專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是極小型高性能半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造及制造方法，它涉及小型計(jì)算機(jī)及工作站等的存儲(chǔ)元件以及前述OA機(jī)器中用做選擇連接的卡片型存儲(chǔ)載體，特別是在小型移動(dòng)式具有相互通信功能的多媒體機(jī)器和可完成各種數(shù)字處理的圖像攝影裝置中，用做高速動(dòng)作和數(shù)據(jù)編輯的優(yōu)良存儲(chǔ)載體。
現(xiàn)在市售的樹(shù)脂型半導(dǎo)體裝置中，為了構(gòu)成LSI組件的外部電極，多采用制造費(fèi)用比較低的引線框架。如特開(kāi)昭61-241959號(hào)公報(bào)所記載的內(nèi)容，可根據(jù)引線框架和LSI芯片的位置關(guān)系，分為引線框架在LSI芯片上面的LOC型(Lead on Chip)和引線框架在LSI芯片下面的COL型(Chip on Lead)。在COL型構(gòu)造中，使用被稱為模片小塊的一部分引線框架，進(jìn)行引線框架和LSI之間的粘結(jié)加工，把兩者加以固定。在以上兩種構(gòu)造中，引線框架和LSI電極的電連接，用25μm左右的Au導(dǎo)線，使用超聲波和熱進(jìn)行壓接的導(dǎo)線粘接法。這時(shí)，為了確保溫度周期的可靠性，至少要有110μm以上的導(dǎo)線環(huán)高度的外形尺寸。特別是在COL型中，要與模片小塊的厚度相配合，即使薄型化也很難達(dá)到0.45mm以下。
為了實(shí)現(xiàn)構(gòu)造上的薄型化，在聚酰亞胺帶上層壓35μm左右的Cu箔，對(duì)Cu箔進(jìn)行蝕刻處理，形成電極圖形的帶式載體，再把帶式載體電極上的電鍍金屬和LSI電極上的Au凸出，進(jìn)行熱壓接，制成帶式載體型半導(dǎo)體裝置。然而，帶式載體本身的標(biāo)準(zhǔn)化是困難的，加工也很費(fèi)工夫，因此，使半導(dǎo)體裝置的產(chǎn)品成本增加。在這種結(jié)構(gòu)中，由于支持LSI芯片的電極部容易變形，在其周邊為樹(shù)脂錠模情況下，因?yàn)闃?shù)脂的流入壓力，產(chǎn)生了金屬模內(nèi)部的LSI芯片移動(dòng)和聚酰亞胺帶熱變形的問(wèn)題，為此，如JPA-5-315384所述，設(shè)置了防止LSI芯片移動(dòng)及變形的部件。由于附加了該部件，在采用導(dǎo)線粘接情況下，實(shí)現(xiàn)薄型化是可能的，然而，半導(dǎo)體裝置的薄型化仍然是有限度的。
帶式載體型半導(dǎo)體裝置中，由于外部電極的機(jī)械強(qiáng)度不夠，電極成形量是有偏差的，當(dāng)向印刷電路基板等安裝時(shí)，不能確保半導(dǎo)體裝置的外部電極與裝載基板上的電極圖形的位置精度，操作是困難的。再加上機(jī)械強(qiáng)度不夠，用焊錫連接時(shí)，在接合部位的引線材料將熔化，給安裝后的修復(fù)工作造成很大困難。
某些特定種類的半導(dǎo)體，當(dāng)紫外線等光線投射到LSI表面時(shí)，將出現(xiàn)誤動(dòng)作。半導(dǎo)體裝置的薄型化，當(dāng)然也要求周邊樹(shù)脂厚度變薄，因此就必須有防止誤動(dòng)作的措施，然而，當(dāng)前還沒(méi)有既考慮了遮光又使半導(dǎo)體裝置薄型化的設(shè)計(jì)方案。
RAM和ROM安裝到flash存儲(chǔ)器種類的存儲(chǔ)器LSI內(nèi)裝半導(dǎo)體裝置的磁盤和CD-ROM，可代替磁帶達(dá)到一定的存儲(chǔ)容量，為了在有限的裝載基板安裝面積上有盡可能大的容量，把多個(gè)半導(dǎo)體裝置，用具有同一功能的電極連接起來(lái)構(gòu)成疊層配置，為此，提出了各種各樣的方案。作為采用引線框架和導(dǎo)線粘接法的薄型組件的代表，是以厚1mm的TSOP組件為疊層單位，如JP-A-3-96266所記載，不僅是單層厚度而且疊層整體都變厚了，是不可能裝載在存儲(chǔ)器插件限定的空間，或者說(shuō)不可能發(fā)揮出節(jié)省空間的效果。當(dāng)利用帶式載體構(gòu)造制成疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，由于電極部強(qiáng)度不夠，則疊層數(shù)目是有限的，而且當(dāng)疊層結(jié)構(gòu)中混入次品時(shí)，把次品去除換成正品的修復(fù)工作也有很大困難。
如上所述，已有技術(shù)有優(yōu)點(diǎn)也有缺點(diǎn)，能同時(shí)滿足薄型化、安裝時(shí)的操作性、耐有害光線、放熱性、確保機(jī)構(gòu)強(qiáng)度等的半導(dǎo)體裝置是沒(méi)有的。
本發(fā)明的目的是在采用導(dǎo)線粘接的構(gòu)造中，實(shí)現(xiàn)因受導(dǎo)線環(huán)高度和樹(shù)脂厚度制約的半導(dǎo)體裝置的超薄型化和低成本，把該半導(dǎo)體裝置制成疊層結(jié)構(gòu)，從而提供提高了單位面積安裝效率的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，它可以在不增加工時(shí)和成本的情況下，加強(qiáng)LSI芯片及半導(dǎo)體裝置，抑制由于錠模樹(shù)脂收縮引起的變形，改善修復(fù)的操作性，改善樹(shù)脂錠模工序中的錠模操作性。
本發(fā)明的其它目的是提供一種半導(dǎo)體裝置，它可以使疊層模塊狀態(tài)的LSI芯片高效率放熱，遮擋有害光線投射到LSI表面，從而防止LSI芯片的誤動(dòng)作。
為達(dá)到上述目的，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的超薄型化和低成本，要有極薄的壓延工序，以使電極成形和安裝時(shí)的修復(fù)有足夠的強(qiáng)度，并使整體均一厚度的金屬引線框架與LSI上的電極直接冶金連接，使其露出在LSI芯片里面未形成的電路圖形的鏡面上，樹(shù)脂錠模以后，從LSI鏡面進(jìn)行磨削加工，制成厚250μm以下的半導(dǎo)體裝置。另一種情況是，把LSI芯片鏡面進(jìn)行前述的磨削加工后，把該面拋光或用堿性溶液在濕式蝕刻工序中進(jìn)行磨削加工，以去除在LSI芯片鏡面產(chǎn)生的加工變形。這樣，可提高組件的可靠性。
按照本發(fā)明，還可以使用比較便宜的引線框架，實(shí)現(xiàn)低成本化，同時(shí)，為了防止薄型化帶來(lái)的LSI芯片損壞和半導(dǎo)體裝置的彎曲變形，特別提供了加強(qiáng)部和放熱通路、LSI圖形的遮光部件、以及在適當(dāng)位置的部件。
用導(dǎo)線粘接法構(gòu)造是不可能的，而用帶式載體便可以低成本提供極薄的半導(dǎo)體裝置。
