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制造半导体器件的方法

文献发布时间:2024-04-18 19:58:21


制造半导体器件的方法

相关申请的交叉引用

于2022年5月23日提交的日本专利申请号2022-083792的公开内容,包括说明书、附图和摘要,以其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及半导体器件的制造领域。

背景技术

本发明涉及一种制造半导体器件的方法,并且可以适当地用于例如制造半导体器件的方法,其中要用导电膏型粘合剂材料执行裸片接合(bonding)。

这里,列出了以下公开技术。

[专利文献1]日本未审查专利申请公布号2018-121035

专利文献1公开了一种涉及半导体器件的技术,其中包括用于高侧开关的场效应晶体管的半导体芯片、包括用于低侧开关的场效应晶体管的半导体芯片以及用于控制它们的半导体芯片被密封。

发明内容

当通过使用具有背表面电极的半导体芯片制造半导体器件时,该半导体芯片经由裸片接合材料安装在引线框架的裸片焊盘上。此时,半导体芯片被安装成使得半导体芯片的背表面电极面向裸片焊盘,并且半导体芯片的背表面电极通过使用导电膏型粘合剂材料作为裸片接合材料与裸片焊盘电连接。然而,在半导体器件的制造过程期间,如果粘合剂材料中含有的导电填料沉入导电膏型粘合剂材料中,该材料被置于半导体芯片的背表面电极和裸片焊盘之间,则半导体芯片的背表面电极和裸片焊盘之间的电阻和热阻会变得很大。背表面电极和裸片焊盘之间的电阻和热阻中的每一者的增加是不期望的,因为它导致了半导体器件的性能下降。

其他目标和新颖的特征将从本说明书的描述和附图变得明显。

根据一个实施例,一种制造半导体器件的方法,包括以下步骤:经由含有导电填料的导电膏型的第一粘合剂材料,将第一半导体芯片安装在引线框架的第一芯片安装部分上;执行第一热处理以用于固化第一粘合剂材料;以及将第一金属板设置在第一半导体芯片的第一前表面电极上,使得第一金属板经由含有导电填料的导电膏型的第二粘合剂材料面向第一前表面电极。该方法还包括:在第一金属板被设置后,执行第二热处理以用于固化第一粘合剂材料和第二粘合剂材料中的每一者。这里,第一热处理的时间小于第二热处理的时间。而且,在第一粘合剂材料被第一热处理固化后,第一粘合剂材料被第二热处理进一步固化。

根据一个实施例,半导体器件的性能可以改善。

附图说明

图1是示出了根据一个实施例的使用半导体器件的逆变器电路的电路图。

图2是根据一个实施例的半导体器件的上表面视图。

图3是根据一个实施例的半导体器件的下表面视图。

图4是根据一个实施例的半导体器件的透视平面图。

图5是根据一个实施例的半导体器件的透视平面图。

图6是根据一个实施例的半导体器件的横截面图。

图7是根据一个实施例的半导体器件的横截面图。

图8是根据一个实施例的半导体器件的横截面图。

图9是根据一个实施例的半导体器件的横截面图。

图10是示出了根据一个实施例的半导体器件的制造过程的流程图。

图11是根据一个实施例的半导体器件的制造过程期间的平面图。

图12是在图11之后的半导体器件的制造过程期间的平面图。

图13是在图12之后的半导体器件的制造过程期间的平面图。

图14是在与图13的半导体器件相同的半导体器件的制造过程期间的横截面图。

图15是在图13之后的半导体器件的制造过程期间的平面图。

图16是在图15之后的半导体器件的制造过程期间的平面图。

图17是在与图16的半导体器件相同的半导体器件的制造过程期间的横截面图。

图18是在与图16的半导体器件相同的半导体器件的制造过程期间的横截面图。

图19是在图16之后的半导体器件的制造过程期间的平面图。

图20是在图19之后的半导体器件的制造过程期间的平面图。

图21是在与图20的半导体器件相同的半导体器件的制造过程期间的横截面图。

图22是在与图20的半导体器件相同的半导体器件的制造过程期间的横截面图。

图23是在图20之后的半导体器件的制造过程期间的平面图。

图24是在图23之后的半导体器件的制造过程期间的平面图。

图25是在与图24的半导体器件相同的半导体器件的制造过程期间的横截面图。

图26是在与图24的半导体器件相同的半导体器件的制造过程期间的横截面图。

图27是在与图24的半导体器件相同的半导体器件的制造过程期间的横截面图。

图28是示出了根据检查过的示例的半导体器件的制造过程的流程图。

图29是示出了图17中所示的半导体器件的一部分的部分放大横截面图。

图30是引线框架的横截面图。

图31是引线框架的横截面图。

图32是引线框架的横截面图。

图33是示出了根据另一实施例的半导体器件的制造过程的流程图。

具体实施方式

在以下实施例中,当需要出于方便时,将通过分为多个小节或实施例来进行描述,但除非具体陈述,否则它们不是彼此独立的,并且一个实施例与另一实施例的部分或全部的修改示例、细节、补充描述等有关。在以下实施例中,要素的数量等(包括要素的数量、数值、量、范围等)不限于具体数量,但可以不小于或等于具体数量,但具体指示数量和原则上明确限为具体数量的情况除外。此外,在以下实施例中,不用说,构成要素(包括要素步骤等)不一定是必要的,除非在具体指定的情况下,以及在原则上被认为明显必要的情况下。类似地,在以下实施例中,当提及部件等的形状、位置关系等时,假定这些形状等基本上与形状等近似或类似,但具体指定的情况和原则上被认为明显的情况等除外。这同样应用于上述的数值和范围。

实施例将基于每个附图进行详细解释。在用于解释实施例的所有附图中,具有相同功能的构件由相同的附图标记表示,并省略对其的重复描述。在以下实施例中,除非特别需要,否则原则上不会重复描述相同或类似的零件。

在实施例中使用的附图中,为了使附图更容易看清,即使在横截面的情况下也可以省略影线(hatching)。而且,即使是在平面图的情况下,也可以使用影线来使附图更容易看清。

此外,在本申请中,将场效应晶体管描述为MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或简称MOS,但不排除非氧化物膜作为栅极绝缘膜。也就是说,在本申请中,MOSFET不仅包括MISFET(金属绝缘体半导体场效应晶体管:MIS场效应晶体管),其中氧化物膜(氧化硅膜)被用作栅极绝缘膜,而且包括MISFET,其中氧化物膜(氧化硅膜)以外的绝缘膜被用作栅极绝缘膜。

(第一实施例)

<电路配置>

图1是示出了使用本实施例的半导体器件(半导体封装、电子器件)PKG的逆变器电路INV的电路图。注意,在图1中,由具有附图标记CPH的虚线包围的部分在半导体芯片CPH中形成,由具有附图标记CPL的虚线包围的部分在半导体芯片CPL中形成,由具有附图标记CPC的虚线包围的部分在半导体芯片CPC中形成,并且由具有附图标记PKG的虚线包围的部分在半导体器件PKG中形成。

在图1所示的逆变器电路INV中使用的半导体器件PKG具有两个功率MOSFET 1、2和控制电路CLC。控制电路系统CLC在半导体芯片CPC中形成,功率MOSFET 1在半导体芯片CPH中形成,并且功率MOSFET 2在半导体芯片CPL中形成。三个半导体芯片CPC、CPH、CPL被密封为同一个封装以形成半导体器件PKG。

控制电路CLC包括控制功率MOSFET 1的栅极电位的高侧驱动器电路和控制功率MOSFET 2的栅极电位的低侧驱动器电路。控制电路CLC是响应于从设置在半导体器件PKG外部的控制电路CT供应到控制电路CLC的信号,控制功率MOSFET 1、2中的每个的栅极电位并控制功率MOSFET 1、2中的每个的操作的电路。

功率MOSFET 1的栅极连接到控制电路CLC的高侧驱动器电路,并且功率MOSFET 2的栅极连接到控制电路CLC的低侧驱动器电路。功率MOSFET 1的漏极连接到端子TE1,功率MOSFET 1的源极连接到端子TE2,功率MOSFET 2的漏极连接到端子TE3,并且功率MOSFET 2的源极连接到端子TE4。在图1中,附图标记D1表示功率MOSFET 1的漏极,附图标记S1表示功率MOSFET 1的源极,附图标记D2表示功率MOSFET 2的漏极,并且附图标记S2表示功率MOSFET 2的源极。控制电路CLC连接到端子TE5,并且端子TE5连接到设置在半导体器件PKG外部的控制电路CT。

