本申請(qǐng)要求于2014年5月15日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.61/993,668和于2015年5月14日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)朜o.14/712,130的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及屏蔽半導(dǎo)體器件。更具體地，本公開涉及屏蔽包括一個(gè)或多個(gè)具有磁敏感材料的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)：

例如，在磁存儲(chǔ)器單元和磁傳感器中使用磁材料。磁電阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Magnetoresistive Random Access Memory,“MRAM”)是使用磁荷(magnetic charges)來(lái)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的非易失性計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器技術(shù)。MRAM包括磁電阻存儲(chǔ)器元件或單元等。在一個(gè)示例中，每個(gè)存儲(chǔ)器單元具有包括由不同非磁層分開的多個(gè)磁層的結(jié)構(gòu)。一般而言，通過(guò)向磁電阻存儲(chǔ)器單元施加磁場(chǎng)或自旋矩(spin torque)，并由此使得在存儲(chǔ)器單元中的磁材料被磁化為兩個(gè)可能的存儲(chǔ)器狀態(tài)中的一個(gè)，來(lái)完成儲(chǔ)存數(shù)據(jù)。通過(guò)感測(cè)存儲(chǔ)器單元中的電阻水平來(lái)完成復(fù)現(xiàn)數(shù)據(jù)。

對(duì)用于數(shù)據(jù)保持的MRAM器件的發(fā)展和使用的興趣日益增長(zhǎng)，這是因?yàn)镸RAM結(jié)合了靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Static Random Access Memory,“SRAM”)的速度與閃存的非易失性。此外，與閃存相比，MRAM具有相對(duì)低的功率消耗、好的可靠性特性，并且隨著時(shí)間幾乎沒(méi)有退化。不幸地，MRAM器件的問(wèn)題是來(lái)自外部磁場(chǎng)的干擾可能導(dǎo)致錯(cuò)誤。

由于磁的性質(zhì)，需要提供一種磁電阻存儲(chǔ)器器件和封裝方法，其導(dǎo)致對(duì)外部磁場(chǎng)干擾的較高的抗擾度。

發(fā)明概述

根據(jù)本公開一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體封裝件，包括：設(shè)置在第一平面中的底屏蔽件，所述底屏蔽件包括第一側(cè)、第二側(cè)以及在第一側(cè)與第二側(cè)之間延伸的第一尺寸；磁電阻半導(dǎo)體器件，具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面，所述磁電阻半導(dǎo)體器件的所述第一表面設(shè)置在所述底屏蔽件的至少一部分上；以及頂屏蔽件，設(shè)置在所述磁電阻半導(dǎo)體器件的所述第二表面上，所述頂屏蔽件具有用于接入所述磁電阻半導(dǎo)體器件的窗口，其中所述頂屏蔽件設(shè)置在與所述第一平面平行的第二平面中，所述頂屏蔽件包括第一側(cè)、第二側(cè)以及在第一側(cè)與第二側(cè)之間延伸的第二尺寸。

根據(jù)本公開另一方面，提供了一種半導(dǎo)體封裝件，包括：第一屏蔽件；磁電阻半導(dǎo)體器件，具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面，所述磁電阻半導(dǎo)體器件的所述第一表面設(shè)置在所述第一屏蔽件上；第二屏蔽件，設(shè)置在所述磁電阻半導(dǎo)體器件的所述第二表面上，所述第二屏蔽件具有用于接入所述磁電阻半導(dǎo)體器件的窗口；以及第三屏蔽件，設(shè)置在所述第一屏蔽件與所述第二屏蔽件之間，并且與所述磁電阻半導(dǎo)體器件相鄰。

根據(jù)本公開另一方面，提供了一種封裝磁電阻半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括：形成襯底；在襯底上設(shè)置底屏蔽件，所述底屏蔽件包括第一側(cè)、第二側(cè)以及在第一側(cè)與第二側(cè)之間延伸的第一尺寸；在所述底屏蔽件上設(shè)置磁電阻半導(dǎo)體器件，所述磁電阻半導(dǎo)體器件具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面；以及在所述磁電阻半導(dǎo)體器件的所述第二表面上設(shè)置頂屏蔽件，所述頂屏蔽件具有用于接入所述磁電阻半導(dǎo)體器件的窗口，其中所述頂屏蔽件設(shè)置在與所述第一平面平行的第二平面中，所述頂屏蔽件包括第一側(cè)、第二側(cè)以及在第一側(cè)與第二側(cè)之間延伸的第二尺寸。

附圖說(shuō)明

在以下詳細(xì)描述的過(guò)程中，將參考附圖。附圖示出本公開的不同方面，并且在適當(dāng)?shù)那闆r下，在不同的圖中說(shuō)明相似的結(jié)構(gòu)、組件、材料和/或元件的參考標(biāo)號(hào)被相似地標(biāo)示?？衫斫?，除了那些具體示出的，還構(gòu)思了結(jié)構(gòu)、組件和/或元件的各種修改，并且它們?cè)诒竟_的范圍內(nèi)。

