包括具有突出体的接触片的半导体器件及其制造方法

专利名称：包括具有突出体的接触片的半导体器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及包括具有突出体(protrusion)的接触片(contact clip)的半导体器件及其制造方法。
背景技术：
半导体器件制造商坚持不懈地力求提升其产品的性能，同时降低其制造成本。半导体器件制造中的成本密集区是半导体芯片的封装。正如本领域的技术人员所知，在晶圆上制造集成电路，然后分割该晶圆，从而生产半导体芯片。一个或多个半导体芯片放置在封装体中以保护它们不受环境和物理压力。封装同样涉及将半导体芯片电耦接至引线框。这可以通过使用诸如引线接合、焊接或胶粘的各种耦接技术实现。此外，接触片可以用于将半导体芯片的电极电耦接至引线框。

发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括引线框，包括晶片焊垫(die pad)和第一引线；半导体芯片，包括第一电极，半导体芯片置于晶片焊垫之上；以及接触片，包括第一接触区和第二接触区，第一接触区置于第一引线之上，第二接触区置于半导体芯片的第一电极之上，其中，多个突出体从各第一接触区和第二接触区延伸，并且每个突出体具有至少5μπι的高度。根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括引线框，包括晶片焊垫和第一引线；功率半导体芯片，包括第一表面上的第一电极以及在与第一表面相对的第二表面上的第二电极，功率半导体芯片以第二表面面向晶片焊垫而置于晶片焊垫之上；接触片，包括第一接触区和第二接触区，第一接触区置于第一引线之上，第二接触区置于功率半导体芯片的第一电极之上，其中多个突出体从各第一接触区和第二接触区延伸，并且每个突出体具有至少5 μ m的高度；第一扩散焊接连接部，设置在接触片的第一接触区与第一引线之间；以及第二扩散焊接连接部，设置在接触片的第二接触区与功率半导体芯片的第一电极之间。根据本发明的又一方面，提供了一种半导体器件的制造方法，该方法包括提供包括晶片焊垫和第一引线的引线框、包括第一电极的半导体芯片、以及包括第一接触区和第二接触区的接触片，其中，多个突出体从各第一接触区和第二接触区延伸，并且每个突出体具有至少5 μ m的高度；将半导体芯片附接至晶片焊垫；以及利用扩散焊接工艺将第一接触区附接至第一引线以及将第二接触区附接至半导体芯片的第一电极。根据本发明的再一方面，提供了一种半导体器件的制造方法，该方法包括提供包括晶片焊垫和第一引线的引线框；将包括第一电极的半导体芯片附接至晶片焊垫；在将半导体芯片附接至晶片焊垫之后，在第一引线上沉积第一焊接材料层以及在半导体芯片的第一电极上沉积第二焊接材料层；提供包括第一接触区和第二接触区的接触片，其中，多个突出体从各第一接触区和第二接触区延伸，并且每个突出体具有至少5 μ m的高度；将第一接触区按压至第一焊接材料层，以及将第二接触区按压至第二焊接材料层；以及执行第一和第二焊接材料层的扩散焊接处理。


包括附图以提供对实施方式的进一步理解，并且结合附图构成本说明书的一部分。附图示出实施方式，连同该描述用于说明实施方式的原理。通过参考下面详细的描述，其它实施方式和实施方式的许多预期优点将易于更好理解。附图的元件没有必要相对彼此成比例。相同的参考标号指代对应的相似部分。图I示意性示出包括安装在晶片焊垫上的半导体芯片以及将半导体芯片电耦接至引线的接触片的半导体器件的一个实施方式的截面图；图2A至图2C示意性示出包括通过扩散焊接将接触片附接至半导体芯片和引线的 方法的一个实施方式的截面图；图3A至图3H示意性示出包括通过扩散焊接将半导体芯片耦接至晶片焊垫以及通过使用具有从接触区延伸的多个突出体的接触片将半导体芯片耦接至引线的半导体器件的制造方法的一个实施方式的截面图；图4A至4D示意性示出具有从接触区延伸的多个突出体的接触片的制造方法的一个实施方式的截面图；以及图5示意性示出包括安装在电路板上的半导体器件的系统的一个实施方式的截面图。
