专利名称：半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件，具体而言，本发明涉及一种具有大的热功率的半导体器件。
根据第一示例的传统的半导体器件包括一个由塑料材料构成的基底以及被称为散热器的热辐射板。
传统的具有由塑料材料构成的基底的半导体器件的第二和第三示例分别在JPH-97586A以及JP2001-274202A中公开。
JPH8-55931A的图4所示的传统的半导体器件的第四示例具有大通孔的基底。在第四示例中，通过在基底上形成一层金属箔并且蚀刻该金属箔来形成配线。
在JPH10-199899A中公开的第一示例中，由于位于基底上的半导体芯片部分的尺寸不足以安装焊接球，所以半导体器件的封装尺寸就变得很大。而且，由于使用了塑料基底，第二和第三示例中每一个的热辐射都不令人满意。
在第四示例中，当配线是通过在基底上沿垂直向下的方向蒸镀形成时，由于位于大的通孔上的蒸镀金属膜凹下，因此很难形成细的配线。进而，在第四示例中，配线是通过层叠多个金属膜而形成的，每个金属膜都是在基底上通过蚀刻适当地构图形成的，这样很难获得不大于25μm宽的配线。
而且在第四示例中，由于通孔仅是通过从基底上的一个下表面对其进行蚀刻而形成的，因此形成小的通孔是很困难的。这是由于通孔的尺寸随蚀刻的反应速度的变化而变化。因此，需要增大配线的上边连接部分的尺寸，并且因此就会减少形成于各连接部分之间的配线的数目。
在包含有热辐射基底的半导体器件中，在热辐射基底的一个表面上装配了半导体芯片，在热辐射基底的另一个表面上装配了各焊接球，本发明是通过形成于基底上的多个通孔以及焊线将半导体芯片与焊接球电连接而实现上述发明目的的。根据本发明的实施例，在包括各通孔的内表面的基底的整个表面上形成了绝缘膜，每个通孔分别支撑着各焊接球，形成于基底的一个表面并且连接到具有通过焊球电连接内表面的导电通孔的配线以及半导体芯片通过焊线彼此电连接，。支撑焊接球的基底的另一个表面上的通孔的直径做成大于基底的一个表面上的通孔的直径。
根据本发明的另一个实施例，配线形成在基底的另一个表面上，并且装配于基底的一个表面上的半导体芯片通过所述焊线、穿过该通孔而与配线直接电连接。
根据本发明，由于配线是通过蒸镀形成的，因而有可能实现配线的宽度不大于0.5μm。
在本发明的优选实施例中，设计一种半导体器件封装组件，其中半导体芯片上的电极通过薄的金属线与该封装组件的配线相连，该半导体器件的封装组件包括其上装配了半导体芯片和焊接球的基底，基底具有形成于基底的一个表面上的第一孔，用于装配焊接球；第二孔，每个第二孔都具有小于第一孔的直径并且形成于基底的另一个表面上；形成于基底的整个表面上的绝缘膜，以及形成于绝缘膜上的导电金属配线，其中每个第一孔分别与每个第二孔连通。
本发明的半导体器件的基底最好是由从以下一组材料中选出而形成的，包括铜，钛，铝以及铁等的金属材料。
优选实施例的详细描述参照
图1，根据本发明实施例的半导体器件使用了金属基底。即，在一个由于其上的大电流消耗而具有大的热功率的半导体器件上，用于在其一个表面上装配诸如IC、LSI等的半导体芯片、以及在另一个表面上装配焊接球111的基底109是由金属形成的。铜，钛或者铁等，可以用作形成基底109的金属材料。
用于支撑焊接球111的多个孔112形成于金属基底109的另一表面上，焊接球111通过蚀刻、钻孔或者激光机加工装配于该基底上。在金属基底109的一个表面上，同样，相应数目的孔113形成于相应的位置上，每个孔113具有小于焊接球支撑孔112的直径。焊接球支撑孔112以及较小的孔113彼此连通从而形成了相应数目的通孔。
