晶片级降压转换器转让专利
申请号 : CN200980143004.2
文献号 : CN102197347B
文献日 : 2014-02-12
发明人 : 刘永 , 王琦
申请人 : 飞兆半导体公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种降压转换器模块，其包括：
a）高侧（HS）裸片，在所述HS裸片的前侧上具有源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫；
b）低侧（LS）裸片，其具有第一区段，其中多个穿硅导通孔（TSV）从所述LS裸片的背侧延伸到前侧，所述LS裸片具有位于与所述第一区段分离的第二区段的前侧上的源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫，所述漏极接合垫在所述第二区段中电连接到所述LS裸片的所述背侧；且c）所述HS裸片与所述LS裸片接合在一起使得所述HS裸片的所述源极接合垫电连接到所述LS裸片的所述背侧，且所述漏极接合垫及栅极接合垫中的每一者电连接到所述LS裸片中的单独TSV。
2.根据权利要求1所述的降压转换器模块，其进一步包含所述LS裸片的所述接合垫上及所述LS裸片的所述前侧上的所述TSV上的焊料凸块。
3.根据权利要求1所述的降压转换器模块，其进一步包含将所述LS裸片与所述HS裸片连接并接合在一起的各向异性导电膜。
4.根据权利要求1所述的降压转换器模块，其进一步包含附接到所述HS裸片的所述源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫的金属板。
5.根据权利要求4所述的降压转换器模块，其中所述金属板包括铜螺柱及金凸块中的一者。
6.根据权利要求1所述的降压转换器模块，其中所述LS裸片的所述前侧上的所述TSV具有大于所述LS裸片的所述背侧上的所述TSV的表面积。
7.根据权利要求1所述的降压转换器模块，其中所述TSV的侧与所述LS裸片的其余部分绝缘。
8.根据权利要求1所述的降压转换器模块，其进一步包含所述LS裸片的所述前侧及所述背侧的表面上的位于所述TSV之间的电绝缘材料。
9.一种降压转换器模块，其包括：
a）高侧（HS）裸片，在所述HS裸片的前侧上具有源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫，其中金属板附接到所述接合垫中的每一者；
b）低侧（LS）裸片，其具有第一区段，其中多个穿硅导通孔（TSV）从所述LS裸片的背侧延伸到前侧，所述LS裸片具有位于与所述第一区段分离的第二区段的前侧上的源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫，所述漏极接合垫在所述第一区段中电连接到所述LS裸片的所述背侧，其中所述TSV的侧与延伸于所述TSV之间且在所述LS裸片的所述前侧及所述背侧上延伸到所述LS裸片的三个侧的绝缘体接触；
c）所述HS裸片与所述LS裸片通过各向异性导电膜接合在一起使得所述HS裸片的所述源极接合垫电连接到所述LS裸片的所述背侧，且所述漏极接合垫及栅极接合垫中的每一者电连接到所述LS裸片中的单独TSV；及d）多个焊料凸块，其附接到所述LS裸片的所述接合垫及位于所述LS裸片的所述前侧的所述TSV上。
10.根据权利要求9所述的降压转换器模块，其进一步包含附接到所述源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫的金属板。
11.根据权利要求10所述的降压转换器模块，其中所述金属板包括铜螺柱及金凸块中的一者。
12.一种制作降压转换器模块的方法，其包括以下步骤：
a）形成高侧（HS）裸片，在所述HS裸片的第一区段中所述HS裸片的前侧上具有源极接合垫，且在所述HS裸片的第二区段的第一侧上具有漏极接合垫及栅极接合垫；
b）形成低侧（LS）裸片，在所述LS裸片的第一区段中所述LS裸片的前侧上具有源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫，所述LS裸片的所述前侧具有与所述LS裸片的所述前侧相对的背侧，其中在所述第一区段中所述LS裸片的所述背侧处具有漏极连接；
c）在所述LS裸片的第二区段中形成多个穿硅导通孔（TSV），所述TSV从所述LS裸片的所述前侧延伸到所述背侧；及d）将所述HS裸片的所述源极接合垫电连接到所述LS裸片的所述背侧处的所述漏极连接，并将所述HS裸片的所述漏极接合垫及栅极接合垫连接到所述LS裸片的所述背侧上的所述TSV的端。
13.根据权利要求12所述的方法，其中借助各向异性导电膜进行所述HS裸片与所述LS裸片之间的所述电连接，所述各向异性导电膜还将所述HS裸片与所述LS裸片接合在一起。
