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半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件模塊以及半導(dǎo)體器件的制造方法與流程

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半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件模塊以及半導(dǎo)體器件的制造方法與流程
本文討論的實(shí)施例涉及一種半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件模塊以及半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù):
在被安裝在布線板上的高輸出半導(dǎo)體元件或高頻半導(dǎo)體元件上層疊和安裝另一個(gè)半導(dǎo)體元件已經(jīng)被提出。高輸出半導(dǎo)體元件或高頻半導(dǎo)體元件經(jīng)由布線板的通孔連接至設(shè)置在布線板底面的外部連接端子。設(shè)置接觸高輸出半導(dǎo)體元件頂面的用于散熱的元件以及在底面設(shè)置與用于信號(hào)的凸塊尺寸相同的用于散熱的虛設(shè)凸塊已經(jīng)被提出,以實(shí)現(xiàn)從高輸出半導(dǎo)體元件的頂面和底面散熱。在封裝的底面經(jīng)由一絕緣層內(nèi)的布線暴露被布置在布線板的開(kāi)口內(nèi)并被該絕緣層密封的芯片底面的端子。提出了這樣一種封裝:其中第一芯片和第二芯片被布置在密封樹(shù)脂內(nèi),且下側(cè)芯片底面處的電極經(jīng)由被嵌入該樹(shù)脂中的引線連接至在封裝底面被暴露的端子。[相關(guān)專利文件]第2005-327805號(hào)日本特開(kāi)專利公開(kāi)文件第2007-234638號(hào)日本特開(kāi)專利公開(kāi)文件第2009-176839號(hào)日本特開(kāi)專利公開(kāi)文件第2009-212250號(hào)日本特開(kāi)專利公開(kāi)文件第2008-91418號(hào)日本特開(kāi)專利公開(kāi)文件

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
實(shí)施例的一個(gè)方案的目的是提供一種半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件模塊以及半導(dǎo)體器件的制造方法,該半導(dǎo)體器件是這樣的結(jié)構(gòu):其中至少兩個(gè)半導(dǎo)體元件被安裝以便將一個(gè)層疊在另一個(gè)上,且該半導(dǎo)體器件能夠使大的電流流動(dòng),并且能夠有效散熱。根據(jù)實(shí)施例的一個(gè)方案,一種半導(dǎo)體器件,包括:第一半導(dǎo)體元件,在所述第一半導(dǎo)體元件第一表面處設(shè)置有第一外部連接端子;第二半導(dǎo)體元件,設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體元件的第二表面?zhèn)?,所述第二表面處于第一表面的相?duì)側(cè);第二外部連接端子,連接至第二半導(dǎo)體元件,且被配置為與第一外部連接端子一起連接至布線板;以及密封構(gòu)件,密封第一半導(dǎo)體元件和第二半導(dǎo)體元件,且暴露第一外部連接端子的被配置為連接至布線板的部分以及第二外部連接端子的被配置為連接至布線板的部分。根據(jù)實(shí)施例的另一個(gè)方案,一種半導(dǎo)體器件模塊,包括:布線板,以及半導(dǎo)體器件,所述半導(dǎo)體器件包括:第一半導(dǎo)體元件,在所述第一半導(dǎo)體元件第一表面處設(shè)置有第一外部連接端子;第二半導(dǎo)體元件,設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體元件的第二表面?zhèn)龋龅诙砻嫣幱谒龅谝槐砻娴南鄬?duì)側(cè);第二外部連接端子,連接至所述第二半導(dǎo)體元件,且與所述第一外部連接端子一起連接至所述布線板;以及密封構(gòu)件,密封所述第一半導(dǎo)體元件和所述第二半導(dǎo)體元件,且暴露所述第一外部連接端子的連接至所述布線板的部分以及所述第二外部連接端子的連接至所述布線板的部分。根據(jù)實(shí)施例的又一個(gè)方案,一種半導(dǎo)體器件的制造方法,包括:制備一組件,所述組件具有:第一半導(dǎo)體元件,具有第一表面和處于所述第一表面相對(duì)側(cè)的第二表面,且具有處于所述第一表面的第一外部連接端子;第二半導(dǎo)體元件,布置在所述第一半導(dǎo)體元件的所述第二表面?zhèn)?;以及第二外部連接端子,連接至所述第二半導(dǎo)體元件;在所述第一外部連接端子被保護(hù)片覆蓋的狀態(tài)下,通過(guò)密封材料密封至少所述第一半導(dǎo)體元件和所述第二半導(dǎo)體元件;以及剝離所述保護(hù)片,并暴露所述第一外部連接端子采用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案,外部連接端子直接連接至母板,因而能夠使大的電流流動(dòng)。另外,第一半導(dǎo)體元件的熱量能夠有效地從外部連接端子直接散發(fā)到母板,因而,能夠有效散熱。