具体实施例方式在下列详细描述中，参照附图，该附图形成描述的一部分，并且在其中通过图解的方式示出了可以实现本发明的具体实施方式
。在这点上，参照所描述的附图的定向而使用诸如“顶部”、“底部”、“前面”、“背面”、“在前的”、“后方的”等的方向术语。由于实施方式中的部件可以位于多个不同的定向中，所以为了说明的目的使用方向术语，而不是进行限制。应理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以进行结构或逻辑改变。因此，下列详细描述并不用于限制的目的，而由所附权利要求限定本发明的范围。应理解的是，除非另外明确指出，否则此处描述的各种示例性实施方式的特征可以彼此结合。如在该说明书中使用的，术语“耦接”和/或“电耦接”并不意味着表示元件必须彼此直接耦接；中间元件可以设置在“耦接”或“电耦接”的元件之间。下面描述包括一个或多个半导体芯片的器件。半导体芯片可以是不同类型，可以通过不同的技术制造，并且可以包括(例如)集成电气、电光或机电电路或无源器件。集成电路可以(例如)被设计为逻辑集成电路、模拟集成电路、混合信号集成电路、功率集成电路、存储电路或集成无源器件。此外，半导体芯片可以被配置为所谓的MEMS(微机电系统)，并且可以包括诸如桥的微机械结构、膜或舌状结构。半导体芯片可以被配置作为传感器或致动器，例如，压力传感器、加速传感器、旋转传感器、磁场传感器、电磁场传感器、扩音器等。半导体芯片不需要由诸如Si、SiC, SiGe, GaAs的特定半导体材料制造，并且还可以包含不是半导体的无机和/或有机材料，例如，绝缘体、塑料或金属。此外，半导体芯片可以被封装或未被封装。更具体地，可以涉及具有垂直结构的半导体芯片，也就是说，能够以如下方式制造半导体芯片电流能够在垂直于半导体芯片主面的方向上流动。具有垂直结构的半导体芯片在其两个主面上(即，在它的顶部和底部上)具有电极。特别地，功率半导体芯片可以具有垂直结构。垂直功率半导体芯片可以被配置作为(例如)功率MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT (绝缘栅双极型晶体管)、JFET (结栅场效应晶体管)、功率双极型晶体管或功率二极管。通过示例方式，功率MOSFET的源电极和栅电极可以位于一个主面上，而功率MOSFET的漏电极设置在另一个主面上。此外，下面描述的器件可以包括集成电路以控制功率半导体芯片的集成电路。半导体芯片可以具有电极(或者，接触元件或接触垫)，其允许与半导体芯片中包括的集成电路进行电接触。电极可以包括涂覆至半导体材料的一个或多个金属层。该金属层能够以任何期望的几何形状或任何期望的材料组分制造。例如，金属层可以是覆盖一区域的层的形式。诸如铝、钛、金、银、铜、钯、钼、镍、铬、或镍钒的任何期望的金属或金属合金 可以用作该材料。金属层不必是同质的或仅由一种金属制造，即，金属层中可能包含多种材料成分和浓度。半导体芯片可以置于引线框上。引线框可以是任何形状、尺寸和材料。引线框可以包括晶片焊垫和引线。在器件制造期间，晶片焊垫和引线可以彼此连接。晶片焊垫和引线同样可以由整块(one piece)制造。在制造期间为了分离一些晶片焊垫和引线，晶片焊垫和引线可以通过连接装置在彼此中进行连接。可以通过机械锯、激光束、切割、压印、铣削、蚀刻、或任何其它合适的方法执行晶片焊垫和引线的分离。引线框可以是导电的。它们可以全部由金属或金属合金制造，特别是铜、铜合金、铁镍、铝、铝合金、钢、不锈钢、或其它合适的材料。引线框可以电镀有诸如铜、银、铁镍、或镍磷的导电材料。在制造期间，引线框的引线可以例如以S形状的方式弯曲。一个或多个接触片可以用于使器件内的部件彼此电耦接。例如，可以通过接触片将半导体芯片的电极电耦接至外部接触元件(诸如引线框的引线)。每个接触片具有至少两个接触区，该接触区用于将接触片附接至器件的至少两个部件。接触区包括朝着接触片所附接的部件延伸的突出体。每个突出体可以具有至少5μπι的高度。由于突出体，接触片的接触区可以具有梳状结构。因此，接触区的轮廓包括峰和谷，其可以从接触片的一个侧面向接触片的另一个侧面延伸。可选地，峰的宽度和/或谷的宽度可以是规则的或不规则的。