具有改进的锁定性质的封装半导体器件的制作方法

专利名称：具有改进的锁定性质的封装半导体器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有较高可靠性的封装半导体器件的制造方法，具体地涉及一种表面安装技术领域中这种半导体器件的封装。本发明还涉及这种半导体器件，以及包括这种半导体器件的印刷电路板。
背景技术：
国际半导体技术路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors)是由半导体工业专家组提出的文档集。这些专家代表了包括美国、欧洲、 日本、韩国和台湾的半导体工业协会的研究组织。这些文档代表在如下技术领域中研究方向的最佳选择(包括直到未来约15年的时间线)系统驱动/设计、测试&测试设备、前端工艺、光刻、IC互连、工厂集成、装配&封装、环境、安全&健康、生产率提高、度量、建模&仿真、新兴研究器件和新兴研究材料。为了跟上ITRS路线图的步伐，在现有技术中可以看到对于封装的强烈关注，特别是在表面安装技术(SMT)中。在这一领域，方形扁平式封装(QFT)已经流行了很长一段时间。QFP是引线从四条边中每一条边伸出的集成电路封装。其主要用于表面安装。在现有技术中已经报道了间距范围从0. 4至1. 0mm、管脚从32至超过200个的QFP形式。特殊情况包括低剖面(LQFP)和薄QFP(TQFP)。QFP封装类型在90年代初期在欧洲和美国变得普遍，但是从70年代以来在日本消费电子产品中已经使用了 QFP部件，大多数QFP部件通常在相同印刷电路板板上与孔式安装部件、有时是插槽式安装部件混合使用。方形扁平式无引线(QFN)或微引线框(MLF)封装将集成电路与印刷电路板物理地且电学地相连。QFN是一种表面安装技术，是无需通孔(through-hole)将IC与PCB表面相连的几种技术之一。QFN封装与方形扁平式封装类似，但是在QFN封装中，端子/引线主要位于封装底侧，并且不会延伸超出封装侧面、或者只会略微延伸超出封装侧面。这是一种由平面铜引线框基板构成的近芯片级封装(CSP)塑料密封封装。封装底部上的周界固定点 (land)提供与PCB的电连接。在大多数情况下，封装包括暴露的热焊盘(pad)以改进IC(向 PCB)的热传递。通过热焊盘中的金属过孔(via)可以进一步促进热传递。可以在因特网找到关于QFN的大量信息，例如通过以下链接http//www, hdsemitech. com/query/upload/1116489164. pdfhttp://www, freescale. com/files/analofi/doc/app note/AN1902. pdfhttp://www.unisemRroup. com/pdf/articles/829 Low Cost Mul tiple RowELP. pdf非预先公开欧洲专利申请09179896. 7公开了一种制造半导体器件的方法，该方法包括i)提供包括基板和已构图导电层的基板载体，其中已构图导电层限定了接触焊盘；ii)使用已构图导电层作为掩模(限定出基板中的接触区)，来刻蚀基板载体；iii)提供半导体芯片；iv)利用粘附层将所述半导体芯片安装到已构图导电层上，使得半导体芯片覆盖至少一个沟槽，并且留下与相应沟槽相邻的接触焊盘中的一部分未覆盖，用于将来的引线键合；V)在半导体芯片的相应端子和基板载体的相应接触焊盘之间提供引线键合； vi)提供模制化合物(molding compound)覆盖基板载体和半导体芯片；以及vii)刻蚀基板载体的背面以暴露出沟槽中的模制化合物。该发明还涉及一种利用这种方法制造的半导体器件，以及涉及一种包括这种半导体器件的印刷电路板。该发明能够实现减小的最小键合焊盘间距。半导体器件在器件周界具有按设计可润湿的端子侧。这一特征能够实现关于板安装质量的自动板检测。因此将非预先公开专利申请09179896. 7整体结合在此作为参考。表面安装技术中已知封装的一个问题是在安装到PCB期间，不能总是确保它们的可靠性，即需要进一步增加封装的可靠性。

发明内容