附圖說(shuō)明圖1A為用于說(shuō)明優(yōu)選地在第一實(shí)施例至第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件模塊中使用的GaN芯片的示意性平面圖;圖1B為用于說(shuō)明優(yōu)選地在第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件模塊中使用的控制芯片的示意性平面圖;圖2為用于說(shuō)明優(yōu)選地在第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件模塊中使用的GaN芯片實(shí)例的示意性縱向剖視圖;圖3為用于說(shuō)明優(yōu)選地在第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件模塊中使用的GaN芯片另一個(gè)實(shí)例的示意性縱向剖視圖;圖4為用于說(shuō)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件模塊的示意性縱向剖視圖;圖5為用于說(shuō)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件模塊的示意性縱向剖視圖;圖6為用于說(shuō)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件模塊的示意性縱向剖視圖;圖7為用于說(shuō)明第一實(shí)施例至第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的流程圖;圖8A至圖8D為用于說(shuō)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的示意性縱向剖視圖;圖9A和圖9B為用于說(shuō)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的示意性縱向剖視圖;圖10A至圖10D為用于說(shuō)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的示意性縱向剖視圖;圖11A和圖11B為用于說(shuō)明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的示意性縱向剖視圖;圖12為用于說(shuō)明QFP型封裝的部分切割示意性透視圖;圖13為用于說(shuō)明QFN型封裝的部分切割示意性透視圖;圖14為用于說(shuō)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件模塊的示意性縱向剖視圖;圖15為用于說(shuō)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性縱向剖視圖;圖16為用于說(shuō)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的流程圖;圖17A至圖17D為用于說(shuō)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的示意性縱向剖視圖;以及圖18A至圖18D為用于說(shuō)明第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的示意性縱向剖視圖。具體實(shí)施方式如上所述,已經(jīng)提出了如下的半導(dǎo)體器件:其中另一個(gè)半導(dǎo)體元件被安裝從而被層疊在被安裝于布線板上的高輸出半導(dǎo)體元件或高頻半導(dǎo)體元件上。在這些半導(dǎo)體器件中,高輸出半導(dǎo)體元件或高頻半導(dǎo)體元件經(jīng)由布線板的通孔連接至設(shè)置在布線板底面處的外部連接端子。由于努力研究具有該結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件,本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了以下問(wèn)題點(diǎn)。高輸出半導(dǎo)體元件或高頻半導(dǎo)體元件經(jīng)由通孔連接至外部連接端子。因?yàn)殡y以使通孔的電阻值足夠低,所以難以使大的電流流動(dòng)。另外,因?yàn)殡y以使通孔的電感足夠低,所以難以高速運(yùn)行。在這些知識(shí)的基礎(chǔ)上,本發(fā)明的發(fā)明人提出了本申請(qǐng)中公開(kāi)的技術(shù)。接下來(lái),參考附圖描述本申請(qǐng)中公開(kāi)技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例。參照?qǐng)D1A,優(yōu)選地在第一實(shí)施例至第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中使用的GaN芯片10具有氮化鎵(GaN)襯底11和形成在GaN襯底11的正面20上的源電極12、漏電極13以及柵電極14。要注意,源電極12和漏電極13的表面面積大于柵電極14的表面面積。AlGaN層(未示出)設(shè)置在GaN襯底11的表面上。AlGaN層與GaN襯底形成異質(zhì)結(jié)。GaN芯片10是利用在AlGaN與GaN之間的異質(zhì)結(jié)界面處產(chǎn)生的二維電子氣體的半導(dǎo)體元件,且具有HEMT(高電子遷移率晶體管)型結(jié)構(gòu)。GaN芯片10由于二維電子氣體的高遷移率而用作高頻半導(dǎo)體元件。另外,因?yàn)镚aN的帶隙大而且擊穿電壓強(qiáng)度高,所以GaN芯片10被用作高輸出半導(dǎo)體元件。因此,GaN芯片10被用作具有位于AlGaN與GaN之間的異質(zhì)結(jié)的氮化鎵型高頻高輸出半導(dǎo)體元件。柵極(未示出)設(shè)置在源電極12和漏電極13之間。柵極(未示出)經(jīng)由位于GaN襯底11上的柵極布線(未示出)連接至柵電極14。柵電極14用作控制在源電極12和漏電極13之間流動(dòng)的電流的控制電極。參照?qǐng)D2,焊料凸塊22、23、24設(shè)置在GaN芯片10上。SiO2膜15設(shè)置成覆蓋形成在GaN襯底11正面20上的源電極12、漏電極13以及柵電極14。有機(jī)保護(hù)膜16設(shè)置在SiO2膜15上。例如,聚酰亞胺樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)選地被用作有機(jī)保護(hù)膜16。分別暴露源電極12、漏電極13以及柵電極14的通孔17、18、19形成在SiO2膜15和有機(jī)保護(hù)膜16中。Cu電極25、26、27分別形成在通孔17、18、19中。焊料凸塊22、23、24分別經(jīng)由Cu電極25、26、27分別連接至源電極12、漏電極13以及柵電極14。焊料凸塊22、23、24是突出電極的實(shí)例,且是外部連接端子的實(shí)例。焊料凸塊22、23是外部連接子端子的實(shí)例,焊料凸塊24是外部連接控制端子的實(shí)例。