半導體裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供小型化且高可靠性的半導體裝置。在承載半導體芯片的島部（1）表面的半導體芯片承載區(qū)域（3）設有多個倒棱錐形狀的凹部（2），并配置成為使倒棱錐形狀的凹部（2）的至少一邊，與矩形的半導體芯片承載區(qū)域（3）的最靠近外周的邊平行地面對，使該一邊的相反側(cè)的頂點朝向半導體芯片承載區(qū)域（3）的內(nèi)側(cè)。
【專利說明】半導體裝置

【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及具有搭載半導體芯片的島部的半導體裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]關于電子部件所要求的性能，所占比例較多的與封裝尺寸的小型化、薄型化相關，在開發(fā)中追求小型化、薄型化的過程中，認為還同時進行了以材料的開發(fā)或結(jié)構(gòu)的研究、工藝的開發(fā)或重新認識等為代表的技術(shù)進步。關于這種追求電子部件的小型化、薄型化的背景，可舉出與所搭載的設備的小型化、薄型化成比例的情況，體現(xiàn)了商品趨于多樣化。尤其是在半導體部件中多采用樹脂模封裝的方式，以達到通用化。
[0003]樹脂模封裝的構(gòu)成大致分為采用樹脂基板和環(huán)氧樹脂模的和采用引線框和環(huán)氧樹脂模的結(jié)構(gòu)。在采用樹脂基板或引線框的樹脂模封裝中要同時謀求小型化、薄型化時，追求如何才能將各構(gòu)成部分的尺寸設計成越來越小且細、薄，其結(jié)果，還出現(xiàn)可靠性變得不充分、或者成為脆弱的封裝等的弊端。因此，需要重新認識如何提高發(fā)展小型化、薄型化的電子部件的可靠性。以半導體部件為代表的樹脂模封裝中尺寸變化顯著，隨著產(chǎn)品尺寸變小、變薄，難以維持可靠性，故顯得重要，需要新的嘗試。
[0004]圖7是半導體封裝中，具有安裝半導體芯片的安裝區(qū)域的島的平面圖(A)及截面圖(B)(例如，參照專利文獻I)。島的尺寸顯著大于半導體芯片，在其表面設有多個槽。根據(jù)說明，槽的寬度大體上為0.2mm左右，深度為0.1mm?0.2mm左右，并配置成格子狀。此夕卜，被配置為格子狀的槽，被刻在比半導體芯片尺寸大的尺寸范圍。半導體芯片經(jīng)由銀膏安裝固接到島上，但是在這時所涂敷的銀膏進入槽部內(nèi)，并且在半導體芯片的側(cè)面周圍部分過度擴展的銀膏被引導到槽中，能夠減小沿著芯片側(cè)面爬上的銀膏，并能防止銀膏爬上到半導體芯片表面。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻
專利文獻1:日本特開2006 - 156437號公報。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]但是，專利文獻I所記載的島結(jié)構(gòu)，在比半導體芯片尺寸大的范圍設有格子狀的槽，因此島尺寸和設有格子狀的槽的范圍，需要具有始終顯著大于半導體芯片尺寸的尺寸，因此需要較大的島尺寸。在進行封裝的小型化的情況下，難以將島尺寸和在島內(nèi)形成有設為比半導體芯片大的格子狀的槽的范圍設計成接近半導體芯片尺寸，不適合用在要求小型化的封裝。
[0007]此外，專利文獻I所記載的島結(jié)構(gòu)，設為格子狀的多個槽的寬度為0.2_左右，深度為0.1mm?0.2mm左右。在要求小型化、薄型化的封裝中，半導體芯片尺寸也同時小型化的情況下，若槽的寬度需要為0.2_則在安裝半導體芯片時有可能成為傾斜的原因。此外，薄型化的封裝中往往采用島部或引線框部的厚度為0.2_?0.1mm或者該范圍以下的材料作為板厚的母材，變得難以設置需要0.1mm?0.2_左右的深度的格子狀的槽。在向島以格子狀設置多處具有0.2mm左右的寬度和深度的槽的情況下，加工并不容易，需要加工成本和時間。因此專利文獻I所記載的向島部加工槽的結(jié)構(gòu)難以適用于封裝的要求小型化、薄型化的設計，會與成本增加關聯(lián)。