端子TE1、TE2、TE3、TE4、TE5中的每一者都是半导体器件PKG的外部连接端子,并且由后面描述的引线LD形成。其中,端子TE1是用于供应电源电位的端子,并且端子TE1对应于后面描述的引线LD1。端子TE4是用于供应参考电位的端子,并且对应于后面描述的引线LD4中的端子TE4。注意,半导体器件PKG外部电源极的高电位侧电位(电源电位)VIN被供应到电源电位供应端子TE1(引线LD1),并且比供应到电源电位供应端子TE1的电位VIN更低的参考电位,例如,地电位GND,被供应到参考电位供应端子TE4(引线LD4)。

此外,稍后描述的引线LD2对应于端子TE2,并且稍后描述的引线LD3对应于端子TE3。端子TE2(引线LD2)和端子TE3(引线LD3)在半导体器件PKG外彼此电连接。也就是说,功率MOSFET 1的源极和功率MOSFET 2的漏极通过设置在半导体器件PKG外部的导电路径(例如,在其上安装半导体器件PKG的导线衬底中设置的导电路径)彼此电连接。因此,功率MOSFET 1和功率MOSFET 2串联连接在用于供应电源电位的端子TE1和用于供应参考电位的端子TE4之间。功率MOSFET 1对应于高侧MOSFET,并且功率MOSFET 2对应于低侧MOSFET。也就是说,功率MOSFET 1是用于高侧开关(高电位侧开关)的场效应晶体管,并且功率MOSFET2是用于低侧开关(低电位侧开关)的场效应晶体管。功率MOSFET 1、2中的每一者可以被视为用于开关的功率晶体管。

在功率MOSFET 1(源极)和功率MOSFET 2(漏极)之间的连接点TE6设置在半导体器件PKG外部(例如,其上安装半导体器件PKG的布线衬底),并且连接点TE6连接到负载(这里是电机MOT的线圈CL)。使用半导体器件PKG供应到逆变器电路INV的DC功率被逆变器电路INV转换为AC功率,并供应到负载(这里是电机MOT的线圈CL)。

此外,后面描述的引线LD5对应于端子TE5。虽然图1中只示出了一个端子TE5,但实际上,在半导体器件PKG中设置了对应于端子TE5的多个引线LD5。半导体器件PKG中的控制电路CLC通过端子TE5(引线LD5)和其上安装半导体器件PKG的布线衬底的布线,与设置在半导体器件PKG外部的控制电路CT耦合。

<半导体器件的结构>

图2是本实施例的半导体器件PKG的上表面视图,图3是半导体器件PKG的底视图(背视图),图4和图5是半导体器件PKG的顶部透视图,并且图6至图9是半导体器件PKG的横截面图。图4是当从下表面观察半导体器件PKG时,密封部分MR的平面透视图。图5是在图4中进一步观察(省略)导线BW和金属板MP1、MP2时,半导体器件PKG下表面的平面透视图。在图4和图5中,密封部分MR的外周的位置用虚线指示。而且,图2至图4中A1-A1线的位置处的半导体器件PKG的横截面基本对应于图6,图2至图4中A2-A2线的位置处的半导体器件PKG的横截面基本对应于图7,图2至图4中A3-A3线的位置处的半导体器件PKG的横截面基本对应于图8,并且图2至图4中A4-A4线的位置处的半导体器件PKG的横截面基本对应于图9。平面图中所示的X方向和Y方向是彼此垂直的方向。

图1至图9所示的本实施例的半导体器件PKG是呈树脂包封的半导体封装的形式的半导体器件,这里是SOP(小轮廓封装)形式的半导体器件。在下文中,将参考图2至图9描述半导体器件PKG的配置。

图2至图9所示的本实施例的半导体器件PKG包括裸片焊盘(芯片安装部分)DPC、DPH、DPL,安装在裸片焊盘DPC、DPH、DPL的每个主表面上的半导体芯片CPC、CPH、CPL,金属板MP1、MP2,多个导线(接合线)BW,多个引线LD,以及用于密封它们的密封部分(密封部件)MR。

树脂密封部分的密封部分MR由例如树脂材料诸如热固性树脂材料制成,并且可以包括填料等。例如,密封部分MR可以使用含有填料的环氧树脂等形成。

密封部分MR具有主表面(上表面)MRa、背向主表面MRa的背表面(下表面)MRb,以及与主表面MRa和背表面MRb相交的侧表面MRc1、MRc2、MRc3、MRc4。侧表面MRc1,MRc3基本上平行于X方向,并且侧表面MRc2,MRc4基本上平行于Y方向。主表面MRa和背表面MRb中的每个都是平行于X方向和Y方向两者的平面。密封部分MR的平面形状,即密封部分MR的主表面MRa和背表面MRb的平面形状是例如矩形形状,并且密封部分MR在X方向上的尺寸大于密封部分MR在Y方向上的尺寸。

多个引线LD中的每个引线LD都被部分地密封在密封部分MR中,并且其另一部分从密封部分MR的侧表面突出到密封部分MR的外部。在下文中,位于密封部分MR中的引线LD的一部分被称为内引线部分,并且位于密封部分MR外部的引线LD的一部分被称为外引线部分。在引线LD的外引线部分上可以形成电镀层(未示出),诸如焊料电镀层。

本实施例的半导体器件PKG是其中引线LD的一部分(外引线部分)从密封部分MR的侧表面突出的结构,并且下面将基于该结构进行描述,但结构不限于该结构。例如,也可以采用一种配置(SON(小轮廓无铅封装))类型配置,其中每个引线LD几乎不从密封部分MR的侧表面突出,并且每个引线LD的一部分暴露在密封部分的背表面MRb上。

半导体器件PKG的多个引线LD包括沿密封部分MR的侧表面MRc1布置的多个引线LD,以及沿密封部分MR的侧表面MRc3布置的多个引线LD。

在多个引线LD中,外引线部分从密封部分MR的侧表面MRc1突出密封部分MR。此外,设置在密封部分LD的侧表面MRc3上的多个引线MR的外引线部分从密封部分MR的侧表面MRc3突出密封部分MR外。相应引线LD的外引线部分被弯曲,使得接近外引线部分的端部部分的下表面与密封部分MR的背表面MRb基本位于同一平面上。引线LD的外引线部分充当半导体器件PKG的外部连接端子部分(外部端子)。注意,包括在半导体器件PKG中的多个引线LD包括后面描述的引线LD1、LD2、LD3、LD4、LD5、LD6、LD7、LD8。

裸片焊盘DPC是半导体芯片CPC安装在其上的芯片安装部分,裸片焊盘DPH是半导体芯片CPH安装在其上的芯片安装部分,并且裸片焊盘DPL是半导体芯片CPL安装在其上的芯片安装部分。裸片焊盘DPC、DPH、DPL中的每一者都具有例如矩形形状,其具有平行于X方向的侧面和平行于Y方向的侧面。

裸片焊盘DPH、裸片焊盘DPC和裸片焊盘DPL在X方向上按该顺序并排布置。因此,裸片焊盘DPC在X方向上设置在裸片焊盘DPH和裸片焊盘DPL之间。裸片焊盘DPH、DPC、DPL彼此间隔预先确定的距离,并且密封部分MR的一部分被夹在其间。

裸片焊盘DPC、DPH、DPL和多个引线LD由导体制成,并且优选地由金属材料诸如铜(Cu)或铜合金制成。此外,裸片焊盘DPC、DPH、DPL和多个引线LD优选地由相同材料(相同金属材料)形成,使得容易制造后面描述的引线框架LF,其中裸片焊盘DPC、DPH、DPL和多个引线LD被连接,并因此容易使用该引线框架LF制造半导体器件PKG。

裸片焊盘DPC在其上安装半导体芯片CPC的侧面上具有主表面DPCa,并且在另一侧上具有背表面DPCb。此外,裸片焊盘DPH在其上安装半导体芯片CPH的侧面上具有主表面DPHa,并且在另一侧上具有背表面DPHb。此外,裸片焊盘DPL在其上安装半导体芯片CPL的侧面上具有主表面DPLa,并且在另一侧上具有背表面DPLb。

裸片焊盘DPC、DPH、DPL的至少一部分被密封部分MR密封,但在本实施例中,裸片焊盘DPC、DPL、DPH具有从密封部分的主表面MRa暴露的背表面DPCb、DPLb、DPHb。因此,在半导体芯片CPC、CPH、CPL操作期间生成的热量可以通过裸片焊盘DPC、DPH、DPL散布到半导体器件PKG外部。

