半导体器件制造方法
【专利摘要】在半导体器件的组装中的导线键合中，通过作为键合工具的楔形件将Al线耦合到引线区段，之后，将楔形件从引线区段的顶部退出，并且刀具被降下并使Al线在这种状态下被切断。在随着刀具的降下而同时降下的止挡件已撞击引线区段这一时间点停止刀具的降下，并且通过刀具降下的停止而终止Al线的切割。
【专利说明】半导体器件制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]通过引证将2015年3月30日提交的包括说明书、附图以及摘要的日本专利申请N0.2015-069375的全部公开内容结合于本文中。
技术领域
[0003]本发明涉及一种半导体器件制造方法，例如，涉及一种通过使用楔形件进行导线键合的半导体器件制造技术。
【背景技术】
[0004]在功率型半导体器件中，存在这样的情况，S卩，通过Al(铝)线将半导体芯片的电极焊盘与待引出到外部的引线区段耦合在一起，以便降低ON电阻。在这种情况下所使用的Al线的线径例如为约200μπι至约μπι，8卩，大于Au(金)线和Cu(铜)线的线径。
[0005]在使用如上所述的这种大直径Al线的导线键合中，由于还有必要增大Al线的耦合部分(Al线沿该耦合部分与引线区段耦合)的面积，因此采用楔形件键合并且将键合楔形件(以下简称为楔形件)用作键合工具。在楔形件键合中，在已执行线耦合之后使用刀具等对线进行切割的技术是已知的。
[0006]顺带而言，例如，在日本未审查专利申请公开N0.Hei7(1995)-79062、2005-353903和2002-26058中公开了在导线键合中通过使用刀具将线切断的技术。此外，例如，在日本未审查专利申请公开N0.Hei(1990)-44740中公开了采用楔形件键合的导线键合技术。
【发明内容】
[0007]在楔形件键合中，当在已执行线耦合之后通过使用刀具对线进行切割时，不可避免地需要降下刀具并且以如此程度的高精确度止挡刀具，使得刀具略微咬入定位在线的正下方的引线区段，以便稳定地执行线的切割。
[0008]出于这个目的，当对线进行切割时，连接至驱动区段的楔形件安置在引线(线)上，该驱动区段与用于刀具的驱动区段相同，并且在楔形件的位置设为参考的情况下稳定降下刀具时止挡刀具的降下的位置。在该切割方法中，有必要确保用于将楔形件安置在线的耦合部分后面(第一方向)的引线区段上的空间，其中引线区段位于沿引线区段远离半导体芯片的第一方向的一部分上。
[0009]然而，当考虑到半导体器件的小型化而旨在使引线区段沿第一方向的长度短时，则难以确保用于将楔形件安置在引线区段上的空间，并且因此变得难以对线进行切割。因此，变得难以改进半导体器件的微型化。
[0010]本发明的其他主题和创新特征将从本说明书以及附图的描述中变得显而易见。
[0011]—种根据本发明的一个实施例的半导体器件制造方法包括以下步骤:(a)准备引线框架，该引线框架包括芯片安装区段和围绕该芯片安装区段布置的多个引线区段，(b)在步骤(a)之后，在引线框架的芯片安装区段上安装包括多个电极焊盘的半导体芯片，以及(C)在步骤(b)之后，通过多个Al线将半导体芯片的多个电极焊盘与多个引线区段分别地电耦合在一起。此外，步骤(c)包括以下步骤:(Cl)通过作为键合工具的楔形件将半导体芯片的每个电极焊盘与每个Al线电耦合在一起，以及(c2)在步骤(Cl)之后，通过楔形件使Al线压向引线区段，并且从而将Al线与引线区段电耦合在一起。步骤(c)还包括步骤(c3):在步骤(c2)之后，降下刀具构件，并且在使楔形件从引线区段的顶部退出的状态下通过刀具构件切割Al线，并且在随着刀具构件的降下而降下的止挡构件已撞击引线区段时终止通过刀具构件对Al线的切割。
[0012]另一种根据本发明的一个实施例的半导体器件制造方法包括以下步骤:(a)准备引线框架，该引线框架包括芯片安装区段和围绕该芯片安装区段布置的多个引线区段，(b)在步骤(a)之后，在引线框架的芯片安装区段上安装包括多个电极焊盘的半导体芯片，以及(C)在步骤(b)之后，通过多个Al线将半导体芯片的多个电极焊盘与多个引线区段分别地电耦合在一起。此外，步骤(C)包括以下步骤:(Cl)通过作为键合工具的楔形件将半导体芯片的每个电极焊盘与每个Al线电耦合在一起，以及(c2)在步骤(Cl)之后，通过楔形件使Al线压向引线区段，并且从而将Al线与引线区段电耦合在一起。步骤(c)还包括步骤(c3):在步骤(c2)之后，降下连接至驱动区段的刀具构件，该驱动区段与用于楔形件的驱动区段相同，并且在使楔形件从引线区段的顶部退出的状态下通过刀具构件切割Al线，并且在随着刀具构件的降下而降下的止挡构件已撞击引线区段时终止通过刀具构件对Al线的切割。
[0013]根据本发明的上述一个实施例，改进半导体的微型化是可以实现的。
【附图说明】
[0014]图1为示出由根据本发明的一个实施例的半导体器件制造方法所制造的半导体器件的结构的一个实例的平面图。
[0015]图2为透过密封元件而示出图1所示半导体器件的内部结构的一个实例的平面图。
[0016]图3为示出图2中沿A-A线所截取的结构的一个实例的剖面图。
[0017]图4为示出待安装在图1所示半导体器件上的半导体芯片的主要部分的结构的一个实例的剖面图。
[0018]图5为示出待用于图1所示半导体器件的装配的引线框架的主要部分的结构的一个实例的部分平面图。
[0019]图6为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行裸片键合(diebonding)之后所得结构的一个实例的部分平面图。