[0008]此外，半導體封裝中，也有安裝多個半導體芯片的產(chǎn)品，在向島搭載多個半導體芯片的情況下、或者進一步增加安裝個數(shù)的多芯片化的半導體產(chǎn)品的情況下，進行與向島部搭載的半導體芯片相同個數(shù)的槽加工，這不僅使加工復雜，而且進一步擴大島尺寸，進而導致成本增加，因此這種應用容易出現(xiàn)困難。
[0009]此外，固接島部與半導體芯片的粘接劑有采用絕緣膏的情況。在使用銀膏的情況下，會產(chǎn)生銀膏中的銀爬上而造成的遷移(migrat1n)、或產(chǎn)生銀膏中的銀與樹脂相分離的滲出(bleed out)，成為降低可靠性的原因之一，采用不包括銀填充劑(filler)的絕緣膏的產(chǎn)品越來越多。由于與銀膏相比不包括銀填充劑，所以絕緣膏中樹脂比率增多，從而低粘度的比較多。由此存在與銀膏的處理相比難以控制的部分，例如，難以確保伴隨表面張力下降的涂敷后的膏浸潤擴展或厚度的部分、涂敷后的膏形狀難以半球形狀化的部分等。在向設有格子狀的槽的島涂敷絕緣膏而使用的情況下，大部分膏進入槽中擴展并傳遞，因此難以在島表面和與半導體芯片的固接接觸面之間殘留絕緣膏。此外進入槽內(nèi)部的絕緣膏被與槽兩側(cè)面的接觸牽引的表面容易成為凹陷的形狀，容易在半導體芯片與島之間產(chǎn)生間隙，因此會難以獲得充分的粘接強度。
[0010]而且，在固接島部與半導體芯片的情況下，安裝半導體芯片而得到的粘接劑的厚度，在銀膏中大致與銀填充劑尺寸成比例，因此在島部表面與半導體芯片之間形成至少20 μ m左右厚度的銀膏，能獲得充分的厚度和粘接強度。在采用絕緣膏的情況下，往往不包括填充劑或采用硅石填充劑等，無法確保通過銀填充劑而獲得的厚度，即便包含填充劑的情況下也大多成為5 μ m以下的厚度。因此在島部表面與半導體芯片之間形成的膏厚度會薄到數(shù)μ m左右，因此容易導致粘接強度下降。
[0011]其中，嘗試著以提高對島部的半導體芯片與絕緣膏及銀膏的粘接力為目標的加工方法、結(jié)構(gòu)的改良。在設置槽加工的結(jié)構(gòu)中，通過以線狀或格子狀設置槽或者以圓形狀設置槽加工，謀求提高因低粘度化而容易流動的絕緣膏的粘接強度。此外，還進行了通過對島部表面實施粗面化處理，向島部設置微細的凹凸，從而謀求提高半導體芯片與絕緣膏的粘接強度的嘗試，關系到固接的半導體芯片與島表面的粘接強度提高。
[0012]因此，本發(fā)明的課題是提供一種可小型化及薄型化且可靠性高的半導體裝置，以在用絕緣膏來固接并安裝半導體芯片的半導體裝置中，不需要顯著加大半導體芯片尺寸的加工而提高半導體芯片與島的粘接強度，同時使膏不會浸潤擴展到島外部而保持在涂敷部位，使膏的涂敷形狀不凹下而不在與半導體芯片的固接面之間產(chǎn)生間隙，能夠以半導體芯片尺寸程度的固接面積小尺寸地設計所安裝的島部分。
[0013]為了解決上述課題，本發(fā)明中采用了以下方案。
[0014]首先，一種半導體裝置，具有經(jīng)由絕緣膏粘接半導體芯片的島部，其特征在于，在所述島表面的半導體芯片承載區(qū)域設有多個倒棱錐形狀的凹部，從所述倒棱錐形狀的凹部的頭頂點向上方延伸的垂直線和向所述半導體芯片承載區(qū)域的外側(cè)的開口線所成的第一開口角度，小于所述垂直線和向所述半導體芯片承載區(qū)域的內(nèi)側(cè)的開口線所成的第二開口角度。
[0015]此外，半導體裝置的特征在于:所述倒棱錐形狀的凹部為倒正三棱錐。
[0016]此外，半導體裝置的特征在于:所述半導體芯片承載區(qū)域為矩形，是在所述半導體芯片承載區(qū)域的四角具有風箏式四邊形的底面的方錘。
[0017]此外，半導體裝置的特征在于:與半導體芯片承載區(qū)域的中心附近相比，所述倒棱錐形狀的凹部在所述半導體芯片承載區(qū)域的外周附近配置更密。
[0018]此外，半導體裝置的特征在于:所述倒棱錐形狀的凹部配置在所述半導體芯片承載區(qū)域的外緣部。