本发明的第一目的是提供一种制造具有改进可靠性的半导体器件的方法。本发明的第二目的是提供一种更加可靠的半导体器件，以及具有改进板级可靠性的、包括这种半导体器件的PCB板。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定了有利的实施例。在第一方面，根据第一目的，本发明涉及如权利要求1所述的方法。本发明特征的效果如下。在(构成封装方法的一部分的)该方法中，光致抗蚀剂层设有具有预成形侧壁的开口，使得在用导电材料填充开口用于形成接触焊盘之后，接触焊盘的另外侧壁的至少之一沿具有与相应侧壁正交的分量的方向包括突出部(包含在光致抗蚀剂层的原始开口中)。随后，在将半导体芯片设置在接触焊盘上之后，提供保护化合物， 使得覆盖半导体芯片，也至少覆盖相应侧壁上的突出部(此时已经去除了光致抗蚀剂层)。 因此，将接触焊盘更好地锁定到半导体芯片上，导致了封装半导体器件的更高可靠性。在这一阶段必须注意的是，现有技术公开了更加复杂的方法，其中在光致抗蚀剂层开口之外形成突出部。现有技术的这种方法不但具有更加复杂的缺点，而且具有导致更厚接触焊盘的严重缺点，显著地增加了成本。限定了接触焊盘的导电层可以包括子层的叠层，例如包括具有金镀层的镍层的叠层(NiAu)或者镍、钯、金的叠层(NiPdAu)。重要的是导电层至少在一定程度上适于锁定至保护化合物，并且适于引线键合。在根据本发明的方法实施例中，在设置光致抗蚀剂层时，光致抗蚀剂层包括非光致抗蚀剂材料的颗粒，其中由于光致抗蚀剂层中的颗粒在预成形侧壁中的存在，预成形侧壁具有粗糙的表面，其中在填充开口时，所述另外侧壁具有与光致抗蚀剂层的粗糙表面相对应的另外粗糙表面。该方法的这一实施例是预成形光致抗蚀剂侧壁的第一有利方式，使得在填充开口期间在开口内形成突出部(即，该实施例中的众多突出部)。这里必须注意的是在现有技术的方法中，将光致抗蚀剂层中的开口侧壁的粗糙表面认为是不希望的效果， 即，发明人故意采用本领域普通技术人员不会自动考虑的措施，因为其对于电场具有不利影响。发明人认识到在封装应用中，这些不利效果不太重要，此外积极的锁定效果大大超过这种不利效果。在根据本发明的方法实施例中，颗粒是薄片状或者纤维状的。这种形状的颗粒具有这样的优势它们产生抗蚀剂中的开口侧壁的合适粗糙表面。然而，本发明并非限制于这种形状。可以使用任意其他合适的形状，只要颗粒的形状使得它们可以粘到接触焊盘材料， 并且在去除(显影)颗粒最初所处的光致抗蚀剂层之后颗粒至少部分地保留。在根据本发明的方法实施例中，颗粒包括从包括以下材料的组中选择的材料环氧树脂和玻璃或者任意其他合适的材料，例如陶瓷材料。重要的是材料具有足够的固有强度，此外表现出对于保护化合物和接触焊盘材料的适当粘附性。在根据本发明的方法实施例中，在设置光致抗蚀剂层时，按照锥形方式形成开口的预成形侧壁，使得开口的宽度朝着第一侧面增加，其中在填充开口时，按照与光致抗蚀剂层的侧壁相对应的锥形方式形成另外侧壁。该方法的这一实施例是预成形光致抗蚀剂侧壁的第一有利方式，使得在填充开口期间在开口内形成突出部(通过在开口第一侧面处的尖锐角落形成所述突出部)。这里必须注意的是在现有技术的方法中，将光致抗蚀剂层中的开口侧壁的粗糙表面认为是不希望的效果，即发明人故意采用本领域普通技术人员不会自动考虑的措施，因为其对于电场具有不利影响。发明人认识到在封装应用中，这些不利效果不太重要，此外积极的锁定效果大大超过这种不利效果。在根据本发明的方法实施例中，在设置基板时，基板包括第一侧面处实质上平坦的表面。设置具有平坦表面的基板(例如铜基板)确保了在传统的光刻工艺期间，按照锥形方式(由于基板表面的光散射)形成光致抗蚀剂的侧壁，即开口的宽度朝着第一侧面而增加。在实施例中，传统的光刻工艺包括旋涂或者丝网印刷光致抗蚀剂层；在光致抗蚀剂上设置掩模；将光致抗蚀剂层通过UV光曝光；以及显影光致抗蚀剂层。通常在铜基板的情况下，为了防止形成锥形的侧壁，通过作为清洁蚀步骤的铜预刻蚀来粗糙化表面。根据本发明的方法实施例还包括刻蚀基板的第二侧面。该方法的这一实施例确保了将接触焊盘电学隔离。在第一变体中，通过刻蚀完全地去除了基板，即在接触焊盘的第二侧面处形成接触区(或者多个接触区)。在第二变体中，没有完全去除基板，在接触焊盘的第二侧面处保留了一部分基板，即在基板的第二侧面上形成接触区(其与相应的接触焊盘电连接)。在有利的实施例中，对于基板材料选择性地进行基板的刻蚀。根据本发明的方法实施例还包括在设置保护化合物之前，在半导体芯片的端子和基板的接触焊盘之间设置引线键合。