此夕卜，可选地，峰的高度和/或谷的高度可以是规则的或不规则的。接触片可以焊接至部件。对此，可以使用扩散焊接工艺。下面描述的器件包括外部接触元件(或外部接触垫)，其可以是任何形状和尺寸。外部接触元件可以从器件外部达到，因此允许从器件外部电接触半导体芯片。因此，外部接触元件可以具有从器件外部可以达到的外部接触面。此外，外部接触元件可以是导热的，并且可以用作驱散半导体芯片产生的热量的散热器。外部接触元件可以由任何期望的导电材料构成，例如由诸如铜、铝或金的金属，金属合金，或导电有机材料构成。一些外部接触元件可以是引线框的引线。器件可以包括封装材料，例如覆盖器件中至少一部分部件的模塑材料。模塑材料可以是任何合适的热塑或热凝材料。可以采用例如压缩模塑、注塑、粉料模塑、或液态模塑的各种技术，从而利用模塑材料覆盖部件。器件可以具有安装面。该安装面可以用于将器件安装至另一部件上，例如，诸如PCB (印制电路板)的电路板。外部接触元件，具体地，外部接触面可以设置在安装面上从而允许将器件电耦接至其上安装了该器件的部件。诸如焊锡球的焊锡沉淀、或其它合适的连接元件可以用于在器件与其上安装了该器件的部件之间建立电的以及特别是机械连接。图I示意性示出半导体器件100的截面图。半导体器件100包括至少由晶片焊垫
11和第一引线12组成的引线框10。半导体器件100还包括半导体芯片15，该芯片具有第一电极16和第二电极17。第一电极16设置在半导体芯片15的第一表面19上,第二电极17设置在半导体芯片15的第二表面20上。第二表面20与第一表面19相对。具有第一接触区26和第二接触区27的接触片25被放置为使得第一接触区26置于第一引线12之上而第二接触区27置于半导体芯片15的第一电极16之上。突出体28自第一接触区26和第二接触区27延伸。每个突出体28具有至少5 μ m的高度Cl1。 图2A至图2C示意性示出半导体器件200的制造方法，在图2C中以截面图示出。如图2A所示，提供至少由晶片焊垫11和第一引线12组成的引线框10。使用扩散焊接工艺，将第一表面19上具有第一电极16以及第二表面20上具有第二电极17的半导体芯片15安装在晶片焊垫11上，如图2B所示。通过使用扩散焊接工艺，将接触片25附接至第一引线12和半导体芯片15的第一电极16，如图2C所示。接触片25包括具有突出体28的两个接触区26、27，该突出体从接触区26、27延伸且具有至少5 μ m的高度屯。图3A至图3H (统称图3)示意性示出图3H中示出的半导体器件300的制造方法的实施方式。器件300是图I示出的器件100和图2C示出的器件200的实现。因此，下面描述的器件300的细节同样可以应用于器件100和200。此外，下面描述的制造方法的细节同样可以应用于图2A至图2C中示出的制造方法。由相同的参考标号表示器件100、200和300的相似或相同部件。图3A示意性示出引线框10。以顶部平面图(顶部)、沿着顶部平面图中绘出的线A-A’的截面图(中部)和沿着顶部平面图中绘出的线B-B’的截面图(底部)示出引线框10。引线框10包括晶片焊垫11、第一引线12、第二引线13、以及第三引线14。引线12至14从晶片焊垫11的一侧基本上平行地突出。第二引线13与晶片焊垫11的一侧相连。晶片焊垫11与引线12至14可以由坝(系杆)连结，为清楚起见并未在图3A中示出该坝(系杆)。如图3A的截面图所示，引线12至14设置在不同于晶片焊垫11的平面中，可替换地，也可设置在同一平面中。在一个实施方式中，引线框10包括另外的晶片焊垫和引线。在一个实施方式中，引线12至14设置在晶片焊垫中的不同侧面。引线框10由金属或金属合金制造，具体地，铜、铜合金、铁镍、铝、铝合金、或其它导电材料。在一个实施方式中，引线框10镀有导电材料，例如铜、银、铁镍、或镍磷。引线框10的形状没有任何尺寸和几何形状的限制。例如，引线框10可以具有从ΙΟΟμπι到Imm范围内的厚度，或甚至更厚。引线框10可以通过冲孔、铣削、或压印金属板制造。图3Β示意性示出半导体芯片15，其是功率半导体芯片且安装在晶片焊垫11上。