GaN芯片10通過(guò)焊料凸塊22、23、24被表面安裝。參照?qǐng)D3,描述具有另一種表面安裝形式的GaN芯片10。焊料球35、36、37設(shè)置在GaN芯片10上。SiO2膜15和有機(jī)保護(hù)膜16設(shè)置成覆蓋形成在GaN襯底11正面20上的源電極12、漏電極13以及柵電極14。例如,聚酰亞胺樹(shù)脂優(yōu)選地被用作有機(jī)保護(hù)膜16。分別暴露源電極12、漏電極13以及柵電極14的通孔17、18、19形成在SiO2膜15和有機(jī)保護(hù)膜16中。Cu電極25、26、27分別形成在通孔17、18、19中。Cu柱32、33、34分別形成在Cu電極25、26、27上。樹(shù)脂密封層31設(shè)置成覆蓋Cu柱32、33和34、Cu電極25、26、27以及有機(jī)保護(hù)膜16。例如,環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)選地被用作樹(shù)脂密封層31。焊料球35、36、37分別形成在Cu柱32、33、34上。焊料球35經(jīng)由Cu電極25和Cu柱32連接至源電極12。焊料球36經(jīng)由Cu電極26和Cu柱33連接至漏電極13。焊料球37經(jīng)由Cu電極27和Cu柱34連接至柵電極14。焊料球35、36、37是突出電極的實(shí)例,且是外部連接端子的實(shí)例。焊料球35、36是外部連接子端子的實(shí)例,焊料球37是外部連接控制端子的實(shí)例。GaN芯片10通過(guò)焊料球35、36、37被表面安裝。參照?qǐng)D1B,多個(gè)端子41設(shè)置在優(yōu)選地在第一實(shí)施例至第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件模塊中使用的控制芯片(邏輯芯片)40的外圍。控制芯片40是控制GaN芯片10運(yùn)行的用于控制的半導(dǎo)體元件的實(shí)例??刂菩酒?0在其中并入用于控制GaN芯片10運(yùn)行的柵極驅(qū)動(dòng)器。多個(gè)端子41中的一個(gè)端子41a連接至GaN芯片10的柵電極14。(第一實(shí)施例)接下來(lái),參考圖4描述第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1和半導(dǎo)體器件模塊101。半導(dǎo)體器件1具有GaN芯片10、控制芯片40、引線框50以及密封樹(shù)脂70。GaN芯片10和控制芯片40被制成單個(gè)封裝。半導(dǎo)體器件模塊101具有半導(dǎo)體器件1和母板80。母板80是布線板的實(shí)例。本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1被形成為如圖12中示出的QFP(四面扁平封裝)型封裝。芯片40安裝在裸片臺(tái)51上,且芯片40的端子通過(guò)接合線68連接至引線端子54的內(nèi)側(cè)部分56。引線端子54在中間沿其彎曲,且引線端子54的外側(cè)部分55與其上安裝有QFP的布線板的表面平行。引線端子54設(shè)置在該封裝的四側(cè)。芯片40、裸片臺(tái)51以及引線端子54的內(nèi)側(cè)部分56被密封樹(shù)脂70(例如模鑄樹(shù)脂等)密封。引線端子54的外側(cè)部分55連接至布線板的布線。再次參照?qǐng)D4,GaN芯片10具有位于其正面20上的外部連接端子45。外部連接端子45具有外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44。外部連接子端子42連接至源電極12(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)。外部連接子端子43連接至漏電極13(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)。外部連接控制端子44連接至柵電極14(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)。外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44優(yōu)選地由例如焊料凸塊22、23、24(參見(jiàn)圖2)或焊料球35、36、37(參見(jiàn)圖3)形成??梢杂蒀u/Ni等代替焊料來(lái)形成焊料凸塊22、23、24和焊料球35、36、37。引線框50具有裸片臺(tái)51和多個(gè)引線端子54。GaN芯片10通過(guò)裸片接合材料65安裝在裸片臺(tái)51的底面52上。裸片接合材料65可導(dǎo)電。GaN芯片10的反面21面向裸片臺(tái)51的底面52,且GaN芯片10的正面20和外部連接端子45面向裸片臺(tái)51的相對(duì)側(cè)。以此方式,GaN芯片10面向下安裝在裸片臺(tái)51的底面52上。控制芯片40通過(guò)裸片接合材料66安裝在裸片臺(tái)51的頂面53上。裸片接合材料66可導(dǎo)電??刂菩酒?0的端子41通過(guò)接合線68連接至引線端子54的內(nèi)側(cè)部分56。例如,金屬線優(yōu)選地被用作接合線68。GaN芯片10、控制芯片40以及裸片臺(tái)51被密封樹(shù)脂70密封。接合線68也被密封樹(shù)脂70密封。引線端子54的內(nèi)側(cè)部分56被密封樹(shù)脂70密封。引線端子54的外側(cè)部分55從密封樹(shù)脂70暴露。GaN芯片10的外部連接端子45從密封樹(shù)脂70的反面71暴露。引線端子54在中間沿其彎曲,且引線端子54的外側(cè)部分55的底面55s與GaN芯片10的外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44的底面42s、43s、44s的高度大體相同。母板80具有襯底81和形成在襯底81頂面83上的布線82。引線端子54的外側(cè)部分55經(jīng)由焊料67連接至布線82。控制芯片40經(jīng)由引線端子54連接至母板80,且被安裝至母板80。GaN芯片10的外部連接端子45(外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44)連接至布線82。