根据本发明的方法实施例还包括在与接触焊盘相关联的第二侧面处的接触区上设置焊接材料，所述焊接材料配置用于附接至印刷电路板的收纳触点。在根据本发明的方法实施例中，设置焊接材料包括在基板的第二侧面上丝网印刷焊料膏或者焊料球。根据本发明的方法实施例还包括在预定的时间段期间将半导体器件加热到预定温度，以获得焊接材料的回流，用于在接触区的位置处在半导体器件背面上形成焊料隆起。根据本发明的方法实施例还包括切除接触区之外的半导体器件，以获得封装的半导体芯片。在根据本发明的方法实施例中，在刻蚀背面期间，完全地去除了基板，使得接触区直接位于接触焊盘的第二侧面上。在第二方面，根据第二目的，本发明涉及一种利用本发明方法制造的半导体器件。在第三方面，根据第二目的，本发明涉及一种半导体器件，包括
包括导电材料的接触焊盘，具有第一侧面和第二侧面，所述接触焊盘具有至少一个锥形侧壁，使得所述接触焊盘的宽度朝着第一侧面而增加；半导体芯片，设置在所述接触焊盘的第一侧面处，所述半导体芯片具有与所述接触焊盘电连接的端子；以及保护化合物，覆盖所述半导体芯片和所述至少一个锥形侧壁的至少一部分。半导体器件的这一实施例展现出接触焊盘的良好锁定，从而获得了非常可靠的器件。在第四方面，根据第二目的，本发明涉及一种半导体器件，包括接触焊盘，包括导电材料并且具有第一侧面和第二侧面，所述接触焊盘具有至少一个粗糙化侧壁；半导体芯片，设置在所述接触焊盘的第一侧面处，所述半导体芯片具有与所述接触焊盘电连接的端子；以及保护化合物，覆盖所述半导体芯片和所述至少一个粗糙化侧壁的至少一部分。半导体器件的这一实施例展现出接触焊盘的良好锁定，从而获得了非常可靠的器件。必须强调的是，半导体器件的锥形侧壁实施例可以有利地与粗糙化侧壁实施例相
纟口口。在根据本发明的方法实施例中，粗糙化侧壁包括颗粒，其中颗粒包括优选地与接触焊盘的导电材料不同的材料。在根据本发明的方法实施例中，颗粒的材料从包括以下材料的组中选择环氧树脂和玻璃或者任意其他合适的材料，例如陶瓷材料。重要的是材料具有足够的固有强度，此外表现出对于保护化合物和接触焊盘材料的适当粘附性。在第五方面，根据第二目的，本发明涉及一种包括本发明的半导体器件的印刷电路板，并且还包括具有用于收纳所述半导体器件的端子的载体。更可靠的半导体器件也导致更可靠的印刷电路板(PCB)，因此所述PCB也受益于本发明的半导体器件。本发明的这些和其他方面根据下文所述的实施例将变得清楚明白，并且参考下文所述的实施例来予以解释。


在附图中图1示出了封装的半导体器件；图2示出了在安装到PCB上时图1的封装半导体器件；图3示出了现有技术的封装半导体器件的一部分；图4示出了现有技术的另一封装半导体器件的一部分；图fe至5f示出了根据本发明第一实施例的制造半导体器件的方法的不同阶段；图6a至6e示出了根据本发明第二实施例的制造半导体器件的方法的不同阶段； 以及图7示出了根据本发明第三实施例的制造半导体器件的方法的阶段，其是第一和第二实施例的组合。参考数字列表Sl 第一侧面
S2
1
10
15
16
16，
17
18
20
22
22，
22”
23
24
26
30
33
35的第二二侧面)
40，
100
105
110
200
205
210
220
CS
MSPS
GSTS
第二侧面
根据第一实施例的半导体器件基板(载体) 光致抗蚀剂层光致抗蚀剂层中的开口
使用(清洁)刻蚀步骤开口向基板中的延伸部异质颗粒(例如纤维或者薄片) 抗蚀剂的粗糙侧壁(包括异质颗粒) 已构图导电层
具有粗糙侧壁的接触焊盘(第一实施例) 具有锥形侧壁的接触焊盘(第二实施例) 具有锥形粗糙侧壁的接触焊盘(第三实施例) 已构图导电层的粗糙侧壁(用于改进锁定) 已构图导电层的延伸部(在光致抗蚀剂之下) 已构图导电层的锥形侧壁(用于改进锁定) 保护化合物(模制化合物) 保护化合物的粗糙表面(用于锁定导电层) 接触区(接触焊盘的第二侧面或者如果没有完全去除基板的话则是基板
焊料隆起半导体芯片
半导体芯片100背面上的粘附层
键合引线
PCB
PCB载体 PCB的接触焊盘 PCB上的焊料隆起接触焊盘的接触表面
蘑菇状镀覆叠层草状顶部表面