不可能使用帶式載體時(shí)，可選用適當(dāng)厚度和種類的金屬箔，形成引線框架，以使電極部達(dá)到適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，提高基板裝載時(shí)及功能模塊形成時(shí)的修復(fù)性。對(duì)制成品很容易使用插座等進(jìn)行分批檢查。在樹(shù)脂錠模時(shí)，可以把LSI芯片保持在模型內(nèi)部的規(guī)定位置，樹(shù)脂部分的薄型化設(shè)計(jì)是容易的。
把引線框架的一部分作為加強(qiáng)部，在樹(shù)脂錠模后，從LSI芯片里面，用半導(dǎo)體裝置的金剛石磨具進(jìn)行磨削加工，再用游離的磨粒和拋光十字管進(jìn)行拋光，以便薄型化穩(wěn)定下來(lái)。在工序中對(duì)LSI芯片及晶片的處理與已有產(chǎn)品是一樣的，這樣可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的厚度和內(nèi)裝LSI芯片的極薄化。
由于LSI芯片的鏡面是露出的，因此可高效率地放熱。
半導(dǎo)體裝置單元塊可制成極薄型的，當(dāng)在有限的存儲(chǔ)器插件高度和安裝面積情況下安裝盡可能多的半導(dǎo)體裝置時(shí)，可采用多個(gè)疊層配置的安裝方法，以實(shí)現(xiàn)單位面積及單位體積的高功能化。
下面參見(jiàn)附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例，圖中同一參考數(shù)字或符號(hào)表示相同的元件或部件附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明。


圖1A～1C是本發(fā)明的基本構(gòu)造圖，圖1A是單層上面構(gòu)造圖，圖1B是單層橫剖面圖，圖1C是疊層構(gòu)造圖。
圖2表示已有的引線框架蝕刻形狀圖。
圖3表示本發(fā)明的有效引線框架蝕刻形狀圖。
圖4A～4B表示熱應(yīng)力解放型內(nèi)部引線形狀圖，圖4A是切斷前的引線框架平面圖，圖4B是芯片連接后切斷加工狀態(tài)的平面圖。
圖5A～5B表示適當(dāng)位置的基準(zhǔn)部分，圖5A是適當(dāng)位置的側(cè)面圖，圖5B是適當(dāng)位置的斜視圖(挑出了元件)。
圖6是錠模工序剖面圖。
圖7A～7B分別表示已有技術(shù)和本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的彎曲狀態(tài)。
圖8A～8B是說(shuō)明磨削加工薄型化方法的加工狀態(tài)的上面圖和剖面圖。
圖9是表示共同功能電極連接狀態(tài)的斜視圖。
圖10A～10C是表示內(nèi)部引線種類變更方法(蝕刻加工方法)圖，圖10A是芯片選擇的形狀圖形(1)，圖10B是芯片選擇的形狀圖形(2)，圖10C是芯片選擇的形狀圖形(3)。
圖11A～11C是表示內(nèi)部引線種類變更方法(切斷加工方法)圖，圖11A是芯片選擇引線切斷圖形(1)，圖11B是芯片選擇引線切斷圖形(2)，圖11C是芯片選擇引線切斷圖形(3)。
圖12表示本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的引線形狀(2段折彎)圖。
圖13表示通過(guò)焊錫浸漬的焊錫供給方法圖。
圖14A～14B是表示已有疊層存儲(chǔ)器插件與本發(fā)明疊層存儲(chǔ)器插件的比較的側(cè)面圖，圖14A是本發(fā)明的疊層存儲(chǔ)器，圖14B是已有疊層存儲(chǔ)器。
圖15A～15B是分別說(shuō)明與磨削加工合用的拋光加工概念的斜視圖和剖面圖。
圖16是薄壁化加工后的存儲(chǔ)器剖面圖。
圖17是薄壁化加工后的存儲(chǔ)器的加工形狀。
圖18A～18B是分別表示已有技術(shù)和本發(fā)明的存儲(chǔ)器制造工序的流程圖。
圖19是引板構(gòu)造存儲(chǔ)器剖面圖。
圖20是LOC構(gòu)造存儲(chǔ)器剖面圖。
圖21是TSOP存儲(chǔ)器剖面圖(LOC構(gòu)造)。
圖22是超薄型存儲(chǔ)器剖面圖(LOC構(gòu)造)。
(實(shí)施例1)下面參照?qǐng)D1～圖8，說(shuō)明本發(fā)明的極薄半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造和制造過(guò)程。
圖1A～1C表示厚度250μm以下的薄型半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成要素。其構(gòu)成是極薄金屬性引線框架1；為了在其上形成電極部，用直接冶金學(xué)方法連接的LSI芯片2；通過(guò)錠模樹(shù)脂4，使不形成LSI圖形的一面呈露出狀態(tài)并予以密封，對(duì)錠模后露出面進(jìn)行磨削加工，使其薄型化，以LSI芯片2加強(qiáng)為主要目的進(jìn)行加工的引線框架的一部分。數(shù)字3表示LSI加強(qiáng)部，5表示凸起。
引線框架1是以50μm以下的Fe-Ni系合金為材料的條形，用蝕刻使其圖形化。如果引線框架材料沒(méi)有熱膨脹問(wèn)題，而且機(jī)械強(qiáng)度足夠時(shí)，Cu系合金也可以作為材料。
該極薄的引線框架1，特別是與LSI芯片2連接的部分，應(yīng)與LSI芯片2上的電極尺寸密切配合，該電極部分為圖2所示的通常厚度引線框架的形狀，以防止樹(shù)脂錠模時(shí)樹(shù)脂流出。在蝕刻和電鍍工序中，由于蝕刻過(guò)多的損失和電鍍液射流，使產(chǎn)生變形的可能性變大了。這里，數(shù)字6是已有的引線框架圖形，8表示LSI芯片的安裝位置。如圖3所示表示本發(fā)明引線框架圖形9的引線框架，在與LSI上電極連接部的接近處，設(shè)置了利于引線框架成形的加強(qiáng)部3，該形狀一直保持到蝕刻及電鍍工序完成。此后，在與LSI連接前，在規(guī)定位置斷電，使其絕緣。7是適當(dāng)位置的孔用加工部，10是切斷加工位置，11是適當(dāng)位置用孔。采用此方法，可使LSI芯片上的電極數(shù)增大時(shí)，更易于引線框架上電極的成形。在引線框架1和LSI連接部，由于引線框架的熱膨脹，可能有斷線問(wèn)題，因此不用直線形狀連接，而采用圖4A～4B所示的曲線形狀12，可以減小產(chǎn)生的應(yīng)力，設(shè)置了應(yīng)力釋放部12。14表示適當(dāng)位置的孔用加工部。不僅是蝕刻，而且用接線和沖孔等機(jī)械沖裁加工，也可以使引線框架成形。
已成形的引線框架1與LSI芯片2上的電極連接時(shí)，通過(guò)LSI電極上形成的Au突起電極和引線框架上Au或Ag電鍍的熱壓，進(jìn)行金屬擴(kuò)散接合。不在LSI芯片2上的電極，而在引線框架設(shè)置突起電極，也可以實(shí)現(xiàn)引線框架與LSI芯片的連接。