[0020]图7为示出图6中沿A-A线所截取的结构的一个实例的部分剖面图。
[0021]图8为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行导线键合之后所得结构的一个实例的部分平面图。
[0022]图9为示出图8中沿A-A线所截取的结构的一个实例的部分剖面图。
[0023]图10为示出用于根据本发明实施例的导线键合的楔形件键合器的驱动区段的结构的一个实例的示意图。
[0024]图11为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中已执行第一键合之后所得结构的一个实例的部分平面图。
[0025]图12为图11中的结构示以与楔形操作结合的一个实例的部分示意图。
[0026]图13为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中已执行第二键合之后所得结构的一个实例的部分平面图。
[0027]图14为图13中的结构示以与楔形操作结合的一个实例的部分示意图。
[0028]图15为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行线切割时所得结构的一个实例的部分平面图。
[0029]图16为图15中的结构示以与楔形操作结合的一个实例的部分示意图。
[0030]图17为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中已执行线切割之后所得结构的一个实例的部分平面图。
[0031]图18为图17中的结构示以与楔形操作结合的一个实例的部分示意图。
[0032]图19为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行楔形件键合时的工具操作的一个实例的示意图。
[0033]图20为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行楔形件键合时的工具操作的一个实例的示意图。
[0034]图21为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行楔形件键合时的工具操作的一个实例的示意图。
[0035]图22为示出从图21中箭头B所指方向观察到的结构的一个实例的示意图。
[0036]图23为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行楔形件键合时的工具操作的一个实例的示意图。
[0037]图24为示出从图23中箭头B所指方向观察到的结构的一个实例的示意图。
[0038]图25为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行楔形件键合之后通过线切割所得有益效果的一个实例的示意图。
[0039]图26为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行树脂密封之后所得结构的一个实例的部分平面图。
[0040]图27为示出图26中沿A-A线所截取的结构的一个实例的部分剖面图。
[0041]图28为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行切割和成形之后所得结构的一个实例的部分平面图。
[0042]图29为示出图28中沿A-A线所截取的结构的一个实例的部分剖面图。
【具体实施方式】
[0043]在下面的实施例中，原则上对相同或相似部分的描述不进行重复，除非另有必要。
[0044]进一步地，尽管在下面的实施例中，必要时为方便起见，描述将被分成多个部分或实施例，但这些并非彼此不相关而是彼此相关，从而覆盖一些或全部的修改例、细节、补充说明以及其他等，除非另有明确说明。
[0045]此外，在下面的实施例中，在提及构成要素等的数目(单位、数值、量、范围等的数目包括在内)的情况下，其并不限于特定的数目，并且可以至少和/或不超过特定的数目，除非另有明确说明，并且除非另外在原则上明确限定于特定的数目。
[0046]此外，在下面的实施例中，不言而喻的是，构成要素(要素步骤等也包括在内)未必是不可省去的，除非另有明确说明，并且除非另外认为在原则上明确地不可省去。
[0047]此外，在下面的实施例中，不言而喻的是，当就构成要素等而言提及“其由A包含”、“其由A组成”、“其具有A”、“其包括A”等时，其不排除以上所述之外的要素，除非另有明确说明特别地单指该要素。同样地，在下面的实施例中，当提及构成要素等的形状、其间的位置关系等时，大体近似于或类似于所述形状等的要素将被包括在内，除非另有明确说明，并且除非另外明确认为在原则上并非如此。同样的解释也适用于上述数值和范围。
[0048]以下将基于附图对本发明的实施例进行详细的描述。顺带而言，在为了描述实施例而示出的所有附图中，相同的数字指定给具有相同功能的构件，并且省略对其的相应描述。此外，就对附图的简单理解而言，存在剖面线还应用于平面图的情况。
[0049]实施例
[0050]图1为示出由根据本发明的一个实施例的半导体器件制造方法所制造的半导体器件的结构的一个实例的平面图(以下，简称为根据本实施例的半导体器件)，图2为透过密封元件示出图1所示半导体器件的内部结构的一个实例的平面图，图3为示出图2中沿A-A线所截取的结构的一个实例的剖面图，以及图4为示出待安装在图1所示半导体器件上的半导体芯片的主要部分的结构的一个实例的剖面图。
[0051 ] <半导体器件的结构>