具体实施例方式在本说明书描述了一种制造半导体器件的方法，其中封装了半导体器件。在封装工艺中，制造端子用于将半导体芯片与外部相连，例如与PCB相连。本发明关注于表面安装技术，并且特别关注于对QFN和QFP封装的改进，QFN和QFP封装尤其用于低管脚量IC，即所具有的键合焊盘典型地在两个和12个(或者更多的)之间的封装。为了跟上ITRS路线图的步伐，封装要求也变得越来越严格。必须缩小封装的横向尺寸。这些横向尺寸之一是键合焊盘间距。为了便于讨论详细的实施例，下面定义了一些表达方式。
在本说明书中，将半导体器件的“前侧”定义为是半导体器件的设有保护化合物的一侧。在本说明书中也将这一侧称作第一侧面。将半导体器件的“后侧”定义为与前侧相对的一侧，即接触区所处的那一侧。在本说明书中这一侧也称作第二侧面。还必须注意的是，贯穿本说明书，将相同的侧面定义用于半导体器件内的层和部件。在本说明书中，将术语“镀覆金属固定点(plated metal land) ”解释为是由镀覆金属或金属叠层构建的接触焊盘，其完全地或者部分地嵌入到保护化合物中。在本说明书中，将术语“载体”解释为可以对之进行附加镀覆工艺的基板。在本说明书所讨论的实施例中，载体是牺牲材料，因为在工艺中随后至少部分地去除所述载体 (形成隔离的接触区)。在本说明书中，将术语“保护化合物”解释为用于保护半导体器件封装内装配的半导体芯片或部件的材料。图1示出了封装的半导体器件。半导体器件1包括朝着半导体器件的第一侧面Sl 延伸的半导体芯片100以及所述器件的相对的第二侧面S2处的两个接触端子40’，所述接触端子要安装到PCB上而不要求PCB中具有孔。因此，这种器件是表面安装器件(SMD)。另外，接触端子40’在该示例中包括焊料隆起(solder bump)。在将器件焊接到PCB上的情况下，在器件自身上设置焊料隆起是有利的，在这种情况下确保了良好的电接触和良好的端子润湿性。接触端子40’每一个均设置在接触区35上。每一个接触区35与相应的接触焊盘22电连接，所述接触焊盘每一个均利用相应的键合引线110与半导体芯片100的相应端子(未示出)电连接。利用粘附层105将半导体芯片100安装到接触焊盘22上。利用诸如模制化合物之类的保护化合物30覆盖(密封)半导体芯片100(包括键合引线110)。 这种模制化合物的示例是市场上商用的EME6210、MP8000和G620A。接触焊盘22按照接触间距P间隔开，接触间距P典型地在200μπι和2mm之间的范围内。图1的模制化合物 30延伸超过了接触焊盘22的第二侧面S2。按照这种方式，将接触焊盘22锁定到半导体器件。本发明提供了比通过修改接触焊盘22的侧壁在这种器件中所实现的锁定要更好的锁定，而不会增加接触焊盘厚度。图2示出了在安装到PCB上时图1的封装半导体器件。PCB 200可以包括许多电学部件、机械部件及它们之间的连接。另外，PCB可以包括用于收纳不同种类的封装半导体器件的插槽。已经省略了所有这些部件和部分，以便于理解本发明。图2示出了具有接触焊盘210的PCB载体205，所述接触焊盘上设有另外的焊料隆起220。半导体器件1已经利用其焊料隆起40’焊接到PCB的另外焊料隆起220。在这种焊接工艺中，两个隆起熔化在一起，提供了低接触阻抗的极好电接触。现有技术中已经报道了接触焊盘(也称作金属固定点)的改进锁定的思想。图3 示出了现有技术的封装半导体器件的一部分。这种结构示出了要经由图中所示的第二侧面 S2接触的部件。该图示出了通过模制化合物30密封的一个接触焊盘22。为了简明的目的，省略了其他接触焊盘和半导体芯片(位于第一侧面Sl处)。接触焊盘22包括蘑菇状镀覆叠层MSPS。这种器件的一个严重缺点在于以多个步骤来形成接触焊盘22。在制造方法的阶段中，用导电材料填充抗蚀剂中的开口，但是在完全填充开口之后，执行另外的生长步骤，即用导电材料过填充开口。按照这种方式，获得了蘑菇状接触焊盘22。光致抗蚀剂层的厚度典型地在10至30 μ m的量级，这意味着接触焊盘22的厚度典型地在40至70 μ m的量级。这不但意味着更加耗时的生长步骤，而且也使得器件的封装更加昂贵。图4示出了现有技术的另一封装半导体器件的一部分。该结构示出了要经由图中所示第二侧面S2接触的部件。与图3类似，该图示出了通过模制化合物30密封的一个接触焊盘22。同样如图3那样，为了简明的目的，省略了其他接触焊盘和半导体芯片(位于第一侧面Sl处)。