為了在引線框架上成形與LSI芯片連接用電極的加強(qiáng)部分3，不是全部去掉，而是其一部分與LSI芯片2重疊，但與引線框架1和LSI芯片2的電連接毫無(wú)關(guān)系。該部分作為L(zhǎng)SI芯片的加強(qiáng)部分3，在LSI芯片及半導(dǎo)體裝置薄型化時(shí)，可防止彎曲變形和LSI芯片破裂。通過(guò)對(duì)LSI芯片2加強(qiáng)部分3形狀的改進(jìn)，可作為放熱用散熱器，或者使其露出在錠模樹(shù)脂4外部，作為散熱片。圖5A～5B表示安裝時(shí)，根據(jù)銷和孔法，形成的適當(dāng)位置孔13。這里，15是錠模金屬模。它可以遮當(dāng)使LSI芯片誤動(dòng)作的有害光線，照射到LSI芯片上的圖形形成面。
連接引線框架1和LSI芯片2后，用樹(shù)脂在其周邊進(jìn)行錠模。如圖6所示，在不形成芯片2的LSI電路的鏡面，由按壓錠模用金屬模15進(jìn)行錠模，錠模完成后，使鏡面呈露出狀態(tài)。由于引線框架1的剛性與帶式載體型半導(dǎo)體的35μm Cu箔比較，是較高的，因此，樹(shù)脂流入壓力在錠模內(nèi)部產(chǎn)生的LSI芯片位移，通過(guò)樹(shù)脂的薄型化設(shè)計(jì)，可得到充分抑制。
錠模樹(shù)脂4的流入不是側(cè)面流動(dòng)，而是從半導(dǎo)體裝置的引線框架1方面(圖形形成面)流入樹(shù)脂，如圖6所示，希望采用自頂向下流動(dòng)。采用此法時(shí)，可更好抑制LSI芯片的位移。在樹(shù)脂錠模工序中，采用通常樹(shù)脂粘度百分之一的低粘度樹(shù)脂，使得樹(shù)脂部分的薄型設(shè)計(jì)是可能的。
通常僅在LSI芯片2處進(jìn)行樹(shù)脂錠模密封，由于樹(shù)脂的硬化收縮，或者作為樹(shù)脂材料的環(huán)氧樹(shù)脂和作為L(zhǎng)SI芯片材料的Si的熱膨脹系數(shù)的差別，在半導(dǎo)體裝置整體中可產(chǎn)生如圖7A所示的彎曲，這時(shí)，可引起LSI芯片2破裂。這是半導(dǎo)體裝置薄型化的特別問(wèn)題。然而，如圖7B所示，在本發(fā)明中，把引線框架1(9)的一部分作為L(zhǎng)SI芯片的加強(qiáng)部3A，可抑制其變形。當(dāng)裝載大尺寸LSI芯片時(shí)，該加強(qiáng)是有效的。把加強(qiáng)部件裝入樹(shù)脂錠模部4的結(jié)構(gòu)，不必從后面在外部安裝加強(qiáng)板，而是與里面磨削工序結(jié)合起來(lái)，這對(duì)薄型化是有利的。
到錠模工序?yàn)橹?，半?dǎo)體裝置的厚度約為450μm左右。這是由引線框架1(9)的厚度、引線框架和LSI芯片接合部的高度、LSI芯片的厚度、以及錠?？赡艿臉?shù)脂硬度的最小值規(guī)定的。目前，把Si晶片加工在厚250μm以下時(shí)，則在晶片運(yùn)送、切出每一個(gè)芯片的工序中，可因破裂損壞等原因，使不合格率顯著增大。當(dāng)前，磨削加工可使晶片本身的彎曲變形達(dá)數(shù)毫米，使得晶片的切斷以及用導(dǎo)線粘接等與引線框架的連接，成為不可能。因此，單塊晶片實(shí)用上的薄型化限度是200μm。在形成本發(fā)明的250μm以下超薄型半導(dǎo)體裝置時(shí)，考慮到這一點(diǎn)，并不采用薄磨削加工的LSI芯片，而是在樹(shù)脂錠模工序完成后，從LSI芯片的鏡面，也就是從LSI芯片的露出面，如圖8A～8B所示，進(jìn)行磨削加工，使整體薄型化。圖中，27是工作架，28是錠模后的半導(dǎo)體裝置，例如包封后的存儲(chǔ)器，29是磨削磨石。該方法可使LSI芯片2的厚度在50μm或其以下。在該工序中，使引線框架2的一部分構(gòu)成加強(qiáng)部，可有效地防止LSI芯片的破裂、半導(dǎo)體裝置的彎曲等。
在磨削加工時(shí)，由于已經(jīng)預(yù)測(cè)到了加工產(chǎn)生的力對(duì)LSI芯片的破壞或者樹(shù)脂與LSI芯片的剝離，以及由于加工后的表面粗糙，熱沖擊等外力容易造成破壞等現(xiàn)象，因此未發(fā)生這些情況。但要進(jìn)行磨削加工條件、方法的選定。
下面，說(shuō)明里面磨削加工方法。在磨削加工時(shí)，例如可用帽型金剛石磨石，進(jìn)行平面磨削。該方法比用盤型磨石的方法，可使表面粗糙度小。用橫切磨削方式，也有助于減小表面粗糙度。
加工時(shí)，工作架上有數(shù)個(gè)到數(shù)十個(gè)半導(dǎo)體裝置，LSI芯片上的電路形成面在工作架一邊，不形成電路的一面也像被加工面一樣固定。磨削條件如下。
加工機(jī)平面磨削機(jī)(日立精工株式會(huì)社制造GHR-SF)
磨削磨石金屬結(jié)合金剛石磨石(SD1500P75M)磨削磨石轉(zhuǎn)數(shù)5000轉(zhuǎn)/分工作軸轉(zhuǎn)數(shù)300轉(zhuǎn)/分進(jìn)刀速度50μm/分進(jìn)刀量0.3、0.4、0.5、0.55mm半導(dǎo)體裝置內(nèi)裝的LSI芯片達(dá)0.05mm厚時(shí)的磨削加工，未發(fā)生LSI芯片的破裂、樹(shù)脂的剝離、表面粗糙度達(dá)0.08μm Rmax時(shí)，可加工到近于鏡面狀態(tài)。加工后，進(jìn)行了溫度周期試驗(yàn)(-55℃～150℃)的可靠性檢驗(yàn)，未發(fā)生因磨削加工引起的LSI芯片破裂、樹(shù)脂剝離。
上述半導(dǎo)體裝置的磨削加工，其薄型化的限度如下。作為L(zhǎng)SI芯片表面布線層的激活層和布線層加在一起的厚度，必須確保約0.006mm以上。防止內(nèi)裝LSI芯片因紫外線等有害光線而誤動(dòng)作的樹(shù)脂部分，其厚度須為0.1mm。兩者合計(jì)厚為0.11mm。若引線框架部分的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，能確保LSI芯片的機(jī)械強(qiáng)度，半導(dǎo)體裝置的厚度也可以不限于這個(gè)厚度。
如前所述，僅進(jìn)行了磨削加工的表面，由溫度周期試驗(yàn)可見(jiàn)，也僅僅滿足了可靠性。然而，要想完全防止加工表面的變形和微小裂縫，是極困難的。因此，為了消除這些缺點(diǎn)，提高可靠性，要對(duì)磨削加工后的加工面，進(jìn)行下述的拋光和濕式蝕刻處理。
先說(shuō)明拋光。
圖15是拋光概念圖。所謂拋光，在拋光平臺(tái)上貼拋光布，在拋光布上有流動(dòng)的拋光液，把被加工物按壓在上面，然后使拋光平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)被加工物與拋光布間隙中的磨粒的滑動(dòng)，對(duì)被加工物表面進(jìn)行微細(xì)加工。
拋光加工條件如下。
