半导体部件之间的隔离的制作方法
【专利说明】半导体部件之间的隔离
[0001]相关串请
[0002]本专利申请要求于2014年I月10日提交的美国临时专利申请61/926，030的优先权和权益，该专利申请据此全文以引用方式并入本文。
技术领域
[0003]本说明涉及半导体器件的隔离。
【背景技术】
[0004]可在以不同电压电平工作的多个半导体电路之间使用隔离器，以便隔离这些电路但准许这些电路之间的数据交换。常规地，这些隔离可包括光耦合器、电容器、变压器、小型磁性线圈或巨磁寄存器(GMR)作为半导体电路之间的隔离元件。然而，在一些常规方法中，隔离器可被集成(或构建)在半导体部件本身内，其使用顶部金属层与底部金属层(以及中间层)之间的金属电容来形成基于电容的绝缘体，并且此绝缘是由半导体部件主体内的金属层之间的氧化物层或薄聚酰亚胺条带提供的。电容器顶部隔离触点与底部隔离触点之间的电介质堆叠的厚度决定了绝缘穿透距离并且限制了能够实现的最大隔离电压。常规地，这些隔离器已经在其绝缘穿透距离方面受到限制，这可能会降低绝缘性能并增加静电放电(ESD)风险，从而降低器件的绝缘特性。
【发明内容】
[0005]在一些一般方面，一种装置可包括设置为邻近第一引线框部分的第一半导体管芯、设置为邻近第二引线框部分的第二半导体管芯，以及耦接到第一半导体管芯和第二半导体管芯的电容性隔离电路。电容性隔离电路可设置在第一半导体管芯和第二半导体管芯外部。第一半导体管芯、第二半导体管芯和电容性电路可包括在半导体封装的模制物中。
[0006]在附图和以下说明中给出了一个或多个具体实施的细节。其他特征从说明和附图中以及从权利要求中将显而易见。
【附图说明】
[0007]图1示出了用于提供多个半导体管芯之间的隔离的装置；
[0008]图2A至图2E示出了使用反转基板和倒装芯片构型的半导体封装的各种视图；
[0009]图3示出了用于构造图2A至图2E的半导体封装的预处理流程；
[0010]图4示出了用于构造图2A至图2E的半导体封装的封装组装流程；
[0011]图5示出了用于构造图2A至图2E的半导体封装的处理流程；
[0012]图6A和图6B示出了半导体封装的视图；
[0013]图7A至图7C示出了隔离基板桥接器的透视图；
[0014]图8A至图8C示出了隔离基板桥接器的各种视图；
[0015]图9A至图9E示出了半导体封装的各种视图；
[0016]图10示出了半导体封装；并且
[0017]图11示出了用于构造图9或图10的半导体封装的处理流程。
【具体实施方式】
[0018]本文的公开与一种半导体装置相关，该半导体装置在第一半导体管芯与第二半导体管芯之间提供基于非光学的电容性隔离电路，使得电容性隔离电路不仅提供第一半导体管芯与第二半导体管芯之间的电流隔离，而且充当用以跨越电容性隔离电路传送数据的传输系统。另外，电容性隔离电路被提供在第一半导体管芯和第二半导体管芯外部但在半导体封装的模制物内。第一半导体管芯和第二半导体管芯可耦接到引线框(或其部分)。换句话讲，与常规技术相反，不是在半导体管芯本身的主体内形成(或构建)隔离器，而是在半导体管芯外部(但仍在半导体模制物内)设置电容性隔离电路，使得能够增大绝缘穿透距离。因此，具有电容性隔离电路的半导体装置可支持在相对紧凑封装内具有相对较高电压电平的应用，从而在多个半导体管芯之间提供充分的隔离，同时准许以安全方式跨越绝缘屏障进行相对快速的传输。
[0019]图1示出了用于提供多个半导体管芯之间的隔离的装置100。在一些具体实施中，装置100提供多个半导体管芯之间的电流隔离。电流隔离可以是指这样的概念:隔离电子器件的功能区段以阻止或基本上阻止电流流动(例如，没有直接导电路径)但允许通过其他方式(诸如电容)进行信息交换。装置100可包括设置为邻近(例如，设置在其上、耦接至|J、直接耦接到)第一引线框部分110的第一半导体管芯102、设置为邻近(例如，设置在其上、耦接到、直接耦接到)第二引线框部分112的第二半导体管芯108，以及经由第一导电部件104-1耦接到第一半导体管芯102并且经由第二导电部件104-2耦接到第二半导体管芯108的电容性隔离电路106。在一些具体实施中，装置100可包括在半导体封装的模制物(未示出)内。例如，半导体封装的模制物可包括一个或多个类型的材料(例如，在包括多种类型材料的情况下，呈模制化合物形式)，诸如金属、塑料、树脂、环氧树脂、酚类硬化剂、硅基材料、颜料、玻璃、陶瓷壳体和/或诸如此类，并且可含有(或包封)至少图1的部件。