[0019]此外，半導體裝置的特征在于:所述島部具有多個所述半導體芯片承載區(qū)域。
[0020]此外，半導體裝置的特征在于:構(gòu)成所述島的材料為金屬、樹脂、陶瓷、敷金屬的樹脂的任一種。
[0021]發(fā)明效果
通過采用上述構(gòu)成，本發(fā)明的半導體裝置可以小尺寸地設計搭載半導體芯片的島部，并能做成小型化且可靠性高的半導體裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是示意性地示出本發(fā)明的半導體裝置的第一實施例的平面圖；
圖2是沿著圖1的X — X’的半導體芯片承載截面圖；
圖3是沿著圖1的X — X’的截面圖；
圖4是示意性地示出本發(fā)明的半導體裝置的第二實施例的平面圖；
圖5是示意性地示出本發(fā)明的半導體裝置的第三實施例的平面圖；
圖6是示意性地示出本發(fā)明的半導體裝置的第四實施例的平面圖；
圖7是示意性地示出現(xiàn)有的半導體裝置的島部的圖。

【具體實施方式】
[0023]實施例1
以下，根據(jù)附圖，對本實施例的半導體裝置進行說明。
[0024]圖1是示意性地示出本發(fā)明的半導體裝置的第一實施例的平面圖。島部I是固接并承載(芯片焊接)半導體芯片的基臺部。雖然未做圖示，但是引線配置在島部周圍，經(jīng)由金屬絲連接引線和半導體芯片，樹脂密封島部和半導體芯片和金屬絲以及引線的一部分而成為半導體裝置。
[0025]在島部I表面的半導體芯片承載區(qū)域3設有多個倒棱錐形狀的凹部2，半導體芯片利用絕緣膏固接在島部表面。島部I的大小程度為相對于利用絕緣膏固接到島表面的半導體芯片承載區(qū)域3相等或稍大的尺寸。此外，設于島部I的倒棱錐形狀的凹部2，在島部I中設在比固接的半導體芯片承載區(qū)域3小的范圍。圖1所示的倒棱錐形狀的凹部2，為在島I的表面設置了將正三棱錐的頭頂點倒過來的凹部的形狀。即，是設置了倒正三棱錐的凹部的形狀。如圖1所示，倒正三棱錐的底面為正三角形，但配置成為使其中的至少一邊與矩形的半導體芯片承載區(qū)域3的最靠近外周的邊平行地面對，使該一邊的相反側(cè)的頂點朝向半導體芯片承載區(qū)域3的內(nèi)側(cè)。
[0026]圖2是沿著圖1的X — X’的截面圖，并且是在島部搭載了半導體芯片時的截面。
[0027]半導體芯片8搭載于島部I的表面，經(jīng)由絕緣膏等的粘接劑9來固接。絕緣膏9涂敷在島部I的表面，還進入到倒棱錐形狀的凹部2，使與半導體芯片8的粘接牢固。
[0028]圖3是沿著X — X’的截面圖，倒正三棱錐的凹部2在截面圖中為楔形形狀，從楔形形狀的頭頂點向上方延伸的垂直線和向半導體芯片承載區(qū)域3的外側(cè)的開口線所成的開口角度Θ 1，具有與從楔形形狀的頭頂點向上方延伸的垂直線和向半導體芯片承載區(qū)域3的內(nèi)側(cè)的開口線所成的開口角度Θ2不同的角度。相對于半導體芯片承載區(qū)域外側(cè)的開口角度ΘI是小于相對于半導體芯片承載區(qū)域內(nèi)側(cè)的Θ2的角度，假設，倒正三棱錐為正四面體，則成為 0 I N 19.5°、Θ 2 = 35.3°。
[0029]通過采用這種結(jié)構(gòu)，在向島部表面涂敷了絕緣膏的情況下，比銀膏粘度低且容易浸潤擴展的絕緣膏，在設置倒棱錐形狀的凹部2的范圍內(nèi)能容易抑制浸潤擴展，此外能夠保持在倒棱錐形狀的凹部2，不會浸潤擴展到島部之外而容易滯留。其結(jié)果，在島部內(nèi)滯留有絕緣膏，從而在固接并安裝了半導體芯片的情況下，消除了半導體芯片尺寸以上的絕緣膏擴展，不會從島部溢出。同時膏不會爬到元件側(cè)面而形成圓角(fillet)，不會使島部尺寸顯著越過半導體芯片尺寸，而能夠形成緊湊的固接安裝面積。
[0030]倒棱錐形狀的凹部2具有根據(jù)其形狀控制所涂敷的絕緣膏的表面能量的一部分的效果，因此所保持的絕緣膏容易形成凸出的半球形狀，在固接并安裝半導體芯片的情況下難以在與島表面之間產(chǎn)生間隙。由此在將島部I小型化的部分中采用如絕緣膏這樣的低粘度且易于浸潤擴展的膏來固接并安裝半導體芯片的情況下，絕緣膏也不會在半導體芯片側(cè)面設置圓角，也不會從島部內(nèi)溢出，此外即便在與半導體芯片尺寸相等程度的固接面積中也能得到充分的粘接強度，因此能夠期待獲得可靠性高的封裝的效果。