在一个实施方式中，另外的功率半导体芯片安装在引线框10的另外的晶片焊垫上，这在图3B中没有示出。半导体芯片15以其第二面20面向晶片焊垫11以及其第一面19远离面向晶片焊垫11的方式安装在晶片焊垫11上。半导体芯片15在第一面19上具有第一电极16、在第二面20上具有第二电极17。第一电极16和第二电极17是负载电极。此外,半导体芯片15在其第一面19上具有第三电极18。第三电极18是控制电极。晶片焊垫11的顶面大于半导体芯片15的第二面20。半导体芯片15被配置作为功率晶体管，例如功率MOSFET、IGBT, JFET或功率双极型晶体管、或功率二极管。在功率MOSFET或JFET的情况下，第一电极16是源电极，第二电极17是漏电极，以及第三电极18是栅电极。在IGBT的情况下，第一电极16是发射体电极，第二电极17是集电极，以及第三电极18是栅电极。在功率双极型晶体管的情况下，第一电极16是发射体电极，第二电极17是集电极，以及第三电极18是基极。在功率二极管的情况下，第一和第二电极16、17是阴极和阳极，并且没有第三电极。在操作期间，在第一电极16和第二电极17之间可以施加高于5V、50V、100V.500V或1000V的电压。施加于第三电极 18的切换频率可以是在IKHz到IOOMHz的范围内，但是也可以在这个范围外。第二电极17通过扩散焊接而电耦接以及机械耦接至晶片焊垫11。对于此，通过喷射或其它合适的物理或化学沉积方法，将焊接材料30沉积在第二电极17上或晶片焊垫11的上表面上。在一个实施方式中，当半导体芯片15仍然在晶圆粘合(wafer bond)中时,焊接材料30沉积在第二电极17上，这意味着在为了产生独立的半导体芯片而分割半导体晶圆之前，在半导体晶圆上沉积焊接材料30。在一个实施方式中，焊接材料30由AuSruAgSn、CuSn> Sn、Auln、Agin、AuSi 或 CuIn 构成。为了产生焊接接头，由热板将引线框10加热至焊接材料30的熔化温度以上的温度。例如，引线框10被加热至200°C到400°C范围内的温度，具体地，在280°C到320°C的范围内。在一个实施方式中，将引线框10和半导体芯片15都置于烤炉中，并且加热至适当的温度。使用能够拾取半导体芯片15且将它放置在晶片焊垫11上的拾放工具。在焊接工艺期间，可以将半导体芯片15按压在晶片焊垫11上达适当的时间(IOms到200ms的范围)，特别地，长达约50ms。在扩散焊接工艺期间，通过焊接材料30与晶片焊垫11和半导体芯片15的高熔化材料形成耐热和高机械稳定性的金属间相的事实，焊接材料30在晶片焊垫11与半导体芯片15之间产生能够经受住高温的金属接头。金属间相(intermetallic phase)具有高于用于产生该金属间相的焊接材料30的熔化温度。在该工艺中，低熔化焊接材料30完全转变，即，它逐渐完全变成金属间相。该工艺是扩散控制的，并且它的持续时间随着焊接材料30的层厚度的增加而增加。在一个实施方式中，晶片焊垫11与半导体芯片15之间的间隙d2在焊接工艺之后小于I μ m。图3C示意性示出分别在半导体芯片15的至少一部分第一电极16和第一引线12的上表面上沉积的焊接材料层31和32。在一个实施方式中，在已经形成晶片焊垫11与半导体芯片15之间的焊接接头之后沉积焊接材料层31、32。通过使用印刷、分流或任何其它合适的技术来沉积焊接材料层31、32。焊接材料层31、32具有从5 μ m到10 μ m范围内的厚度d3。在一个实施方式中，分别在第一电极16的接触区和第一引线12上沉积焊接材料层31、32，接触片稍后置于该焊接材料层上。在一个实施方式中，半导体芯片15的第一电极16涂覆有镍或铜或允许在扩散焊接工艺中产生焊接接头的任何其它金属或金属合金层。该层的厚度在O. 5μπ 到5μπ 的范围内。此外，可以在具有厚度为ΙΟμπ 到200 μ m的范围内的镍或铜层上沉积银或金层。银或金层防止镍或铜层氧化。图3D示意性示出放置于第一引线12和半导体芯片15之上的接触片25。接触片25具有面向引线12的第一接触区26以及面向半导体芯片15的第一电极16的第二接触区27。突出体28从第一接触区26和第二接触区27延伸。