[发明专利]半导体器件

说明书

相关申请的交叉引用

将2015年12月11日提交的日本专利申请No.2015-242021的公开内容，包括说明书、附图和摘要在此通过引用并入本文。

背景技术

本发明涉及半导体器件。例如，发明优选用于具有树脂模制半导体芯片的半导体器件。

半导体芯片耦合到主板等上的外部端子，随后被树脂模制以便保护。这样的树脂涂敷防止水进入，由此防止半导体芯片的性能劣化。

但是，当允许集成于半导体芯片中的半导体元件操作时，每个半导体元件由于工作电流等而生成热量。因此，覆盖有树脂的半导体器件辐射低，且易于温度升高。

日本未审专利申请公布No.H11(1999)-284103公开了一种半导体器件，使用包含具有相同直径的球形氮化铝绝缘体颗粒的模制树脂。

日本专利No.5641484公开了下面的方法作为形成石墨烯薄膜的方法。(1)石墨，诸如HOPG，由透明胶带等机械分隔以形成石墨烯薄膜，(2)通过SiC的热分解而形成石墨烯薄膜，以及(3)通过由化学气相沉积工艺对过渡金属膜的碳化反应而形成石墨烯薄膜。日本专利No.5641484进一步公开了下面的技术：提供衬底，该衬底包括单晶衬底，其上形成外延金属膜，且使碳材料与外延金属膜的表面接触，由此生长石墨烯薄膜。

发明内容

如上所述，对于树脂密封半导体芯片的温度上升的对策是个重要问题。特别是，诸如移动终端的小设备难以具有提升辐射的功能，诸如风扇，且由于对更小尺寸和更高性能的需求，辐射设计对于小设备非常重要。例如，如果增加工作频率以增加移动终端的CPU的工作速度，有效电流通过频率而直接增加，导致热值的增加。

而且，通过半导体芯片的尺寸的减小，辐射面积降低。例如，当1平方厘米的半导体芯片的尺寸减小到1平方毫米时，辐射面积降低到1/100，即辐射性能降低两个数量级。

针对温度上升的对策包括使用高热导率树脂。高热导率树脂通常包括碳树脂，包含例如向其添加的铝、陶瓷或硅。

例如，当添加诸如铝块的金属块时，可能发生不利的泄漏或重量增加。具体地，可能引起短路，或者可以降低介电强度电压。特别是，在RF设备中可能发生电波的不良接收。当由化学气相沉积工艺形成石墨烯薄膜时，形成温度接近1000℃。因此，当在半导体器件上形成膜时，对之前形成的元件造成的热损伤较大。

因此希望提供更有效的措施来改善树脂密封的半导体芯片的辐射性能。

根据本说明书及附图的描述，将澄清其他问题和新颖特征。

本申请中公开的典型实施例被简略地总结如下。

本申请中公开的一个实施例的半导体器件包括半导体芯片以及覆盖半导体芯片的树脂，所述树脂包含石墨烯颗粒。

本申请中公开的一个实施例的半导体器件包括热沉(heatsink)，所述热沉包括设置在二维方向上的石墨材料。

本申请中公开的一个实施例的半导体器件包括热沉，所述热沉包括设置在二维方向上的石墨材料，且设置在半导体芯片的侧壁上。

根据本申请中公开的每个典型实施例的半导体器件，半导体器件的辐射性质可以通过设置高热导率材料或添加辐射表面来改善。

附图说明

图1是图示说明第一实施例的半导体器件的配置的截面图。

图2是图示说明第一实施例的半导体器件的配置的截面图。

图3图示说明石墨烯的结构。

图4是第一实施例的半导体器件的制造工艺的流程图。

图5是图示说明第一实施例的半导体器件的制造工艺的截面图。

图6是图示说明第一实施例的半导体器件的制造工艺的截面图，示出图5之后的制造步骤。

图7是图示说明第一实施例的半导体器件的制造工艺的截面图，示出图6之后的制造步骤。

图8图示说明第一实施例的半导体器件的制造工艺。

图9图示说明第一实施例的半导体器件的制造工艺。

图10是图示说明第一实施例的半导体器件的制造工艺的截面图，示出图7之后的制造步骤。

图11是图示说明第一实施例的半导体器件的制造工艺的截面图，示出图10之后的制造步骤。

图12是示出包含各种添加材料的每个模制树脂的热导率的曲线图。

图13示意性图示说明密封树脂中的传热填料与热导率之间的关系。

图14是示出石墨烯中的杂质量与热导率之间的关系的曲线图。

图15是图示说明第二实施例的第一应用的半导体器件的配置的截面图。