[0031]設于半導體芯片承載區(qū)域3的倒棱錐形狀的凹部2，刻至數(shù)十μ m的深度，因此即便島部I的厚度薄也容易引入。此外，在利用絕緣膏來固接并安裝半導體芯片后的膏厚度，在設有倒棱錐形狀的凹部2的部位和除此以外的部位能夠進行不同厚度的固接。
[0032]絕緣膏在倒棱錐形狀的凹部2中容易制作凸出的半球形狀，此外通過島部I的深度方向的頭頂點所成的角度，具有難以向島外側(cè)的浸潤擴展的指向性，而且在比半導體芯片固接面積小的范圍有規(guī)律地配置，因此在固接半導體芯片的情況下能夠?qū)探用鏌o間隙地浸潤擴展并安裝絕緣膏。由此島部I和半導體芯片尺寸為相等的尺寸，即便島部I的厚度被設計成較薄，也能期待能穩(wěn)定地獲得較強的粘接強度的效果。
[0033]島部I的材料包括金屬、樹脂、陶瓷、敷金屬的樹脂等，倒棱錐形狀的凹部2的深度也可以淺到數(shù)十μ m左右，因此即便材料或厚度、尺寸改變的情況下也很少難以設置刻度的情況，此外由于不需要復雜的加工，即便封裝的材料或結(jié)構(gòu)變更，也能期待獲得不變的粘接強度的效果。
[0034]實施例2
圖4是示意性地示出本發(fā)明的半導體裝置的第二實施例的平面圖。
[0035]半導體裝置很多是在一個島上搭載多個半導體芯片，圖4中示出了搭載兩個半導體芯片時的島部4。在對一個島部4搭載至少2個芯片以上的半導體芯片的情況下，島部4中倒棱錐形狀的凹部5設在搭載半導體芯片的部位6、7這兩處的范圍，半導體芯片利用絕緣膏固接并安裝到島部4的表面。島部4的尺寸與利用絕緣膏來固接并安裝的半導體芯片尺寸和半導體芯片搭載數(shù)成比例而變大，設為相對于半導體芯片尺寸相等或稍大的程度的固接范圍與半導體芯片2的固接安裝結(jié)構(gòu)。
[0036]在利用絕緣膏向島部4固接并安裝兩個半導體芯片的情況下，絕緣膏以與半導體芯片尺寸相等程度的固接面積安裝到半導體芯片固接并安裝的部位，倒棱錐形狀的凹部5在半導體芯片固接并安裝的部位被刻到落在半導體芯片尺寸內(nèi)的范圍。倒棱錐形狀的凹部5不需要將槽作成格子狀等的復雜的加工，因此能夠容易適用到島部4，此外也易于鄰接設置。
[0037]在此絕緣膏以不浸潤擴展到在向島部4的表面固接并安裝半導體芯片的2個部位的范圍設置倒棱錐形狀的凹部5的范圍的方式進行涂敷，相對于半導體芯片尺寸不會從島溢出而能夠固接并安裝，能夠獲得充分的粘接強度。由此半導體芯片可以鄰接地固接并安裝，能夠期待這樣的效果，即，即便在固接并安裝多個半導體芯片的情況下也能將島部4的尺寸設計為小型并將封裝小型化及薄型化。
[0038]實施例3
圖5是示意性地示出本發(fā)明的半導體裝置的第三實施例的平面圖。
[0039]與圖1的不同點是將配置在半導體芯片承載區(qū)域3的四角的倒棱錐形狀的凹部做成由具有風箏式四邊形的底面的方錘構(gòu)成的凹部10。如圖所示，該風箏式四邊形10是將不同高度而底面長度相同的2個等腰三角形的底邊互相重合后的形狀，配置成使高度的低的等腰三角形的頂點朝向半導體芯片承載區(qū)域3的四角方向，使高度高的等腰三角形的頂點朝向半導體芯片承載區(qū)域3的中心方向。其結(jié)果，從方錘的頭頂點開始的開口角度，成為向半導體芯片承載區(qū)域四角方向的開口角度小于向半導體芯片承載區(qū)域中心方向的開口角度，使得島部與半導體芯片的粘接更加牢固。
[0040]在此，作為倒棱錐形狀的凹部的一例，說明了倒三棱錐、倒方錘，但是倒棱錐形狀可為任何的倒多棱錘。
[0041]實施例4
圖6是示意性地示出本發(fā)明的半導體裝置的第四實施例的平面圖。
[0042]在以上說明的實施例中，在半導體芯片承載區(qū)域3隔著均等的距離配置了倒棱錐形狀的凹部，但是通過在半導體芯片承載區(qū)域3的中心附近配置疏，在半導體芯片承載區(qū)域3的外周附近配置密，進一步提高在半導體芯片承載區(qū)域3外周附近中比中心附近更能抑制多余的絕緣膏的浸潤擴展的效果。