每个突出体28具有至少5 μ m的高度Cl1，具体地，在5μπι到IOym的范围内。在一个实施方式中，突出体28的高度(I1比焊接材料层31、32的高度d3小I μ m至2 μ m。如果高度d3是10 μ m,那么高度(I1是8 μ m至9 μ m。突出体28可以(例如)具有如图3D所示的大体上为矩形的形状，但是同样可以具有任何其它合适的形状。在一个实施方式中，突出体28在接触区26、27上形成峰和谷(从接触片25的侧面40向第一接触区26中与侧面40相对的侧面41延伸)。在第二接触区27中，峰和谷从侧面40向接触片25的侧面42延伸。在一个实施方式中，峰和谷在垂直于上述方向的方向上延伸或在任何其它方向上延伸。
接触片25可以由金属或金属合金制造，具体地，由铜、铜合金、铁镍、或其它合适的导电材料制造。接触片25的形状不限于任何尺寸或几何形状。接触片25可以具有如图3D示例性示出的形状，但是也可以是任何其它形状。在一个实施方式中，接触片25的厚度d4在100 μ m到200 μ m的范围内。通过压印、冲孔、按压、切割、锯、铣削、或任何其它合适的技术制造接触片25。通过压印、冲孔、蚀刻、或任何其它合适的技术制造包括突出体28的接触区26、27。在一个实施方式中，突出体28的宽度(15在IOym到IOOym的范围内。在一个实施方式中，相邻突出体之间的距离(16在ΙΟμπ 到ΙΟΟμπι的范围内。图3D还示出接触片25的第二接触区27与半导体芯片15的第一电极16之间的界面的放大部分。正如从该示图看到的，接触片25被按压在焊接材料层31中，使得突出体28的底面与第一电极16的顶面之间的间隙d7在I μ m到2 μ m的范围内。在一个实施方式中，相邻突出体28之间的空间完全填充焊接材料。接触片25的第一接触区26与第一引线12之间的界面类似于第二接触区27与第一电极16之间的交界面。突出体28与第一引线12之间的间隙同样在Ιμπι到2μπι的范围内。图3Ε示意性示出引线框10连同半导体芯片15和接触片25放置在烤炉中。在烤炉中，部件暴露于高于层31和32的焊接材料的熔化温度的温度。焊接材料的熔化温度可以低于260°C，具体地，可以是230°C左右。烤炉中的温度可以在280°C到320°C的范围内，具体地，300°C左右。在一个实施方式中，部件放置在烤炉中不超过60秒，具体地，30秒至60秒。在烤炉中，执行扩散焊接。在扩散焊接工艺期间，焊接材料在第一接触区26与第一引线12之间以及第二接触区27与第一电极16之间产生金属接头，通过焊接材料与接触片25、第一引线12、以及第一电极16的高熔化材料形成耐热和高机械稳定性的金属间相50的事实，该金属结构也能够经受住高温。金属间相50具有高于用于产生金属间相50的焊接材料的熔化温度。设定烤炉中的温度，使得其低于金属间相50的熔化温度。在一个实施方式中，金属间相50的熔化温度高于300°C。因此，金属间相50在它们仍然在烤炉中时可以凝固。由于上述工艺是扩散控制的，所以它的持续时间随着焊接材料层厚度的增加而增力口。由于从接触区26、27分别朝向第一引线12和第一电极16延伸的突出体28，所以在突出体28的底面与第一引线12或第一电极16的顶面之间仅存在薄的焊接材料层。在该区域中，低熔化材料因此首先完全转变为金属间相50。由于部件放置于烤炉中不超过60秒，所以相邻突出体28之间的焊接材料部分没有转变为金属间相50。因此，当从烤炉中取出部件时，接触片25与第一引线12之间的界面以及接触片25与第一电极16之间的界面具有如图3E底部的放大图中示出的结构。在接触片25与第一引线12或与第一电极16之间的间隙在I μ m到2 μ m的范围内的情况下，仅存在金属间相50。在剩余区域中，焊接材料没有完全转变为金属间相。由于金属间相50，接触片25牢固地附接至第一引线12和半导体芯片15。图3F示意性示出接触片25附接至第一引线12和半导体芯片15之前或之后，在半导体芯片15的第三电极18与第四引线14之间建立的电连接。通过如图3F所示的引线接合进行互连。例如，球焊或楔焊用作产生一条或多条接合线51的互连技术。