此外，本文描述和說(shuō)明了本公開的許多實(shí)施例。本公開既不限于其任何單個(gè)方面或?qū)嵤├?，也不限于這樣的方面和/或?qū)嵤├娜魏谓M合和/或排列。此外，本公開的每個(gè)方面和/或?qū)嵤├梢员粏为?dú)采用，或與本公開的一個(gè)或多個(gè)其它方面和/或?qū)嵤├M合采用。為了簡(jiǎn)潔，本文不對(duì)某些排列和組合進(jìn)行單獨(dú)討論和/或說(shuō)明。

圖1示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的磁電阻半導(dǎo)體器件封裝件的俯視圖；

圖2示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的磁電阻半導(dǎo)體器件封裝件的剖面透視圖；

圖3示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的磁電阻半導(dǎo)體器件封裝件的截面圖；

圖4A、4B和4C示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的各種屏蔽布置的截面圖；

圖5A和5B示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的二維仿真，其中屏蔽在沿著垂直軸的方向上提供了大于100Oe的磁場(chǎng)抗擾度；

圖5C示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的在圖5A和5B的二維仿真中的屏蔽的頂屏蔽件和底屏蔽件布置的截面圖；

圖6示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的六種頂屏蔽件和底屏蔽件布置，其中在難軸的方向上施加100Oe的外部磁場(chǎng)；

圖7A、7B和7C示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的具有中心屏蔽件的多種屏蔽布置的截面圖；

圖8A、8B和8C示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例在使用多種屏蔽布置的磁電阻半導(dǎo)體器件上的垂直磁場(chǎng)的圖；

圖9示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的具有中心屏蔽件的另一個(gè)屏蔽布置的透視圖；

圖10A和10B示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的在圖9中示出的屏蔽布置的仿真的俯視圖；并且

圖11示出用于生產(chǎn)磁電阻存儲(chǔ)器器件的制造工藝的流程圖。

再次地，本文描述和說(shuō)明了許多實(shí)施例。本公開既不限于其任何單個(gè)方面或?qū)嵤├?，也不限于這樣的方面和/或?qū)嵤├娜魏谓M合和/或排列。本公開的每個(gè)方面和/或?qū)嵤├梢员粏为?dú)采用或與本公開的一個(gè)或多個(gè)其它方面和/或?qū)嵤├M合采用。為了簡(jiǎn)潔，本文不對(duì)那些組合和排列中的許多進(jìn)行單獨(dú)討論。

具體實(shí)施方式

在本公開的第一個(gè)方面中，磁屏蔽結(jié)構(gòu)可以被實(shí)現(xiàn)用于磁電阻半導(dǎo)體器件，以保護(hù)磁電阻半導(dǎo)體器件免受可能被施加到磁電阻半導(dǎo)體器件的一個(gè)或多個(gè)外部磁場(chǎng)的影響。磁場(chǎng)屏蔽結(jié)構(gòu)可以被設(shè)置來(lái)促進(jìn)外部磁場(chǎng)通過(guò)屏蔽件傳播而非通過(guò)磁電阻半導(dǎo)體器件傳播。

在示例性實(shí)施例中，圖1示出窗口球柵陣列(window ball grid array,“WBGA”)封裝件100的俯視圖。WBGA封裝件100可以包括磁電阻半導(dǎo)體器件110，諸如磁電阻存儲(chǔ)器器件。例如，磁電阻存儲(chǔ)器器件可以包括具有磁隧道結(jié)(magnetic tunnel junction,“MTJ”)比特的陣列的MRAM芯片。為了接入磁電阻半導(dǎo)體器件110，可以將窗口120用于磁電阻半導(dǎo)體器件110與多個(gè)導(dǎo)電元件130之間的多個(gè)互連(未示出)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)導(dǎo)電元件130可以包括焊球。

如在圖2中示出的，磁電阻半導(dǎo)體器件110可以包括多個(gè)接觸件115，多個(gè)接觸件115可以被用于控制、接入、讀、寫和/或操作磁電阻半導(dǎo)體器件110。多個(gè)互連125可以通過(guò)窗口120將磁電阻半導(dǎo)體器件110連接到多個(gè)導(dǎo)電元件130，諸如球柵陣列(“BGA”)。所述多個(gè)互連125可以是細(xì)導(dǎo)線，使用例如導(dǎo)線接合技術(shù)將其附接到多個(gè)接觸件115和多個(gè)導(dǎo)電元件130，其中該技術(shù)采用熱、壓力和/或超聲波能量的一些組合來(lái)進(jìn)行焊接。

多個(gè)導(dǎo)電元件130可以被粘附到襯底170的表面，用于與在印刷電路板上的襯墊(未示出)的附接，所述襯墊在印刷電路板(未示出)上以與所述多個(gè)導(dǎo)電元件130的布置對(duì)應(yīng)的樣式布置。封裝件100可以被加熱，使得多個(gè)導(dǎo)電元件130熔化。當(dāng)多個(gè)導(dǎo)電元件130冷卻并固化時(shí)，表面張力使得熔化的多個(gè)導(dǎo)電元件130使封裝件100以恰當(dāng)?shù)姆指艟嚯x保持與印刷電路板對(duì)齊。雖然本文構(gòu)思了BGA表面安裝技術(shù)，替代地，也可以利用其它安裝技術(shù)。