此外,在裸片焊盘DPC、DPH、DPL、引线LD和引线连接部分LB2、LB4中,可以在其中安装半导体芯片CPC、CPH、CPL的区域、其中连接导线BW的区域和其中连接金属板MP1、MP2的区域中形成由银(Ag)等制成的电镀层(未示出)。

半导体芯片DPC、DPH、DPL中的每一者都具有前表面(其为主表面)和背表面(其为相对的主表面)。

背表面电极BEH在半导体芯片CPH的背表面(整个背表面)上形成,并且半导体芯片CPH安装在裸片焊盘DPH的主表面DPHa上,其中半导体芯片CPH的背表面电极BEH经由导电粘合剂材料BDH面向裸片焊盘DPH。半导体芯片CPH的背表面电极BEH经由导电粘合剂材料BDH电连接到裸片焊盘DPH。

背表面电极BEL在半导体芯片CPL的背表面(整个背表面)上形成,并且半导体芯片CPL安装在裸片焊盘DPL的主表面DPLa上,其中半导体芯片CPL的背表面电极BEL经由导电粘合剂材料BDL面向裸片焊盘DPL。半导体芯片CPL的背表面电极BEL经由导电粘合剂材料BDL电连接到裸片焊盘DPL。

半导体芯片CPC被安装,其中半导体芯片DPC的背表面经由导电粘合剂材料BDC在裸片焊盘DPC的主表面DPCa上面向该裸片焊盘。半导体芯片CPC的背表面没有形成。在本实施例中,由于半导体芯片CPC没有背表面电极,因此尽管半导体芯片CPC的粘合剂材料BDC具有导电性,但半导体芯片CPC的粘合剂材料BDC可以绝缘。

半导体芯片CPC、CPH、CPL中的每一者的平面形状例如是矩形。在平面图中,半导体芯片CPH被包括在裸片焊盘DPH的主表面DPHa中,半导体芯片CPL被包括在裸片焊盘DPHL的主表面DPLa中,并且半导体芯片CPC被包括在裸片焊盘DPC的主表面DPCa中。半导体芯片CPC、CPH、CPL被密封在密封部分MR中,并且不从密封部分MR暴露。

半导体芯片CPH具有背表面电极BEH,其为漏极电极,并且电连接到功率MOSFET 1的漏极,该功率MOSFET 1在半导体芯片CPH中形成。半导体芯片CPL具有背表面电极BEL,其为漏极电极,并且电连接到与功率MOSFET 2的漏极,该功率MOSFET 2在半导体芯片CPH中形成。作为粘合剂材料BDH、BDL,可以使用导电膏型的粘合剂材料,诸如银膏。

在半导体芯片CPH的顶表面上形成了多个焊盘PDH,其包括用于源极的焊盘PDHS和用于栅极的焊盘PDHG。在半导体芯片CPL的顶表面上形成了多个焊盘PDL,其包括用于源极的焊盘PDLS和用于栅极的焊盘PDLG。在半导体芯片CPC上形成了多个焊盘PDC。注意,“接合焊盘”、“接合焊盘电极”、“焊盘电极”或“电极”被简称为“焊盘”。包括用于源极的焊盘PDHS的焊盘PDH可以被视为半导体芯片CPH的表面电极,因为它位于半导体芯片CPH中,背向背表面电极BEH。此外,包括用于源极的焊盘PDLS的焊盘PDL可以被视为半导体芯片CPL的前表面电极,因为它位于半导体芯片CPL的与背表面电极BEL相对的侧面上。此外,PDC可被视为半导体芯片CPC的表面电极。

半导体芯片CPH具有电连接到功率MOSFET 1的栅极电极的栅极焊盘PDHG,该功率MOSFET 1在半导体芯片CPH中形成。半导体芯片CPH的源极电连接到功率MOSFET 1的PDHS的源极,该功率MOSFET 1在半导体芯片CPH中形成。在半导体芯片CPH中,用于源极的焊盘PDHS的平面尺寸(面积)大于除焊盘PDHS以外的焊盘PDH的相应平面尺寸。

半导体芯片CPL具有电连接到在半导体芯片CPL中形成的功率MOSFET 2的栅极电极的栅极焊盘PDLG。半导体芯片CPL的源极电连接到在半导体芯片CPL中形成的功率MOSFET2的PDLS的源极。在半导体芯片CPL中,用于源极的焊盘PDLS的平面尺寸(面积)大于除焊盘PDLS以外的焊盘PDL的相应平面尺寸。

半导体芯片PDC的焊盘CPC通过半导体芯片CPC的内线电连接到在半导体芯片CPC中形成的控制电路CLC。

构成功率MOSFET 1的多个单位晶体管单元在构成半导体芯片CPH的半导体衬底中形成,并且功率MOSFET 1通过将多个单位晶体管单元并联连接来形成。此外,构成功率MOSFET 2的多个单位晶体管单元在构成半导体芯片CPL的半导体衬底中形成,并且功率MOSFET 2通过将多个单位晶体管单元并联连接来形成。单位晶体管单元由例如沟槽-栅极MISFET形成。在半导体芯片CPH、CPL中的每一者中,功率MOSFET的源极/漏极之间的电流沿构成半导体芯片的半导体衬底的厚度流动。

除了用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS之外的焊盘PDH(包括用于栅极的焊盘PDHG)经由导线BW电连接到半导体芯片CPC的焊盘PDC。也就是说,导线BW的一端连接到除用于源极的焊盘PDHS以外的焊盘PDH中的每个焊盘PDH,并且导线BW的另一端连接到半导体芯片CPC的焊盘PDC。用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDLS以外的焊盘PDL(包括用于栅极的焊盘PDLG)经由导线BW电连接到半导体芯片CPC的焊盘PDC。也就是说,导线BW的一端连接到除用于源极的焊盘PDLS以外的焊盘PDL中的每个焊盘PDL,并且导线BW的另一端连接到半导体芯片CPC的焊盘PDC。

导线(接合导线)BW是导电线。导线BW具体由金属材料制成,但可以适当使用金(Au)线、铜(Cu)线、铝(Al)线等。导线BW被密封在密封部分MR中,并且不从密封部分MR暴露。在相应引线LD中,导线BW的连接部分是位于密封部分MR中的内引线部分。

用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS通过金属板MP1与引线连接部分(导体部分)LB2电连接。也就是说,金属板MP1经由导电粘合剂材料BD1接合到用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS,并经由导电粘合剂材料BD2接合到引线连接部分LB2。

用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDLS通过金属板MP2电连接到引线连接部分(导体部分)LB4。也就是说,金属板MP2经由导电粘合剂材料BD3接合到用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDLS,并经由导电粘合剂材料BD4接合到引线连接部分LB4。

使用金属板MP1代替导线来电连接用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS和引线LD2可以减小功率MOSFET 1的导通电阻。此外,由于使用金属板MP2代替导线来电连接用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDLS和引线LD4,因此可以减小功率MOSFET 2的导通电阻。因此,封装电阻可以减小,并且传导损耗可以减小。

金属板MP1、MP2是由导体制成的导电板,但优选地由高导电性和导热性金属制成,诸如铜(Cu)、铜(Cu)合金、铝(Al)或铝(Al)合金。相应金属板MP1、MP2在X方向和Y方向上的尺寸(宽度)大于导线BW的直径。作为粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4,可以使用导电膏型的粘合剂材料,诸如银膏。

在半导体芯片CPC的多个焊盘PDC中,不与半导体芯片CDH的焊盘PDH和半导体芯片CDL的焊盘PDL中的每一者连接的焊盘PDC通过导线BW与半导体器件PKG的多个引线LD中的引线LD5电连接。也就是说,导线BW的一端连接到不与半导体芯片CDH的焊盘PDH和半导体芯片CDL的焊盘PDL中的每个连接的焊盘PDC,并且导线BW的另一端连接到引线LD5的内引线部分。每个引线LD5不经由导体连接到每个裸片焊盘DPC、DPH、DPL,每个引线LD1、LD2、LD3、LD4和每个引线连接部分LB1、LB2、LB3、LB4中的任一者,并且是与它们绝缘的引线。