[0052]图1至图3所示的根据本实施例的半导体器件为半导体封装，其包括密封元件3以及定位在密封元件3的内部和外部的多个引线区段I，该密封元件3密封半导体芯片(也被称为片状器件(pellet))并且由绝缘树脂等制成。顺带而言，多个引线区段I中的每个引线区段包括被密封元件3覆盖的内引线区段Ia以及从密封元件3暴露于外部(向外伸出)的外引线区段lb，并且多个外引线区段Ib(这里为两个引线区段)分别将终端(外部终端)配置成耦合至半导体器件的外部。
[0053]然后，在根据本实施例的半导体器件中，如图2和图3所示，多个外引线区段Ib从密封元件3的理想的一个侧表面3a向外伸出。另外，如图3所示，板状芯片安装区段(也称为孤岛、裸片焊盘(die pad)、头座(header)、凹座区(tub)等)lc(将半导体芯片2支撑在其上表面I ca)的下表面I cb从密封元件3的下表面3b暴露于外部。
[0054]此外，多个引线区段I的每个外引线区段Ib弯曲成鸥翼(gullwing)形状。
[0055]在本实施例中，通过把功率器件5作为包括上述结构的半导体器件的一个实例来进行描述。例如，具有沟槽栅型结构的垂直功率MISFET(金属绝缘体半导体场效应晶体管)作为功率晶体管在半导体芯片2上形成。功率MISFET的这种器件结构使得沟槽形成在表面上并且栅极嵌入在如图4所示的沟槽中。该功率MISFET包括:漏极(D)电极，形成在半导体芯片2的后表面2b上;源极(S)电极，形成在半导体芯片2的主表面2a上；以及栅极(G)电极，形成在半导体芯片2的主表面2a上;并且对半导体芯片2的后表面2b施加了大电流。此外，尽管未在图中示出，但功率晶体管可以为双极型晶体管、IGET(绝缘栅双极晶体管)等。
[0056]将参考图1至图3对功率器件5的详细结构进行描述。功率器件5包括芯片安装区段Ic和半导体芯片2;芯片安装区段Ic包括上表面Ica和与上表面Ica相对的下表面lcb，半导体芯片2通过待用作键合材料的焊接材料6而安装在芯片安装区段Ic的上表面Ica上。半导体芯片2包括:主表面2a，位于主表面2a的相对侧上的后表面2b，形成在主表面2a上的多个电极焊盘(也称为第一电极、键合电极、键合焊盘等)2c和2d，并且半导体芯片2安装在芯片安装区段Ic上，使得后表面2b面朝芯片安装区段Ic的上表面lea。
[0057]顺带而言，根据本实施例，后表面电极2e形成在半导体芯片2的后表面2b上，并且后表面电极2e配置成功率器件5中的漏极(D)电极。因此，理想的是，半导体芯片2的后表面2b(后表面电极2e)通过导电键合材料与芯片安装区段Ic电性且机械耦合。因此，在功率器件5中，焊接材料6被用作导电键合材料。
[0058]此外，由于漏极电极(后表面电极2e)形成在半导体芯片2的后表面2b上，因此产生于半导体芯片2的热量大。因此，半导体芯片2的后表面2b侧通过使用作为键合材料(裸片键合材料)的焊接材料6来充当热辐射路径。即，功率器件5这样构造，使得经由焊接材料6从半导体芯片2的后表面2b侧向芯片安装区段Ic辐射热量，并且因此芯片安装区段Ic的下表面I cb暴露于密封元件3的下表面3b。
[0059]此外，如图2所示，在芯片安装区段Ic的平面图中，沿芯片安装区段Ic的一侧布置的多个(这里为两个引线区段)引线区段I的内引线区段Ia通过导电线与半导体芯片2的电极焊盘2c和2d分别电親合在一起。顺带而言，引线宽度增加的宽幅部分(wide-width part)Iaa形成在位于半导体芯片2上的每个内引线区段Ia的端部上，并且Al线4耦合至该宽幅部^laa0
[0060]此外，在根据本实施例的功率器件5中，半导体芯片2的多个耦合电极包括电极焊盘(源极电极)2c和电极焊盘(栅极电极)2d，在平面图中，电极焊盘2d的大小小于电极焊盘2c的大小。
[0061 ]此外，图1至图3所示的密封元件3包括四个侧表面3a以及从一个侧表面3a伸出的两个外引线区段lb。另外，密封元件3密封部分的芯片安装区段lc(上表面Ica侧)、半导体芯片2以及多个Al线，使得芯片安装区段Ic的下表面Icb暴露于密封元件3的下表面3b(如图3所示)。
[0062]由于根据本实施例的半导体器件配置为功率器件5，如图2所示，从密封元件3的侧表面3a伸出的多个引线区段1(外引线区段Ib)配置为源极引线(S)Id和栅极引线(G)Iet^b夕卜，如图3所示，半导体芯片2的后表面2b配置为如上所述的漏极(D)电极(后表面电极2e)，并且因此暴露于密封元件3的下表面3b的芯片安装区段Ic的下表面Icb配置为漏极(D)电极。
[0063]顺带而言，多个外引线区段Ib的每个外引线区段与每个内引线区段Ia整体形成。如图2所示，外引线区段Ib的源极引线Id与内引线区段Ia的源极引线Id整体连结，并且外引线区段Ib的栅极引线Ie与内引线区段Ia的栅极引线Ie整体连结。
[0064]然后，Al线4a电耦合至源极引线Id的宽幅部分laa，其中Al线4a的直径大于Al线4b(栅极线)的直径，并且进一步地，Al线4a电耦合至半导体芯片2的电极(键合电极)中的电极焊盘(源极电极)2c。
[0065]也即，由于对多个引线区段I的源极引线Id施加了大于栅极电流的电流，源极引线Id经由大直径Al线4a与半导体芯片2的电极焊盘(源极电极)2c电耦合在一起。
[0066]另一方面，Al线4b电耦合至内引线区段Ia的栅极引线Ie的宽幅部分laa，其中Al线4b的直径小于Al线4a的直径，并且进一步地，Al线4b电耦合至半导体芯片2的电极(键合电极)中的电极焊盘(栅极电极)2d。
