，可以选择性地蚀刻包封材料1104以仅去除关键离子种类的离子而不必减薄整个器件。在又一个实施例中，可以对包封材料1104施加特定的化学反应，以去除刚性地结合到包封材料1104的外部区域的离子。

图15C示出了在包封材料1104内的所有组的浓缩离子1106、1108通过减薄包封材料1104(例如，例如，通过蚀刻、研磨、浸析等)被去除之后的封装半导体器件1100。因此，最终封装半导体器件1100可以在封装半导体器件1100的包封材料1104内包括零个、一个或多个组的浓缩离子。最终封装半导体器件1100的包封材料1104内包括的每一组浓缩离子可以具有堆叠在相反离子类型的层或分布上的带正(+)或负(-)电离子的层或分布。每一组离子可以浓缩在包封材料1104的不太关键的区域中，该区域对与包封材料1104接触的半导体管芯1102的电参数和功能的影响较小。

图16示出用本文所述的离子操纵方法处理的封装半导体器件1200的实施例。封装半导体器件1200包括半导体管芯1202和与半导体管芯1202接触的包封材料1204。封装半导体器件1200可以包括多于一个半导体管芯1202。仅为了便于图示，图16中示出了一个半导体管芯1202。

封装半导体器件1200还包括吸收结构1206，例如添加到包封材料1204的层、包封材料1204的具有增大的粗糙度的表面结构、包封材料1204的经处理的表面等。吸收结构1206吸收或俘获通过离子操纵方法从半导体管芯1202的表面移开的离子浓度1208、1210。吸收结构1206在包封材料1204的最终固化之后阻止或至少减少离子浓度1208、1210的迁移。另外或替代地，包封材料1204内的离子污染可以通过包封材料1204的清洁、蚀刻、浸析等被进一步减轻。

为了便于说明，使用诸如“之下”、“下方”、“下部”、“之上”、“上部”等的空间相对术语来解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语旨在包含不同的取向，包括与图中所示的取向不同的取向。此外，诸如“第一”、“第二”等术语也用于描述各种元件、区域、部分等，并且也不旨在进行限制。相似的术语在整个说明书中指代相似的元件。

如本文所用，术语“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等是开放式术语，其指示所述元件或特征的存在，但不排除附加元件或特征。除非上下文另有明确说明，否则冠词“一”、和“所述”旨在包括复数以及单数。

考虑到上述变化和应用的范围，应该理解，本发明不受前述说明的限制，也不受附图的限制。相反，本发明仅受以下权利要求及其合法等同物的限制。