接触焊盘22包括粗糙(草状)顶部表面GTST。这种器件的一个严重缺点在于通过粗糙的顶部表面GTST没有显著地改善锁定，即只略微改善了接触焊盘和模制化合物30之间的粘附性。在以下描述中讨论了用于增加金属固定点向化合物锁定的两种替代方法。这两种方法都关注于镀覆固定点的侧壁，而无需增加其厚度(因此在制作金属固定点时保留在光致抗蚀剂层的原始开口中)。可以独立地使用所述方法，但是也可以组合所述所方法，从而获得参考图7所讨论的更强锁定效果。在十分简化的上下文中讨论所述方法，即只考虑将一个接触焊盘锁定到化合物中。图如至5€示出了根据本发明第一实施例的制造半导体器件的方法的不同阶段。 在图fe的阶段中，提供基板10(也称作载体)。例如，基板10可以包括铜。其他合适的材料是铝、铁、钢、青铜、黄铜、合金及其组合。在示例实施例中基板可以是75 μ m。在基板10 上，提供了光致抗蚀剂层15 (光子可成像镀覆抗蚀剂)。在图5的示例中，将光致抗蚀剂层 15设置在基板10的两个侧面S1、S2，但这不是必要的。可以通过旋涂或者丝网印刷步骤来提供光致抗蚀剂层15。光致抗蚀剂层15包括颗粒17形式的所谓的填充材料或异质材料。 在该示例中，颗粒17具有伸长的形状，即纤维状。可选地，它们例如可以是薄片状的。纤维状颗粒17的尺寸可以变化。在实施例中，纤维或者薄片的长度在5至50 μ m的范围，宽度在2至50 μ m的范围，高度在2至5 μ m的范围。另外，颗粒17可以包括以下材料如玻璃、 环氧树脂或者任意其他合适的材料，例如陶瓷材料。重要的是所述材料具有足够的固有强度，此外表现出对于保护化合物和接触焊盘材料的适当粘附性。在图恥的阶段中，在光致抗蚀剂层15中形成开口 16。为此可以使用传统的光刻处理步骤。因为不具备光致抗蚀剂的光子可成像性质的(异质)颗粒17的存在，如图所示在开口中形成粗糙的侧壁18。异质材料延伸到光致抗蚀剂层15的开口 16中，但是部分地留于镀覆抗蚀剂中，使侧壁具有增加的粗糙度。可选地，在图恥的阶段之后，可以执行清洁步骤(刻蚀步骤)以清洁开口 16内的基板10表面。这改善了(随后形成的)接触焊盘与基板10的粘附性。在图5c的阶段中，用导电材料20填充开口 16，限定出接触焊盘。例如可以使用镀覆技术来提供这种层，例如化学镀或者电解电镀。已构图导电层可以包括诸如金、钼、钯、 镍等材料。导电材料也可以包括子层的叠层，例如包括具有金镀层的镍层的叠层(NiAu)或者镍、钯、金(NiPdAu)的叠层。重要的是导电层适于锁定到模制化合物并且适于引线键合。 将导电材料20设置在半导体器件1的前侧Si，其在这一阶段仍然是中间产物。后侧S2与前侧Sl相对，并且是在后续阶段将形成接触端子的那一侧。在图5d的阶段中，使用传统的光刻处理步骤去除光致抗蚀剂层15，获得了最终的接触焊盘22。由于光致抗蚀剂层15的侧壁18的粗糙表面，接触焊盘22形成为具有与开口 16的侧壁相对应的粗糙表面的另外侧壁23。这种粗糙表面的一种成因是留于接触焊盘的另外侧壁23中的那部分颗粒17的存在。然而，颗粒17在制造工艺期间也引入了所述另外侧壁的表面粗糙度(因此即使在取走颗粒17的情况下，所述表面仍然是粗糙的)。因此在所述方法的该实施例中有效地获得了双重锁定特征。如前所述，颗粒17可以具有多种尺寸和形状，但是重要的是在这一步骤中，当去除了光致抗蚀剂时，纤维17的至少一部分保持粘在接触焊盘22的侧壁上。在图k的阶段中，提供了模制化合物，所述模制化合物覆盖键合焊盘、半导体芯片(未示出)和键合引线(未示出)。这种模制化合物可以是热塑性或固性塑料。用于提供模制化合物的技术同样可以看作是本领域普通技术人员所公知的。模制化合物30也覆盖了接触焊盘22的粗糙侧壁23，并且因此，模制化合物也形成为具有粗糙的侧壁33，所述粗糙的侧壁33有效地密封了接触焊盘22的另外侧壁23的突出部，即将接触焊盘或者金属固定点22更好地锁定到化合物中。在图5f的阶段中，从第二侧面S2刻蚀基板10，在第二侧面S2处露出接触焊盘22 的接触表面Cs。在这一刻蚀步骤期间，早先在沟槽四的刻蚀工艺期间限定的接触区35彼此间隔开。所述刻蚀可以是对于基板材料10选择性地进行，但这不是必须的。图fe至5f中所公开的方法通过使得侧壁变粗糙、通过引入颗粒形状的异质材料改进了锁定，所述异质材料固定到金属固定点的侧壁并且延伸到化合物中。