[0067]此外，如图2所示，与芯片安装区段Ic连结的悬挂引线(hanging lead)lf从密封元件3的侧表面3a伸出。
[0068]顺带而言，例如，芯片安装区段lc，与芯片安装区段Ic连结的悬挂引线，以及多个引线区段1(包括内引线区段Ia和外引线区段lb)由含有主成分Cu(铜)的Cu合金制成。此外，在本实施例中，例如，用于将半导体芯片2与芯片安装区段Ic耦合在一起的键合材料为焊接材料5。然后，例如，所述线由Al (铝)等制成。在这种情况下，Al线4a的直径例如为约300μπι至约500μηι，而Al线4b的直径例如为约125μηι。此外，例如，密封元件3由热固性环氧树脂等制成。然而，上述构件的尺寸和材料并不限于上述尺寸和材料。
[0069]〈半导体器件制造方法〉
[0070]图5为示出待用于图1所示半导体器件的装配的引线框架的主要部分的结构的一个实例的部分平面图，图6为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行裸片键合之后所得结构的一个实例的部分平面图，以及图7为示出图6中沿A-A线所截取的结构的一个实例的部分剖面图。此外，图8为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行导线键合之后所得结构的一个实例的部分平面图，以及图9为示出图8中沿A-A线所截取的结构的一个实例的部分剖面图。
[0071]1.引线框架的准备
[0072]首先，准备了具有如图5所示配置的引线框架7。在引线框架7中形成多个器件区域7a，其中每个器件区域中可以形成一个如图1所示的功率器件5。在每个器件区域7a中形成芯片安装区段Ic以及布置在侧(在附近、周围等)上的多个引线区段I。在根据本实施例的引线框架7中，平面图中呈方形的一个芯片安装区段Ic以及对应于方形芯片安装区段Ic的一侧布置的两个引线区段I和一个悬挂引线If被包含在每个器件区域7a中。
[0073]此外，每个引线区段I和悬挂引线If分别与框架区段7b连结，并在它们的端部处由框架区段7b支撑在与其芯片安装区段Ic侧相对的侧上。芯片安装区段Ic由与引线区段7b连结的悬挂引线If支撑。
[0074]然后，在每个引线区段I的芯片安装区段Ic侧端部分上形成引线宽度增加的宽幅部分laa。该宽幅部分Iaa为线待耦合至的区域。
[0075]2.裸片键合
[0076]在已准备引线框架之后，如图6和图7所示，执行导线键合。即，半导体芯片2通过键合材料(裸片键合材料)安装在引线框架7的芯片安装区段Ic的上表面Ica上。在本实施例中，焊接材料6被用作键合材料。从而，将半导体芯片2的后表面2b粘附至芯片安装区段Ic的上表面lc。
[0077]顺带而言，如图6所示，在半导体芯片2的主表面2a上形成多个电极焊盘2c和2d。
[0078]3.导线键合
[0079]在已执行裸片键合后，如图8和图9所示，执行导线键合。这里，位于半导体芯片2的主表面2a上的电极焊盘2c和2d通过Al线4a与分别对应于电极焊盘2c和2d的内引线区段Ia电親合在一起。
[0080]详细描述来说，半导体芯片2的电极焊盘2c通过Al线4a与内引线区段Ia(图2所示的源极引线Id)电耦合在一起，并且半导体芯片2的电极焊盘2d通过Al线4b与另一个内引线区段Ia(图2所示的栅极引线Ia)电耦合在一起。
[0081]顺带而言，在本实施例的导线键合中，由于使用大直径Al线4a，因此采用楔形件键合，该楔形件键合使用如图10所示的楔形件8作为键合工具，之后将对楔形件8进行描述。
[0082]在根据本实施例的导线键合工艺中，首先，在图2所示的源极电极(电极焊盘2c)上执行导线键合。即，半导体芯片2的电极焊盘(源极电极)2c通过楔形件键合经由大直径Al线4a与图2所示的源极引线Id(内引线区段Ia)电耦合在一起。
[0083]在这种情形下，Al线4a的内引线区段Ia侧(第二侧)耦合至内引线区段Ia的宽幅部^laa0
[0084]然后，在源极电极上已执行导线键合之后，在栅极电极(电极焊盘2d)上执行导线键合。即，半导体芯片2的电极焊盘(栅极电极)2d通过楔形件键合经由Al线4b与图2所示的栅极引线Ie(内引线区段Ia)电耦合在一起，其中Al线4b的直径小于Al线4a的直径。
[0085]在这种情形下，与源极电极的情况类似，Al线4b的内引线部分Ia侧(第二侧)耦合至内引线区段Ia的宽幅部分laa。
[0086]接着，将对根据本实施例的导线键合(楔形件键合)进行详细描述。顺带而言，尽管，这里将通过实例的方式以大直径Al线4a的楔形件键合为例进行描述，但是也通过与Al线4a相同的键合方法对小直径Al线4b进行楔形件键合。
[0087]图10为示出用于根据本发明实施例的导线键合的楔形件键合器的驱动区段的结构的一个实例的示意图，图11为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中已执行第一键合之后所得结构的一个实例的部分平面图，以及图12为图11中的结构示以与楔形操作结合的一个实例的部分示意图。此外，图13为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中已执行第二键合之后所得结构的一个实例的部分平面图，图14为图13中的结构示以与楔形操作结合的一个实例的部分示意图，以及图15为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行线切割时所得结构的一个实例的部分平面图。进一步地，图16为图15中的结构示以与楔形操作结合的一个实例的部分示意图，图17为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中已执行线切割之后所得结构的一个实例的部分平面图，以及图18为图17中的结构示以与楔形操作结合的一个实例的部分示意图。