為了保護(hù)磁電阻半導(dǎo)體器件110免受外部磁場(chǎng)的影響，可以將屏蔽并入封裝件100中。如在圖2中示出的，底屏蔽件140可以被設(shè)置在磁電阻半導(dǎo)體器件110的第一表面111之下，頂屏蔽件150可以被設(shè)置在磁電阻半導(dǎo)體器件110的第二表面112之上。雖然本文描述了使用頂屏蔽件和底屏蔽件，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在本公開的原理內(nèi)，可以僅提供底屏蔽件或頂屏蔽件。

底屏蔽件140和頂屏蔽件150可以由具有相對(duì)高磁導(dǎo)率的金屬形成。一種這樣的高磁導(dǎo)率金屬是鎳鐵合金，諸如可商業(yè)獲得的高磁導(dǎo)率金屬在篩除和/或?yàn)V除靜態(tài)或低頻率磁場(chǎng)方面可以是有效的。可以以片或箔的形式提供高磁導(dǎo)率金屬，其可以被容易地制造成底屏蔽件140和頂屏蔽件150，并隨后利用合適的粘附技術(shù)粘附到磁電阻半導(dǎo)體器件110。雖然本文討論了鎳鐵合金，但應(yīng)理解，可以使用具有相對(duì)高磁導(dǎo)率并且在磁場(chǎng)移除時(shí)不保留其磁化的其它材料。此外和/或替代地，在一些實(shí)施例中，底屏蔽件140和頂屏蔽件150可以是軟磁材料?？梢岳霉饪毯蜐穹ㄎg刻工藝將底屏蔽件140和頂屏蔽件150制造成特定的尺寸。替代地，可以采用沖壓技術(shù)來(lái)將底屏蔽件140和頂屏蔽件150制造成精確的尺寸。

在一個(gè)實(shí)施例中，粘合劑145可以在底屏蔽件140與磁電阻半導(dǎo)體器件110之間。粘合劑145可以將底屏蔽件140接合到磁電阻半導(dǎo)體器件110。另外地和/或替代地，粘合劑155可以在頂屏蔽件150與磁電阻半導(dǎo)體器件110之間。粘合劑155可以相似地將頂屏蔽件150接合到磁電阻半導(dǎo)體器件110。粘合劑145和155可以是非導(dǎo)電膏和非導(dǎo)電粘合膜中的至少一個(gè)。

如圖2中示出的，當(dāng)在沿著易軸(easy axis,“EA”)和/或難軸(hard axis,“HA”)的方向上存在外部磁場(chǎng)(“H”)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以通過(guò)頂屏蔽件150或底屏蔽件140傳播。頂屏蔽件150和底屏蔽件140可以被配置為限制或者抑制外部磁場(chǎng)(“H”)從頂屏蔽件150向底屏蔽件140傳播，并因此，在垂直軸的方向上，磁電阻半導(dǎo)體器件110可以經(jīng)受較少的磁場(chǎng)，這可以由頂屏蔽件150與底屏蔽件140之間的耦合導(dǎo)致。

圖3示出了本公開的示例性實(shí)施例的截面圖。圖3可以呈現(xiàn)如圖1的虛線A示出的封裝件100的截面。底屏蔽件140可以被設(shè)置在襯底160的平坦的表面上。磁電阻半導(dǎo)體器件110的第一表面111可以被設(shè)置在底屏蔽件140上。頂屏蔽件150a和頂屏蔽件150b可以被設(shè)置在磁電阻半導(dǎo)體器件110的第二表面112上。窗口120可以在頂屏蔽件150a與頂屏蔽件150b之間。襯底170a和襯底170b可以被分別設(shè)置在頂屏蔽件150a和頂屏蔽件150b上。多個(gè)導(dǎo)電元件130(諸如焊球)可以被設(shè)置在襯底170a和襯底170b上。多個(gè)互連125可以通過(guò)窗口120將磁電阻半導(dǎo)體器件110連接到多個(gè)導(dǎo)電元件130。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，底屏蔽件140以及頂屏蔽件150a和150b的厚度可以在從50μm到500μm的范圍內(nèi)。在特定的實(shí)施例中，底屏蔽件140以及頂屏蔽件150a和150b的厚度可以是150μm。在一些實(shí)施例中，頂屏蔽件150a和150b可以包括相似的或相異的厚度。相似地，底屏蔽件140的厚度可以與頂屏蔽件150a和150b中的一個(gè)或兩者的厚度相似或不同。如本文使用的，術(shù)語(yǔ)“約”可以包括在所指示的厚度+/-15％的范圍內(nèi)的厚度。

磁電阻半導(dǎo)體器件110可以包括下層磁敏感電路。磁電阻半導(dǎo)體器件110可以對(duì)內(nèi)部感生的磁場(chǎng)敏感。此外，磁電阻半導(dǎo)體器件110可以對(duì)外部磁場(chǎng)敏感。

磁電阻半導(dǎo)體器件110可以是具有磁存儲(chǔ)器單元的陣列的磁電阻存儲(chǔ)器器件，諸如具有磁隧道結(jié)(“MTJ”)比特(未示出)的陣列的MRAM芯片。在磁電阻半導(dǎo)體器件110中，比特可以在第二表面112約50μm之下并且在頂屏蔽件150a和150b下方，并且在第一表面111約150μm之上并且在底屏蔽件140之上形成。在這樣的配置下，在沿著易軸、難軸和垂直軸的方向上，所得到的磁場(chǎng)抗擾度可以約為至少100Oe+/-15％。