經(jīng)由外部連接端子45,GaN芯片10直接連接至母板80,且被安裝至母板80。柵電極14(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)經(jīng)由外部連接控制端子44、母板80的布線82a、引線端子54a以及接合線68a連接至用于控制芯片40的柵極連接的端子41a。裸片臺(tái)51直接連接至多個(gè)引線端子54中的一個(gè)引線端子54b或多個(gè)引線端子54b。在本實(shí)施例中,GaN芯片10和控制芯片40被垂直層疊并制成單個(gè)封裝,因此,能夠使安裝表面面積較小。另外,因?yàn)镚aN芯片10和控制芯片40被制成單個(gè)封裝,所以簡(jiǎn)化了裝配工藝。引線端子55的底面55s與GaN芯片10的外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44的底面42s、43s、44s的高度大體相同。因此,引線端子54和GaN芯片10的外部連接端子45都連接至母板80。外部連接端子45(外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44)從密封樹(shù)脂70的反面71暴露。另外,GaN芯片10經(jīng)由外部連接端子45直接連接至母板80。因此,能夠使大的電流流動(dòng)。另外,在不設(shè)置散熱板的情況下,GaN芯片10的熱量能夠有效地從外部連接端子45直接散發(fā)到母板80。而且,通過(guò)使外部連接子端子42、43的表面面積(即散熱表面面積)較大,能夠有效散發(fā)GaN芯片10的熱量。結(jié)果是,本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1優(yōu)選地被應(yīng)用于高輸出半導(dǎo)體元件(例如GaN芯片10等)。另外,因?yàn)槟軌蚴沟猛獠窟B接端子45的電感足夠低,所以高速運(yùn)行是可行的。因此,本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1適合被應(yīng)用于高頻半導(dǎo)體元件(例如GaN芯片10等)。特別地,連接至源電極12的外部連接子端子42(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)以及連接至漏電極13的外部連接子端子43(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)被直接連接至母板80。因此,能夠大大減小源極和漏極的布線電感,且電流不經(jīng)過(guò)不必要的布線、引線或襯底布線。因此,高速切換是可行的,且能夠容易地使大的電流流動(dòng)。連接至柵電極14的外部連接控制端子44(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)也直接連接至母板80。另外,外部連接控制端子44經(jīng)由母板80的布線82a、引線端子54a以及接合線68a連接至用于控制芯片40的柵極連接的端子41a。以此方式,GaN芯片10的柵極和控制該柵極的控制芯片40能夠經(jīng)由母板80而連接,因此該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。因?yàn)橐€框50用來(lái)將GaN芯片10和控制芯片40制成單個(gè)封裝,所以能夠低廉地制造半導(dǎo)體器件1。GaN芯片10的反面21通過(guò)可導(dǎo)電的裸片接合材料65連接至裸片臺(tái)51。另外,裸片臺(tái)51直接連接至多個(gè)引線端子54中的一個(gè)引線端子54b或多個(gè)引線端子54b。因此,能夠容易地確保GaN芯片10的反面21的電勢(shì)。另外,GaN芯片10反面21側(cè)的熱量也能夠容易地經(jīng)由引線端子54b逸散。接下來(lái),參考圖7、圖8A至圖8D以及圖9A和圖9B,描述第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1的制造方法的實(shí)例。首先,在GaN晶片上形成多個(gè)GaN型高頻高輸出半導(dǎo)體元件(參見(jiàn)圖7,步驟S101),該多個(gè)GaN型高頻高輸出半導(dǎo)體元件充當(dāng)功率器件的實(shí)例,具有與GaN形成異質(zhì)結(jié)的AlGaN層,并且具有源電極、漏電極以及柵電極。接下來(lái),形成分別連接至源電極、漏電極以及柵電極的焊料凸塊或焊料球,且形成用于表面安裝的外部連接端子(參見(jiàn)圖7,步驟S102)。要注意,可以執(zhí)行晶片級(jí)封裝(WLCSP:晶片級(jí)芯片尺寸封裝)來(lái)代替形成焊料凸塊或焊料球。接下來(lái),執(zhí)行切割處理,并將GaN晶片切割(參見(jiàn)圖7,步驟S103)成多個(gè)GaN芯片10(參見(jiàn)圖2和圖3)。與這些工藝相獨(dú)立地,在硅晶片處形成用于控制(邏輯)的多個(gè)半導(dǎo)體元件(參見(jiàn)圖7,步驟S201)。接下來(lái),執(zhí)行切割處理,并將硅晶片切割(參見(jiàn)圖7,步驟S202)成多個(gè)控制芯片40(參見(jiàn)圖1B)。與這些工藝相獨(dú)立地,制造引線框(參見(jiàn)圖7,步驟S301)。接下來(lái),在引線框50的裸片臺(tái)51的底面52上通過(guò)裸片接合材料65面向下安裝充當(dāng)功率器件的實(shí)例的GaN芯片10(參見(jiàn)圖7的步驟S104和圖8A)。GaN芯片10的反面21面向裸片臺(tái)51的底面52,且GaN芯片10的正面20和外部連接端子45面向裸片臺(tái)51的相對(duì)側(cè)。接下來(lái),在裸片臺(tái)51的頂面53上通過(guò)裸片接合材料66面向上安裝控制芯片40(參見(jiàn)圖7的步驟S105和圖8B)。接下來(lái),控制芯片40的端子41通過(guò)接合線68連接至引線端子54的內(nèi)側(cè)部分56(參見(jiàn)圖7的步驟S106和圖8C)。要注意,GaN芯片10不是布線接合的。