加工機(jī)單面拋光機(jī)(スピ-ドファム制SH24)拋光液膠態(tài)二氧化硅(FUJIMI制GLANZOX3900)平臺(tái)轉(zhuǎn)數(shù)100轉(zhuǎn)/分工作軸轉(zhuǎn)數(shù)100轉(zhuǎn)/分拋光壓力20KPa拋光布不織布(口テ-ルニッタ制Suba400)經(jīng)約10分鐘的加工，加工面即為鏡面狀態(tài)。這時(shí)的表面粗糙度為0.01Rmax。未發(fā)生樹(shù)脂與LSI芯片交界面的剝離和LSI芯片破裂現(xiàn)象。
以下說(shuō)明濕式蝕刻。
濕式蝕刻的主要加工對(duì)象是LSI芯片的磨削加工面。硅晶片的蝕刻液有酸性液和堿性液兩種，為了防止對(duì)42合金制引線框架的腐蝕，選擇堿性蝕刻液。選擇濕式蝕刻的條件如下。
蝕刻液氫氧化鉀(KOH)溶液蝕刻時(shí)間2分鐘2分鐘蝕刻有20μm的蝕刻量，蝕刻后的LSI芯片表面粗糙度為1.5～2.3μmRmax。與拋光加工一樣，蝕刻加工后，未發(fā)生樹(shù)脂與LSI芯片交界面的剝離和LSI芯片破裂現(xiàn)象。
上述拋光和濕式蝕刻都是磨削加工的輔助加工，不是磨削加工后一定要進(jìn)行的。為達(dá)到本發(fā)明的目的，也可以采用上述薄型化加工以外的其它方法。
在薄型化設(shè)計(jì)時(shí)，LSI芯片的圖形面的樹(shù)脂必須是薄型化的，然而，必須防止由于紫外線等有害光線照射的誤動(dòng)作，把引線框架的一部分加工成LSI芯片的加強(qiáng)部，可以同時(shí)起到遮光部的作用，能有效防止光線引起的誤動(dòng)作。
樹(shù)脂錠模工序完成后，分別切出每個(gè)半導(dǎo)體裝置的單片，在向基板安裝時(shí)，根據(jù)規(guī)定形狀，加工電極部分，制成超薄型半導(dǎo)體裝置。
在基板安裝或其它同種類半導(dǎo)體裝置疊層安裝時(shí)，可以采用加工引線框架時(shí)的銷和孔法形成的適當(dāng)位置孔穴。
(實(shí)施例2)參照?qǐng)D9～13，說(shuō)明至少由2個(gè)以上疊層配置的本發(fā)明超薄型半導(dǎo)體裝置構(gòu)成的疊層半導(dǎo)體裝置的實(shí)施例。
在用實(shí)施例1的方法制成的半導(dǎo)體裝置中，例如安裝存儲(chǔ)器LSI時(shí)，從各LSI芯片引出的電極中，具有共同功能的地址電極和數(shù)據(jù)輸出輸入(I/O)電極，可以圖9所示的形狀共同連接。此外，各個(gè)電氣上獨(dú)立的芯片的功能電極，例如芯片選擇(CS)電極，有圖10A～10C所示的引線框架形狀的不同芯片選擇，根據(jù)引線方式(1)～(3)，變化與LSI芯片上電極的連接方法，分別配置不同位置的電極。這時(shí)，在各層半導(dǎo)體裝置中，為其它層半導(dǎo)體裝置的芯片選擇引導(dǎo)為目的電極，要設(shè)計(jì)成比疊層半導(dǎo)體裝置少一個(gè)，使各LSI芯片都是電氣上獨(dú)立的。當(dāng)以芯片選擇電極的引導(dǎo)為目的，改變引線框架的形狀時(shí)，除了用蝕刻改變圖形的方法外，也可以根據(jù)圖11A～11C的連接圖形(1)～(3)，對(duì)具有共同形狀的引線框架，在接近LSI芯片上電極的連接部的規(guī)定位置，如切斷加工位置19所示，進(jìn)行切斷，以分成不同種類，這種方法也可以有效地調(diào)整各種類的生產(chǎn)數(shù)量。
雖然引線框架形狀各異，但錠模后的外觀，各層半導(dǎo)體裝置都是同樣的，這樣可以提高電極成形等安裝的操作性。當(dāng)有必要區(qū)別各半導(dǎo)體時(shí)，設(shè)計(jì)了判別用表示標(biāo)記。
疊層構(gòu)造的電極部分的形狀，是如圖12所示的形狀。圖中，20是基板上的電極，21是基板和半導(dǎo)體模塊連接部，22是各層間連接部。在樹(shù)脂4的近端安裝基板，反方向折彎，設(shè)置一定長(zhǎng)度的平行部，再在安裝基板處折彎，形成2段折彎。這種形狀可減少動(dòng)作時(shí)連接部分產(chǎn)生的熱應(yīng)力，也可減小各層LSI芯片及層間連接部產(chǎn)生的應(yīng)力，達(dá)到半導(dǎo)體裝置的長(zhǎng)壽命、高可靠性。
疊層安裝的連接，采用設(shè)置在各層引線框架的適當(dāng)位置的孔穴。這樣，在疊層具有多個(gè)微小電極的半導(dǎo)體裝置時(shí)，很容易操作。在疊層連接時(shí)最初使用的固定夾具，僅進(jìn)行電氣連接。引線框架上的電極，由焊錫槽浸漬供給焊錫，此后，在適當(dāng)?shù)奈恢?，一起連接各層間連接部。例如，F(xiàn)e-Ni系材料制成的引線框架，在與LSI芯片上電極連接的位置和外部電極的位置，進(jìn)行Ag電鍍。錠模工序完成后，切出規(guī)定形狀的各半導(dǎo)體裝置，浸漬在圖13所示的焊錫槽中。這時(shí)，焊錫的供給量由Ag電鍍的范圍和浸漬深度控制。焊錫置換Ag電鍍時(shí)，Ag電鍍殘留在一部分焊錫中，在疊層連接部，焊錫的熔點(diǎn)與基板安裝的連接部比較，向高的方向呈階層化發(fā)展。因此，對(duì)于基板安裝的熱工序來(lái)說(shuō)，可提高層間連接的可靠性。
除了設(shè)置疊層連接部和基板安裝連接部的溫度階層外，在各層間連接部使用了Sn/Pb、10/90焊錫，而在基板安裝的電極使用了Sn/Pb、60/40低共熔晶體焊錫。使用高溫焊錫時(shí)，引線框架上的電鍍也可用Sn等。
無(wú)論在與LSI的連接部和基板安裝連接部，引線框架上的電鍍都可用同一種類，這樣，就可減少引線框架的制造費(fèi)用，焊錫浸漬也方便了。
疊層連接完成后，可通過(guò)設(shè)置的檢驗(yàn)用插座或臨時(shí)安裝在檢驗(yàn)基板上，進(jìn)行疊層模塊的電氣檢查，當(dāng)全部確認(rèn)半導(dǎo)體裝置的動(dòng)作后，用UV或熱硬化型粘接劑，固定各層間的位置。與這種輔助固定一起使用，可提高層間電連接部的可靠性。
由于用焊錫進(jìn)行層間連接，當(dāng)電連接后對(duì)各層檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)一些半導(dǎo)體裝置不合格，則可進(jìn)行取換該層的修復(fù)工作。例如，可用焊錫吸收用吸油繩除去層間連接部的焊錫，以分開(kāi)各層，再通過(guò)焊錫層浸漬，供給新合格品焊錫，替模不合格品，然后進(jìn)行電連接。若由于焊錫量少引起斷線時(shí)，則在該部分供給一定量的膠狀焊錫，再進(jìn)行電連接。
在安裝疊層配置的半導(dǎo)體裝置時(shí)，由于在疊層模塊內(nèi)部的LSI芯片，有多個(gè)動(dòng)作，發(fā)熱密度很高，必須考慮模塊的放熱問(wèn)題。本發(fā)明的超薄型半導(dǎo)體裝置，為了保護(hù)LSI芯片，設(shè)置了加強(qiáng)部分，并使這部分露出在錠模樹(shù)脂外，則該部分就成為模塊在基板上的熱傳導(dǎo)通路或散熱片。該方法在疊層更多半導(dǎo)體裝置時(shí)，也可以從中間層促進(jìn)放熱。也可以在鏡面的芯片露出部安裝其它輔助放熱裝置。