接合线51由金、铝、铜、或任何其它合适的导电材料制成。在一个实施方式中，代替引线接合，将接触片放置于第三电极18和第三引线14 上。接触片可以具有从其接触区延伸的、类似于接触片25的突出体28的突出体。图3G示意性示出对设置在引线框10上的部件进行封装的模塑材料52。模塑材料52可以封装器件300的任何部分，但是留下接触片25的上表面和引线12的一部分未覆盖。此外，晶片焊垫11的一部分可以未覆盖有模塑材料52，具体地，该部分为晶片焊垫11的底面。如图3G所示，模塑材料52的顶面可以连同接触片25的顶面形成平面。在一个实施方式中，模塑材料52还覆盖接触片25的顶面。模塑材料52可以由任何合适的热塑性或热凝材料构成，具体地，它可以由通常在当前半导体封装技术中使用的材料构成。可以使用各种技术以利用模塑材料52覆盖器件300的部件，例如，压缩模塑、注塑、粉料模塑、或液态模塑。在利用模塑材料52封装之前或之后，通过锯或切割引线框10来分离引线框10从而使各个器件300彼此分离。同样可以使用诸如蚀刻、铣削、激光烧蚀、或压印的其它分离方法。图3H示意性示出引线12至14 (例如)以S形状方式弯曲以形成如图3H所描述的阶。例如，在剪切和成形工艺期间可以执行弯曲引线12至14。在一个实施方式中，引线12至14的端在接触片25的方向上弯曲。引线12至14被弯曲，使得它们的顶面53、54和55分别(在图3H中通过虚线示出)设置在平面56 (B卩，由接触片25的暴露顶面和模塑材料52的顶面所定义的平面)中。引线12至14的其它配置也可以。具体地，引线12至14以及接触片25用作器件300的外部接触元件，其中引线12至14分别耦接至半导体芯片15的第一电极16、第二电极17和第三电极18。引线12至14的表面53至55和接触片25的暴露面可以用作外部接触面，用于将器件300电耦接至例如电路板(诸如PCB)的其它部件。器件300的表面56可以用作安装面，用于将器件300安装在电路板上。对于本领域的技术人员显而易见的是，器件300仅旨在作为示例性实施方式，并且可以有许多变化。尽管图3H中示出的实施方式中的器件300恰好包括一个半导体芯片，但是器件300可以包括两个以上半导体芯片和/或无源器件。半导体芯片和无源器件可以在功能、尺寸、制造技术等方面不同。例如，在器件300中可以包括控制半导体芯片15的半导体芯片和/或另一功率半导体芯片。在接触芯片25的接触区26、27上产生突出体28的一种方法是使用金属成形加工工艺。在该工艺中，压印在接触片25上产生所期望的图案。图4A至4D示意性示出在接触区26、27上产生突出体28的另一方法。首先提供接触片25，其中在图4A中示出接触片25的接触区。在这种情况下，接触区具有平坦的主面60。然后，如图4B所示在接触区的主面60上沉积蚀刻掩模61。为此，抗蚀膜被层压在接触区的主面60上,这是光可结构化的(photostructurable)。通过将具有适当波长的光暴露透过掩膜和随后的显影，在抗蚀膜中形成凹部。接下来，抗蚀膜具有图4B所示的形状。随后，接触区的主面60暴露于合适的蚀刻剂长达适当的时间。从而，离开蚀刻掩模61而被暴露的接触片25的那部分被蚀刻，并且形成如图4C所示的腔62。由于蚀刻工艺，腔62的侧壁是曲面，而不是平面。形成腔62使得接触片25的主面60与腔62的底面63的一部分交叠。然后，剥落抗蚀膜，获得如图4D所示的结构化接触片25，其可以用于制 造如图3A至图3H所示的器件300。图5示意性示出包括安装在诸如PCB的电路板70上的器件300的系统500的截面图。电路板70包括接触焊垫71，利用焊锡沉淀72将器件300的接触片25的暴露面以及引线12至14附接至该接触焊垫。在器件300的顶部上，可以附接散热器。在一个实施方式中，将器件300置于烤炉中，并且暴露于高于层31、32的焊接材料的熔化温度的温度。烤炉中的温度可以在280°C至320°C的范围内，具体地，300°C左右。在烤炉中保存器件300达适当的时间，使得层31、32的焊接材料完全转变为金属间相50。在通过分离引线框10而将器件300与其它器件分离之后以及在将器件300置于电路板70上之前(或可选地，在已经将器件300置于电路板70上之后)执行该处理。在一个实施方式中，器件300没有如上所示置于烤炉中。因此在器件300已经安置于电路板70上之后，焊接材料层31、32没有完全转变为金属间相50。在该实施方式中，在器件300操作期间，半导体芯片15产生的热量，具体地，器件300或系统500的其它部件产生足够高温度，足以将层31、32的焊接材料转变为金属间相50，如图5顶部的放大图所