[0043]在圖6所示的實施例中，采用如上所述地疏密配置倒棱錐形狀的凹部2、10，并沿著半導體芯片承載區(qū)域3的外周邊緣配置倒棱錐形狀的凹部2、10的結(jié)構(gòu)。
[0044]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
在利用絕緣膏來固接并安裝島部表面和半導體芯片的半導體裝置中，通過采用向比固接并安裝到島部表面的半導體芯片尺寸小的范圍設置多個倒棱錐形狀的凹部的結(jié)構(gòu)，能夠在島部表面以固接在使絕緣膏與半導體芯片尺寸相等或稍寬的程度的范圍的方式安裝。
[0045]此外絕緣膏和島部表面的固接面積成為半導體芯片尺寸左右，因此能夠使島部的面積小至相對于半導體芯片尺寸稍大的尺寸。進而倒棱錐形狀的凹部由較淺地刻到小于數(shù)十μ m左右的部分構(gòu)成，從而不需要復雜的加工，因此即便厚度薄的島也能容易設置，此外也能進行鄰接設置，因此也能容易向島部引入鄰接地固接安裝并搭載多個半導體芯片的設計，不僅在搭載一個半導體芯片時，而且在搭載多個半導體芯片的半導體裝置中也可以進行小型化設計，能夠提供可靠性高的小型化及薄型化的半導體裝置，因此有助于向以電視或家電產(chǎn)品、便攜終端為首的半導體裝置搭載設備供應。
[0046] 標號說明
I島部；2倒棱錐形狀的凹部(倒正三棱錐)；3半導體芯片承載區(qū)域；4搭載多個半導體芯片的島部；5倒棱錐形狀的凹部(倒正三棱錐)；6半導體芯片承載區(qū)域；7半導體芯片承載區(qū)域；8半導體芯片；9絕緣膏(粘接劑)；10倒棱錐形狀的凹部(具有風箏式四邊形底面的倒四棱錐)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導體裝置，具有經(jīng)由絕緣膏粘接半導體芯片的島部，其特征在于:在所述島部的表面的半導體芯片承載區(qū)域設有多個倒棱錐形狀的凹部，從所述倒棱錐形狀的凹部的頭頂點向上方延伸的垂直線和向所述半導體芯片承載區(qū)域的外側(cè)的開口線所成的第一開口角度，小于所述垂直線和向所述半導體芯片承載區(qū)域的內(nèi)側(cè)的開口線所成的第二開口角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導體裝置，其特征在于:所述倒棱錐形狀的凹部為倒正三棱錐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導體裝置，其特征在于:所述半導體芯片承載區(qū)域為矩形，在所述半導體芯片承載區(qū)域的四角設有具有方錘的四角錐即所述凹部，所述方錘具有風箏式四邊形的底面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的半導體裝置，其特征在于:與半導體芯片承載區(qū)域的中心附近相比，所述倒棱錐形狀的凹部在所述半導體芯片承載區(qū)域的外周附近配置得更密。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的半導體裝置，其特征在于:所述倒棱錐形狀的凹部配置在所述半導體芯片承載區(qū)域的外緣部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的半導體裝置，其特征在于:所述島部具有多個所述半導體芯片承載區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的半導體裝置，其特征在于:構(gòu)成所述島部的材料為金屬、樹脂、陶瓷、或者敷金屬的樹脂的任一種。
【文檔編號】H01L23/495GK104465591SQ201410477053
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】塚越功二 申請人:精工電子有限公司