圖4A、4B和4C示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的多種屏蔽布置的截面圖。圖4A示出了如圖3中示出的頂屏蔽件和底屏蔽件布置。底屏蔽件140以及頂屏蔽件150a和150b可以在沿著難軸的方向上延伸超出磁電阻半導(dǎo)體器件110。如所示出的，底屏蔽件140延伸超過(guò)半導(dǎo)體器件110的距離可以與頂屏蔽件150a和150b中的一個(gè)或兩者延伸超過(guò)半導(dǎo)體器件110的距離相似。當(dāng)在沿著難軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以更優(yōu)先地通過(guò)底屏蔽件140傳播，因?yàn)榈灼帘渭?40是單個(gè)連續(xù)屏蔽件。此外地和/或替代地，外部磁場(chǎng)可以通過(guò)頂屏蔽件150a和150b傳播。頂屏蔽件150a和150b以及底屏蔽件140可以被配置為限制或者抑制外部磁場(chǎng)從頂屏蔽件150a和150b向底屏蔽件140的傳播，或者反之，由此在垂直軸的方向上減少磁場(chǎng)的影響。這樣的頂屏蔽件和底屏蔽件布置可以沿著易軸、難軸和垂直軸的方向?yàn)榇烹娮璋雽?dǎo)體器件110提供至少為100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

圖4B示出了頂屏蔽件和底屏蔽件布置，其中底屏蔽件在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)頂屏蔽件。底屏蔽件240可以在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)磁電阻半導(dǎo)體器件110以及頂屏蔽件150a和150b。例如，底屏蔽件240可以在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)頂屏蔽件150a和150b約0μm到約210μm+/-15％。在一個(gè)實(shí)施例中，底屏蔽件240可以在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)頂屏蔽件150a和150b約150μm+/-15％。當(dāng)在沿著難軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以較優(yōu)先地通過(guò)底屏蔽件240傳播，因?yàn)榈灼帘渭?40是單個(gè)屏蔽，相比于頂屏蔽件150a和150b，底屏蔽件240延伸得更遠(yuǎn)離半導(dǎo)體器件110。此外地和/或替代地，外部磁場(chǎng)可以通過(guò)頂屏蔽件150a和150b傳播。頂屏蔽件150a和150b以及底屏蔽件240可以被配置為限制或者抑制外部磁場(chǎng)從頂屏蔽件150a和150b向底屏蔽件240的傳播，或者反之，由此在垂直軸的方向上減少磁場(chǎng)的影響。這樣的頂屏蔽件和底屏蔽件布置可以沿著易軸、難軸和垂直軸的方向?yàn)榇烹娮璋雽?dǎo)體器件110提供100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

由于在頂屏蔽件和底屏蔽件與被設(shè)置在頂屏蔽件與底屏蔽件之間的磁電阻半導(dǎo)體器件之間的間隔，磁場(chǎng)可以更容易通過(guò)頂屏蔽件或底屏蔽件傳播。如上面提及的，頂屏蔽件和底屏蔽件可以由具有高磁導(dǎo)率的金屬形成，并因而可以更容易傳播磁場(chǎng)。在頂屏蔽件和底屏蔽件與磁電阻半導(dǎo)體器件之間的空隙會(huì)不如頂屏蔽件和底屏蔽件那樣容易傳播磁場(chǎng)。

當(dāng)在沿著難軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以較優(yōu)先地通過(guò)底屏蔽件240傳播，因?yàn)榈灼帘渭?40是延伸超過(guò)頂屏蔽件150a和150b的單個(gè)屏蔽。此外地和/或替代地，外部磁場(chǎng)可以通過(guò)頂屏蔽件150a和150b傳播。頂屏蔽件150a和150b以及底屏蔽件240可以被配置為限制或者抑制外部磁場(chǎng)從頂屏蔽件150a和150b向底屏蔽件240傳播，由此在垂直軸的方向上減少磁場(chǎng)的影響。這樣的頂屏蔽件和底屏蔽件布置可以沿著易軸、難軸和垂直軸的方向?yàn)榇烹娮璋雽?dǎo)體器件110提供至少為100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

圖4C示出了頂屏蔽件和底屏蔽件布置，其中兩個(gè)底屏蔽件在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)頂屏蔽件。底屏蔽件340a和340b可以在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)磁電阻半導(dǎo)體器件110以及頂屏蔽件150a和150b。例如，底屏蔽件340a和340b可以在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)頂屏蔽件150a和150b約150μm。圖4C的實(shí)施例示出了頂屏蔽件150a和150b與底屏蔽件340a和340b在沿著難軸的方向上的長(zhǎng)度和間隙上的較對(duì)稱的設(shè)計(jì)。如圖4C所示，在底屏蔽件340a和340b之間可以有空隙或者間隔。在沿著難軸的方向上，在底屏蔽件340a與340b之間的空隙可以小于在頂屏蔽件150a與150b之間的空隙。然而，在一些實(shí)施例中，在底屏蔽件340a與340b之間的空隙可以大于或等于在頂屏蔽件150a與150b之間的空隙。