[0020]第一半导体管芯102和/或第二半导体管芯108可为或包括具有集成电路、处理器、微处理器、存储器和/或任何半导体器件或电路的半导体材料。在一些具体实施中，半导体管芯102、108中的一者或多者可包括多种半导体器件。在一些具体实施中，第一半导体管芯102可在与第二半导体管芯108不同的电压电平下工作。在一些具体实施中，半导体管芯102、108中的一者或多者可为或可包括分立半导体器件。具体地说，半导体管芯102,108中的一者或多者可为或可包括横向取向的晶体管器件(例如，横向金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件)和/或纵向取向的晶体管器件(例如，纵向MOSFET器件)。在一些具体实施中，半导体管芯102、108中的一者或多者可为或可包括双极结型晶体管(BJT)器件、二极管器件、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件和/或诸如此类。在一些具体实施中，半导体管芯102、108中的一者或多者可为或可包括电路，诸如滤波器电路、控制器电路、驱动电路、通信电路(例如，接收器和/或发射器)和/或诸如此类。在一些具体实施中，半导体管芯102、108中的一者或多者可为用于任何类型的功能的任何类型的电路。在一些具体实施中，半导体管芯102、108中的一者或多者可包括专用逻辑电路、组合逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)。在一些具体实施中，半导体管芯102和/或半导体管芯108可替代地为模块(例如，分立器件模块、封装器件模块)。在一些具体实施中，第一半导体管芯102和第二半导体管芯108中的每者可包括单个集成电路或可为独立集成电路。在一些具体实施中，在半导体封装(例如，混合选项或3管芯构型)内以参考图27所描述的方式提供额外半导体管芯。在一些具体实施中，半导体材料可为电子级硅或任何其他类型的半导体基板。作为具体例子，第一半导体管芯102可为包括形成在半导体材料上的控制器器件的控制器管芯，并且第二半导体管芯108可为包括形成在半导体材料上的驱动器器件的驱动器管芯，反之亦然。在一些具体实施中，驱动器管芯可被视为或可充当输出管芯。
[0021]在一些具体实施中，第一引线框部分110和第二引线框部分112可包括在同一引线框中，但可为同一引线框的不同部分。在其他具体实施中，第一引线框部分110和第二引线框部分112可涉及两个独立引线框。例如，第一引线框部分110可包括在第一引线框的一部分中，并且第二引线框部分112可包括在第二引线框的与第一引线框分开的一部分中。在任一种情况下，第一引线框部分110和第二引线框部分112可为可在半导体封装内使用的任何类型的导电结构，包括铜、铜合金、铝和/或诸如此类。
[0022]在一些具体实施中，如图1所示，第一半导体管芯102可设置在第一引线框部分110的顶表面上，并且第二半导体管芯108可设置在第二引线框部分112的顶表面上。如本文所论述，术语“顶部”和“底部”是指当装置100/半导体封装在某个取向内时对应部件的相对位置。在一些具体实施中，装置100的一部分或远离引线框部分110、112的方向(基本上沿着方向Al)可称为顶部部分或向上方向。在一些具体实施中，装置100的一部分或远离引线框部分110、112的方向(基本上沿着方向Al)可称为底部部分或向下方向。垂直于纸面向内的方向A3 (示为圆点)沿着平面A4对准或与平面A4平行并且与方向Al和A2正交。在本文所述的具体实施中，竖直方向垂直于某个平面，半导体管芯102、108沿着该平面(例如，平面A4)对准。为简单起见，在所有图中描述的具体实施的各个视图中的若干视图均使用方向Al、A2、A3以及平面A4。
[0023]另外，值得注意的是，尽管图1描绘第一半导体管芯102和第二半导体管芯108在顶部并且分别与第一引线框部分I1的内边缘103和第二引线框部分112的内边缘105对准，但第一半导体管芯102和第二半导体管芯108可设置在沿着其相应引线框部分110、112的顶表面的任何位置处。例如，可通过在沿着方向A2远离引线框部分110、112的内边缘103、105的位置设置这些半导体管芯102、108，来使第一半导体管芯102与第二半导体管芯108进一步间隔开。不管沿着引线框部分的顶表面的位置如何，使用任何类型的管芯附接材料(例如，导电环氧树脂、焊料凸块、粘合剂等)，第一半导体管芯102可耦接到第一引线框部分110的顶表面，并且第二半导体管芯108可耦接到第二引线框部分112的顶表面。
[0024]在其他具体实施中，第一半导体管芯102可设置在第一引线框部分110上方(沿着竖直方向)、在第一引线框部分I1下方(沿着竖直方向)和/或相邻于第一引线框部分110 (沿着横向方向)，并且第二半导体管芯108可设置在第二引线框部分112上方、在第二引线框部分112下方或相邻于第二引线框部分112。在一些具体实施中，第一半导体管芯102和第二半导体管芯108可至少部分地由电容性隔离电路106支撑，并且第一半导体管芯102和第二半导体管芯108可使用导电环氧树脂、导电板、焊料凸块或大体上任何类型的附接材料耦接到其相应弓I线框部分。
[0025]如图1所示，电容性隔离电路106可经由第一导电部件104-1耦接到第一半导体管芯102，并且电容性隔离电路106可经由第二导电部件104-2耦接到第二半导体管芯108。在一些具体实施中，第一导电部件104-1和第二导电部件104-2可为键合引线、焊料或环氧树脂，或者它们的任何组合。例