14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括将焊料凸块附接到所述LS裸片上的所述接合垫及所述LS裸片的所述前侧上的所述TSV的步骤。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述HS裸片与所述LS裸片之间的所述电连接包含附接到所述HS裸片的所述源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫的金属板。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述金属板包括铜螺柱及金凸块中的一者。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述LS裸片的所述前侧上的所述TSV具有大于所述LS裸片的所述背侧上的所述TSV的表面积。
18.根据权利要求12所述的方法，其中使所述TSV的侧与所述LS裸片的其余部分电绝缘。
19.一种制作降压转换器模块的方法，其包括以下步骤：
a）形成高侧（HS）裸片晶片，所述HS裸片晶片具有至少两个间隔开的HS裸片，所述HS裸片中的每一者在所述HS裸片中的每一者的第一区段中所述HS裸片中的每一者的前侧上具有源极接合垫且在所述HS裸片中的每一者的第二区段的第一侧上具有漏极接合垫及栅极接合垫；
b）形成低侧（LS）裸片晶片，所述LS裸片晶片具有至少两个间隔开的LS裸片，所述LS裸片中的每一者在所述LS裸片中的每一者的第一区段中所述LS裸片中的每一者的前侧上具有源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫；
c）在所述LS裸片中的每一者的第二区段中将多个沟槽形成到所述前侧中；
d）在每一晶片的所述前侧上所述多个沟槽中的每一者周围移除所述LS裸片晶片的第一部分；
e）对所述沟槽及所述沟槽周围的所述第一部分进行氧化；
f）用敷金属填充所述沟槽；
g）通过从所述LS裸片晶片的背侧移除半导体材料来使所述LS裸片晶片变薄，以便在所述LS裸片晶片的所述背侧上暴露所述填充有敷金属的沟槽，所述LS裸片中的每一者在所述第一区段中的每一者中所述LS裸片晶片的所述背侧中的每一者处具有漏极连接；
h）在每一晶片的所述背侧上所述多个沟槽中的每一者周围移除所述LS裸片晶片的第二部分并对所述第二部分中的每一者进行氧化；
i）将所述HS裸片晶片附接到所述LS裸片晶片使得所述HS裸片中的每一者的所述源极接合垫在对应LS裸片的所述背侧中电连接到所述第一区段，且所述HS裸片中的每一者的所述漏极接合垫及栅极接合垫在所述对应LS裸片的所述第二区段中电连接到所述填充有敷金属的沟槽中的一者。
20.根据权利要求19所述的方法，其中借助各向异性导电膜进行所述HS裸片与所述LS裸片之间的所述电连接，所述各向异性导电膜还将所述HS裸片晶片与所述LS裸片晶片接合在一起。
21.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括将焊料凸块附接到所述LS裸片上的所述接合垫及所述LS裸片的所述前侧上的所述填充有敷金属的沟槽的步骤。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述HS裸片与所述LS裸片之间的所述电连接包含附接到所述HS裸片中的每一者的所述源极接合垫、漏极接合垫及栅极接合垫的金属板。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述金属板包括铜螺柱及金凸块中的一者。
24.根据权利要求19所述的方法，其中所述LS裸片中的每一者的所述第一经氧化部分及第二经氧化部分覆盖所述LS裸片中的所述第二区段的所述前侧及所述背侧。
说明书 :
晶片级降压转换器
技术领域
背景技术
发明内容
附图说明
具体实施方式
12及14为N沟道装置，但本发明适用于P沟道装置且还适用于针对MOSFET 12及14的互补N及P沟道装置。
图2中展示了连接到LS裸片24的漏极接合垫的两个焊料凸块26及28以及通过穿硅导通孔(TSV)46连接到HS裸片22的栅极的第三焊料凸块30。已在HS裸片22的接合垫上形成可为铜螺柱或金凸块的九个金属板。所述金属板中的两者32及34连接到HS裸片22的源极接合垫，且金属板36连接到HS裸片22的栅极接合垫。在HS裸片22与LS裸片24之间的是各向异性导电膜(ACF)38，其将所述金属板中的六者(包含金属板32及34)电连接到LS裸片24的漏极且将三个额外金属板(包含金属板36)电连接到LS裸片24中的三个TSV。
79的背侧上暴露敷金属96。使用第四掩模102，蚀刻工艺在LS裸片22的背侧表面中邻近敷金属96形成凹入区域104，如图5G中所示。接着，如图5H中所示，使用相同第四掩模102的氧化工艺用电介质材料106(其可为经沉积以形成电介质层90及42的相同材料)填充凹入区域104，以形成图2中所示的电介质层40。
110：移除LS晶片79的前侧上的保护胶带，且已对所有接合垫66、68、70、72、74及76以及TSV 46、48及50进行焊料凸块形成。焊料凸块30及120分别通过TSV 46及48连接到高侧MOSFET 12的漏极，且焊料凸块122通过TSV50连接到高侧MOSFET 12的栅极。图7C展示在已将经接合的晶片单个化之后的两个个别晶片尺寸降压模块20。