颗粒来自于光致抗蚀剂层15。图6a至6e示出了根据本发明第二实施例的制造半导体器件的方法的不同阶段。 将主要讨论该方法与图如至^ 所示方法的不同。首先，将讨论对于第一种方法也有效的几个其他方面。在与图恥的阶段相对应的图6a的阶段中，也在光致抗蚀剂层15中形成开口 16。 然而在这种情况下，光致抗蚀剂层15不包括异质材料的颗粒。另外，形成开口 16，使得开口的侧壁18’是锥形的(朝着第一侧面Sl更宽)。锥度可以变化，但是在任何情况下其目的是为了形成具有相应锥形效果的接触焊盘，其改进了化合物内的锁定。获得锥形侧壁18’ 的一种方式是使用具有平坦表面的基板。在铜基板的情况下，铜基板典型地具有粗糙表面和平坦表面。传统上，粗糙表面用于在其上设置相应的层。当第一侧面Sl处的基板10表面平坦时，在光刻工艺中使用光在侧壁附近典型地被反射，并且也按照一定角度反射。这在光致抗蚀剂层15显影之后典型地导致具有如图所示锥形侧壁18’的开口 16。当表面粗糙时，典型地在所述表面处实现吸收，导致了直的侧壁。在图fe至5f中没有对应图的图6b的阶段中，执行刻蚀步骤，用于清洁基板10的表面。作为该步骤的结果，开口 16延伸为具有光致抗蚀剂层15下面的延伸部16’。如下文所解释的，这促进了形成待形成接触焊盘22的侧壁的更加强的锥度。必须注意的是，这种刻蚀步骤也可以用于图fe至5f所示的流程，例如在图恥和图5c之间。在与图5c的阶段相对应的图6c的阶段中，用导电材料20填充开口 16，限定出接触焊盘。在这种情况下，将要形成的接触焊盘的另外侧壁沈与光致抗蚀剂层15的锥形侧壁18’相对应地锥形化。这一阶段的另一个方面是用导电材料填充光致抗蚀剂层15下面的延伸部16’，形成了已构图导电层M的延伸部。在与图k相对应的图6d的阶段中，已经去除了光致抗蚀剂层15，完成了具有锥形侧壁和延伸部的接触焊盘22’的形成。在与图5f相对应的图6e的阶段中，去除基板10。在多数实施例中，接触焊盘的延伸部M对于改进锁定没有贡献，因为没有将延伸部密封在模制化合物中。然而在一些实施例中，延伸部对于改善锁定有贡献，具体地在非预先公开欧洲专利申请09179896. 7中所公开的实施例，其中模制化合物延伸超过了接触焊盘22的第二侧面S2。图如至5f中所公开的方法通过制造锥形侧壁使得接触焊盘的宽度朝着第一侧面 Sl (即远离设有焊接材料的表面)增加而改进了锁定。并没有考虑未被模制化合物30密封的第二侧面处的任何延伸部对。图5和图6方法的共同之处在于预成形开口的侧壁，使得在光致抗蚀剂的开口内形成具有突出部的接触焊盘22，所述突出部沿与侧壁正交的方向延伸。也就是说，在不改变接触焊盘厚度的情况下，预成形接触焊盘的侧壁。图7示出了根据本发明第三实施例的制造半导体器件的方法的阶段，其是第一和第二实施例的组合。因此，该实施例有效地遵循图6a至图6e的流程，其中在图6a的阶段中，光致抗蚀剂配置有如参考图恥所解释的异质材料颗粒。所得到的器件包括具有粗糙锥形侧壁的接触焊盘22”，所述粗糙锥形侧壁包括具有带锥度的异质材料颗粒，这些颗粒强烈地锁定到模制化合物30中。必须注意的是在这一阶段，图5、6和7所示的方法非常适用于并行地制造多个半导体器件1。在该方法的这一阶段，也可以将基板10和接触焊盘22设计用于安装多个半导体芯片100。然而在本说明书中为了简单起见，引用了单数形式的“半导体器件”。此外，引用该术语在大多数情况下意味着该半导体器件的中间阶段。另外的处理步骤图5f、6e和7所示的器件尚未准备好安装到诸如PCB之类的载体上。具体地，还没有详细地描述功能镀覆。功能镀覆包括表面管芯键合和引线键合。将包括粘附层的半导体芯片100(也称作“管芯”)安装到接触焊盘上。在实施例中，在半导体芯片的顶部一侧上， 存在利用引线键合与接触焊盘相连的端子。粘附层可以包括在管芯切割之前在晶片级别上的预涂覆粘附剂。半导体芯片可以包括用于执行系统中电路功能的电路(未示出)。另外，可以将焊料丝网印刷到半导体芯片1的后侧上。丝网印刷是一种非常合适的技术。优选地，焊料包括无铅锡。必须注意的是，在该方法的这一阶段，本发明不限于丝网印刷。可以执行所谓的回流步骤。在^至608的时间段期间将半导体器件1加热到范围在215°C和260°C之间的温度。在这一加热步骤中，使焊料回流以在半导体器件1的后侧 S2上形成焊料隆起40’。