當(dāng)在沿著難軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以以與通過(guò)頂屏蔽件150a和150b傳播的相等的量通過(guò)底屏蔽件340a和340b傳播，由此減少在頂屏蔽件150a和150b與底屏蔽件340a和340b之間的分別耦合，并且在垂直軸的方向上減少磁場(chǎng)的影響。替代地，當(dāng)在沿著難軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以較優(yōu)先地通過(guò)底屏蔽件340a和340b傳播，因?yàn)榈灼帘渭?40a和340b延伸超過(guò)頂屏蔽件150a和150b，并且在沿著難軸的方向上，在底屏蔽件340a與340b之間的空隙小于在頂屏蔽件150a與150b之間的空隙。此外地和/或替代地，外部磁場(chǎng)可以通過(guò)頂屏蔽件150a和150b傳播。頂屏蔽件150a和150b以及底屏蔽件340a和340b可以被配置來(lái)減少在頂屏蔽件150a和150b與底屏蔽件340a和340b之間的分別耦合，并且在垂直軸的方向上減少磁場(chǎng)的影響。這樣的頂屏蔽件和底屏蔽件布置可以在沿著易軸、難軸和垂直軸的方向上為磁電阻半導(dǎo)體器件110提供至少為100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

圖5A和5B示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的二維仿真，其中屏蔽在沿著垂直軸的方向上提供了大于100Oe的磁場(chǎng)抗擾度。該仿真考慮了在頂屏蔽件中的中心開口(窗口)以及在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)頂屏蔽件的底屏蔽件。在圖5A中，輪廓線代表當(dāng)沿著難軸施加約為100Oe的外部磁場(chǎng)時(shí)沿著難軸的方向的磁場(chǎng)H。在圖5B中，輪廓線代表當(dāng)沿著難軸施加約為100Oe的外部磁場(chǎng)時(shí)沿著垂直軸的方向的磁場(chǎng)H。

圖5C示出了在圖5A和5B的二維仿真中的屏蔽的頂屏蔽件和底屏蔽件布置的截面圖。當(dāng)在難軸的方向上施加100Oe的外部磁場(chǎng)時(shí)，在x＝-600μm的位置處評(píng)估二維仿真，其中x是在WBGA封裝件100中在沿著難軸的方向上的位置。在這一實(shí)施例中，磁電阻半導(dǎo)體器件110是磁電阻存儲(chǔ)器器件，諸如具有磁隧道結(jié)(“MTJ”)比特的陣列的MRAM芯片。比特可以位于約x＝-700μm到約x＝-2700μm，以及約x＝700μm到約x＝2700μm處。優(yōu)選的設(shè)計(jì)位置可以是x＝200μm并且y＝150μm周圍，該位置在圖5A和5B中由星星標(biāo)記。Y可以是在WBGA封裝件100內(nèi)在沿著垂直軸的方向上的位置。在圖5A和5B中，星星周圍的圓角矩形塊示出了在屏蔽件尺寸和對(duì)準(zhǔn)中的100μm的偏差。

如圖5C中示出的，底屏蔽件340a和340b可以在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)磁電阻半導(dǎo)體器件110以及頂屏蔽件150a和150b。例如，底屏蔽件340a和340b可以在沿著難軸的方向上延伸超過(guò)頂屏蔽件150a和150b約150μm。此外，在沿著難軸的方向上，在底屏蔽件340a與340b之間的空隙可以小于在頂屏蔽件150a與150b之間的空隙。

現(xiàn)在參考圖6，示出了六種頂屏蔽件和底屏蔽件布置，其中在難軸的方向上施加100Oe的外部磁場(chǎng)。在表中示出的磁場(chǎng)強(qiáng)度是在垂直軸的方向上測(cè)量的最大耦合磁場(chǎng)強(qiáng)度。如由陰影單元所指示的，對(duì)稱的頂屏蔽件和底屏蔽件布置在垂直軸的方向上具有最小的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

如由屏蔽性能所指示的，當(dāng)頂屏蔽件與底屏蔽件對(duì)稱，并且頂屏蔽件和底屏蔽件包括中心開口而非具有兩個(gè)分開的屏蔽件時(shí)，出現(xiàn)最好的性能。頂屏蔽件和底屏蔽件的兩個(gè)橋接的部分在沿著易軸的方向上可以約為500μm寬。

圖7A、7B和7C示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的具有中心屏蔽件的各種屏蔽布置的截面圖?？梢栽陧斊帘渭c底屏蔽件之間并且與磁電阻半導(dǎo)體器件相鄰地提供中心屏蔽件。在一個(gè)實(shí)施例中，中心屏蔽件的厚度可以等于在頂屏蔽件與底屏蔽件磁電阻之間的空隙。當(dāng)磁電阻半導(dǎo)體器件是包括磁隧道結(jié)(“MTJ”)比特的陣列的磁電阻存儲(chǔ)器器件時(shí)，在沿著難軸和易軸的方向上，比特可以位于中心屏蔽件中。雖然本文描述了頂屏蔽件、中心屏蔽件和底屏蔽件的使用，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在本公開的原理內(nèi)，可以僅提供底屏蔽件、中心屏蔽件或頂屏蔽件。進(jìn)一步地，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，在本公開的原理內(nèi)，可以提供底屏蔽件和中心屏蔽件、頂屏蔽件和中心屏蔽件或者頂屏蔽件和底屏蔽件的組合。