[0088]首先，将参照图10对用于根据本实施例的楔形件键合的楔形件键合器的驱动区段的结构的一个实例进行描述。
[0089]如图10所示，在根据本实施例的楔形件键合器中，适于对线进行切割的刀具9(刀具构件)连接至与第一致动器(驱动区段)11，其与用于楔形件8的致动器相同。此外，安装了止挡件(止挡构件)10，其适于确定降下的刀具9待被止挡的止挡位置。
[0090]止挡件10连接至第一驱动器11，其与用于楔形件8和刀具9的致动器相同。
[0091]也即，在图10所示的楔形件键合器中，用于对线进行切割的刀具9以及用于确定降下的刀具9待被止挡的止挡位置的止挡件10连接至用于垂直移动楔形件8的第一致动器。
[0092]然后，布置刀具9和止挡件10，以便与楔形件8整体移动并可移动地连接至第一驱动器(驱动区段)11(与用于楔形件8的致动器相同)。
[0093]可以通过以这种方式将刀具9和止挡件10连接至第一致动器(驱动区段)11(与用于楔形件8的致动器相同)来减小器件的大小。此外，可以简化用于每个操作的控制系统。进一步地，可以沿水平方向(X-Y方向)将楔形件8和刀具9与止挡件10整体移动。
[0094]此外，刀具9和止挡件10连接至与楔形件8连接的第二致动器12，使得刀具9和止挡件10彼此整体移动。从而，可以使刀具9和止挡件10与楔形件8整体移动，并且可以使刀具9和止挡件10沿独立于楔形件8之外的Z体系(垂直方向)移动。
[0095]由于上述结构，刀具9和止挡件10以与楔形件8的垂直移动相关联的方式通过受第一驱动器11驱动而与楔形件8—起垂直移动。进一步地，可以在楔形件8被固定的情况下，通过受连接至楔形件8的第二致动器12驱动而使刀具9和止挡件10垂直移动。
[0096]从而，在使楔形件8从引线区段I的顶部退出的状态下，在引线区段I上执行的第二键合终止之后，根据本实施例的楔形件键合器通过降下刀具9切割Al线4a，并在根据刀具9的降下而降下的止挡件10已撞击引线区段I时终止通过刀具9对Al线4a的切割。
[0097]也即，提供止挡件10作为止挡构件而用于止挡刀具9的降下。当与刀具9的降下同时降下的止挡件10撞击引线区段I时，也止挡刀具的降下，并且在这时终止通过刀具9的线切割。
[0098]顺带而言，可以将楔形件8、刀具9和止挡件1连接，以便可以彼此独立地移动。
[0099]此外，如图10所示，止挡件10布置成沿楔形件8远离半导体芯片2的第一方向P与楔形件8—起夹置刀具9。换言之，刀具9沿第一方向P布置在楔形件8与止挡件10之间。再换言之，止挡件10沿与第一方向P相对的第二方向Q布置在刀具9的前方。
[0100]此外，止挡件10的下端部分(下表面)10a和刀具9的下端部分(边缘)9a布置在高于楔形件8的下端部分(下表面)8a的位置。
[0101]进一步地，刀具9的下端部分(边缘)10a向下略微伸出超越止挡件10的下端部分1a0
[0102]此外，止挡件10的下端部分(下表面)10a沿第一方向P的长度制成短于楔形件8的下端部分(下表面)沿第一方向P的长度。
[0103]接着，将对在根据本实施例的导线键合工艺的第一键合与第二键合之间执行的工具操作的粗略工序进行描述。
[0104]如图11和图12所示，执行第一键合。即，在半导体芯片2的电极焊盘2c上执行楔形件键合。这里，半导体芯片2的电极焊盘2c通过使用楔形件8与Al线4a电耦合在一起。
[0105]此时，如图10所示，止挡件10的下端部分(下表面)10a和刀具9的下端部分(边缘)9a布置在高于楔形件8的下端部分(下表面)8a的位置。从而，可以避免刀具9的下端部分(边缘)和止挡件10的下端部分(下表面)10a与半导体芯片2的主表面2a的接触，同时通过由楔形件8使Al线4a压向半导体芯片2的电极焊盘2c来执行导线键合。
[0106]也即，由于刀具9的下端部分(边缘)9a和止挡件10的下端部分(下表面)10a处于向上远离楔形件8的下端部分(下表面)8a的状态，因此可以在执行导线键合时防止刀具的边缘与半导体芯片2的表面(主表面2a)接触。
[0107]从而，可以在执行第一键合时(当在半导体芯片2上执行楔形件键合时)防止刀具9和止挡件10损坏半导体芯片2。
[0108]在完成第一键合之后，如图13和图14所示，执行第二键合。这里，通过楔形件8使Al线4a压向引线区段I，以便将Al线4a与引线区段I电耦合在一起。具体地，如图13所示，Al线4a电耦合至内引线区段Ia的宽幅部分laa。
[0109]在第二侧(内引线区段Ia侧)上已执行线耦合之后，如图15和图16所示，通过刀具9切割Al线4a。这里，在使楔形件8从引线区段I的顶部(内引线区段Ia的宽幅部分laa)退出的状态下，降下刀具9并通过刀具9切割Al线4a，并且在与刀具9 一起降下的止挡件10已撞击引线区段I时止挡刀具9的降下。同时通过止挡刀具9的降下完成对Al线4a的切割。
[0110]如图17和图18所示，在已执行线切割之后，楔形件8、刀具9以及Al线4a上升并从引线区段I退出。从而，通过Al线4a将半导体芯片2的电极焊盘2c与引线区段I耦合在一起。
[0111]接着，将对在根据本实施例的导线键合工艺的第二键合与线切割之间执行的工具操作的细节进行描述。