(實(shí)施例3)參照?qǐng)D14、圖16～20，說(shuō)明裝有實(shí)施例1及實(shí)施例2的極薄型半導(dǎo)體裝置及疊層型模塊或其它必要的電子部件的功能插件的實(shí)施例。
例如內(nèi)裝存儲(chǔ)器LSI時(shí)，規(guī)格尺寸必須是厚5mm以內(nèi)，而本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的內(nèi)裝疊層模塊，一層平均厚度為0.25mm以下，8層疊層構(gòu)造的厚度為2mm，可以在1mm左右的印刷電路基板的兩面安裝模塊。采用通常的TSOP型半導(dǎo)體裝置時(shí)，由于外殼厚度為1mm，在一面僅可安裝2層。當(dāng)采用帶式載體型半導(dǎo)體裝置時(shí)，如圖14B所示的實(shí)際限度是在基板的一面安裝4個(gè)每層平均0.6mm的模塊。圖中，25是帶式載體型疊層模塊，26是存儲(chǔ)器等部件。由于帶式載體型引線剛性較低，基板安裝僅能是疊層狀態(tài)，不可能處理單塊疊層模塊。這就使安裝工程中的修復(fù)工作很困難。
如圖14A所示，若采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，對(duì)相同面積的基板，可以安裝現(xiàn)有技術(shù)4倍的存儲(chǔ)器LSI。這里，24表示構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的疊層模塊。若不采用疊層型模塊，因?yàn)閱螌影雽?dǎo)體裝置的厚度在0.25mm以下，所以也可以制成極薄型插件。
插件形模塊的放熱，熱傳導(dǎo)方法是有效的。利用半導(dǎo)體裝置上的LSI芯片加強(qiáng)部分，或者把裝配在外部的放熱部件作為插件的外殼，使其與金屬制外皮接觸，都可以實(shí)現(xiàn)高效率的放熱。
上述實(shí)施例記述了疊層存儲(chǔ)器，而進(jìn)行了薄壁化加工的超薄型單塊存儲(chǔ)器，在安裝上是有優(yōu)點(diǎn)的，可以不用疊層。下面記述進(jìn)行薄壁化加工的超薄型存儲(chǔ)器的實(shí)施例。
先用圖18A～18B說(shuō)明已有的存儲(chǔ)器制造程序。已有的制造工序如圖18A所示，在6英寸或8英寸的硅晶片表面(鏡面)上，用印刷(リソグラフィ)技術(shù)形成薄膜電路，在一個(gè)硅晶片上形成數(shù)十個(gè)LSI。這時(shí)的硅晶片厚度是容易處理的，為了防止由于熱處理工序中的熱沖擊使晶體破裂，使其為0.5～0.6mm。然而，為了改善放熱性和減少功率晶體管的集電極電阻，在形成薄膜電路后，還要使晶片更薄。為此，在晶片里面進(jìn)行磨削加工(里面磨削)，使晶片厚度為0.3～0.4mm。此后，進(jìn)行切塊和制片，把LSI切成芯片。接著把LSI芯片固定在引線框架上(焊片)，芯片內(nèi)的端子與引線框架間，用導(dǎo)線連接。隨后，用樹(shù)脂(錠模樹(shù)脂)密封LSI芯片和引線框架(封裝)后，切斷封裝后的突出的引線框架，并折彎成形(引線成形)。
如上所述，在已有的存儲(chǔ)器制造工序中，沒(méi)有封裝后的存儲(chǔ)器薄壁化工序，為了在本工序中使存儲(chǔ)器薄壁化，必須在里面磨削時(shí)使晶片變薄。在里面磨削工序中，晶片可薄到0.1mm，然而，晶片變薄以后，操作就困難了。將產(chǎn)生數(shù)毫米的彎曲，而且在剝掉為防止加工時(shí)在薄膜電路形成面產(chǎn)生傷痕而貼的保護(hù)帶時(shí)，可能引起晶片破裂等問(wèn)題。在以后切塊、焊片、導(dǎo)線連接、封裝等工序中，因?yàn)榫颓袛嗪蟮男酒。踩菀桩a(chǎn)生破裂。另外，由于變薄后的彎曲量，無(wú)法完成切塊和導(dǎo)線連接。由此可見(jiàn)，通過(guò)里面磨削使晶片薄壁化的限度是0.2m。
與上述已有工序相比，如圖18B所示的本發(fā)明的工序，是在封裝后加工LLSI芯片的里面，使其薄壁化，這時(shí)，LSI芯片厚度可在0.05mm及其以下。采用此方法，雖然使LSI芯片變薄了，但由于封裝樹(shù)脂和引線框架加強(qiáng)了LSI芯片，因此，加工后的LSI芯片很難破裂。這時(shí)，半導(dǎo)體裝置的厚度在0.25mm以上，對(duì)操作和后工序都不會(huì)發(fā)生問(wèn)題。
下面，說(shuō)明加工的存儲(chǔ)器的構(gòu)造。具有代表性的存儲(chǔ)器構(gòu)造，是圖19所示的引板構(gòu)造和圖20所示的LOC構(gòu)造(Lead On Chip)。所謂引板構(gòu)造，是在引板上配置LSI芯片，LSI芯片2和引線框架1間，用導(dǎo)線34連接。再用樹(shù)脂4進(jìn)行密封。當(dāng)對(duì)該引板構(gòu)造36的存儲(chǔ)器進(jìn)行本發(fā)明的薄壁化加工時(shí)，由于引板36和引線框架1在LSI芯片2下面，LSI芯片不可能露出在加工面進(jìn)行加工。這時(shí)，加工引板和引線框架下的樹(shù)脂時(shí)，可實(shí)現(xiàn)薄壁化，然而，引線框架下的樹(shù)脂4變薄后，引線成形時(shí)，引線框架就被拉出來(lái)了，這就成了問(wèn)題。由此可見(jiàn)，本發(fā)明的引板構(gòu)造存儲(chǔ)器，薄壁化效果要小些。圖20所示的LOC構(gòu)造的存儲(chǔ)器中，引線框架用粘接帶35固定在LSI芯片上，LSI芯片2和引線框架1間用導(dǎo)線34連接。再用樹(shù)脂進(jìn)行密封。當(dāng)對(duì)該LOC構(gòu)造的存儲(chǔ)器進(jìn)行本發(fā)明的薄壁化加工時(shí)，先除去LSI芯片下面的樹(shù)脂，再加工LSI芯片的里面(不形成電路的一面)，以實(shí)現(xiàn)LSI芯片的薄壁化。與此同時(shí)，已封裝的存儲(chǔ)器的整體厚度也就薄壁化了，達(dá)到了本發(fā)明的目的。
圖16是薄壁化加工后的存儲(chǔ)器剖面圖，圖17表示存儲(chǔ)器加工面構(gòu)造。對(duì)LOC構(gòu)造的存儲(chǔ)器進(jìn)行薄壁化加工時(shí)，如圖16所示，是把LSI芯片的里面作為加工面的露出構(gòu)造。從加工面可看到的正如圖17所示。在LOC構(gòu)造的存儲(chǔ)器進(jìn)行薄壁化加工時(shí)，LSI芯片的里面和樹(shù)脂是加工對(duì)象面。對(duì)由可塑材料(樹(shù)脂)和脆性性材料(LSI芯片)組成的復(fù)合材料，用具有代表性的切削加工、磨削加工、拋光加工等機(jī)械加工方法，實(shí)現(xiàn)薄壁化加工時(shí)，擔(dān)心下面幾點(diǎn)。
1.加工時(shí)產(chǎn)生的力，破壞LSI芯片(發(fā)生斷裂)。