如在圖7A中示出的，磁電阻半導(dǎo)體器件110的屏蔽布置可以包括頂屏蔽件250a和250b、中心屏蔽件710a和710b以及底屏蔽件440a和440b。在垂直軸的方向上，空隙和/或豎直間隙(“VG”)可以在頂屏蔽件250a與中心屏蔽件710a之間以及在頂屏蔽件250b與中心屏蔽件710b之間。如下面會(huì)詳細(xì)討論的，豎直間隙可以是從約0μm到約200μm。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，豎直間隙可以是約10μm+/-15％。在本公開的另一個(gè)實(shí)施例中，豎直間隙可以小于約30μm+/-15％。在難軸的方向上，空隙和/或中心間隙(“CG”)可以在底屏蔽件440a與底屏蔽件440b之間。如下面會(huì)詳細(xì)討論地，中心間隙可以是從約0μm到約700μm。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，中心間隙可以是約400μm+/-15％，或者中心間隙可以是約500μm+/-15％。在難軸的方向上，中心屏蔽件710a與底屏蔽件440a重疊的地方可以存在重疊部(“O”)。如下面會(huì)詳細(xì)討論的，重疊部可以是從約0μm到約800μm。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，重疊部可以是約700μm+/-15％。

當(dāng)在沿著難軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以更優(yōu)先地通過(guò)底屏蔽件440a和440b傳播。此外地和/或替代地，外部磁場(chǎng)可以通過(guò)頂屏蔽件250a和250b傳播。頂屏蔽件250a和250b以及底屏蔽件440a和440b可以被配置為限制或者抑制在難軸的方向上的外部磁場(chǎng)從頂屏蔽件250a和250b向底屏蔽件440a和440b傳播，由此在垂直軸的方向上減少磁場(chǎng)的影響。這樣的屏蔽布置可以沿著垂直軸的方向?yàn)榇烹娮璋雽?dǎo)體器件110提供小于或等于100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

當(dāng)在沿著垂直軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以更優(yōu)先地通過(guò)頂屏蔽件250a、中心屏蔽件710a和底屏蔽件440a和/或通過(guò)頂屏蔽件250b、中心屏蔽件710b和底屏蔽件440b傳播。如在圖7A中示出的屏蔽布置可以減少在垂直軸的方向上的外部磁場(chǎng)通過(guò)磁電阻半導(dǎo)體器件110。這樣的屏蔽布置可以沿著垂直軸的方向?yàn)榇烹娮璋雽?dǎo)體器件110提供小于或等于約100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

如在圖7B中示出的，磁電阻半導(dǎo)體器件110的屏蔽布置可以包括頂屏蔽件250a和250b、中心屏蔽件710a和710b以及單個(gè)底屏蔽件540。在垂直軸的方向上，在頂屏蔽件250a與中心屏蔽件710a之間以及頂屏蔽件250b與中心屏蔽件710b之間可以有空隙和/或豎直間隙(“VG”)。如下面會(huì)詳細(xì)討論地，豎直間隙可以是從約0μm到約200μm。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，豎直間隙可以是約10μm+/-15％。在本公開的另一個(gè)實(shí)施例中，豎直間隙可以小于約30μm+/-15％。在難軸的方向上，中心屏蔽件710a與底屏蔽件540重疊的地方可以存在重疊部(“O”)。如下面將詳細(xì)討論的，重疊部可以是從約0μm到約800μm。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，重疊部可以是約700μm+/-15％。

當(dāng)在沿著難軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以更優(yōu)先地通過(guò)底屏蔽件540傳播。此外地和/或替代地，外部磁場(chǎng)可以通過(guò)頂屏蔽件250a和250b傳播。頂屏蔽件250a和250b以及底屏蔽件540可以被配置為限制或者抑制在難軸的方向上的外部磁場(chǎng)從頂屏蔽件250a和250b向底屏蔽件540傳播，由此在垂直軸的方向上減少磁場(chǎng)的影響。這樣的屏蔽布置可以沿著垂直軸的方向?yàn)榇烹娮璋雽?dǎo)體器件110提供小于或等于100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

當(dāng)在沿著垂直軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以更優(yōu)先地通過(guò)頂屏蔽件250a、中心屏蔽件710a和底屏蔽件540和/或通過(guò)頂屏蔽件250b、中心屏蔽件710b和底屏蔽件540傳播。在圖7B中示出的屏蔽布置可以限制或者抑制在垂直軸的方向上的外部磁場(chǎng)通過(guò)磁電阻半導(dǎo)體器件110。這樣的屏蔽布置可以沿著垂直軸的方向?yàn)榇烹娮璋雽?dǎo)體器件110提供小于或等于100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