[0112]图19为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行楔形件键合时的工具操作的一个实例的示意图，图20为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行楔形件键合时的工具操作的一个实例的示意图，并且图21为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行楔形件键合时的工具操作的一个实例的示意图。另外，图22为示出从图21中箭头B所指方向观察到的结构的一个实例的示意图，图23为示出在图1所示半导体器件的装配中的导线键合工艺中执行楔形件键合时的工具操作的一个实例的示意图，图24为示出从图23中箭头B所指方向观察到的结构的一个实例的示意图，并且图25为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行楔形件键合之后通过线切割所得有益效果的一个实例的不意图。
[0113]在第一键合已终止之后，楔形件8移动到内引线区段Ia的宽幅部分Iaa上，如图19所示。顺带而言，由于当楔形件8正在移动并且当楔形件8已布置在内引线区段Ia的宽幅部分Iaa上时，刀具9的下端部分(边缘)9a以及止挡件10的下端部分(下表面)10a布置在高于楔形件8的下端部分(下表面)8a的位置，因此可防止刀具9和止挡件10接触Al线4a。
[0114]因此，可降低Al线4a可能损坏的可能性并且可改进功率器件5的可靠性。
[0115]在楔形件8已移动到内引线区段Ia的宽幅部分Iaa上之后，楔形件8由于受图10所示第一致动器11的驱动而降下，并且Al线4a由于楔形件8而压向宽幅部分Iaa上，从而使得Al线4a与内引线区段Ia的宽幅部分Iaa接耦合，如图20所示。顺带而言，在根据本实施例的楔形件键合中，通过施加例如超声波和负载来执行键合。
[0116]顺带而言，由于当正在执行键合时，刀具9的下端部分(边缘)9a和止挡件10的下端部分(下表面)10a布置在高于楔形件8的下端部分(下表面)8a的位置，可在正执行键合时防止刀具9和止挡件10与Al线4a接触，并且从而可降低Al线4a损坏的可能性并可改进功率器件5的可靠性。
[0117]如图21所示，通过执行根据本实施例的楔形件键合，在宽幅部分Iaa上形成Al线4a的耦合部分4c，并且Al线沿着耦合部分4c与内引线区段Ia的宽幅部分Iaa耦合。
[0118]在Al线4a已与内引线区段Ia的宽幅部分Iaa耦合之后，楔形件8、刀具9和止挡件10发生一次这种程度的略微上升，使得它们与Al线4a脱离接触并且在保持楔形件8、刀具9和止挡件10上升的状态下进一步沿着第一方向P移动，从而使得楔形件8从引线区段I的顶部退出。在楔形件8已退出之后，楔形件8由于受到图10所示第一致动器11驱动而降下，并且楔形件8的移动在楔形件与Al线4a略微接触的位置处停止。然后，通过第二致动器12使刀具9与止挡件10—起降下，并且通过刀具9开始Al线4a的切割，如图21所示。
[0119]当切割Al线4a时保持楔形件8与Al线4a接触(通过在楔形件8上作用轻微的负载而使楔形件8压向在Al线4a上)。顺带而言，如图22所示，在止挡件10的包括下端部分1a的端部上设置分叉支腿部分10b，并且由于分叉支腿部分1b的设置，使得止挡件10形成为当正在切割Al线4a时不与Al线4a的耦合部分4c接触。
[0120]使刀具9和止挡件10降下，直到止挡件10的每个支腿部分1b的下端部分1a在这种状态下撞击引线区段I的宽幅部分Iaa为止。然后，在止挡件10已撞击引线区段I的宽幅部分Iaa的时间点时停止刀具9的降下，如图23和图24所示，并且从而使得Al线4a的切割终止。
[0121]顺带而言，如图23所示，由于刀具9的下端部分(边缘)9a向下伸出略微超出止挡件10的下端部分10a，刀具9的下端部分(边缘)9a撞击内引线区段Ia的宽幅部分Iaa要略微早于止挡件10的下端部分1a撞击引线区段I的宽幅部分laa。
[0122]从而，刀具9的下端部分(边缘)9a略微切入(咬入)到宽幅部分Iaa中，并且由于刀具9的下端部分(边缘)9a而在宽幅部分Iaa中形成小的切口(刀具斑痕)。也即，可通过降下刀具9而确定地切割Al线4a直到刀具9的下端部分(边缘)9a确定地切入到宽幅部分Iaa中为止，并且因此可防止使得Al线4a部分地未切割。
[0123]此外，操作者可通过确认由于刀具9的下端部分(边缘)9a而在宽幅部分Iaa中形成小的切口(刀具斑痕)来防止形成Al线4a的未切割部分。
[0124]另外，如图24所示，止挡件10的包括下端部分1a的端部形成为支腿部分10b，这些支腿部分布置在Al线4a的两侧上，从而跨在Al线4a的耦合部分4c之上。换言之，布置在两侧上以跨在Al线4a的耦合部分4c之上的支腿部分1b设置在止挡件10的端部上，并且两个支腿部分I Ob的前端形成为止挡件1的下端部分I Oa。
[0125]从而，可使得止挡件10撞击在宽幅部分Iaa上，使得止挡件10跨在耦合部分4c之上，Al线4a通过分叉支腿部分1b而沿着该親合部分与宽幅部分Iaaf禹合。
[0126]因此，当止挡件10的下端部分1a已撞击引线区段I的宽幅部分Iaa上时，可防止止挡件10与Al线4a的耦合部分4c接触，并且可防止耦合部分4c损坏。
[0127]另外，如图23所示，当通过刀具9执行线切割时，楔形件沿着第一方向P从引线区段1(内引线区段Ia的宽幅部分laa)退出并处于待命状态，并且在这种状态下在楔形件8正下方形成空间部分13。然后，如图21所示，当通过刀具9执行线切割时，优选的是楔形件8的下端部分8a与Al线4a接触。也即，当执行线切割时，优选的是，在其中楔形件8轻微推动Al线4a的状态下执行线切割，也即，楔形件8以小的负载持续推动Al线4a。