2.加工時(shí)產(chǎn)生的力，使LSI芯片與樹(shù)脂的交界面剝離。
3.LSI芯片加工面的表面粗糙度惡化，可靠性下降。
考慮到以上三點(diǎn)，薄壁化加工法加工效率高，表面粗糙度良好，對(duì)包含陶瓷材料的復(fù)合材料的加工，以磨削加工為中心進(jìn)行了研究。下面，就薄壁化加工法的實(shí)施例予以說(shuō)明。
(實(shí)施例4)
所謂磨削加工法，是用帽型磨石進(jìn)行平面磨削。用帽型磨石的平面磨削，比用盤型磨石的平面磨削，其加工面粗糙度更好，適用本發(fā)明的薄壁化加工法。用帽型磨石進(jìn)行磨削加工時(shí)，有切入磨削式和旋轉(zhuǎn)磨削式。這兩種磨削方式是不同的，切入磨削式的表面粗糙度良好，特別有利于硅晶片的大加工物。本發(fā)明的薄壁化加工，哪一種加工方式都可以用，這里，采用了表面粗糙度良好的切入磨削。
圖8A～8B表示磨削加工的概念圖。加工時(shí)，在工件架27上固定了數(shù)個(gè)到數(shù)十個(gè)(圖8是4個(gè))封裝后的存儲(chǔ)器28。這時(shí)，存儲(chǔ)器的表面固定在與工件架的粘接面。當(dāng)由于封裝而突出的引線框架進(jìn)行引線成形折彎時(shí)，將妨害加工，因此，應(yīng)在引線成形前加工存儲(chǔ)器。加工工具采用帽型金剛石磨石29。
磨削加工時(shí)，使封裝后的存儲(chǔ)器里面與帽型金剛石磨石29的工作面接觸，工件架和帽型金剛石磨石29處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，并按圖8箭頭方向移動(dòng)磨石(切入)，進(jìn)行加工。
下面，說(shuō)明實(shí)際加工實(shí)例。如圖21所示，采用LOS構(gòu)造的TSOP存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器整體厚度是1mm，可以細(xì)分為L(zhǎng)SI芯片上的樹(shù)脂厚度是0.4mm，LSI芯片2的厚度是0.3mm，LSI芯片下的樹(shù)脂厚度是0.3mm。該存儲(chǔ)器按以下條件進(jìn)行切入磨削。
加工機(jī)平面磨削機(jī)(日立精工株式會(huì)社制GHR-SF)磨削磨石金屬結(jié)合劑金剛石磨石(SD1500P75M)磨削磨石轉(zhuǎn)數(shù)5000r/分工作軸轉(zhuǎn)數(shù)300r/分切入速度50μm/分切入量0.3、0.4、0.5，0.55mm按以上條件加工TSOP存儲(chǔ)器，LSI芯片厚度可達(dá)0.05mm，未發(fā)生LSI芯片破裂以及樹(shù)脂和LSI芯片交界面剝離等問(wèn)題。加工后的LSI芯片里面粗糙度為0.08μm Rmax，近于鏡面狀態(tài)。以熱周期試驗(yàn)(-55℃～+150℃，100周期)作為加工后的存儲(chǔ)器的可靠性檢驗(yàn)，未發(fā)生LSI芯片破裂等問(wèn)題。
如上所述，當(dāng)加工封裝后的存儲(chǔ)器里面時(shí)，如圖17所示，LSI芯片的里面(加工面)需出來(lái)了。當(dāng)這一狀態(tài)一直延續(xù)到引線成形和檢查時(shí)，可能損傷露出的LSI芯片的里面，使芯片破裂。為此，把聚酰亞胺帶貼在加工面，保護(hù)LSI芯片。這樣，在這種狀態(tài)下進(jìn)行引線成形和檢查，都未發(fā)生問(wèn)題。
從上述結(jié)果可見(jiàn)，對(duì)圖20所示TSOP存儲(chǔ)器進(jìn)行薄壁化加工，其存儲(chǔ)器厚度可為0.45mm，LSI芯片厚度可為0.05mm，是不會(huì)有問(wèn)題的。
下面，說(shuō)明對(duì)圖22所示的超薄型存儲(chǔ)進(jìn)行磨削加工的結(jié)果。該存儲(chǔ)器采用無(wú)引線結(jié)合技術(shù)，在引線框架1和LSI芯片2間沒(méi)有導(dǎo)線，而用凸出5連接存儲(chǔ)器。為了使存儲(chǔ)器更薄，采用比原來(lái)薄0.05mm的引線框架，封裝后，使LSI芯片的里面從樹(shù)脂中露出來(lái)，存儲(chǔ)器整體厚度為0.45mm。為使該存儲(chǔ)器再薄一些，對(duì)存儲(chǔ)器里面進(jìn)行磨削加工使其薄壁化，也進(jìn)行了研究。
在此類存儲(chǔ)器情況下，因?yàn)槁冻隽薒SI芯片的里面，其切入量和芯片加工量大致相同。因此，很容易把握LSI芯片的加工量。另外，由于LSI芯片的里面露出來(lái)了，就不會(huì)在LSI芯片傾斜時(shí)進(jìn)行封裝，因此在薄壁化加工時(shí)，很難產(chǎn)生加工量誤差。如上所述，圖22所示LSI芯片里面從封裝中露出來(lái)的存儲(chǔ)器，適合薄壁化加工。
加工條件可在與上述TSOP存儲(chǔ)器相同條件下進(jìn)行加工。但是，加工量為0.2mm。加工結(jié)果是加工存儲(chǔ)器0.2mm，LSI芯片厚度為0.1mm，未發(fā)生LSI芯片破裂、樹(shù)脂與LSI芯片交界面剝離等問(wèn)題。加工后的LSI芯片里面的表面粗糙度與以前一樣，為0.08μm Rmax，接近鏡面狀態(tài)。把聚酰亞胺帶貼在加工面后，進(jìn)行引線成形和檢查時(shí)，未發(fā)生問(wèn)題。由于加工后的存儲(chǔ)器厚度為0.25mm，非常薄，在LSI芯片表面上有樹(shù)脂應(yīng)力，可產(chǎn)生0.06mm的彎曲，但不會(huì)出現(xiàn)特別的問(wèn)題。
從以上結(jié)果可見(jiàn)，對(duì)圖22所示的超薄型存儲(chǔ)器進(jìn)行薄壁化加工后，存儲(chǔ)器的厚度可達(dá)0.25mm，LSI芯片厚度可達(dá)0.1mm，是沒(méi)有問(wèn)題的。
在上述封裝后的存儲(chǔ)器薄壁化加工中，其薄壁化的限度如下。
1)LSI芯片薄壁化的限度在LSI芯片表面形成的薄膜電路的厚度是配線層約0.005mm，下面的的活性層約0.001mm。在薄壁化加工時(shí)，必須保留該薄膜電路。在薄壁化加工時(shí)，LSI芯片薄壁化的限度是配線層和活性層加起來(lái)的0.006mm。實(shí)際上，以封裝后的存儲(chǔ)器為對(duì)象，對(duì)LSI芯片薄壁化的限度進(jìn)行了調(diào)查，其結(jié)果是LSI芯片的厚度加工到0.01mm時(shí)，沒(méi)有發(fā)生LSI芯片破裂等問(wèn)題。
2)存儲(chǔ)器薄壁化的限度為防止存儲(chǔ)器誤動(dòng)作，覆蓋LSI芯片表面的樹(shù)脂厚度約為0.1mm。這樣，樹(shù)脂厚度0.1mm，再加上LSI芯片薄壁化的限度0.006mm，就是存儲(chǔ)器薄壁化的限度。因此，存儲(chǔ)器薄壁化限度為0.1mm。
(實(shí)施例5)