參考圖7C，磁電阻半導(dǎo)體器件110的屏蔽布置可以包括頂屏蔽件250a和250b、中心屏蔽件710a和710b以及單個(gè)底屏蔽件640。在垂直軸的方向上，空隙和/或豎直間隙(“VG”)可以在頂屏蔽件250a與中心屏蔽件710a之間以及在頂屏蔽件250b與中心屏蔽件710b之間。如下面將詳細(xì)討論的，豎直間隙可以是從約0μm到約200μm。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，豎直間隙可以是約10μm+/-15％。在本公開的另一個(gè)實(shí)施例中，豎直間隙可以小于約30μm+/-15％。在難軸的方向上，中心屏蔽件710a與底屏蔽件640重疊的地方可以存在重疊部(“O”)。如下面將詳細(xì)討論的，重疊部可以是從約0μm到約800μm。在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，重疊部可以是約700μm+/-15％。

當(dāng)在沿著難軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以更優(yōu)先地通過(guò)底屏蔽件640傳播，因?yàn)榈灼帘渭陔y軸的方向上延伸超過(guò)頂屏蔽件250a和250b。此外地和/或替代地，外部磁場(chǎng)可以通過(guò)頂屏蔽件250a和250b傳播。頂屏蔽件250a和250b以及底屏蔽件640可以被配置為限制或者抑制在難軸的方向上的外部磁場(chǎng)從頂屏蔽件250a和250b向底屏蔽件640傳播，由此在垂直軸的方向上減少磁場(chǎng)的影響。這樣的屏蔽布置可以沿著垂直軸的方向?yàn)榇烹娮璋雽?dǎo)體器件110提供小于或等于100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

當(dāng)在沿著垂直軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)，外部磁場(chǎng)可以較優(yōu)先地通過(guò)頂屏蔽件250a、中心屏蔽件710a和底屏蔽件640和/或通過(guò)頂屏蔽件250b、中心屏蔽件710b和底屏蔽件640傳播。如在圖7C中示出的屏蔽布置可以減少在垂直軸的方向上的外部磁場(chǎng)通過(guò)磁電阻半導(dǎo)體器件110。這樣的屏蔽布置可以沿著垂直軸的方向?yàn)榇烹娮璋雽?dǎo)體器件110提供小于或等于100Oe+/-15％的磁場(chǎng)抗擾度。

圖8A、8B和8C示出了在使用多種屏蔽布置的磁電阻半導(dǎo)體器件上的垂直磁場(chǎng)的圖。圖8A示出了在具有各種重疊部長(zhǎng)度的中心屏蔽件和底屏蔽件(如在圖7A、7B和7C中示出的)的磁電阻半導(dǎo)體器件上的垂直磁場(chǎng)。如在圖中示出的，當(dāng)在難軸的方向上施加約100Oe的外部磁場(chǎng)時(shí)，隨著重疊部從約200μm增大到約700μm，在磁電阻半導(dǎo)體器件上的垂直磁場(chǎng)從約5Oe變化到約1Oe。當(dāng)在垂直軸的方向上施加約100Oe的外部磁場(chǎng)時(shí)，隨著重疊部從約200μm增大到約700μm，在磁電阻半導(dǎo)體器件上的垂直磁場(chǎng)從約50Oe減小到約28Oe。

圖8B示出了在如圖7A中示出的底屏蔽件之間具有各種潛在的中心間隙距離的情況下在沿著垂直軸的方向上的磁場(chǎng)。如在圖中示出的，當(dāng)在難軸的方向上施加約100Oe的外部磁場(chǎng)時(shí)，隨著中心間隙從約0μm增大到約400μm，在磁電阻半導(dǎo)體器件上的垂直磁場(chǎng)從約18Oe減小到約2Oe。當(dāng)在垂直軸的方向上施加約100Oe的外部磁場(chǎng)時(shí)，隨著中心間隙從約0μm增大到約400μm，在磁電阻半導(dǎo)體器件上的垂直磁場(chǎng)從約28Oe變化到約26Oe。

圖8C示出了在如圖7A、7B和7C中示出的頂屏蔽件與中心屏蔽件之間的各種豎直間隙距離的情況下在沿著垂直軸的方向上的磁場(chǎng)。如在圖中示出的，當(dāng)在難軸的方向上施加約100Oe的外部磁場(chǎng)時(shí)，隨著豎直間隙從約0μm增大到約200μm，在磁電阻半導(dǎo)體器件上的垂直磁場(chǎng)從約0Oe變化到約5Oe。當(dāng)在垂直軸的方向上施加約100Oe的外部磁場(chǎng)時(shí)，隨著豎直間隙從約0μm增大到約200μm，在磁電阻半導(dǎo)體器件上的垂直磁場(chǎng)從約0Oe增大到約110Oe。

在屏蔽布置(如在圖7A、7B和7C中示出的)中，依賴于屏蔽布置，沿著垂直方向的磁場(chǎng)可以小于或等于100Oe。如上描述的，通過(guò)包括在頂屏蔽件與底屏蔽件之間的中心屏蔽件，可以調(diào)整中心間隙、豎直間隙和重疊部。此外地和/或替代地，可以調(diào)整中心屏蔽件的厚度來(lái)增大和/或減小當(dāng)在沿著垂直軸的方向上施加外部磁場(chǎng)時(shí)在磁電阻半導(dǎo)體器件上的沿著垂直方向的磁場(chǎng)。中心屏蔽件的厚度可以從約50μm到約500μm變化。在本公開的一個(gè)特定的實(shí)施例中，中心屏蔽件的厚度可以是約150μm+/-15％。