[0128]从而，如图21的R部分所示，可在Al线4a上形成以楔形件8的下端部分8a的形状为模型的形式(habit)。从而，如图18所示，当楔形件8已上升从而移动至下一处理过程时，可在使得Al线4a与楔形件8接触的状态下移动至下一处理过程。
[0129]因此，当在下一处理过程中执行第一键合时，可防止出现空白出射(blankshooting) (Al线4a与楔形件8的下端部分8a分离，并且在不存在Al线4a的情况下执行导线键合操作)。
[0130]在完成线与引线区段I的耦合之后，首先刀具9和止挡件10同时上升并且与引线区段I脱离接触且从该引线区段退出，然后楔形件8随后上升并且从而楔形件8、刀具9、止挡件10和Al线4a从引线区段I向上退出，如图18所示。
[0131]之后，在期望的电极焊盘2c和2d上执行导线键合，从而通过与上述相同的楔形件键合方法与对应于这些电极焊盘2c和2d的引线区段I键合，并且从而完成导线键合工艺。
[0132]4.树脂密封
[0133]图26为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行树脂密封之后所得结构的一个实例的部分平面图，并且图27为示出图26中沿A-A线所截取的结构的一个实例的部分剖面图。
[0134]在已执行导线键合之后，执行树脂密封，如图26和图27所示。这里，如图27所示，密封元件3形成有密封树脂，并且半导体芯片2、焊接材料6、A1线4a、内引线区段Ia和芯片安装区段Ic的一些部分通过密封元件3来密封。此时，执行树脂密封使得芯片安装区段Ic的下表面I cb暴露于密封元件3的下表面3b。
[0135]顺带而言，密封树脂为例如热塑性环氧树脂等。
[0136]5.镀覆成型
[0137]在已执行树脂密封之后，执行镀覆成型。
[0138]在镀覆成型工艺中，通过焊接镀覆等形成的镀覆膜形成在多个外引线区段Ib的表面以及芯片安装区段Ic的下表面Icb上。
[0139]6.标识
[0140]在已执行镀覆成型之后，执行标识。
[0141 ]在标识工艺中，例如在密封元件3表面上形成期望的标识(印记)。标识例如为产品的种类、型号等，并且通过执行激光辐射等形成标识。
[0142]7.引线切割(切片)
[0143]图28为示出在图1所示半导体器件的装配中已执行切割和成形之后所得结构的一个实例的部分平面图，并且图29为示出图28中沿A-A线所截取的结构的一个实例的部分剖面图。
[0144]在已执行标识之后，执行引线机加工。
[0145]在根据本实施例的引线切割工艺中，图2所示的相应的外引线区段Ib和悬置头If从图5所示引线框7的框架区段7b切割开，并且此外如图3所示，每个外引线区段Ib弯曲成期望的形状(这里例如鸥翼形)。
[0146]通过上述，功率器件5的组装完成。
[0147]根据本实施例的半导体器件制造方法，当在已通过楔形件8执行导线键合之后切害JAl线4a时，刀具9降下并且在使得楔形件8从引线区段I的顶部(内引线区段Ia的宽幅部分laa)向后(沿着第一方向P)退出的状态下通过刀具9切割Al线4a，如图21所示。此时，此外刀具9的降下在与刀具9 一起降下的止挡件10已撞击引线区段I的时间点停止，并且此外此时通过刀具9对AL线4a的切割完成。
[0148]也即，根据本实施例，由于已经受楔形件键合的Al线4a的切割是在使得楔形件8从引线区段I的顶部退出的状态下执行的，因此无需确保用于将楔形件8安置在引线区段I上的空间。
[0149]因此，可减小引线区段1(特别是内引线区段Ia的宽幅方向laa)沿着第一方向P的长度。从而，可通过减小图1所示功率器件5的外部尺寸来改进功率器件5的小型化。
[0150]作为对功率器件5小型化的考察的结果，本专利申请的发明人和其他人已发现，当旨在减小内引线区段Ia的宽幅部分Iaa沿着第一方向P的长度时，难以通过借助于楔形件8确定刀具9的停止位置来切割线。也即，本发明人和其他人已发现，当旨在出于功率器件5小型化的目的而减小内引线区段Ia的宽幅部分Iaa沿着第一方向P的长度时，难以执行线切害J，因为并未确保楔形件8在引线区段I上的足够的安置空间。
[0151]可构想楔形件8沿着其按压引线区段I的长度。然而，在这种情况下，线与引线区段I的耦合部分4c的面积减小，并且这导致ON电阻的增大。
[0152]因此，本专利申请的发明人和其他人已构想这样的技术理念，S卩，在刀具9降下时刀具的停止位置由不同于楔形件8的工具(止挡件10)来确定。也即，由于已经受楔形件键合的Al线4a的切割是在使得楔形件8从引线区段I的顶部退出的状态下执行的，因此无需确保用于将楔形件8安置在引线区段I上的空间，并且因此可通过减小引线区段I沿着第一方向P的长度来改进功率器件5的小型化。
[0153]另外，由于可减小引线区段I沿着第一方向P的长度，因此可增大每个芯片安装区段Ia和每个芯片的尺寸并且从而可改进功率器件5的特性。
[0154]顺带而言，根据本实施例，如图24所示，由于止挡件10撞击引线区段I使得其支腿部分1b在引线区段I上跨在Al线4a的耦合部分4c之上，因此需要小心以免损坏Al线4a。
[0155]另外，如图21所示，在楔形件8远离图2所示半导体芯片2的第一方向P上，止挡件10布置成与楔形件8—起夹置刀具9。也即，沿着第一方向P，刀具9布置在楔形件8与止挡件10之间。
[0156]从而，可使得引线区段I沿着第一方向P的长度保持在刀具9和止挡件10沿着第一方向P的总宽度的范围内。此外，由于止挡件10的支腿部分1b形成为跨在Al线4a的耦合部分4c之上，因此可将止挡件10布置在耦合部分4c之上。