进而，由氧化硅，氧化钛，氮化铝或者树脂构成的绝缘膜108通过蒸镀或者粘结等方式形成于包括各通孔内表面在内的基底的整个表面上，然后，将诸如铜或者铝的导电金属的第一配线层107形成于基底109的一个表面上的绝缘膜108上。
通过重复类似的操作，就能够获得以配线层的迭层结构的形式呈现的配线。此后，半导体芯片101就通过使用粘合剂被结合到金属基底109上，而焊线102通过引线接合工艺连接到半导体芯片101的焊盘104上，之后，半导体芯片101和焊线都由树脂密封。可替换的是，焊线可以采用突起接触(bump contact)和树脂密封的方式连接到焊盘上。导电金属膜也是通过在每一个通孔的内表面上蒸镀而形成的，焊接球111放在每个相应的焊接球支撑孔112中，并且通过回流工艺结合到焊接球支撑孔112上，从而提高了热辐射效率。因此，本发明的半导体器件就能够以较低的成本制造。
下面将参照附图1对其进行详细地描述，形成于125μm厚的铜基底109的另一表面(即，下面表面)上的焊接球支撑孔112以挂钟的形式呈现。这样的焊接球支撑孔112具有稍稍小于焊接球的直径，就是，例如，400μm，并且能够从金属基底109的下面表面通过对金属基底109蚀刻到大约100μm的深度而获得。
此后，每个孔都具有大约30μm直径的较小的孔113通过蚀刻的方式从其上表面蚀刻大约25μm的深度形成于金属基底的一个表面(即上表面)上，以便使得小孔113与各自相应的焊接球支撑孔112连通。绝缘膜108可以通过氧化金属基底109的整个表面而形成。之后，在基底109的上表面上的绝缘膜108的表面上涂敷了抗蚀剂从而形成了抗蚀膜，并且在基底109的上表面上，通过对该抗蚀膜进行曝光而形成第一配线层107。在这种情况下，与配线的材料相同的导电金属层110就形成于每个焊接球支撑孔112的内表面上。
以这种方式，焊接球支撑孔112以及小孔113就彼此连通从而形成了通孔。此后，第二配线层106以及所需数目的后续配线层形成于金属基底109的上表面上，这样就得到了所需的配线。随后，半导体芯片101就被装配于其上，并且半导体芯片101的电极通过引线接合法与配线电连接。
包含有半导体芯片101以及配线的基底109的上表面由树脂103密封，随后焊接球111装配于焊接球支撑孔112中。
附图2到附图8是图1所示的半导体器件的横截面视图，示出了根据本发明的制造流程。如图2所示，基底109的下表面首先被涂敷一层抗蚀剂从而形成了抗蚀膜。抗蚀膜的预定位置被曝光并且通过蚀刻金属基底109的所述曝光位置而形成了焊接球支撑孔(211，212)，每一个焊接球支撑孔的直径都稍稍小于焊接球111的直径。对于具有125μm厚度的基底，每一个被蚀刻到大约100μm的深度的焊接球支撑孔(211，212)形成了挂钟的形状。
之后，类似地，在基底的上层表面上形成孔(311，312)，每一个孔具有大约30μm的直径，如图3所示。
随后，基底109的整个表面就通过氧化剂被氧化，从而形成了金属氧化绝缘膜608，如图4所示。既而，如图5所示，基底109的两个表面都被涂敷了抗蚀剂，从而形成了抗蚀膜，并且预定位置的抗蚀膜被曝光。随后，去除抗蚀膜，并且在基底109的上表面的预定位置蒸镀导电金属，从而形成了第一配线层107，以及在挂钟形孔的内表面上形成导电层110。此后，类似地，在金属基底的上表面上形成了绝缘层606，如图6所示，并且随后形成了第二配线层106。第三和随后的各配线层也类似地形成。
而后，半导体芯片101就通过使用粘结剂105装配在基底109的上表面上，而半导体芯片101的各电极被引线接合至第二配线106，随后装配了半导体芯片101的基底109被树脂103密封，如图7所示。此后，由树脂密封的基底109被颠倒过来，并且焊接球111被安装在焊接球支撑孔上，如图8所示。而后，焊接球111通过回流工艺流入到焊接球支撑孔112中，从而使得导电层110与第一配线层107连接。