/Jn ο此外，尽管仅参照几个构造中的一个，已经公开了本发明实施方式的特定特征或方面，但作为需要或对于任何给定或特定应用有利，可以将这种特征或方面结合其它实现方式的一个或多个其它特征或方面。此外，在这个意义上，在详细描述或权利要求中使用术语“包含”、“具有”、“带有”或其其他变形，这种术语旨在以类似于术语“包括”的方式来进行包括。此外，应理解的是可以在分离电路、部分集成电路或完全集成的电路或程序设计工具中实施本发明实施方式。同样，术语“示例性地”仅表示为实例，而不是最好或最佳的。同样应理解的是，为了简单以及易于理解，以相对于彼此的特定尺寸示出本文描述的特征和/或元件，而实际尺寸可以完全不同于此处示出的尺寸。尽管已经在此示出和描述了具体实施方式
，本领域的技术人员应理解的是，在不背离本发明范围的情况下，各种代替和/或等效实现方式可以替代所示出和描述的具体实施方式
。该申请旨在覆盖此处描述的具体实施方式
的任何修改或变更。因此，旨在仅通过权利要求及其等同物限制本发明。
权利要求
1.一种半导体器件，包括 引线框，包括晶片焊垫和第一引线； 半导体芯片，包括第一电极，所述半导体芯片置于所述晶片焊垫之上；以及接触片，包括第一接触区和第二接触区，所述第一接触区置于所述第一引线之上，所述第二接触区置于所述半导体芯片的所述第一电极之上，其中，多个突出体从各所述第一接触区和第二接触区延伸，并且每个所述突出体具有至少5 μ m的高度。
2.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述半导体芯片是功率半导体芯片。
3.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述第一电极设置在所述半导体芯片的第一表面上，并且所述半导体芯片还包括设置在所述半导体芯片的第二表面上的第二电极，所述第一表面与所述第二表面相对。
4.根据权利要求3所述的半导体器件，其中，所述半导体芯片以所述第二表面面向所述晶片焊垫而置于所述晶片焊垫之上。
5.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，所述引线框还包括电耦接至所述晶片焊垫的第二引线。
6.根据权利要求I所述的半导体器件，其中，各所述第一接触区和第二接触区具有梳状形状。
7.根据权利要求I所述的半导体器件，还包括在所述接触片的所述第一接触区与所述第一引线之间的第一焊接材料层。
8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中，部分所述第一焊接材料层是设置在所述接触片的所述突出体与所述第一引线之间的金属间相。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，所述金属间相具有高于所述焊接材料的剩余部分的熔化温度。
10.根据权利要求8所述的半导体器件，其中，焊接材料设置在两个相邻的金属间相之间。
11.根据权利要求I所述的半导体器件，还包括在所述接触片的所述第二接触区与所述半导体芯片的所述第一电极之间的第二焊接材料层。
12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中，部分所述第二焊接材料层是设置在所述接触片的所述突出体与所述半导体芯片的所述第一电极之间的金属间相，并且其中，所述金属间相具有高于所述焊接材料的剩余部分的熔化温度。