接下來(lái),在密封模具(未示出)的下部模具中設(shè)定抗壓保護(hù)片90,且與保護(hù)片90一起執(zhí)行模具密封(參見(jiàn)圖7的步驟S107和圖8D)。此時(shí),外部連接端子45和GaN芯片10的正面20被保護(hù)片90覆蓋。GaN芯片10、控制芯片40、裸片臺(tái)51、接合線68以及引線端子54的內(nèi)側(cè)部分56被密封樹(shù)脂70密封。例如,PTFE適合被用作保護(hù)片90。保護(hù)片90用來(lái)防止密封樹(shù)脂70獲取周圍到GaN芯片10的正面20和外部連接端子45的路徑,且用來(lái)保護(hù)GaN芯片10的正面20和外部連接端子45。在完成模具密封之后,剝離保護(hù)片90,且在封裝底面處暴露GaN芯片10的正面20(參見(jiàn)圖7的步驟S108和圖9A)。此時(shí),暴露GaN芯片10的外部連接端子45。通過(guò)以此方式使用保護(hù)片90,能夠僅通過(guò)增加設(shè)置保護(hù)片90的步驟和剝離保護(hù)片90的步驟而容易地暴露GaN芯片10的外部連接端子45。接下來(lái),對(duì)引線端子54處于中間的部分進(jìn)行彎曲處理(參見(jiàn)圖7的步驟S109和圖9B)。由于該工藝,使得引線端子54的外側(cè)部分55的底面55s與GaN芯片10的外部連接端子45的底面(外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44的底面42s、43s、44s)的高度大體相同。由于上述工藝,完成了封裝,制造出了半導(dǎo)體器件1(參見(jiàn)圖7的步驟S110)。(第二實(shí)施例)接下來(lái),參考圖5描述第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件2和半導(dǎo)體器件模塊102。本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件2和半導(dǎo)體器件模塊102與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1和半導(dǎo)體器件模塊101的不同之處在于以下幾點(diǎn)。然而,因?yàn)槠渌c(diǎn)是相同的,所以省略對(duì)相同點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行/效果的說(shuō)明。在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1中,使用了QFP(四面扁平封裝)型封裝。引線端子54被設(shè)置在該封裝的四側(cè)。引線端子54在中間沿其彎曲,且引線端子54的外側(cè)部分55的底面55s與GaN芯片10的外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44的底面42s、43s、44s的高度大體相同。在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件模塊101中,引線端子54的底面55s與GaN芯片10的外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44的底面42s、43s、44s一起通過(guò)焊料67連接在母板80的布線82上。相反,在本實(shí)施例中,半導(dǎo)體器件2使用DIP(雙列直插封裝)型封裝。引線端子54被設(shè)置在該封裝的兩個(gè)相對(duì)側(cè)。引線端子54在中間沿其彎曲90°,且引線端子54的外側(cè)部分55大體正交于密封樹(shù)脂70的反面71。母板80具有:襯底81;布線82,其形成在頂面83上;布線85,其形成在底面87上;通孔84,其設(shè)置在布線82與布線85之間的襯底81中;以及金屬層86,其設(shè)置在通孔84的側(cè)表面處。在第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件模塊102中,引線端子54的外側(cè)部分55被插入通孔84中,并通過(guò)焊料67、69分別連接至襯底81的頂面83的布線82和底面87的布線85。在本實(shí)施例中,因?yàn)榘雽?dǎo)體器件2經(jīng)由通孔84被安裝至母板80,所以容易調(diào)節(jié)引線端子54的高度。一直到圖7的保護(hù)片剝離工藝(步驟S108),本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件2的制造方法都與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1的制造方法大體相同。之后,在引線處理步驟中(步驟S109),引線端子54在中間沿其彎曲90°,并且使得引線端子54的外側(cè)部分55大體垂直于密封樹(shù)脂70的反面71。由于上述工藝,完成了封裝,制造出了半導(dǎo)體器件2(參見(jiàn)圖7的步驟S110)。(第三實(shí)施例)接下來(lái),參考圖6描述第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件3和半導(dǎo)體器件模塊103。本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件3和半導(dǎo)體器件模塊103與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1和半導(dǎo)體器件模塊101的不同之處在于以下幾點(diǎn)。然而,因?yàn)槠渌c(diǎn)是相同的,所以省略對(duì)相同點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行/效果的說(shuō)明。在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1中,使用了QFP(四面扁平封裝)型封裝。引線端子54設(shè)置在該封裝的四側(cè)。引線端子54的內(nèi)側(cè)部分56被密封樹(shù)脂70密封,但是引線端子54從中間從密封樹(shù)脂70暴露,并且連接至母板80的布線82的外側(cè)部分55從密封樹(shù)脂70突出并完全暴露。