實(shí)施例4記述了采用磨削加工的存儲(chǔ)器薄壁化加工。通過(guò)磨削加工，可使LSI芯片里面大致加工成鏡面，然而，在加工面上產(chǎn)生了若干加工變形和微小裂紋。為了消除它們，對(duì)磨削加工后的存儲(chǔ)器里面再進(jìn)行拋光加工。
拋光加工大致可分為擦光和拋光。擦光主要是對(duì)平面和圓筒面等形狀進(jìn)行粗加工的加工方法，而拋光是可提高表面粗糙度，消除加工面損傷的加工方法。這里，為了消除磨削加工后的加工變形和微小裂紋，進(jìn)行拋光。以下對(duì)拋光加以說(shuō)明。
圖15A～15B表示拋光的概念圖。所謂拋光就是把拋光布32貼在拋光平臺(tái)30上，在拋光布上有流動(dòng)的拋光液，把加工物的加工對(duì)象面按壓在上面，然后在加壓狀態(tài)下使拋光平臺(tái)30旋轉(zhuǎn)。這樣，加工物的加工對(duì)象面和拋光布32通過(guò)拋光液中的磨粒31而滑動(dòng)，磨粒31可除去加工物表面的微小裂紋。
這里的拋光加工是在經(jīng)磨削加工薄壁化后，把存儲(chǔ)器固定在工作架架如圖15所示安裝加壓圓筒33，進(jìn)行拋光。
這里所說(shuō)的存儲(chǔ)器，是以圖21所示的TSOP存儲(chǔ)器和圖22所示的超薄型存儲(chǔ)器為加工對(duì)象。前加工是磨削加工，用與實(shí)施例4相同的條件進(jìn)行加工。但是，磨削加工的加工量，前者是0.5mm，后者是0.2mm，各LSI芯片加工后的厚度是0.1mm。下面給出拋光加工的條件。
加工機(jī)單面拋光盤(スピ-ドファム制SH24)拋光液膠態(tài)二氧化硅(FUJIMI制GLANZOX3900)平臺(tái)轉(zhuǎn)數(shù)100r/分工作軸轉(zhuǎn)數(shù)100r/分拋光壓力20KPa
拋光布不織布(口デ-ルニッタ制Suba400)按以上條件進(jìn)行拋光的結(jié)果是經(jīng)過(guò)10分鐘的加工，即可使LSI芯片里面(加工面)為鏡面。在磨削加工后進(jìn)行的拋光，并未發(fā)生LSI芯片破裂、以及樹(shù)脂和LSI芯片交界面剝離等問(wèn)題。拋光后的LSI芯片里面的表面粗糙度是0.01μm Rmax，為鏡面。進(jìn)行拋光，可以認(rèn)為除去了磨削加工產(chǎn)生的加工變形和微小裂紋。
(實(shí)施例6)如前所述，磨削加工在加工面可產(chǎn)生若干加工變形和微小裂紋。實(shí)施例5為了消除它們，進(jìn)行了拋光。這里，為了消除磨削加工產(chǎn)生的加工變形和微小裂紋，進(jìn)行了濕式蝕刻的研究。
硅晶片的蝕刻液有酸性液和堿性液，考慮到對(duì)引線框架的腐蝕，進(jìn)行堿性蝕刻。
這里，加工圖21所示的TSOP存儲(chǔ)器和圖22所示的超薄型存儲(chǔ)器。前加工是磨削加工，采用與實(shí)施例4相同的條件進(jìn)行加工。但是前者的磨削加工量是0.5mm，后者是0.2mm，各LSI芯片加工后的厚度是0.1mm。下面給出濕式蝕刻的條件。
蝕刻液氫氧化鉀KOH蝕刻時(shí)間2分鐘磨削加工后，按上述條件進(jìn)行蝕刻2分鐘后，LSI芯片里面(加工面)被蝕刻0.02mm，蝕刻后的LSI芯片里面的表面粗糙度為1.5～2.3μm Rmax。但是，因?yàn)槭腔瘜W(xué)除去，可以不考慮蝕刻后的加工變形和微小裂紋。另外，在磨削加工后進(jìn)行的濕式蝕刻，也未發(fā)生LSI芯片破裂、樹(shù)脂與LSI芯片交界面剝離等問(wèn)題。
如上所述，可以認(rèn)為通過(guò)濕式蝕刻，消除了磨削加工中在LSI芯片里面產(chǎn)生的加工變形和微小裂紋。
實(shí)施例4、5、6等3個(gè)實(shí)施例，都是以LOC構(gòu)造的存儲(chǔ)器為對(duì)象的，然而，對(duì)引板構(gòu)造的存儲(chǔ)器，對(duì)覆蓋在LSI芯片里面的樹(shù)脂進(jìn)行加工，也可以實(shí)現(xiàn)薄壁化。這里僅以存儲(chǔ)器為對(duì)象，但與存儲(chǔ)器相同的LSI芯片，封裝的邏輯半導(dǎo)體LSI等，都同樣可薄型化。
采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，可以構(gòu)成加強(qiáng)了LSI芯片的極薄半導(dǎo)體裝置。采用引線框架的一部分除了加強(qiáng)外，還可作為放熱部、適當(dāng)位置部、以及錠模樹(shù)脂的薄型化，還可作為防止由于紫外線等光線引起LSI誤動(dòng)作的遮光部。
一個(gè)半導(dǎo)體裝置可以是極薄的，疊層配置的多個(gè)半導(dǎo)體裝置，也可以比通常的半導(dǎo)體裝置薄。在插件狀機(jī)殼等極有限的體積中，可安裝多個(gè)半導(dǎo)體裝置，以構(gòu)成更高功能的功能電路。
權(quán)利要求
1.把金屬引線框架和LSI芯片上的電極進(jìn)行直接冶金學(xué)連接的半導(dǎo)體裝置，是采用整體薄型化的引線框架，把其周邊進(jìn)行樹(shù)脂錠模的半導(dǎo)體裝置。
2.把金屬引線框架和LSI芯片上的電極進(jìn)行直接冶金學(xué)連接的半導(dǎo)體裝置，是采用整體薄型化的引線框架，把引線框架的一部分作為防止LSI芯片彎曲的加強(qiáng)部件，把其周邊進(jìn)行樹(shù)脂錠膜的半導(dǎo)體裝置。
3.把金屬引線框架和LSI芯片上的電極進(jìn)行直接冶金學(xué)連接的半導(dǎo)體裝置，是采用整體薄型化的引線框架，把引線框架的一部分作為防止LSI芯片彎曲的加強(qiáng)部件，把其周邊進(jìn)行樹(shù)脂錠模，在未形成LSI芯片電路的鏡面覆蓋樹(shù)脂的部分，進(jìn)行磨削加工，使整體薄型化的半導(dǎo)體裝置。
4.把金屬引線框架和LSI芯片上的電極進(jìn)行直接冶金學(xué)連接的半導(dǎo)體裝置，是采用整體薄型化的引線框架，把引線框架的一部分作為防止LSI芯片彎曲的加強(qiáng)部件，把其周邊進(jìn)行樹(shù)脂錠模，從未形成半導(dǎo)體裝置的LSI芯片電路的鏡面，對(duì)樹(shù)脂及LSI芯片進(jìn)行磨削加工，使整體薄型化的半導(dǎo)體裝置。
5.把金屬引線框架和LSI芯片上的電極進(jìn)行直接冶金學(xué)連接的半導(dǎo)體裝置，是把整體薄型化的引線框架的一部分作為防止LSI芯片彎曲的加強(qiáng)部件，對(duì)其周邊進(jìn)行樹(shù)脂錠模，使LSI芯片的里面呈露出狀態(tài)的半導(dǎo)體裝置。
6.把金屬引線框架和LSI芯片上的電極進(jìn)行直接冶金學(xué)連接的半導(dǎo)體裝置，是把整體薄型化的引線框架的一部分作為防止LSI芯片彎曲的加強(qiáng)部件，進(jìn)行樹(shù)脂錠模時(shí)使LSI芯片的里面露出，對(duì)LSI芯片的露出面進(jìn)行磨削加工，使半導(dǎo)體裝置整體薄型化的半導(dǎo)體裝置。
7.如上述權(quán)利要求3所記載的，經(jīng)磨削加工使半導(dǎo)體裝置整體薄型化為特征的半導(dǎo)體裝置，是對(duì)磨削加工后的磨削加工面再進(jìn)行濕式蝕刻加工的半導(dǎo)體裝置。
