[发明专利]半导体装置的制造方法、半导体装置无效

专利信息
申请号: 201310014811.2 申请日: 2013-01-15
公开(公告)号: CN103794518A 公开(公告)日: 2014-05-14
发明(设计)人: 山口胜启 申请(专利权)人: 三垦电气株式会社
主分类号: H01L21/56 分类号: H01L21/56;H01L23/31
代理公司: 北京三友知识产权代理有限公司 11127 代理人: 李辉;黄纶伟
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 半导体 装置 制造 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及具有在金属板上搭载有半导体芯片的结构的半导体装置及其制造方法。

背景技术

一般而言,在使用半导体芯片时,形成为具有如下结构的半导体模块(半导体装置):在金属板上搭载有半导体芯片的结构被密封到绝缘性塑模树脂层中,作为端子的引线从塑模树脂层导出。这里,特别是半导体芯片是功率半导体芯片(功率MOSFET或IGBT等)的情况下,要求有效地进行半导体芯片的散热。该散热主要经由搭载半导体芯片的金属板进行,还可以将该金属板自身用作一个端子。在该情况下,如果构成为该金属板在塑模树脂层的下表面露出的结构,则可以通过焊锡对露出的金属板进行连接,由此设置半导体装置,并且对该金属板连接配线。

另一方面,虽然将露出的金属板用于散热路径和半导体装置的固定(焊接),但也有时在电连接中不使用。在该情况下,需要使与半导体芯片等电绝缘的金属板在塑模树脂层的下表面露出。在半导体芯片为功率半导体芯片的情况下,此时要求高绝缘性(绝缘耐压高),因此搭载半导体芯片的金属板(引线框架)经由绝缘层接合于其他金属板(散热板)。此时,需要绝缘层的耐压充分高,为此,优选绝缘层要厚。此外,还要求引线框架、绝缘层、散热板间的接合强度充分高,为此,要求绝缘层具有一定程度的厚度。但是,另一方面,构成绝缘层的材料的热导率一般比构成引线框架或散热板的金属材料低。因此,为了提高散热性,绝缘层优选要薄。如上所述,绝缘层的特性或厚度的设定在获得高可靠性的半导体装置方面是极为重要的,需要精密地控制其厚度。

专利文献1中记载了具有这种结构的半导体装置的结构、制造方法。图3是该半导体装置10的剖视图。在该半导体装置10中,半导体芯片11经由焊锡层(接合层)12分别搭载于第一引线框架(金属板)13的表面。还设有与第一引线框架13电独立的第二引线框架14,第一引线框架13、第二引线框架14的背面经由第一树脂层15和第二树脂层16接合于散热板(基板)17。半导体芯片11中的一个电极与第一引线框架13间的电连接是通过焊锡层12进行的,半导体芯片11中的另一电极与第二引线框架14间的电连接是通过焊线18进行的。这些结构被密封在塑模树脂层19中,并成为散热板17的背面从塑模树脂层19露出的形态。此外,第一引线框架13的左端部为从塑模树脂层19突出的结构,用作成为该半导体装置10的输入输出端子的引线。此外,第二引线框架14的一部分也为在未图示的范围内从塑模树脂层19露出的形态。

在专利文献1记载的结构中,作为第一引线框架13和散热板17间的绝缘层,采用了在下侧形成有第一树脂层15、在上侧形成有第二树脂层16的两层结构。作为这些材料,例如都可以采用添加有高热导率的氧化铝作为填料的环氧树脂。

图4是表示该半导体装置10的制造方法的步骤剖视图。在该制造方法中,首先,如图4的(a)所示,制造将半导体芯片11搭载于第一引线框架13上并利用焊线18连接第二引线框架14和半导体芯片11的上部结构体(芯片搭载步骤)。这里是这样的结构:第一引线框架13和第二引线框架14在图示的范围之外连接而一体化,之后将该连接部分断开。

另一方面,如图4的(b)所示,制造在散热板17上依次形成未硬化状态的第一树脂层15、第二树脂层16的结构(下部结构体)(下部结构制造步骤)。之后,如图4的(c)所示,以第一引线框架13和第二引线框架14的下表面与第二树脂层16的上表面接合的方式,形成上部结构体(图4的(a))和下部结构体(图4的(b))接合的散热板结构体(接合步骤)。然后,如图4的(d)所示,以散热板结构体中的散热板17的下表面露出的方式,密封半导体芯片11等而形成塑模树脂层19(塑模步骤)。在塑模步骤中,塑模树脂层19例如可以通过压注模(transfer mold)形成。在该情况下,例如在将由热硬化性树脂等构成的液状塑模材料投入已固定有图4的(c)的结构的模具中之后,进行使整个模具达到高温的热处理,使塑模材料硬化,由此形成塑模树脂层19。此时,设定为第一树脂层15、第二树脂层16也通过该热处理完全硬化。因此,该塑模步骤也成为使第一树脂层15、第二树脂层16完全硬化的硬化步骤。

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