包括在半导体器件PKG中的多个引线LD中的多个引线LD2整体连接到引线连接部分LB2。因此,引线连接部分LB2是将多个引线LD2的内引线部分彼此连接的导体部分,并且也是连接金属板MP1的导体部分。多个引线LD2和引线连接部分LB2通过金属板MP1和导电粘合剂材料BD1、BD2电连接到用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS,并因此电连接到在半导体芯片CPH中形成的功率MOSFET 1的源极。因此,多个引线LD2是用于高侧的功率MOSFET 1的引线,并对应于端子TE2。

包括在半导体器件PKG中的多个引线LD中的多个引线LD4整体连接到引线连接部分LB4。因此,引线连接部分LB4是将多个引线LD4的内引线部分彼此连接的导体部分,并且也是连接金属板MP2的导体部分。多个引线LD4和引线连接部分LB4通过金属板MP2和导电粘合剂材料BD3、BD4电连接到用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDLS,并因此电连接到在半导体芯片CPL中形成的功率MOSFET 2的源极。因此,多个引线LD4是用于低侧的功率MOSFET 2的引线,并对应于端子TE4。引线连接部分LB2、LB4被密封在密封部分MR中,并且不从密封部分MR暴露。

由于通过将多个引线LD2一起连接到引线连接部分LB2,体积可以比分割多个引线LD2时增加更多,因此可以减小导线电阻,并且可以减小功率MOSFET 1的传导损耗。此外,由于多个引线LD4共同连接到引线连接部分LB4,体积可以比分割多个引线LD4时增加,使得可以减小导线电阻,并且可以减小功率MOSFET 2的传导损耗。

在包括在半导体器件PKG中的多个引线LD之中,多个引线LD1与裸片焊盘DPH整体形成。因此,多个引线LD1电连接到裸片焊盘DPH,并经由裸片焊盘DPH和导电粘合剂材料BDH电连接到半导体芯片CPH的背表面电极BEH。因此,多个引线LD1是用于将用于高侧的功率MOSFET 1耗尽的引线,并对应于端子TE1。

此外,在包括在半导体器件PKG中的多个引线LD之中,多个引线LD3与裸片焊盘DPL整体形成。因此,多个引线LD3电连接到裸片焊盘DPL,并经由裸片焊盘DPL和导电粘合剂材料BDL电连接到半导体芯片CPL的背表面电极BEL。因此,多个引线LD3是用于将用于低侧的功率MOSFET 2耗尽的引线,并对应于端子TE3。因此,当只单独观察半导体器件PKG时,半导体器件PKG的引线LD2和多个引线LD4不彼此电连接,但当半导体器件PKG安装在布线衬底等上时,半导体器件PKG的引线LD2和多个引线LD4通过布线衬底等的布线彼此电连接,以便由半导体器件PKG形成逆变器电路INV。

此外,多个引线LD8与裸片焊盘DPC整体连接。这些引线LD8用于在制造半导体器件PKG期间将裸片焊盘DPC支撑到在后面描述的引线框架LF的框架部分。因此,引线LD8不与每个半导体芯片CPC、CPH、CPL的焊盘中的任一者电连接,也不与每个半导体芯片CPH、CPL的背表面电极BEH、BEL电连接。

此外,引线LD6整体连接到裸片焊盘DPH,并且设置在密封部分MR的侧表面MRc1上的引线LD7整体连接到裸片焊盘DPL。此外,悬置引线TL与每个裸片焊盘DPH、DPL整体连接。每个引线LD6、LD7和悬置引线TL用于在半导体器件PKG的制造过程期间,将每个裸片焊盘DPH、DPL支撑到后面描述的引线框架LF的框架部分。悬置引线TL不从密封部分MR的侧表面突出。

<半导体器件的制造过程>

接下来,将描述本实施例的半导体器件PKG的制造过程(组装过程)。图10是示出了本实施例的半导体器件PKG的制造过程的流程图。图11至图27是本实施例的半导体器件PKG的制造过程期间的平面图或横截面图。这些中,图11至图13、图15、图16、图19、图20、图23和图24是平面图。图14和图27是与图2至图4的A3-A3线对应的位置处的横截面图,图17、图21和图25是与图2至图4的A1-A1线对应的位置处的横截面图,并且图18、图22和图26是与图2至图4的A2-A2线对应的位置处的横截面图。

为了制造半导体器件PKG,首先,制备引线框架LF(图10中的步骤S1),并制备半导体芯片CPC、CPH、CPL(图10中的步骤S2)。引线框架LF和半导体芯片CPC、CPH、CPL两者都可以首先制备,或可以同时制备。

如图11所示,引线框架LF整体包括框架部分(未示出),裸片焊盘DPC、DPH、DPL,多个引线LD,引线连接部分LB1、LB2、LB3、LB4,以及悬浮引线TL。引线LD的一端连接到框架部分。裸片焊盘DPC、DPH、DPL经由引线LD的一部分连接到框架部分。具体来说,裸片焊盘DPC通过引线LD8连接到框架,裸片焊盘DPH通过引线LD1、LD6和悬置引线TL连接到框架,并且裸片焊盘DPL通过引线LD3、LD7和悬置引线TL连接到框架。引线框架LF由例如含有铜(Cu)作为主要组分的金属材料制成,并且具体由铜(Cu)或铜(Cu)合金制成。图11示出了引线框架LF的区域,半导体器件PKG从该区域制造。

顺便提及,在通过执行后面描述的步骤S12中的成型过程形成密封部分MR之前,引线框架LF,在裸片焊盘DPC、DPH、DPL的主表面DPCa、DPH、DPLa面向上的情况下,执行下面的制造过程(组装过程)。

接下来,如图12所示,将作为裸片接合材料的粘合剂材料BDC供应(施加)到引线框架LF的裸片焊盘DPC的主表面DPCa上(图10中的步骤S3)。在图12中,粘合剂DPC可以被供应到裸片焊盘BDC的主表面DPCa上的多个位置,尽管粘合剂材料BDC被供应到裸片焊盘的主表面DPCa上的一个位置。

接下来,如图13和图14所示,半导体芯片CPC经由粘合剂材料BDC安装(布置)在引线框架LF的裸片焊盘DPC的主表面DPCa上(图10中的步骤S4)。在步骤S4中,半导体芯片CPC被安装成使得半导体芯片CPC的背表面面向裸片焊盘DPC的主表面DPCa。因此,当执行步骤S4时,粘合剂材料BDC介于引线框架LF上的半导体芯片CPC的背表面和裸片焊盘DPC的主表面DPCa之间。

粘合剂材料BDC是导电膏型的粘合剂材料,并且可以适当使用银膏。粘合剂材料BDC是热固性粘合剂材料,但粘合剂材料BDC尚未固化,并且在步骤S3、S4阶段是膏状的。粘合剂材料BDC可以是绝缘的膏型粘合剂。

接下来,如图15所示,作为裸片接合材料的粘合剂材料BDH被供应(施加)到引线框架LF上的裸片焊盘DPH的主表面DPHa上,并且作为裸片接合材料的粘合剂材料BDL被供应(施加)到引线框架LF上的裸片焊盘DPL的主表面DPLa上(图10中的步骤S5)。在步骤S5中,可以首先供给粘合剂材料BDH或粘合剂材料BDL。

在图15中,粘合剂DPH可以被供给到裸片焊盘BDH的主表面DPHa上的多个位置,尽管粘合剂材料BDH被供应到裸片焊盘的主表面DPHa上的一个位置。在图15中,粘合剂DPL可以被供应到裸片焊盘BDL的主表面DPLa上的多个位置,尽管粘合剂材料BDL被供应到裸片焊盘的主表面DPLa上的一个位置。

接下来,如图16至图18所示,在引线框架LF的裸片焊盘DPH的主表面DPHa上,半导体芯片CPH经由粘合剂材料BDH被安装(布置),并且半导体芯片CPL经由粘合剂材料CPH被安装(布置)在引线框架LF的裸片焊盘DPL的主表面DPLa上(图10中的步骤S6)。

在步骤S6中,半导体芯片CPH被安装,使得半导体芯片CPL的背表面电极BEH面向裸片焊盘DPH的主表面DPHa,半导体芯片CPH被安装,并且半导体芯片CPL的背表面电极BEL面向裸片焊盘DPL的主表面DPLa。因此,当执行步骤S6时,粘合剂LF介于半导体芯片CPH的背表面电极BEH和引线框架BDL的裸片焊盘DPH的主表面DPHa之间,并且粘合剂材料BDH介于半导体芯片CPL的背表面电极BEL和引线框架的裸片焊盘DPL的主表面DPLa之间。在步骤S6中,可以首先安装半导体芯片CPH或半导体芯片CPL。