相反,本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件3使用QFN(四面扁平非引線封裝)型封裝(例如圖13中所示出的)。引線端子54設(shè)置在該封裝的四側(cè)。芯片40的端子41通過(guò)接合線68連接至引線端子54。參照?qǐng)D6和圖13,引線端子54與其上安裝有QFN的布線板80的頂面83平行。引線端子54被密封樹(shù)脂70密封,但是引線端子54的底面55s從密封樹(shù)脂70的反面71暴露。引線端子54的底面55s與GaN芯片10的外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44的底面42s、43s、44s的高度大體相同。在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件模塊103中,引線端子54和GaN芯片10的外部連接端子45(外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44)經(jīng)由焊料67連接至母板80的布線82。在本實(shí)施例中,因?yàn)橐€位于封裝內(nèi),所以能夠使引線較短。結(jié)果是,即使是更高速度的切換運(yùn)行也是可行的,另外,能夠使封裝較小。要注意,在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1中,GaN芯片10通過(guò)裸片接合材料65安裝在裸片臺(tái)51的底面52處。在本實(shí)施例中,GaN芯片10通過(guò)導(dǎo)電焊膏或焊料65'被安裝在裸片臺(tái)51的底面52處。接下來(lái),參考圖7、圖10A至圖10D以及圖11A和圖11B,描述第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件3的制造方法的實(shí)例。首先,在GaN晶片上形成多個(gè)GaN型高頻高輸出半導(dǎo)體元件(參見(jiàn)圖7,步驟S101),該多個(gè)GaN型高頻高輸出半導(dǎo)體元件充當(dāng)功率器件的實(shí)例,且具有與GaN形成異質(zhì)結(jié)的AlGaN層,并且具有源電極、漏電極以及柵電極。接下來(lái),形成分別連接至源電極、漏電極以及柵電極的焊料凸塊或焊料球,并且形成用于表面安裝的外部連接端子(參見(jiàn)圖7,步驟S102)。要注意,可以執(zhí)行晶片級(jí)封裝(WLCSP:晶片級(jí)芯片尺寸封裝)來(lái)代替形成焊料凸塊或焊料球。接下來(lái),執(zhí)行切割處理,并將GaN晶片切割(參見(jiàn)圖7,步驟S103)成多個(gè)GaN芯片10(參見(jiàn)圖2和圖3)。與這些工藝相獨(dú)立地,在硅晶片處形成用于控制(邏輯)的多個(gè)半導(dǎo)體元件(參見(jiàn)圖7,步驟S201)。接下來(lái),執(zhí)行切割處理,并將硅晶片切割(參見(jiàn)圖7,步驟S202)成多個(gè)控制芯片40(參見(jiàn)圖1B)。與這些工藝相獨(dú)立地,制造引線框(參見(jiàn)圖7,步驟S301)。此時(shí),如圖10A所示,引線框50被反方向彎曲(反方向地彎曲以便被壓低),且使引線端子55低于裸片臺(tái)51。接下來(lái),在引線框50的裸片臺(tái)51的底面52上通過(guò)導(dǎo)電焊膏或焊料65'面向下安裝充當(dāng)功率器件實(shí)例的GaN芯片10(參見(jiàn)圖7的步驟S104和圖10A)。GaN芯片10的反面21面向裸片臺(tái)51的底面52,且GaN芯片10的正面20和外部連接端子45面向裸片臺(tái)51的相對(duì)側(cè)。接下來(lái),在裸片臺(tái)51的頂面53上通過(guò)裸片接合材料66面向上安裝控制芯片40(參見(jiàn)圖7的步驟S105和圖10B)。接下來(lái),將控制芯片40的端子41通過(guò)接合線68連接至引線端子55(參見(jiàn)圖7的步驟S106和圖10C)。要注意,GaN芯片10不是布線接合的。接下來(lái),在密封模具(未示出)的下部模具中設(shè)定抗壓保護(hù)片90,且與保護(hù)片90一起執(zhí)行模具密封(參見(jiàn)圖7的步驟S107和圖10D)。此時(shí),GaN芯片10的外部連接端子45和正面20以及引線端子55的底面55s被保護(hù)片90覆蓋。GaN芯片10、控制芯片40、裸片臺(tái)51、接合線68以及引線端子55被密封樹(shù)脂70密封。例如,PTFE優(yōu)選地被用作保護(hù)片90。保護(hù)片90用來(lái)防止密封樹(shù)脂70獲取周圍到GaN芯片10的正面20和外部連接端子45以及到引線端子55的底面55s的路徑,并保護(hù)GaN芯片10的正面20和外部連接端子45以及引線端子55的底面55s。在完成模具密封之后,剝離保護(hù)片90,且在封裝底面處暴露GaN芯片10的正面20(參見(jiàn)圖7的步驟S108和圖11A)。此時(shí),暴露GaN芯片10的外部連接端子45以及引線端子55的底面55s。通過(guò)以此方式使用保護(hù)片90,能夠僅通過(guò)增加設(shè)置保護(hù)片90的步驟和剝離保護(hù)片90的步驟容易地暴露GaN芯片10的外部連接端子45的底面以及引線端子55的底面55s。引線端子55的底面55s與GaN芯片10的外部連接端子45的底面(外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44的底面42s、43s、44s)的高度大體相同(參見(jiàn)圖11B)。要注意,在本實(shí)施例中,不需要在中間沿其彎曲引線端子54的引線處理步驟(參見(jiàn)圖7中的步驟S109)。由于上述工藝,完成了封裝,制造出了半導(dǎo)體器件3(參見(jiàn)圖7的步驟S110)。(第四實(shí)施例)接下來(lái),參考圖14和圖15,描述第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件4和半導(dǎo)體器件模塊104。半導(dǎo)體器件4具有GaN芯片10、控制芯片40、內(nèi)插件(interposer)(薄布線板)90以及密封樹(shù)脂70。