使用丝网印刷和回流的优势在于使相对昂贵的末道(finishing) 技术不再需要。昂贵的末道技术是NiPdAu或者NiAu。在端子一侧进行这种镀覆意味着在基板的刻蚀步骤之后需要执行镀覆步骤，或者在收纳载体之前进行镀覆作为制造已构图导电层之前的步骤。已知的是按照这样方式进行的末道工艺将导致基板材料扩散到末道叠层中，其对于最后提供给终端客户的端子的润湿性具有不利效果。另外，可以切割半导体器件1 (具体地，当使用单一的基板10制作多于一个器件时)。切割线典型地位于接触区35的区域之外。在切割之后，半导体器件1是封装的半导体芯片100，并且准备好(表面)安装到PCB上，如前所述。因此，本发明提供了一种制造半导体器件1的方法，该方法包括i)提供基板10 ； )在基板10上提供光致抗蚀剂层15，光致抗蚀剂层15包括具有预成形侧壁18的开口16 ；iii)用导电材料20填充开口 16，用于限定具有与预成形侧壁18相对应的另外侧壁23、 26的接触焊盘22。对侧壁18预成形，使得将开口 16中所容纳的所述另外侧壁23 J6形成为具有突出部；iv)去除光致抗蚀剂层15 ；ν)提供半导体芯片100，并且将所述半导体芯片 100安装到基板10上，使得一个端子与接触焊盘22电连接；以及Vi)提供模制化合物30， 所述模制化合物覆盖基板10和所述半导体芯片100、以及至少覆盖接触焊盘22的另外侧壁 23、26中至少之一的突出部。本发明还提供了一种利用这种方法制造的半导体器件1。半导体器件1包括a)接触焊盘22，具有预成形侧壁沈；b)半导体芯片100，具有与接触焊盘 22电连接的端子；以及c)保护化合物30，覆盖半导体芯片100和侧壁沈的至少一部分。 在第一实施例中侧壁是粗糙的，而在第二实施例中侧壁是锥形的。本发明还提供了一种包括这种半导体器件1的PCB 200。本发明促使更好地将接触焊盘22锁定到化合物30中。本发明可以应用于各种应用领域。例如，本发明可以应用于半导体器件制造，具体地应用于具有较低管脚数量的可表面安装半导体器件的封装中，即核心受限的设计。本发明的各种变体都是可能的，但是不会脱离所附权利要求所限定的本发明范围。应该注意的是上述实施例说明而不是限制本发明，在不脱离所附权利要求范围的情况下，本领域普通技术人员将能够设计许多替代的实施例。在权利要求中，放置在括号之间的任意参考符号不应该解释为限制权利要求。动词“包括”及其近义词的使用不排除存在除了权利要求中所列的元件或步骤。元件前的“一”或“一个”不排除存在多个这种元件。 本发明可以通过包括若干分立元件的硬件来实现，也可以通过适当编程的计算机来实现。 在枚举了若干装置的设备权利要求中，可以通过同一硬件来实现这些装置中的几个。在相互不同的从属权利要求中陈述具体措施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。贯穿附图，用相同的数字或标记表示类似或相应的特征。
权利要求
1.一种制造包括半导体芯片(100)的半导体器件(1)的方法，所述方法包括提供具有第一侧面(Si)和与所述第一侧面(Si)相对的第二侧面(S2)的基板(10)；在所述基板(10)的第一侧面(Si)上提供光致抗蚀剂层(15)，所述光致抗蚀剂层(15) 包括延伸到所述基板(10)并且具有预成形侧壁(18)的开口(16)；用导电材料00)填充所述开口(16)，用于限定形成用于与半导体芯片(100)的端子相连的接触焊盘(22)，其中所述接触焊盘0 具有与所述光致抗蚀剂层(1 的预成形侧壁 (18)相对应的另外侧壁03，沈)，其中对所述光致抗蚀剂层(1 的侧壁(18)预成形，使得将所述开口(16)中所容纳的所述另外侧壁(23，26)形成为沿具有与相应侧壁03J6)正交的分量的方向具有突出部；去除所述光致抗蚀剂层(15)；提供所述半导体芯片(100)，并且将所述半导体芯片(100)安装到所述基板(10)的第一侧面(Si)上，使得一个端子与所述接触焊盘0 电连接；以及提供保护化合物(30)，所述保护化合物覆盖所述基板(10)和所述半导体芯片(100)， 以及至少覆盖所述接触焊盘0 的另外侧壁03，沈)中至少之一的突出部。