13.一种半导体器件，包括 引线框，包括晶片焊垫和第一引线； 功率半导体芯片，包括第一表面上的第一电极以及在与所述第一表面相对的第二表面上的第二电极，所述功率半导体芯片以所述第二表面面向所述晶片焊垫而置于所述晶片焊垫之上； 接触片，包括第一接触区和第二接触区，所述第一接触区置于所述第一引线之上，所述第二接触区置于所述功率半导体芯片的所述第一电极之上，其中多个突出体从各所述第一接触区和第二接触区延伸，并且每个所述突出体具有至少5 μ m的高度； 第一扩散焊接连接部，设置在所述接触片的所述第一接触区与所述第一引线之间；以及第二扩散焊接连接部，设置在所述接触片的所述第二接触区与所述功率半导体芯片的所述第一电极之间。
14.一种半导体器件的制造方法，所述方法包括 提供包括晶片焊垫和第一引线的引线框、包括第一电极的半导体芯片、以及包括第一接触区和第二接触区的接触片，其中，多个突出体从各所述第一接触区和第二接触区延伸，并且每个所述突出体具有至少5 μ m的高度； 将所述半导体芯片附接至所述晶片焊垫；以及 利用扩散焊接工艺将所述第一接触区附接至所述第一引线以及将所述第二接触区附接至所述半导体芯片的所述第一电极。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，通过使用扩散焊接工艺执行将所述半导体芯片附接至所述晶片焊垫。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，将所述第一接触区附接至所述第一引线以及将所述第二接触区附接至所述半导体芯片的所述第一电极包括将所述引线框置于烤炉中不超过60秒。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括:在将所述半导体芯片附接至所述晶片焊垫之后并且将所述第一接触区附接至所述第一引线之前以及将所述第二接触区附接至所述半导体芯片的所述第一电极之前，在所述第一引线上沉积第一焊接材料层以及在所述半导体芯片的所述第一电极上沉积第二焊接材料层。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述第一和第二焊接材料层具有不超过10μ m的高度。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，每个所述突出体的高度比所述第一和第二焊接材料层的高度小I μ m至2 μ m。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一电极设置在所述半导体芯片的第一表 面上，以及第二电极设置在所述半导体芯片中的与所述第一表面相对的第二表面上。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述半导体芯片以所述第二表面面向所述晶片焊垫而附接至所述晶片焊垫，并且所述引线框包括电耦接至所述晶片焊垫的第二引线。
22.—种半导体器件的制造方法，所述方法包括 提供包括晶片焊垫和第一引线的引线框； 将包括第一电极的半导体芯片附接至所述晶片焊垫； 在将所述半导体芯片附接至所述晶片焊垫之后，在所述第一引线上沉积第一焊接材料层以及在所述半导体芯片的所述第一电极上沉积第二焊接材料层； 提供包括第一接触区和第二接触区的接触片，其中，多个突出体从各所述第一接触区和第二接触区延伸，并且每个所述突出体具有至少5μπι的高度； 将所述第一接触区按压至所述第一焊接材料层，以及将所述第二接触区按压至所述第二焊接材料层；以及 执行所述第一和第二焊接材料层的扩散焊接处理。
全文摘要
本发明公开了一种包括具有突出体的接触片的半导体器件及其制造方法。该半导体器件包括具有晶片焊垫和第一引线的引线框、具有第一电极的半导体芯片、以及具有第一接触区和第二接触区的接触片。半导体芯片置于晶片焊垫之上。第一接触区置于第一引线之上，以及第二接触区置于半导体芯片的第一电极之上。多个突出体从各第一接触区和第二接触区延伸，并且每个突出体具有至少5μm的高度。
文档编号H01L23/495GK102867804SQ201210236310
公开日2013年1月9日 申请日期2012年7月6日 优先权日2011年7月6日
发明者拉尔夫·奥特伦巴 申请人:英飞凌科技股份有限公司