GaN芯片10和控制芯片40被制成單個(gè)封裝。半導(dǎo)體器件模塊104具有半導(dǎo)體器件4和母板80。內(nèi)插件90是中繼襯底(relaysubstrate)的實(shí)例。母板80是布線板的實(shí)例。GaN芯片10具有位于其正面20上的外部連接端子45。外部連接端子45具有外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44。外部連接子端子42連接至源電極12(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)。外部連接子端子43連接至漏電極13(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)。外部連接控制端子44連接至柵電極14(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)。外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44優(yōu)選地由例如焊料凸塊22、23、24(參見(jiàn)圖2)或焊料球35、36、37(參見(jiàn)圖3)形成??梢杂蒀u/Ni等代替焊料來(lái)形成焊料凸塊22、23、24和焊料球35、36、37。在內(nèi)插件90處,焊料球93以柵格(grid)的形式被布置在樹(shù)脂襯底91的正面95上。端子92或布線(未示出)布置在樹(shù)脂襯底91的反面94上。焊料球93和端子92通過(guò)設(shè)置在樹(shù)脂襯底91內(nèi)的通孔(未示出)來(lái)連接,或者通過(guò)樹(shù)脂襯底91的反面94的布線(未示出)來(lái)連接,或者通過(guò)設(shè)置在樹(shù)脂襯底91內(nèi)的布線(多層襯底的情況)(未示出)來(lái)連接。開(kāi)口96形成在內(nèi)插件90的中心部分。在樹(shù)脂襯底91的四側(cè),焊料球93設(shè)置在除了開(kāi)口96之外的正面95處。本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件4被構(gòu)造為BGA(球柵陣列)型封裝。GaN芯片10和控制芯片40布置在內(nèi)插件90的中心部分。GaN芯片10布置在內(nèi)插件90的中心部分的開(kāi)口96內(nèi)。GaN芯片10的正面20布置成面向下,并且GaN芯片10被面向下安裝。GaN芯片10的反面21和控制芯片40的反面47通過(guò)粘合劑64粘著。控制芯片40面向上安裝在GaN芯片10的反面21上。控制芯片40的正面46的端子41通過(guò)接合線68連接至內(nèi)插件90的反面94的端子92。例如,金屬線適合被用作接合線68。GaN芯片10、控制芯片40以及內(nèi)插件90被密封樹(shù)脂70密封。接合線68也被密封樹(shù)脂70密封。GaN芯片10的正面20和外部連接端子45以及內(nèi)插件90的正面95和焊料球93從密封樹(shù)脂70暴露。GaN芯片10的外部連接端子45與內(nèi)插件90的焊料球93的高度大體相同。母板80具有襯底81和形成在襯底81頂面83上的布線82。內(nèi)插件90的焊料球93連接至布線82??刂菩酒?0經(jīng)由內(nèi)插件90連接至母板80,且被安裝至母板80。GaN芯片10的外部連接端子45(外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44)連接至布線82。經(jīng)由外部連接端子45,GaN芯片10直接連接至母板80,且被安裝至母板80。柵電極14(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)經(jīng)由外部連接控制端子44、母板80的布線82a、焊料球93a以及接合線68a連接至用于控制芯片40的柵極連接的端子41a。在本實(shí)施例中,GaN芯片10和控制芯片40被垂直層疊并制成單個(gè)封裝,因此,能夠使安裝表面面積較小。另外,因?yàn)镚aN芯片10和控制芯片40被制成單個(gè)封裝,所以簡(jiǎn)化了裝配工藝。GaN芯片10的外部連接端子45與內(nèi)插件90的焊料球93的高度大體相同。因此,焊料球93和GaN芯片10的外部連接端子45都連接至母板80。外部連接端子45(外部連接子端子42、43和外部連接控制端子44)從密封樹(shù)脂70的反面71暴露。另外,GaN芯片10經(jīng)由外部連接端子45直接連接至母板80。因此,能夠使大的電流流動(dòng)。另外,在不設(shè)置散熱板的情況下,GaN芯片10的熱量能夠有效地從外部連接端子45直接散發(fā)到母板80。而且,通過(guò)使外部連接子端子42、43的數(shù)量較大且使其總表面面積(即散熱表面面積)較大,能夠有效散發(fā)GaN芯片10的熱量。結(jié)果是,本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件4適合被應(yīng)用于高輸出半導(dǎo)體元件(例如GaN芯片10等)。另外,因?yàn)槟軌蚴雇獠窟B接端子45的電感足夠低,所以高速運(yùn)行是可行的。因此,本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件4優(yōu)選地被應(yīng)用于高頻半導(dǎo)體元件(例如GaN芯片10等)。特別地,連接至源電極12(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)的外部連接子端子42以及連接至漏電極13(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)的外部連接子端子43被直接連接至母板80。因此,能夠大大減小源極和漏極的布線電感,且電流不經(jīng)過(guò)不必要的布線、引線或襯底布線。因此,高速切換是可行的,且能夠容易地使大的電流流動(dòng)。連接至柵電極14(參見(jiàn)圖1A、圖1B、圖2以及圖3)的外部連接控制端子44也直接連接至母板80。另外,外部連接控制端子44經(jīng)由母板80的布線82a、焊料球93a以及接合線68a等連接至用于控制芯片40的柵極連接的端子41a。