[發明專利]半導體裝置的制造方法、半導體裝置

無效

• 申請號: 201310014811.2
• 申請日: 2013-01-15
• 公開（公告）號: CN103794518A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 山口勝啟
• 申請（專利權）人: 三墾電氣株式會社
• 主分類號: H01L21/56
• 分類號: H01L21/56;H01L23/31
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

技術領域

本發明涉及具有在金屬板上搭載有半導體芯片的結構的半導體裝置及其制造方法。

背景技術

一般而言，在使用半導體芯片時，形成為具有如下結構的半導體模塊（半導體裝置）：在金屬板上搭載有半導體芯片的結構被密封到絕緣性塑模樹脂層中，作為端子的引線從塑模樹脂層導出。這里，特別是半導體芯片是功率半導體芯片（功率MOSFET或IGBT等）的情況下，要求有效地進行半導體芯片的散熱。該散熱主要經由搭載半導體芯片的金屬板進行，還可以將該金屬板自身用作一個端子。在該情況下，如果構成為該金屬板在塑模樹脂層的下表面露出的結構，則可以通過焊錫對露出的金屬板進行連接，由此設置半導體裝置，并且對該金屬板連接配線。

另一方面，雖然將露出的金屬板用于散熱路徑和半導體裝置的固定（焊接），但也有時在電連接中不使用。在該情況下，需要使與半導體芯片等電絕緣的金屬板在塑模樹脂層的下表面露出。在半導體芯片為功率半導體芯片的情況下，此時要求高絕緣性（絕緣耐壓高），因此搭載半導體芯片的金屬板（引線框架）經由絕緣層接合于其他金屬板（散熱板）。此時，需要絕緣層的耐壓充分高，為此，優選絕緣層要厚。此外，還要求引線框架、絕緣層、散熱板間的接合強度充分高，為此，要求絕緣層具有一定程度的厚度。但是，另一方面，構成絕緣層的材料的熱導率一般比構成引線框架或散熱板的金屬材料低。因此，為了提高散熱性，絕緣層優選要薄。如上所述，絕緣層的特性或厚度的設定在獲得高可靠性的半導體裝置方面是極為重要的，需要精密地控制其厚度。

專利文獻1中記載了具有這種結構的半導體裝置的結構、制造方法。圖3是該半導體裝置10的剖視圖。在該半導體裝置10中，半導體芯片11經由焊錫層（接合層）12分別搭載于第一引線框架（金屬板）13的表面。還設有與第一引線框架13電獨立的第二引線框架14，第一引線框架13、第二引線框架14的背面經由第一樹脂層15和第二樹脂層16接合于散熱板（基板）17。半導體芯片11中的一個電極與第一引線框架13間的電連接是通過焊錫層12進行的，半導體芯片11中的另一電極與第二引線框架14間的電連接是通過焊線18進行的。這些結構被密封在塑模樹脂層19中，并成為散熱板17的背面從塑模樹脂層19露出的形態。此外，第一引線框架13的左端部為從塑模樹脂層19突出的結構，用作成為該半導體裝置10的輸入輸出端子的引線。此外，第二引線框架14的一部分也為在未圖示的范圍內從塑模樹脂層19露出的形態。

在專利文獻1記載的結構中，作為第一引線框架13和散熱板17間的絕緣層，采用了在下側形成有第一樹脂層15、在上側形成有第二樹脂層16的兩層結構。作為這些材料，例如都可以采用添加有高熱導率的氧化鋁作為填料的環氧樹脂。

圖4是表示該半導體裝置10的制造方法的步驟剖視圖。在該制造方法中，首先，如圖4的（a）所示，制造將半導體芯片11搭載于第一引線框架13上并利用焊線18連接第二引線框架14和半導體芯片11的上部結構體（芯片搭載步驟）。這里是這樣的結構：第一引線框架13和第二引線框架14在圖示的范圍之外連接而一體化，之后將該連接部分斷開。

另一方面，如圖4的（b）所示，制造在散熱板17上依次形成未硬化狀態的第一樹脂層15、第二樹脂層16的結構（下部結構體）（下部結構制造步驟）。之后，如圖4的（c）所示，以第一引線框架13和第二引線框架14的下表面與第二樹脂層16的上表面接合的方式，形成上部結構體（圖4的（a））和下部結構體（圖4的（b））接合的散熱板結構體（接合步驟）。然后，如圖4的（d）所示，以散熱板結構體中的散熱板17的下表面露出的方式，密封半導體芯片11等而形成塑模樹脂層19（塑模步驟）。在塑模步驟中，塑模樹脂層19例如可以通過壓注模（transfer?mold）形成。在該情況下，例如在將由熱硬化性樹脂等構成的液狀塑模材料投入已固定有圖4的（c）的結構的模具中之后，進行使整個模具達到高溫的熱處理，使塑模材料硬化，由此形成塑模樹脂層19。此時，設定為第一樹脂層15、第二樹脂層16也通過該熱處理完全硬化。因此，該塑模步驟也成為使第一樹脂層15、第二樹脂層16完全硬化的硬化步驟。