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在提供光致抗蚀剂层(1 时，所述光致抗蚀剂层 (15)包括非光致抗蚀剂材料的颗粒(17)，其中由于光致抗蚀剂层(1 中的颗粒(17)在预成形侧壁(18)中的存在，所述预成形侧壁(18)具有粗糙表面，其中在填充所述开口(16) 时，所述另外侧壁具有与所述光致抗蚀剂层(1 的粗糙表面相对应的另外粗糙表面。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述颗粒(17)是薄片形状或者纤维形状的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述颗粒(17)包括从包括以下材料的组中选择的材料环氧树脂和玻璃。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在提供光致抗蚀剂层(1 时，按照锥形方式形成开口(16)的预成形侧壁(18)，使得所述开口的宽度朝着第一侧面(Si)增加，其中在填充开口(16)时，按照与光致抗蚀剂层(1 的侧壁相对应的锥形方式形成所述另外侧壁 (26)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在提供基板(10)时，所述基板包括第一侧面(Si) 处实质上平坦的表面。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括刻蚀所述基板(10)的第二侧面(S2)。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，还包括在提供保护化合物(30)之前，在半导体芯片(100)的端子和所述基板(10)的接触焊盘02)之间设置引线键合(110)。
9.一种半导体器件(1)，包括:包括导电材料00)的接触焊盘(22)，具有第一侧面(Si)和第二侧面(S2)，所述接触焊盘0 具有至少一个锥形侧壁(26)，使得所述接触焊盘0 的宽度朝着所述第一侧面 (Si)而增加；半导体芯片(100)，设置在所述接触焊盘02)的第一侧面(Si)处，所述半导体芯片 (100)具有与所述接触焊盘0 电连接的端子；以及保护化合物(30)，覆盖所述半导体芯片(100)和所述至少一个锥形侧壁06)的至少一部分。
10.一种半导体器件(1)，包括接触焊盘(22)，包括导电材料00)并且具有第一侧面(Si)和第二侧面(S2)，所述接触焊盘0 具有至少一个粗糙化侧壁03)；半导体芯片(100)，设置在所述接触焊盘02)的第一侧面(Si)处，所述半导体芯片 (100)具有与所述接触焊盘0 电连接的端子；以及保护化合物(30)，覆盖所述半导体芯片(100)和所述至少一个粗糙化侧壁03)的至少一部分。
11.根据权利要求10所述的半导体器件，其中，所述粗糙化侧壁包括颗粒(17)，其中所述颗粒(17)包括优选地与接触焊盘0 的导电材料OO)不同的材料。
12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中所述颗粒(17)的材料从包括如下材料的组中选择环氧树脂和玻璃。
13.—种印刷电路板O00)，包括如权利要求9至12中任一项所述的半导体器件(1)， 并且还包括具有用于收纳所述半导体器件(1)的带端子Ο10、220)的载体005)。
全文摘要
本发明涉及一种制造半导体器件的方法，包括i)提供基板；ii)在基板上提供光致抗蚀剂层，光致抗蚀剂层包括具有预成形侧壁的开口；iii)用导电材料填充开口，以限定具有与预成形侧壁相对应的另外侧壁的接触焊盘，对侧壁预成形使得开口中容纳的另外侧壁形成为具有突出部；iv)去除光致抗蚀剂层；v)提供半导体芯片，并将半导体芯片安装到基板上，使得一个端子与接触焊盘电连接；以及vi)提供保护化合物，覆盖基板和半导体芯片、且至少覆盖接触焊盘的另外侧壁中至少之一的突出部。本发明还涉及利用这种方法制造的半导体器件以及一种包括所述半导体器件的PCB。本发明促使更好地将接触焊盘锁定到化合物。
文档编号H05K1/18GK102299085SQ20111016714
公开日2011年12月28日 申请日期2011年6月21日 优先权日2010年6月22日
发明者扬·范·凯姆鹏, 雷内·W·J·M·范登博门 申请人:Nxp股份有限公司