每种粘合剂材料BDH、BDL是导电膏型的粘合剂材料,并且可以适当使用银膏。每种粘合剂材料BDH、BDL是热固性粘合剂材料,但粘合剂材料BDH、BDL尚未被固化,并在步骤S5、S6的阶段仍为膏状。

粘合剂材料BDH和粘合剂材料BDL可以是不同类型的粘合剂材料(由不同材料制成的粘合剂材料),但更优选的是同一类型的粘合剂材料(由相同材料制成的粘合剂材料)。因此,半导体芯片CPH、CPL的裸片接合过程可以容易地执行,并且也可以抑制半导体器件的制造成本。此外,由于半导体芯片CPH、CPL的背表面电极BEH、BEL需要电连接到裸片焊盘DPH、DPL,因此粘合剂材料BDH、BDL需要是导电粘合剂。另一方面,由于半导体芯片CPC不具有背表面,因此不必将半导体芯片CPC的背表面电连接到裸片焊盘DPC。因此,用于半导体芯片CPC的粘合剂材料BDC可以是导电的或绝缘的。为此,粘合剂材料BDC可以是与粘合剂材料BDH、BDL不同类型的粘合剂材料(由不同材料制成的粘合剂材料)。然而,如果粘合剂材料BDC、粘合剂材料BDH和粘合剂材料BDL是同一类型的粘合剂材料(由相同材料制成的粘合剂材料),则用于半导体芯片CPC、CPH、CPL的裸片接合的粘合剂材料可以是一种类型,使得半导体芯片CPC、CPH、CPL的裸片接合过程可以容易执行,并且也可以抑制半导体器件的制造成本。

因此,作为粘合剂材料BDC、BDH、BDL,更优选使用同一种导电膏型粘合剂,并且可以适当使用银膏。

接下来,执行用于固化粘合剂材料BDC、BDH、BDL的热处理(图10的步骤S7)。通过执行热处理S7步骤,粘合剂材料BDC、BDH、BDL被固化,尽管直到紧接在该步骤的热处理之前粘合剂材料BDC、BDH、BDL几乎没有被固化并保持膏状。然而,在热处理S7步骤完成的阶段,粘合剂材料BDC、BDH、BDL没有完全(充分)固化,并处于半固化状态。当执行步骤S7的热处理时,由于粘合剂材料BDC、BDH、BDL处于半固化状态,因此半导体芯片CPC在半固化状态下通过粘合剂材料DPC固定到裸片焊盘BDC,半导体芯片CPH在半固化状态下通过粘合剂材料BDH固定到裸片焊盘DPH,并且半导体芯片CPL在半固化状态下通过粘合剂材料BDH固定到裸片焊盘DPL。

由于通过步骤S7的热处理固化(半固化)的每种粘合剂材料BDC、BDH、BDL可以通过后面执行的步骤S10的热处理进一步固化,因此与后面执行的步骤S10的热处理相比,步骤S7的热处理可以缩短热处理时间(时间)并降低热处理温度(温度)。

接下来,如图19所示,粘合剂CPH被供应(施加)到用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS上,粘合剂材料BD1被供应(施加)到用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDHL上,粘合剂材料BD3被供应(施加)到用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDHL上,粘合剂材料BD2被供应(施加)到引线连接部分LB2上,并且粘合剂材料被供应(施加)到引线连接部分LB4上(图10的步骤PDHS)。在步骤S8中,可以以任何顺序提供粘合剂材料BD1、粘合剂材料BD2、粘合剂材料BD3和粘合剂材料BD4。

在图19中,粘合剂材料BD1被供应到用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS的一部分,但粘合剂材料BD1可以被供应到多个部分。此外,在图19中,粘合剂材料BD3被供应到用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDHS的一部分,但粘合剂材料BD3可以被供应到多个部分。此外,在图19中,粘合剂材料BD2被供应到引线连接部分LB2上的一个位置,但粘合剂材料BD2可以被供应到多个位置。此外,在图19中,粘合剂材料BD4被供应到引线连接部分LB4上的一个位置,但粘合剂材料BD4可以被供应到多个位置。

接下来,如图20至图22中所示,金属板MP1、MP2被布置(安装)(图10中的步骤S9)。在步骤S9中,金属板MP1被布置成使得金属板MP1经由粘合剂材料BD1面向用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS,并且金属板MP1经由粘合剂材料BD2面向引线连接部分LB2。此外,在步骤S9中,金属板MP2被布置成使得金属板MP2经由粘合剂材料BD3面向用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDLS,并且金属板MP2经由粘合剂材料BD4面向引线连接部分LB4。金属板MP1设置在用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS上和引线连接部分LB2之上,并且金属板MP2设置在用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDLS上和引线连接部分LB4之上。因此,在执行步骤S9时,在金属板MP1和用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS之间,粘合剂材料BD1介于金属板MP1和引线连接部分LB2之间,粘合剂材料BD介于金属板MP2和用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDHL之间,粘合剂材料BD4介于金属板MP2和引线连接部分LB4之间。在步骤S9中,金属板MP1或金属板MP2可以首先设置。

每种粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4是导电膏型的粘合剂材料,并且可以适当使用银膏。粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4是热固性粘合剂材料,但粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4在步骤S8、S9还没有固化。

此外,粘合剂材料BD1、粘合剂材料BD2、粘合剂材料BD3和粘合剂材料BD4可以是不同类型的粘合剂(由不同材料制成的粘合剂),但更优选是同一类型的粘合剂(由同一材料制成的粘合剂)。因此,安装金属板MP1、MP2的过程可以容易执行,并且也可以抑制半导体器件的制造成本。

接下来,执行用于固化粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL的热处理(图10的步骤S10)。

通过步骤S10的热处理,粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4被固化,并且成为处于充分固化状态的粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4。因此,当执行步骤S10的热处理时,金属板MP1通过经固化的粘合剂材料BD1被固定(接合)到用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS上,并通过经固化的粘合剂材料BD2被固定(接合)到引线连接部分LB2。此外,当执行热处理S10步骤时,金属板MP2通过固化的粘合剂材料BD3被固定(接合)到用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDHL,并通过固化的粘合剂材料BD4被固定(接合)到引线连接部分LB4。金属板MP1经由导电粘合剂材料BD1与用于半导体芯片CPH的源极的焊盘PDHS电连接,并经由导电粘合剂材料BD2与引线连接部分LB2电连接。此外,金属板MP2经由导电粘合剂材料BD3与用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDLS电连接,并经由导电粘合剂材料BD4与引线连接部分LB4电连接。因此,半导体芯片CPH的PDHS经由导电粘合剂材料BD1、BD2和金属板MP1电连接到引线连接部分LB2和与引线连接部分LB2整体连接的多个引线部分LD2。此外,用于半导体芯片CPL的源极的焊盘PDL经由导电粘合剂材料BD3、BD4和金属板MP2电连接到引线连接部分LB4和与引线连接部分LB4整体连接的多个引线部分LD4。

通过热处理S7步骤,粘合剂材料BDC、BDH、BDL处于半固化状态,并且粘合剂材料BDC、BDH、BDL直到紧接在执行热处理S10步骤之前保持处于半固化状态。然后,通过热处理S10步骤,粘合剂材料BDC、BDH、BDL被进一步固化到充分(完全)固化状态。因此,当执行步骤S10的热处理时,半导体芯片CPC被处于固化状态的粘合剂材料DPC牢固地固定(接合)到裸片焊盘BDC,半导体芯片CPH被处于固化状态的粘合剂材料BDH牢固地固定(接合)到裸片焊盘DPH,并且半导体芯片CPL被处于固化状态的粘合剂材料S10牢固地固定(接合)到裸片焊盘BDL。半导体芯片CPH的背表面电极BEH经由导电粘合剂材料BDH与裸片焊盘DPH电连接,并且半导体芯片CPL的背表面电极BEL经由导电粘合剂材料BDL与裸片焊盘DPL电连接。

与步骤S7中的热处理相比,步骤S10中的热处理增加了热处理时间,并且也提高了热处理温度。因此,粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL可以通过步骤S10中的热处理被充分固化,使得可以在半导体芯片CPC、CPH、CPL和金属板MP1、MP2被牢固地固定时执行后面描述的步骤S11中的导线接合过程和步骤S12中的成型过程。因此,可以准确执行后面描述的步骤S11的导线接合过程和步骤S12成型过程。

