半导体装置的制造方法
【专利说明】半导体装置
[0001]关联申请
[0002]本申请享受以日本专利申请2014-15294号(申请日:2014年I月30日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包括基础申请的全部内容。
技术领域
[0003]实施方式涉及半导体装置。
【背景技术】
[0004]近年来，在功率器件中，为了低电阻化，作为芯片和外部引线的连接构造，提出了不适用引线接合，而使用了铜等板状的连接器或者连接带的构造，这样的产品也逐渐增多。
[0005]另外，提出了使搭载在芯片上的连接器从树脂中露出、从安装基板侧的封装下表面和封装上表面这两面散热的构造。在该构造中，担心使封装上表面露出所致的特有的问题，要求针对该问题的解决方案。
【发明内容】
[0006]本发明提供可靠性高的半导体装置。
[0007]根据实施方式，半导体装置具备:第I引线框架；第2引线框架，相对所述第I引线框架隔开间隔地设置；半导体芯片，设置于所述第I引线框架上；树脂，对所述半导体芯片进行密封；以及连接器。所述半导体芯片具备:具有第I面和与所述第I面相对的第2面的半导体层；设置于所述第I面且接合到所述第I引线框架的第I电极；以及设置于所述第2面的第2电极。所述连接器具有??第I部分，设置于所述半导体芯片的所述第2面上且接合到所述第2电极；以及第2部分，从所述第I部分向所述第2引线框架侧突出，比所述第I部分更薄，且接合到所述第2引线框架。所述连接器的第I部分具有:接合到所述半导体芯片的所述第2电极的接合面；与所述接合面相对、且从所述树脂露出了的散热面；以及相对所述接合面及所述散热面倾斜并被所述树脂覆盖了的侧面。
【附图说明】
[0008]图1是实施方式的半导体装置的示意剖面图。
[0009]图2(a)以及(b)是实施方式的半导体装置的示意俯视图。
[0010]图3(a)以及(b)是半导体芯片的示意平面图。
[0011]图4是实施方式的半导体装置的示意剖面图。
[0012]图5是实施方式的半导体装置的示意剖面图。
[0013]图6(a)以及(b)是实施方式的半导体装置的示意俯视图。
[0014]图7是实施方式的半导体装置的示意剖面图。
[0015]图8(a)以及(b)是实施方式的半导体装置的示意俯视图。
[0016]图9是实施方式的半导体装置的示意剖面图。
【具体实施方式】
[0017]以下，参照附图，说明实施方式。另外，在各图面中，对相同的要素附加有相同的符号。
[0018]图1是实施方式的半导体装置I的示意剖面图。
[0019]图2(a)是实施方式的半导体装置I的示意俯视图，图2(b)是去掉了树脂80的示意俯视图。在图2(b)中，关于树脂80，仅图示了侧面的外形线。
[0020]实施方式的半导体装置I具有半导体芯片10、与半导体芯片10电连接了的引线框架21、31、41、将半导体芯片10和引线框架31连接起来的连接器50、70、以及对这些要素进行密封的树脂80。
[0021]半导体芯片10是在连接设置于半导体层中的一个面侧的第I电极、和设置于另一个面侧的第2电极之间的纵向上形成电流路径的纵型器件。半导体芯片10是例如纵型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)。或者,半导体芯片10是纵型IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极型晶体管)、纵型二极管。
[0022]作为半导体，使用硅。或者，也可以使用硅以外的半导体(例如SiC、GaN等化合物半导体)。
[0023]图3(a)是半导体芯片10的第I面12的示意平面图，图3 (b)是第I面12的相反侧的第2面14的示意平面图。
[0024]如图3(a)所示，在半导体层11的第I面12中形成有第I电极13。在例如MOSFET中，第I电极13是漏电极。第I电极13占据第I面12的大部分而形成。
[0025]如图3(b)所示，在半导体层11的第2面14中，相互绝缘分离地形成有第2电极15和第3电极16。第2电极15占据第2面14的大部分而形成，在例如MOSFET中是源电极。第3电极16的面积小于第2电极15的面积，在例如MOSFET中是栅电极。
[0026]如图2(b)所示，第I引线框架21具有管芯焊盘22和多条引线23。管芯焊盘22的平面形状形成为四边形形状，多条引线23从其一边突出。第I引线框架21通过金属板的模具加工而成型，管芯焊盘22以及引线23 —体地设置。
[0027]在第I引线框架21的引线23的突出方向的相反侧，相对第I引线框架21隔开间隔地设置有第2引线框架31。
[0028]第2引线框架31具有设置在第I引线框架21侧的内部引线32、和从内部引线32突出的多条外部引线33。外部引线33向第I引线框架21的引线23的突出方向的反方向突出。内部引线32在相对外部引线33的突出方向、以及第I引线框架21的引线23的突出方向正交的方向上延伸。
[0029]第2引线框架31通过金属板的模具加工而成型，内部引线32以及外部引线33 —体地设置。
[0030]另外，在第I引线框架21的引线23的突出方向的相反侧，还相对第I引线框架21隔开间隔地设置有第3引线框架41。第3引线框架41设置于第2引线框架31的内部引线32的长度方向的旁边。第3引线框架41相对第2引线框架31隔开间隔。