接下来，将参照附图9描述根据本发明的第二实施例的半导体器件，在图9中，通过蚀刻、钻孔或者激光机加工等方式在将要进行引线接合的部分铜基底909上形成多个接合孔911。
铜箔922通过粘结剂905被粘结到铜基底909的下表面上。在接合孔911中被曝光的铜箔922的部分没有粘结剂，该部分将成为焊盘。为了使焊盘和在其上装配了焊接球的区域彼此电连接，铜箔922被构图，从而形成了配线924。可替换的是，在焊盘和需要在其上装配焊接球的区域之间的配线924可以通过蒸镀而取代铜箔的构图而形成。
半导体芯片901装配于基底909上，其是以这种方式加工形成的，就是通过粘结剂905以及引线接合而实现的。引线接合可以通过将焊线902的一端与铜箔922相结合，然后通过所谓的反向接合(reversebonding)技术将其另一端与半导体芯片902的焊盘相接合来完成。以这样的方案，可以将形成在基底上的接合孔911的直径最小化，除了要在其中装配焊接球的部分之外，基底的其他部分被绝缘膜923覆盖，然后焊接球911被装配于焊接球装配位区域上。
如上所述，根据本发明的半导体器件，其中半导体芯片直接装配于诸如由具有较大热传导性的铜构成的金属基底上，在其上形成配线，并且装配了焊接球。因此，通常所必不可少的散热器，现在已经不需要了，从而，与传统的半导体器件相比，装配面积也减少了。
权利要求
1.一种半导体器件，包括热辐射基底，具有其上装配了半导体芯片的一个表面以及多个形成于其上的通孔，所述通孔从所述的一个表面向另一表面延伸；多个焊接球，与在所述基底上装配的配线电连接，所述的焊接球布置在所述基底的所述另一个表面上；各焊线，一端连接到所述半导体芯片的焊盘上，另一端通过所述通孔电连接到多个所述焊接球上；以及树脂，用于将所述的半导体芯片以及所述焊线密封在所述基底的所述一个表面上。
2.如权利要求1所述的半导体器件，其中所述的基底是由金属材料形成的。
3.如权利要求2所述的半导体器件，其中所述的通孔的内表面被导电层所覆盖，并且所述的各焊接球由所述各通孔支撑。
4.如权利要求3所述的半导体器件，其中所述基底的所述一个表面上的所述通孔的直径小于所述基底的另一个所述表面上支撑所述焊接球的通孔的直径。
5.如权利要求2所述的半导体器件，进一步包括形成于所述基底整个表面上的绝缘膜、以及由形成于所述绝缘膜上的多个导电金属配线层的迭层结构形成的配线。
6.如权利要求2所述的半导体器件，其中所述的焊线的另一端穿过所述的通孔并且电连接到安装在所述基底的另一个表面上的所述配线上。
7.如权利要求2所述的半导体器件，其中所述的金属材料选自如下的一组材料，包括铜、钛、铝和铁。
8.如权利要求5所述的半导体器件，其中所述的绝缘膜选自如下的一组材料，包括氧化硅，氧化钛，氮化铝以及树脂。
全文摘要
一种半导体器件，该半导体器件包括一个在其一个表面上装配有半导体芯片，在另一个表面上装配有焊接球的金属基底，半导体芯片通过形成于基底之上的通孔以及焊线电连接到焊接球上。在包括有通孔的内侧表面的整个基底的表面上形成了绝缘膜并且焊接球由通孔支撑，这样连接到导电通孔的配线以及半导体芯片就通过焊线被连接起来。在支撑焊接球的另一个表面的通孔的直径大于基底的一个表面上的通孔的直径。
文档编号H05K3/44GK1438698SQ0310384
公开日2003年8月27日 申请日期2003年2月12日 优先权日2002年2月13日
发明者木村直人 申请人:恩益禧电子股份有限公司