8.如上述權(quán)利要求3所記載的，經(jīng)磨削加工使半導(dǎo)體裝置整體薄型化為特征的半導(dǎo)體裝置，是對(duì)磨削加工后的磨削加工面用拋光布和拋光磨粒進(jìn)行拋光加工的半導(dǎo)體裝置。
9.上述權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置，是使該引線框架的一部分具有LSI芯片放熱的散熱片或熱傳導(dǎo)部分的復(fù)合功能，對(duì)其周邊部分進(jìn)行樹(shù)脂錠模，使其放熱部分呈露出狀態(tài)的半導(dǎo)體裝置。
10.上述權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置，是使該引線框架的一部分具有遮擋使LSI芯片發(fā)生誤動(dòng)作的紫外線等光線照射的遮光部件的復(fù)合功能，對(duì)其周邊進(jìn)行樹(shù)脂錠模的半導(dǎo)體裝置。
11.上述權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置，是對(duì)該引線框架的一部分進(jìn)行加工，使其成為與安裝時(shí)基板上的電極或同種半導(dǎo)體裝置上的電極的位置一致的基準(zhǔn)部，對(duì)其周邊進(jìn)行樹(shù)脂錠模的半導(dǎo)體裝置。
12.權(quán)利要求3記載的半導(dǎo)體裝置，是在LSI芯片的露出部分，裝有LSI芯片放熱用的放熱板等放熱用部件的半導(dǎo)體裝置。
13.使上述權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置至少為2層疊層配置，把各個(gè)電極部進(jìn)行電連接，構(gòu)成功能電路的復(fù)合功能半導(dǎo)體模塊。
14.上述權(quán)利要求13記載的半導(dǎo)體裝置，是設(shè)有可判別被疊層的各個(gè)半導(dǎo)體裝置是哪一層的種類表示符號(hào)的半導(dǎo)體裝置。
15.在權(quán)利要求3的半導(dǎo)體裝置的電極部，摻入焊錫時(shí)，可提高焊錫的熔點(diǎn)，然而要進(jìn)行可確保焊錫和引線框架材料浸濕性的金屬電鍍，把該電極部分浸入焊錫槽，在電極上形成了比焊錫槽中的焊錫有更高熔點(diǎn)的焊錫膜，用它與基板或同種半導(dǎo)體裝置連接的半導(dǎo)體裝置。
16.關(guān)于薄型引線框架的成形，把與LSI芯片上的電極具有冶金連接的該引線框架上的電極部分，與LSI芯片的加固部分連接成形，此后，在規(guī)定位置上進(jìn)行電鍍，電鍍完成后，與LSI芯片的加固部分?jǐn)嚅_(kāi)，成為電氣上獨(dú)立的半導(dǎo)體裝置。
17.采用引線框架的半導(dǎo)體裝置，用疊層配置至少安裝2個(gè)以上半導(dǎo)體裝置時(shí)，從該半導(dǎo)體裝置引出的電極部最初是以直線引出的，當(dāng)以下是反方向連接時(shí)，要進(jìn)行折彎，此后當(dāng)再次以直線狀態(tài)與后面的基板或同種類半導(dǎo)體裝置連接時(shí)，則要再折彎，是進(jìn)行2段折彎加工的疊層型半導(dǎo)體模塊。
18.采用引線框架的半導(dǎo)體裝置，從該半導(dǎo)體裝置引出的電極部最初是以直線引出的，當(dāng)以下是反方向連接時(shí)，要進(jìn)行折彎，此后，當(dāng)再次以直線狀態(tài)與后面的基板或同種類半導(dǎo)體裝置連接時(shí)，則要再折彎，是進(jìn)行2段折彎加工的疊層型半導(dǎo)體模塊。
19.用上述權(quán)利要求13的疊層型半導(dǎo)體模塊和該疊層型半導(dǎo)體模塊以外的功能電路構(gòu)成的部件，形成插件型功能模塊。
20.在上述權(quán)利要求17記載的疊層型半導(dǎo)體模塊中，安裝存儲(chǔ)器LSI，再用該疊層型半導(dǎo)體模塊以外的功能電路構(gòu)成的部件，形成插件型存儲(chǔ)器模塊。
21.用上述權(quán)利要求17記載的半導(dǎo)體裝置和該半導(dǎo)體裝置以外的功能電路構(gòu)成的部件，形成插件型模塊。
22.密封引線框架和LSI芯片的半導(dǎo)體裝置，是在不形成LSI芯片電路的一側(cè)，進(jìn)行薄壁化加工的半導(dǎo)體裝置。
23.權(quán)利要求22記載的半導(dǎo)體裝置，是把密封材料作為加工對(duì)象的半導(dǎo)體裝置。
24.權(quán)利要求22記載的半導(dǎo)體裝置，是把密封材料及LSI芯片作為加工對(duì)象的半導(dǎo)體裝置。
25.權(quán)利要求22記載的半導(dǎo)體裝置，是把進(jìn)行了LSI芯片的薄壁化加工的面顯露出來(lái)的半導(dǎo)體裝置。
26.權(quán)利要求22記載的半導(dǎo)體裝置，是在進(jìn)行了薄壁化加工的面上覆蓋塑料的半導(dǎo)體裝置。
27.權(quán)利要求22記載的半導(dǎo)體裝置，是加工后的LSI芯片厚度在0.006mm到0.15mm范圍的薄壁化半導(dǎo)體裝置。
28.權(quán)利要求22記載的半導(dǎo)體裝置，是加工后的厚度在0.10mm到0.30mm范圍的薄壁化半導(dǎo)體裝置。
29.密封引線框架和LSI芯片的半導(dǎo)體裝置，是在不形成LSI芯片電路的一側(cè)，進(jìn)行磨削加工，此后，再進(jìn)行拋光加工的半導(dǎo)體裝置。
30.密封引線框架和LSI芯片的半導(dǎo)體裝置，是在不形成LSI芯片電路的一側(cè)，進(jìn)行磨削加工，此后，再進(jìn)行濕式蝕刻的半導(dǎo)體裝置。
全文摘要
高可靠性、低成本、安裝時(shí)可修復(fù)的極薄半導(dǎo)體裝置。用多個(gè)該裝置疊層構(gòu)造，可提供比相同體積有更高功能的半導(dǎo)體模塊，以及插件型模塊。在模塊制作時(shí)，可直接連接極薄引線框架和LIS芯片，用低粘度環(huán)氧樹(shù)脂，使LSI芯片的里面露出來(lái)，進(jìn)行薄型錠模。對(duì)里面部分進(jìn)行磨削加工，使半導(dǎo)體裝置整體進(jìn)一步變薄。引線框架的一部分可作為加強(qiáng)部、放熱部、有害光線遮光部、基板安裝時(shí)適當(dāng)?shù)奈恢没鶞?zhǔn)。
文檔編號(hào)H01L21/56GK1127429SQ9511717
公開(kāi)日1996年7月24日 申請(qǐng)日期1995年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月30日
發(fā)明者宮野一郎, 川口郁夫, 松本邦夫, 佐伯準(zhǔn)一, 吉田亨, 諫田尚哉, 河合通文, 山倉(cāng)英雄, 角田重晴, 折橋律郎, 增田正親, 河合末男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所