[0031]第3引线框架41具有设置在第I引线框架21侧的内部引线42、和从内部引线42突出的I条外部引线43。外部引线43向与第2引线框架31的外部引线33的突出方向相同的方向突出。
[0032]如图1所示，在第I引线框架21的引线23与管芯焊盘22之间未形成阶梯，引线23的上表面和管芯焊盘22的上表面平坦地连接，引线23的下表面和管芯焊盘22的下表面平坦地连接。
[0033]关于第2引线框架31，在内部引线32与外部引线33之间的部分弯曲，在内部引线32与外部引线33之间形成有阶梯。第3引线框架41也与第2引线框架31同样地，在内部引线42与外部引线43之间的部分弯曲，在内部引线42与外部引线43之间形成有阶梯。
[0034]第2引线框架31的外部引线33的下表面处于与第I引线框架21的下表面(引线23的下表面以及管芯焊盘22的下表面)相同的高度水平。第3引线框架41的外部引线43的下表面处于与第I引线框架21的下表面、以及第2引线框架31的外部引线33的下表面相同的高度水平。
[0035]以外部引线33、43的下表面以及第I引线框架21的下表面为高度方向(上下方向)的基准，内部引线32、42的上表面比管芯焊盘22的上表面更位于上方。
[0036]半导体芯片10搭载于第I引线框架21的管芯焊盘22上。关于半导体芯片10，使形成有第I电极13的第I面12朝向管芯焊盘22侧。
[0037]第I电极13经由图1所示的导电性接合材料(例如，焊锡)25接合到管芯焊盘22。因此，半导体芯片10的第I电极13与第I引线框架21电连接。
[0038]在半导体芯片10的第2面14上搭载有连接器50。连接器50具有第I部分51和第2部分52。关于第I部分51和第2部分52，厚度相对不同，第I部分51比第2部分52更厚。
[0039]连接器50是通过金属板的模具加工而成型的，第I部分51以及第2部分52 —体地设置。连接器50由例如电传导以及热传导优良的铜构成。另外，作为连接器50，也可以使用以铜为主成分的铜合金。
[0040]第I部分51比各引线框架21、31、41的厚度更厚，例如，大于等于0.5mm且小于等于1mm。第I部分51具有经由例如焊锡等导电性接合材料55而接合到半导体芯片10的第2电极15的接合面54。另外，第I部分51具有形成在接合面54的相反侧、从树脂80露出的散热面53。
[0041]第2部分52从第I部分51向第2引线框架31侧突出。第2部分52的前端部重叠于第2引线框架31的内部引线32上，经由例如焊锡等导电性接合材料35接合到内部引线32的上表面。
[0042]因此，连接器50将半导体芯片10的第2电极15、和第2引线框架31电连接。
[0043]另外，如图2(b)所示，半导体芯片10的第3电极(栅电极)16、第3引线框架41通过栅极连接器70而电连接。或者，第3电极16和第3引线框架41也可以是引线接合连接。
[0044]栅极连接器70的一端部71经由例如焊锡等导电性接合材料接合到第3电极16。栅极连接器70的另一端部72重叠于第3引线框架41的内部引线42上，经由例如焊锡等导电性接合材料接合到第3引线框架41的内部引线42的上表面。
[0045]另外，作为上述的导电性接合材料，不限于焊锡，也可以使用例如銀膏那样的导电性膏。
[0046]半导体芯片10被树脂密封，而不受外部环境影响。树脂80覆盖了半导体芯片10、管芯焊盘22的上表面、第2引线框架31的内部引线32、第3引线框架41的内部引线42、连接器50的第I部分51的侧面、连接器50的第2部分52。
[0047]另外，树脂80覆盖了第I电极13和管芯焊盘22的接合部、第2电极15和连接器50的接合部、连接器50的第2部分52和第2引线框架31的内部引线32的接合部、第3电极16和第3引线框架41的内部引线42的接合部。
[0048]第I引线框架21的下表面(引线23的下表面以及管芯焊盘22的下表面)、第2引线框架31的外部引线33的下表面、以及第3引线框架41的外部引线43的下表面未被树脂80覆盖，从树脂80露出。
[0049]这些第I引线框架21的下表面、第2引线框架31的外部引线33的下表面、以及第3引线框架41的外部引线43的下表面针对未图示的安装基板(配线基板)的导体图案经由例如焊锡接合。
[0050]另外，如图1、图2(a)所示，连接器50的第I部分51的上表面从树脂80露出，作为散热面53发挥功能。在连接器50的散热面53上，还能够根据需要而接合散热器。
[0051]在半导体芯片10中产生的热量通过比第I电极13面积更宽的管芯焊盘22而被散热到安装基板，另外并且，通过连接器50的散热面53被散热到半导体装置I的外部(例如空气中)。即，实施方式的半导体装置I具有两面散热封装构造，特别在芯片发热量容易变大的电力用途的情况下，能够提高散热性。
[0052]连接器50的第I部分51不仅发挥半导体芯片10和第2引线框架31的电连接的功能，而且还作为发挥向安装面的相反方向的散热的散热体发挥功能。该连接器50的第I部分51搭载于半导体芯片10的正上方，第2电极15与第I部分51的接合面的面积相对半导体芯片10的第2电极15的面积的比为大于等于80%。另外，连接器50的散热面53的面积相对半导体芯片10的第2电极15的面积的比大于等于100%。
[0053]S卩，第2电极15的大部分的面被用作向连接器50的热传导