接下来,如图23所示,执行导线接合过程(图10中的步骤S11)。在步骤S11的导线接合步骤中,半导体芯片CPH的多个焊盘PDH(除焊盘PDHS以外的焊盘PDH)和半导体芯片CPC的多个焊盘PDC、半导体芯片CPL的多个焊盘PDL(除焊盘PDLS以外的焊盘PDL)和半导体芯片CPC的多个焊盘PDC,以及半导体芯片CPC的多个焊盘PDC和引线框架LF的多个引线LD5经由导线BW彼此电连接。

多个不同材料导线也可以被用作导线BW。例如,半导体芯片CPC的多个焊盘PDC和引线框架LF的多个引线LD5经由由铜(Cu)制成的导线BW彼此电连接。然后,由金(Au)制成的电线CPH在半导体芯片BW的多个焊盘PDH和半导体芯片CPC的多个焊盘PDC之间,并且在半导体芯片CPL的多个焊盘PDL和半导体芯片CPC的多个焊盘PDC之间电连接。

接下来,通过成型步骤(树脂成型步骤)执行树脂密封,并且如图24至图27所示,半导体芯片CPC、CPH、CPL和多个导线BW以及与它们连接的金属板MP1、MP2被密封部分MR密封(图10中的步骤S12)。通过步骤S12成型过程,形成了密封部分MR,以用于密封半导体芯片CPC、CPH、CPL,裸片焊盘DPC、DPH、DPL,多个导线BW,金属板MP1、MP2,引线连接部分LB1、LB2、LB3、LB4和多个引线LD的内引线部分。在步骤S12中的成型过程中,形成密封部分MR,使得密封部分MR的主表面MRa暴露裸片焊盘DPC、DPH、DPL的背表面DPCb、DPHb、DPLb。

注意,直到步骤S12中的成型过程的相应过程在裸片焊盘DPC、DPH、DPL的主表面DPCa、DPHa、DPLa面向上的情况下执行。因此,在通过执行步骤S12成型过程形成密封部分MR的阶段,密封部分MR的背表面MRb面向上。然而,当制造的半导体器件PKG被安装在布线衬底等上时,半导体器件PKG被安装在布线衬底上,使得密封部分MR的背表面面向布线MRb。

接下来,按需要在从密封部分MR暴露的引线LD的外引线部分上形成电镀层(未示出)。然后,在密封部分MR外部,通过将引线框架LF的上侧和外侧(前侧和后侧)与密封部分MR一起反转后在预先确定的位置处切割引线LD,使引线框架LF与框架部分分离(图10的步骤S13)。

接下来,从密封部分MR突出的引线LD的外引线部分被弯曲(引线过程、引线成型)(图10中的步骤S14)。

这样,制造了图2至图9所示的半导体器件PKG。

<研究的背景>

图28是示出了根据由本发明人研究的受检示例的半导体器件的制造过程的流程图,并且对应于图10。

图28的受检示例与本实施例(图10)不同之处在于,图28的受检示例没有步骤S7的热处理步骤。也就是说,在图28的受检示例中,不仅粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4,而且上述粘合剂材料BDC、BDH、BDL紧接在步骤S10中的热处理之前几乎没有固化,并且膏状粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL通过步骤S10的热处理充分固化并固化。

然而,根据本发明人的研究,发现在图28的受检示例中出现了以下问题。

也就是说,尽管半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH经由导电粘合剂材料BDH电连接,但在图28的受检示例中,半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH之间的电阻和热阻有可能变大。此外,尽管半导体芯片CPL的背表面电极BEL和裸片焊盘DPL经由导电粘合剂材料BDL电连接,但在图28的受检示例中,半导体芯片CPL的背表面电极BEL和裸片焊盘DPL之间的电阻和热阻有可能变大。这方面的原因将在下面描述。

粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL中的每一者都是导电膏型粘合剂。导电膏型粘合剂材料包括树脂材料(更具体地说,热固性树脂材料)和多种导电填料(导电颗粒),并具有其中多种导电填料(导电颗粒)分散在树脂材料(热固性树脂材料)中的配置。因此,焊膏不是导电膏型粘合剂。

图29是示出了图17中所示的半导体器件PKG的一部分的部分放大的横截面图,并示出了在步骤S6中经由导电膏型的粘合剂BDH将半导体芯片CPH安装在裸片焊盘DPH上的状态。在图29中,导电膏型的粘合剂材料BDH介于半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH之间,并且粘合剂材料BDH包括树脂材料(热固性树脂材料)RS和分散在树脂材料RS中的多个导电填料(导电颗粒)FL。可以通过粘合剂中的多个导电填料进行电连接。例如,半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH通过包括在粘合剂材料BDH中的多个导电填料FL彼此电连接。

其中多个导电填料FL被分散在树脂材料RS中的配置不仅由粘合剂材料BDH共享,而且还由粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDL共享。导电填料FL由导电颗粒(优选地,金属颗粒)制成,并且当导电膏型粘合剂材料是银膏时,导电填料FL是由银制成的银填料。导电填料FL的形状可以按需要从各种形状选择,诸如球形或片状的形状。然而,粘合剂材料BDC可以不含有导电填料FL,因为导电性不是必须的。

在步骤S6中经由粘合剂材料BDH、BDL将半导体芯片CPH、CPL安装在裸片焊盘DPH、DPL上之后,需要相当长的时间来开始步骤S10的热处理。这是因为,在步骤S6中安装半导体芯片CPH、CPL之后,在步骤S10热处理步骤之前,具有步骤S8胶粘材料BD1、BD2、BD3、BD4供应步骤和步骤S9金属板MP1、MP2布置步骤,并且需要相当长的时间来执行它们。

当执行步骤S6时,粘合剂材料BDH介于半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH之间,并且粘合剂材料BDL介于半导体芯片CPL的背表面电极BEL和裸片焊盘DPL之间(见图17、图18和图29)。在受检示例(图28)不执行步骤S7的热处理的情况下,粘合剂材料BDH、BDL保持在膏状状态,直到执行步骤S10的热处理。因此,在步骤S6之后并且直到执行步骤S10的热处理之前,导电填料FL逐渐沉入介于半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH之间的膏状粘合剂材料BDH中。此外,导电填料FL逐渐沉入介于半导体芯片CPL的背表面电极BEL和裸片焊盘DPL之间的膏状粘合剂材料BDL中。为此,在图28所示的受检示例中,步骤S10的热处理在导电填料FL沉入介于每个半导体芯片CPH、CPL的每个背表面电极BEH、BEL和每个裸片焊盘DPH、DPL之间的每种粘合剂材料BDH、BDL中时执行,并且每种粘合剂材料BDH、BDL中含有的热固性树脂被固化。因此,在由图28所示的受检示例制造的半导体器件中,在介于每个半导体芯片CPH、CPL的每个背表面电极BEH、BEL和每个裸片焊盘DPH、DPL之间的每种粘合剂材料BDH、BDL中,每个半导体芯片CPH、CPL的每个背表面电极BEH、BEL附近的导电填料的比率低于每个裸片焊盘DPH、DPL附近的导电填料的比率。这增加了半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH之间的电阻和热阻,而且还增加了半导体芯片CPL的背表面电极BEL和裸片焊盘DPL之间的电阻和热阻。这导致了半导体器件PKG的性能降级。为了改善半导体器件PKG的性能,期望减小半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH之间的电阻和热阻,并且减小半导体芯片CPL的背表面电极BEL和裸片焊盘DPL之间的电阻和热阻。

<关键特征和效果>

本实施例的主要特征中的一个是,在根据本实施例的半导体器件的制造过程中,在步骤S6中经由粘合剂材料BDH、BDL将半导体芯片CPH、CPL安装在裸片焊盘DPH、DPL上,使得半导体芯片CPH、CPL的背表面电极BEH、BEL面向裸片焊盘DPH、DPL之后,在执行步骤S8、S9之前,执行步骤S7的热处理。在粘合剂材料BDH、BDL被步骤S7的热处理固化后,粘合剂材料BDH、BDL被步骤S10的热处理进一步固化。