圖9示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的具有中心屏蔽件的另一個(gè)屏蔽布置的透視圖。如在圖9中示出的，磁電阻半導(dǎo)體器件110的屏蔽布置可以包括頂屏蔽件350、中心屏蔽件810和底屏蔽件740。在垂直軸的方向上，在頂屏蔽件350與中心屏蔽件810之間可以有空隙和/或豎直間隙，在中心屏蔽件中可以存在中心開口，并且在難軸的方向上中心屏蔽件810與底屏蔽件740重疊的地方可以存在重疊部。在一個(gè)實(shí)施例中，頂屏蔽件和底屏蔽件是對(duì)稱的，并且頂屏蔽件、中心屏蔽件和底屏蔽件包括中心開口而非具有兩個(gè)分開的屏蔽部。在沿著易軸的方向上，頂屏蔽件、中心屏蔽件和底屏蔽件的橋接部分可以約為500μm寬。

圖10A和10B示出了根據(jù)本公開的實(shí)施例的在圖9中示出的屏蔽布置的仿真的俯視圖。在圖10A和10B中，包括在圖9中示出的屏蔽布置的WBGA封裝件100的響應(yīng)被分成了沿著易軸的方向測(cè)量的響應(yīng)(左側(cè)圖)、沿著難軸的方向測(cè)量的響應(yīng)(中間圖)和沿著垂直軸的方向測(cè)量的響應(yīng)(右側(cè)圖)。當(dāng)磁電阻半導(dǎo)體器件110是磁電阻存儲(chǔ)器器件時(shí)，在圖10A和10B中示出的虛線中的區(qū)域示出了磁隧道結(jié)(“MTJ”)比特的激活陣列的區(qū)域。

圖10A示出了磁場(chǎng)響應(yīng)，其中沿著難軸的方向施加約100Oe的外部磁場(chǎng)。磁場(chǎng)響應(yīng)由各種陰影示出。左側(cè)仿真示出了在易軸的方向上的磁場(chǎng)響應(yīng)，中間仿真示出了在難軸的方向上的磁場(chǎng)響應(yīng)，而右側(cè)仿真示出了在垂直軸的方向上的磁場(chǎng)響應(yīng)。

圖10B示出了磁場(chǎng)響應(yīng)，其中沿著垂直軸的方向施加約100Oe的外部磁場(chǎng)。磁場(chǎng)響應(yīng)由各種陰影示出。左側(cè)仿真示出了在易軸的方向上的磁場(chǎng)響應(yīng)，中間仿真示出了在難軸的方向上的磁場(chǎng)響應(yīng)，而右側(cè)仿真示出了在垂直軸的方向上的磁場(chǎng)響應(yīng)。如由圖10B的右側(cè)仿真所指示的，當(dāng)在圖9中示出的頂屏蔽件與中心屏蔽件之間有約為10μm的豎直間隙時(shí)，在垂直軸的方向上可以有約為55Oe的磁場(chǎng)響應(yīng)。當(dāng)在圖9中示出的頂屏蔽件與中心屏蔽件之間的豎直間隙被減少到小于10μm時(shí)，在垂直軸的方向上的55Oe的磁場(chǎng)響應(yīng)可以被減少。

圖11示出了用于封裝磁電阻半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖1100。流程圖1100可以在步驟1102處開始，在該步驟中可以形成襯底，諸如襯底160。然后，在步驟1104處，可以在襯底上設(shè)置底屏蔽件，諸如底屏蔽件140。在步驟1106處，可以在底屏蔽件上設(shè)置粘合劑，諸如粘合劑145。在設(shè)置粘合劑之后，在步驟1108處，可以將磁電阻半導(dǎo)體器件(諸如磁電阻半導(dǎo)體器件110)設(shè)置在底屏蔽件上和/或通過(guò)粘合劑接合到底屏蔽件?？蛇x地，在步驟1110處，可以在底屏蔽件上和/或相鄰于半導(dǎo)體器件的側(cè)面地設(shè)置中心屏蔽件，諸如具有窗口的中心屏蔽件810或中心屏蔽件710a和710b。

在步驟1112處，可以在半導(dǎo)體器件上設(shè)置粘合劑，諸如粘合劑155。然后，在步驟1114處，可以在粘合劑上設(shè)置包括窗口的頂屏蔽件，諸如頂屏蔽件150?？梢栽O(shè)置多個(gè)頂屏蔽件而非設(shè)置具有窗口的單個(gè)頂屏蔽件。然后，在步驟1116處，可以在頂屏蔽件上形成上襯底，諸如襯底170。上襯底可以包括窗口，以允許到半導(dǎo)體器件的連接。

在步驟1118處，可以在上襯底上形成多個(gè)導(dǎo)電元件。然后，在步驟1120處，可以形成多個(gè)互連，以通過(guò)窗口將磁電阻半導(dǎo)體器件的多個(gè)接觸件連接到在襯底上形成的多個(gè)導(dǎo)電元件。當(dāng)然，后續(xù)可以進(jìn)行其它制造工藝，諸如包封在模制化合物中。

雖然已經(jīng)詳細(xì)說(shuō)明和描述了本公開的各種實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)容易地明了，可以進(jìn)行各種修改而不背離本公開或所附權(quán)利要求的范圍。