[0157]因此，如图25所示可将引线区段I沿着第一方向P的长度U减小至这样的程度，SP，使得长度U略微长于楔形件8沿着第一方向P的工具长度FL。
[0158]这里，以下将给出相应构件的长度的实例。例如，楔形件8沿着第一方向P的工具长度FL为大约0.5mm，刀具9沿着第一方向P的宽度T为大约0.1mm至大约0.2mm，止挡件10沿着第一方向P的宽度S为大约0.3mm至大约0.4mm，并且引线区段I沿着第一方向P的长度U为大约0.55mm至大约0.6mm。
[0159]在上文中，已基于优选实施例具体描述了由本发明的发明人和其他人做出的本发明。然而，不言而喻的是，本分买那个不限于上述实施例，并且在不背离本发明要旨的范围内可以多种方式进行改变和修改。
[0160]尽管例如在上述实施例中已描述其中将致动器用作用于使楔形件8、刀具9和止挡件10竖直移动的驱动区段，然而可将气缸等用作用于使楔形件8、刀具9和止挡件10等竖直移动的驱动区段。
【主权项】
1.一种半导体器件制造方法，包括以下步骤: (a)准备引线框架，所述引线框架包括芯片安装区段和围绕所述芯片安装区段布置的多个引线区段； (b)在步骤(a)之后，将包括多个电极焊盘的半导体芯片安装在所述引线框架的所述芯片安装区段上；以及 (C)在步骤(b)之后，通过多个Al线将所述半导体芯片的所述电极焊盘与所述引线区段分别地电親合在一起， 其中步骤(C)包括以下步骤 (Cl)通过作为键合工具的楔形件将所述半导体芯片的每个电极焊盘与每个Al线电耦合在一起， (c2)在步骤(Cl)之后，通过所述楔形件将所述Al线压向所述引线区段，并且从而将所述Al线与所述引线区段电耦合在一起，以及 (c3)在步骤(c2)之后，降下刀具构件，并且在使所述楔形件从所述引线区段的顶部退出的状态下通过所述刀具构件切割所述Al线，并且在随着所述刀具构件的降下而降下的止挡构件已撞击所述引线区段这一时间点终止通过所述刀具构件对所述Al线的切割。2.根据权利要求1所述的半导体器件制造方法， 其中，所述止挡构件被布置成沿着所述楔形件远离所述半导体芯片的第一方向与所述楔形件一起夹置所述刀具构件。3.根据权利要求2所述的半导体器件制造方法， 其中，在步骤(c3)中，所述止挡构件被制成为撞击所述引线区段，使得所述止挡构件跨在所述Al线的耦合部分之上，所述Al线沿着所述Al线的所述耦合部分与所述引线区段耦入口 ο4.根据权利要求3所述的半导体器件制造方法， 其中，在步骤(c2)中，所述止挡构件的下端部分布置在比所述楔形件的下端部分更高的位置处。5.根据权利要求4所述的半导体器件制造方法， 其中，所述刀具构件的下端部分向下伸出超过所述止挡构件的下端部分。6.根据权利要求5所述的半导体器件制造方法， 其中，在步骤(c3)之后，当通过所述刀具构件切割所述Al线时，在所述楔形件正下方形成间隔部分。7.根据权利要求6所述的半导体器件制造方法， 其中，所述刀具构件和所述止挡构件被附接成彼此整体地移动。8.根据权利要求7所述的半导体器件制造方法， 其中，所述止挡构件的下端部分沿着所述第一方向的长度比所述楔形件的下端部分沿着所述第一方向的长度更短。9.一种半导体器件制造方法，包括以下步骤: (a)准备引线框架，所述引线框架包括芯片安装区段和围绕所述芯片安装区段布置的多个引线区段； (b)在步骤(a)之后，将包括多个电极焊盘的半导体芯片安装在所述引线框架的所述芯片安装区段上；以及 (C)在步骤(b)之后，通过多个Al线将所述半导体芯片的所述电极焊盘与所述引线区段分别地电親合在一起， 其中步骤(C)包括以下步骤 (Cl)通过作为键合工具的楔形件将所述半导体芯片的每个电极焊盘与每个Al线电耦合在一起， (c2)在步骤(Cl)之后，通过所述楔形件将所述Al线压向所述引线区段，并且从而将所述Al线与所述引线区段电耦合在一起，以及 (c3)在步骤(c2)之后，降下被附接至与用于所述楔形件的驱动区段相同的驱动区段的刀具构件，并且在使所述楔形件从所述引线区段的顶部缩回退出的状态下通过所述刀具构件切割所述Al线，并且在根据随着所述刀具构件的降下而降下的止挡构件已撞击所述引线区段这一时间点终止通过所述刀具构件对所述Al线的切割。10.根据权利要求9所述的半导体器件制造方法， 其中，所述止挡构件被附接至与用于所述楔形件和所述刀具构件的驱动区段相同的驱动区段。11.根据权利要求9所述的半导体器件制造方法， 其中，所述止挡构件被布置成沿着所述楔形件远离所述半导体芯片的第一方向与所述楔形件一起夹置所述刀具构件。12.根据权利要求11所述的半导体器件制造方法， 其中，在步骤(c3)中，所述止挡构件被制成为撞击所述引线区段，使得所述止挡构件跨在所述Al线的耦合部分之上，所述Al线沿着所述Al线的所述耦合部分与所述引线区段耦入口 ο13.根据权利要求12所述的半导体器件制造方法， 其中，在步骤(c2)中，所述止挡构件的下端部分布置在比所述楔形件的下端部分更高的位置处。14.根据权利要求13所述的半导体器件制造方法， 其中，所述刀具构件的下端部分向下伸出超过所述止挡构件的下端部分。15.根据权利要求14所述的半导体器件制造方法， 其中，在步骤(c3)之后，当通过所述刀具构件切割所述Al线时，在所述楔形件正下方形成间隔部分。
【文档编号】H01L21/60GK106024653SQ201610182732
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】冲嶋和彦
【申请人】瑞萨电子株式会社