执行步骤S7的热处理以便使介于半导体芯片CPH、CPL的背表面电极BEH、BEL和裸片焊盘DPH、DPL之间的粘合剂材料在一定程度上硬化。由于粘合剂材料BDH、BDL通过步骤S7的热处理在一定程度上被固化,因此在从步骤S7的热处理完成直到步骤S10的热处理期间,可以防止导电填料FL在介于半导体芯片CPH、CPL的背表面电极BEH、BEL和裸片焊盘DPH、DPL之间的粘合剂材料BDH、BDL中沉降。因此,由于执行从步骤S7的热处理到步骤S10的热处理的步骤S8、S9,因此即使需要相当长的时间,也可以防止导电填料FL在介于半导体芯片CPH、CPL的背表面电极BEH、BEL和裸片焊盘DPH、DPL之间的粘合剂材料中沉降。因此,在导电填料FL基本均匀地分散在粘合剂材料BDH、BDL中时,通过执行热处理S10步骤,可以使粘合剂材料BDH、BDL中含有的树脂材料(热固性树脂)RS充分固化。

因此,在根据本实施例制造的半导体器件PKG中,导电填料基本均匀地分散在介于半导体芯片CPH、CPL的背表面BEH、BEL和裸片焊盘DPH、DPL之间的粘合剂材料中的每一者中。在更靠近半导体芯片CPH、CPL的背表面BEH、BEL的侧面和更靠近裸片焊盘DPH、DPL的侧面之间,导电填料的比率可以基本相同。因此,半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH之间的电阻和热阻可以减小,并且半导体芯片CPL的背表面电极BEL和裸片焊盘DPL之间的电阻和热阻可以减小。因此,半导体器件PKG的性能可以改善。例如,当半导体芯片CPH中的功率MOSFET 1被打开时的传导电阻(导通电阻)可以被抑制。此外,当半导体芯片CPL中的功率MOSFET 2被打开时的传导电阻(导通电阻)可以被抑制。此外,半导体芯片CPH、CPL中生成的热量容易通过接合材料BDH、BDL传导到裸片焊盘DPH、DPL,并且容易从裸片焊盘DPH、DPL消散到半导体器件PKG外部。因此,半导体器件PKG的散热性质可以改善。此外,可以抑制或防止半导体器件PKG之间的特性变化。此外,可以抑制或防止半导体器件PKG的性质相对于温度而波动。

然而,如果步骤S7的热处理需要一定的时间,则半导体器件的制造时间会变长,从而导致产量的下降。由于在通过步骤S7的热处理使粘合剂材料BDH、BDL在一定程度上固化后,通过步骤S7的热处理进一步固化粘合剂材料BDH、BDL,因此粘合剂材料BDH、BDL可以是充分固化的状态。因此,在步骤S7的热处理中,粘合剂材料BDH、BDL可以被固化到可以防止导电填料在粘合剂材料BDH、BDL中以一定程度沉入的程度。

因此,在本实施例中,与步骤S10的热处理相比,步骤S7的热处理缩短了热处理时间段。更特别地,步骤S7的热处理时间优选地小于或等于步骤S10的热处理时间的一半。因此,步骤S7的热处理所需的时间可以缩短,使得可以抑制半导体器件的制造时间,并且可以抑制产量减少。此外,通过将步骤S10中的热处理时间从步骤S7的热处理时间缩短,即使通过步骤S7的热处理使粘合剂材料BDH、BDL固化的程度变低,只要可以防止导电填料在粘合剂材料BDH、BDL中沉降,就可以通过步骤S10的热处理使粘合剂材料BDH、BDL进一步固化,不存在问题。由于通过步骤S10的热处理可以使粘合剂材料BDH、BDL充分固化,并且在粘合剂材料BDH、BDL充分固化的情况下,可以执行步骤S11的导线接合过程和步骤S12的成型过程,因此可以准确执行导线接合过程和步骤S12成型过程。

在本实施例中,步骤S7的热处理低于步骤S10的热处理。因此,当化学材料层YZ在引线框架LF的表面上形成时,如图30所示,可以抑制或防止引线框架LF表面上的化学材料层YZ在步骤S7的热处理中消失(挥发)。因此,可以获得引线框架LF上的化学材料层YZ的相互作用,直到执行热处理S10步骤。

图30至图32是引线框架LF的横截面图。其中,图30是在步骤S1中制备的引线框架LF的横截面图,图31是在步骤S7的热处理后和步骤S10的热处理前的阶段的引线框架LF的横截面图,图32是紧接在步骤S10的热处理后的阶段的引线框架LF的横截面图。

如图30所示,在步骤S1中制备的引线框架LF的表面上形成了化学材料层YZ。由于步骤S7的热处理温度低,即使执行步骤S7的热处理,如图31所示,引线框架LF的前表面上的化学材料层YZ仍几乎没有消失。另一方面,由于步骤S10的热处理温度高,在执行步骤LF的热处理时,从图32可以看出,引线框架LF的表面上的化学材料层YZ消失(挥发),并且化学材料层YZ没有保留在引线框架的表面上。

引线框架LF的表面上的化学材料层YZ由例如防止渗出的材料制成,其防止粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL扩散变湿。通过在引线框架DPC、DPH、DPL(裸片焊盘LB2、LB4和引线连接部分LB2、LB4)的表面上形成由防渗出材料制成的化学现象层LF,可以防止供应到裸片焊盘DPC、DPH、DPL和引线框架YZ的引线连接部分LF的表面的粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL渗出(以防止粘合剂材料渗出)。也就是说,如果步骤S7的热处理的温度太高,则引线连接部分YZ的化学层LB2、LB4由于步骤S7的热处理而消失,并且在步骤S7中供应到引线连接部分S8上的粘合剂材料BD2、BD4可能渗漏(发生粘合剂材料的渗出现象)。这是不期望的,因为散发出的接合剂抑制了密封树脂(密封部分MR)的粘合,或者散发出的粘合剂渗透到引线框架LF的背表面,并导致半导体器件的外观不佳。因此,当由防止渗出的材料制成的化学材料层YZ在引线框架LF的表面上形成时,期望化学材料层YZ保持在引线框架S8和步骤S9的表面上。在本实施例中,通过降低步骤S7的热处理温度,可以通过步骤S7的热处理抑制或防止引线框架LF的表面上的化学层YZ消失,而化学层YZ保留在引线框架LF的表面上,可以执行步骤S8和步骤S9。因此,例如,可以抑制或防止在步骤S9中布置并在步骤S10中固定的金属板MP1、MP2的位置偏离预先确定的设计位置。

此外,由于步骤S10的热处理温度高于步骤S7的热处理温度,因此引线框的LF很可能因步骤YZ的热处理而损失(挥发)。然而,由于步骤S10充分固化了粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL,因此在步骤S10的热处理完成后,即使引线框架LF的表面上的化学材料(例如,防止渗出的材料)的YZ没有残留,也没有特别的问题。然后,通过将步骤S10的热处理温度设置为高于步骤S7的热处理温度,粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL可以通过步骤S10的热处理充分固化,使得步骤S11的导线接合过程和步骤S12的成型过程可以准确执行。

举例说明每个步骤S7和S10的热处理时间(时间)和热处理温度(温度)中的每一者,在步骤S7中,热处理时间例如为约1小时至2.5小时,并且热处理温度例如为约80摄氏度至120摄氏度。同时,在步骤S10中,热处理时间例如为约2小时至5小时,并且热处理温度例如为约160摄氏度至250摄氏度。

(第二实施例)

图33是示出了根据本第二实施例的半导体器件PKG的制造过程的流程图,并对应于第一实施例的图10。本第二实施例的半导体器件PKG的结构与第一实施例的半导体器件PKG的结构相同,并因此,这里将省略对其的重复解释。

下面将描述本第二实施例的制造过程(图33),重点是与第一实施例的制造过程(图10)的区别。

在本第二实施例中,与第一实施例类似,在步骤S1中制备引线框架LF,并且在步骤S2中制备半导体芯片CPC、CPH、CPL。

接下来,在本第二实施例中,在步骤S1、S2之后,在执行步骤S3、S4之前,依次执行步骤S5(粘合剂材料BDH、BDL供应步骤)和步骤S6(半导体芯片CPH、CPL安装步骤)。由于步骤S5和步骤S6与上述第一实施例的那些相同,因此本第二实施例将不重复描述。

在本实施例中,在步骤S6之后,执行用于固化粘合剂材料BDH、BDL的热处理(图33的步骤S7a)。步骤S7a的热处理与第一实施例中步骤S7的热处理基本相同,但以下几点与第一实施例中步骤S7的热处理不同。