以此方式,GaN芯片10的柵極和控制該柵極的控制芯片40能夠經(jīng)由母板80連接,因此該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。接下來(lái),參考圖16、圖17A至圖17D以及圖18A至圖18D,描述第四實(shí)施例的半導(dǎo)體器件4的制造方法的實(shí)例。首先,在GaN晶片上形成多個(gè)GaN型高頻高輸出半導(dǎo)體元件(參見(jiàn)圖16,步驟S401),該多個(gè)GaN型高頻高輸出半導(dǎo)體元件充當(dāng)功率器件的實(shí)例,且具有與GaN形成異質(zhì)結(jié)的AlGaN層,并且具有源電極、漏電極以及柵電極。接下來(lái),形成分別連接至源電極、漏電極以及柵電極的焊料凸塊22、23、24(參見(jiàn)圖2)或焊料球35、36、37(參見(jiàn)圖3),且形成用于表面安裝的外部連接端子(參見(jiàn)圖16,步驟S402)。要注意,可以執(zhí)行晶片級(jí)封裝(WLCSP:晶片級(jí)芯片尺寸封裝)來(lái)代替形成焊料凸塊或焊料球。接下來(lái),執(zhí)行切割處理,并將GaN晶片切割(參見(jiàn)圖16,步驟S403)成多個(gè)GaN芯片10(參見(jiàn)圖2和圖3)。與這些工藝相獨(dú)立地,在硅晶片處形成用于控制(邏輯)的多個(gè)半導(dǎo)體元件(參見(jiàn)圖16,步驟S501)。接下來(lái),執(zhí)行切割處理,并將硅晶片切割(參見(jiàn)圖16,步驟S502)成多個(gè)控制芯片40(參見(jiàn)圖1B)。與這些工藝相獨(dú)立地,制造內(nèi)插件90(參見(jiàn)圖16,步驟S601和圖17A)。內(nèi)插件90呈能夠被分成多個(gè)內(nèi)插件的片狀形式。多個(gè)開(kāi)口96設(shè)置在片狀內(nèi)插件90中(參見(jiàn)圖17A)。接下來(lái),將自粘膜99粘貼到內(nèi)插件90的正面95(參見(jiàn)圖16、步驟S602以及圖17A)。自粘膜99具有柔性粘合層(未示出),GaN芯片10的外部連接端子45被嵌入該柔性粘合層。要注意,此時(shí),能夠被安裝的焊料凸塊22、23、24(參見(jiàn)圖2)或焊料球35、36、37(參見(jiàn)圖3)不必形成在GaN芯片10的正面20上。接下來(lái),作為功率器件實(shí)例的GaN芯片10被插入到內(nèi)插件90的開(kāi)口96中,且GaN芯片10面向下被安裝在內(nèi)插件90處(參見(jiàn)圖16的步驟S404和圖17B)。此時(shí),設(shè)置有外部連接端子45的GaN芯片10的正面20是底側(cè),反面21是上側(cè)。GaN芯片10的外部連接端子45被嵌入到自粘膜99的柔性粘合層(未示出)中。接下來(lái),邏輯芯片40的反面47經(jīng)由設(shè)置在GaN芯片10的反面21上的粘合劑64被粘貼,控制芯片40的正面(電路表面)46是其上側(cè)(參見(jiàn)圖16的步驟S405和圖17C)??刂菩酒?0面向上被安裝在GaN芯片10上。要注意,膏狀粘合劑或膜狀粘合劑能夠用作粘合劑64。接下來(lái),邏輯芯片40的端子41通過(guò)接合線68連接至內(nèi)插件90的預(yù)定端子92(參見(jiàn)圖16的步驟S406和圖17D)。要注意,GaN芯片10不是布線接合的。接下來(lái),形成密封樹(shù)脂70,并執(zhí)行模具密封(參見(jiàn)圖16的步驟S407和圖18A)。此時(shí),GaN芯片10的外部連接端子45和正面20以及內(nèi)插件90的正面95保持被自粘膜99覆蓋。GaN芯片10、控制芯片40、內(nèi)插件90以及接合線68被密封樹(shù)脂70密封。例如,聚酰亞胺型膜優(yōu)選地被用作自粘膜99。在模具密封時(shí)能夠承受熱量的膜被用作自粘膜99。另外,優(yōu)選地使用粘合力由于加熱會(huì)被減弱的膜。自粘膜99用來(lái)防止密封樹(shù)脂70獲取周圍到GaN芯片10的正面20和外部連接端子45以及內(nèi)插件90的正面95的路徑,且用來(lái)保護(hù)GaN芯片10的正面20和外部連接端子45以及內(nèi)插件90的正面95。在完成模具密封之后,剝離自粘膜99,且暴露GaN芯片10的正面20以及內(nèi)插件90的正面95(參見(jiàn)圖16的步驟S408和圖18B)。此時(shí),暴露GaN芯片10的外部連接端子45。接下來(lái),將焊料球93形成在內(nèi)插件90的正面95上(參見(jiàn)圖16的步驟S409和圖18C)。要注意,在充當(dāng)外部連接端子45的焊料凸塊22、23、24(參見(jiàn)圖2)或焊料球35、36、37(參見(jiàn)圖3)沒(méi)有形成在GaN芯片10的正面20上的情況下,形成焊料凸塊22、23、24(參見(jiàn)圖2)或焊料球35、36、37(參見(jiàn)圖3)。焊料凸塊22、23和24、焊料球93、焊料球35、36、37通過(guò)焊料電鍍、焊料印刷或球形安裝形成。之后,該結(jié)構(gòu)通過(guò)切割刀片200等被分成單個(gè)封裝(參見(jiàn)圖16的步驟S410和圖18C),完成了封裝,且制造出了半導(dǎo)體器件4(參見(jiàn)圖16的步驟S411和圖18D)。要注意,單個(gè)封裝的劃分可以使用模具等通過(guò)沖壓(punching)來(lái)執(zhí)行。在上述各實(shí)施例中,GaN芯片10被用作高頻高輸出半導(dǎo)體元件的實(shí)例。然而,使用除了GaN型材料之外的材料的高頻高輸出半導(dǎo)體元件能夠優(yōu)選地用來(lái)代替GaN芯片10。另外,不僅場(chǎng)效應(yīng)晶體管而且雙極晶體管也能夠優(yōu)選地用來(lái)代替GaN芯片10。而且,也能夠優(yōu)選使用未以高頻運(yùn)行的高輸出半導(dǎo)體元件(例如SiC型高輸出半導(dǎo)體元件)來(lái)代替GaN芯片10。更進(jìn)一步地,也能夠優(yōu)選使用不是高輸出的高頻半導(dǎo)體元件和GaAs型高頻半導(dǎo)體元件來(lái)代替GaN芯片10。
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