也就是说,在第一实施例中,由于步骤S7的热处理在半导体芯片CPC以及半导体芯片CPH、CPL被安装时执行,因此不仅粘合剂材料BDH、BDL,而且粘合剂材料BDC也被步骤S7的热处理固化。另一方面,在状态第二实施例中,由于步骤S7a的热处理在半导体芯片CPH、CPL被安装但半导体芯片CPC未被安装时执行,因此粘合剂材料BDH、BDL被步骤S7a的热处理固化,但粘合剂材料BDC不存在于裸片焊盘DPC上,并因此粘合剂材料BDC的固化不会发生。否则,步骤S7a的热处理与第一实施例的步骤S7的热处理相同。

因此,尽管粘合剂材料BDH、BDL几乎没有固化,并且直到紧接步骤S7a的热处理之前还保持膏状状态,但通过执行步骤S7a的热处理,粘合剂材料BDH、BDL被固化。然而,在完成步骤S7a的热处理的阶段,粘合剂材料BDH、BDL没有完全(充分)固化,并且处于半固化状态。当执行步骤S7a的热处理时,由于粘合剂材料BDH、BDL处于半固化状态,因此半导体芯片CPH被处于半固化状态的粘合剂材料BDH固定到裸片焊盘DPH,并且半导体芯片CPL被处于半固化状态的粘合剂材料BDL固定到裸片焊盘DPL。

与后面执行的步骤S10a的热处理相比,步骤S7a的热处理可以缩短热处理时间并降低热处理温度,因为通过步骤S7a的热处理固化(半固化)的粘合剂材料BDH、BDL可以通过后面执行的步骤S10a的热处理进一步固化。

在本第二实施例中,在步骤S7a的热处理步骤之后,步骤S3(粘合剂材料BDC供应步骤)和步骤S4(半导体芯片CPC安装步骤)被依次执行。由于步骤S3和步骤S4与上述第一实施例的那些相同,因此本第二实施例将不重复描述。

在本第二实施例中,在步骤S4(半导体芯片CPC安装步骤)之后,步骤S8(粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4的供应步骤)和步骤S9(金属板MP1、MP2的设置步骤)被依次执行。在步骤S4和步骤S8之间不需要执行步骤S7的热处理步骤。由于步骤S8和步骤S9与上述第一实施例的那些相同,因此本第二实施例将不重复描述。

在本第二实施例中,在步骤S9(金属板MP1、MP2的设置步骤)之后,执行热处理,以固化粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL(图33的步骤S10a)。步骤S10a的热处理与第一实施例中步骤S10的热处理基本相同,但以下几点与第一实施例中步骤S10的热处理不同。

也就是说,在第一实施例中,不仅粘合剂材料BDH、BDL,而且粘合剂材料BDC也通过步骤S7的热处理被半固化,并且步骤S10的热处理在此状态下执行。因此,在第一实施例中,处于半固化状态的粘合剂材料BDC通过热处理S10步骤进一步固化,并成为处于充分固化状态的粘合剂材料BDC。另一方面,在本第二实施例中,粘合剂材料BDC不受到步骤S7的热处理,并且膏状粘合剂材料BDC通过步骤S10a的热处理被固化,以获得处于充分固化状态的粘合剂材料BDC。否则,步骤S10a的热处理与第一实施例的步骤S10的热处理相同。

在步骤S10a的热处理中,热处理时间比步骤S7a的热处理中更长,并且热处理温度比步骤S7a的热处理中更高。因此,通过步骤S10a中的热处理,粘合剂材料BD1、BD2、BD3、BD4、BDC、BDH、BDL可以被充分固化,使得在半导体芯片CPC、CPH、CPL和金属板MP1、MP2被牢固地固定时,可以执行步骤S11的导线接合过程和步骤S12的成型过程。因此,步骤S11中的导线接合过程和步骤S12中的成型过程可以准确执行。

在本第二实施例中,在步骤S10a的热处理步骤之后,步骤S11(导线接合步骤)、步骤S12(成型步骤)、步骤S13(切割步骤)和步骤S14(引线加工步骤)按此顺序执行。对于步骤S11、步骤S12、步骤S13和步骤S14,由于本第二实施例与上述第一实施例相同,因此这里将省略重复的解释。

在本第二实施例中,在通过执行步骤S5、S6经由粘合剂材料BDH、BDL将半导体芯片CPH、CPL安装在裸片焊盘DPH、DPL上之后,通过执行步骤S3、S4经由粘合剂材料BDC将半导体芯片CPC安装在裸片焊盘DPC上。

因此,与本第二实施例不同的是,当不执行步骤S7a的热处理时,由于步骤S3、S4的耗时,因此存在着导电填料在介于半导体芯片CPH、CPL的背表面电极BEH、BEL与裸片焊盘DPH、DPL之间的膏状粘合剂材料BDH、BDL中下沉的担忧。

另一方面,在本第二实施例中,在执行步骤S5、S6以经由粘合剂材料BDH、BDL将半导体芯片CPH、CPL安装在裸片焊盘DPH、DPL上之后,在执行步骤S3、S4(粘合剂材料BDC供应过程和半导体芯片CPC安装过程)之前,通过在步骤S7a中执行热处理过程将粘合剂材料BDH、BDL固化(半固化)。因此,即使步骤S3、S4在步骤S7a的热处理之后需要时间,也可以防止导电填料由于时间而在介于半导体芯片CPH、CPL的背表面电极BEH、BEL和裸片焊盘DPH、DPL之间的粘合剂材料BDH、BDL中沉降。因此,在导电填料基本均匀地分散在粘合剂材料BDH、BDL中时,通过执行热处理S10a步骤,可以充分固化粘合剂材料BDH、BDL中含有的热固性树脂。

因此,在根据本第二实施例制造的半导体器件PKG中,导电填料基本均匀地分散在介于半导体芯片CPH、CPL的背表面BEH、BEL和裸片焊盘DPH、DPL之间的粘合剂材料中的每一者中。在更靠近半导体芯片CPH、CPL的背表面BEH、BEL的侧面和更靠近裸片焊盘DPH、DPL的侧面之间,导电填料的比率可以基本相同。因此,半导体芯片CPH的背表面电极BEH和裸片焊盘DPH之间的电阻和热阻可以减小,并且半导体芯片CPL的背表面电极BEL和裸片焊盘DPL之间的电阻和热阻可以减小。因此,半导体器件PKG的性能可以改善。

此外,与上述第一实施例中步骤S7的热处理和步骤S10的热处理之间的关系类似,在本第二实施例中,与步骤S10a的热处理相比,步骤S7a的热处理缩短了热处理时间段。更具体地说,步骤S7a的热处理时间优选地小于或等于步骤S10a的热处理时间的一半。因此,步骤S7a的热处理所需的时间可以被缩短,使得可以抑制半导体器件的制造时间,并且可以抑制产量减少。

此外,与上述第一实施例中的步骤S7的热处理和步骤S10的热处理之间的关系类似,在本第二实施例中,步骤S7a的热处理低于步骤S10a的热处理。因此,当化学材料层YZ在如图30所示的引线框架LF的表面上形成时,可以抑制或防止引线框架LF的表面上的化学材料层YZ因步骤S7a的热处理而损失。因此,与上述第一实施例类似,在本第二实施例中,可以获得引线框架LF的前表面上的化学材料层YZ的相互作用,直到执行热处理S10a步骤。

由本发明人所作的发明已基于实施例在上面详细描述,但本发明并不限于上述实施例,并且不用说,在不脱离其要点的情况下,可以进行各种修改。

例如,在上述第一实施例和第二实施例中,半导体器件PKG包括半导体芯片CPC、CPH、CPL。当半导体器件PKG包括半导体芯片CPH、CPL中的一者和半导体芯片CPC,但不包括半导体芯片CPH、CPL中的另一者,或者当半导体器件PKG包括半导体芯片CPH、CPL中的一者,但不包括半导体芯片CPH、CPL中的另一者以及半导体芯片CPC时,上述第一实施例和第二实施例的技术思想也可以应用。

例如,如果半导体器件PKG包括半导体芯片CPH但不包括半导体芯片CPL,则引线框架LF不具有裸片焊盘DPL,引线LD3、LD4和引线连接LB3、LB4。在此情况下,步骤S5不在裸片焊盘BDL上提供粘合剂DPL,并且步骤S6不经由粘合剂在裸片焊盘BDL上安装半导体芯片CPL。这里,在热处理S7步骤中,粘合剂材料BDC、BDH被固化(半固化),并且在热处理S7a步骤中,粘合剂材料BDH被固化(半固化)。

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