[发明专利]具有后模制镀镍/钯/金的引线的半导体装置

说明书

技术领域

本发明大体上涉及半导体装置和工艺的领域，且更明确地说，涉及用于集成电路装置和半导体组件的引线框的材料和制作。

背景技术

半导体装置的引线框提供用于稳固地定位半导体芯片的稳定支撑垫，所述半导体芯片通常是位于封装内的集成电路(IC)芯片。由于引线框(包括垫)由导电材料制成，因而当需要时，所述垫可被偏压到包含半导体装置的网路所要求的任何电位，特别是接地电位。

另外，引线框提供多个传导区段以使各种导电体紧密靠近芯片。所述区段的内部尖端与IC表面上的接触垫之间的剩余间隙是桥接连接器，所述桥接连接器通常是个别接合到IC接触垫和引线框区段的薄金属线。因此，引线材料必须适于针脚式附接所述连接器。

并且，远离IC芯片的引线区段末端(“外部”尖端)需要电性和机械性地连接到外部电路，例如连接到组装印刷电路板。在压倒多数的电子应用中，此附接通过焊接执行，常规上使用铅-锡(Pb/Sn)共晶焊料在210℃到220℃范围内的回焊温度下执行。

最后，引线框提供用于封装敏感芯片和易碎连接线的框架。由于成本较低，使用塑料材料而并非金属罐或陶瓷来进行封装已成为优选的方法。在175℃下进行的环氧基热固性化合物的传移模制过程已被实践多年。用于模制和模型固化(聚合)的温度175℃可与用于共晶焊料回焊的210℃到220℃的温度兼容。

在潮湿环境中进行的可靠性测试要求模制化合物对引线框和其封装的装置部件具有良好的粘附性。对良好粘附性的两个主要贡献因素是模制化合物对引线框的金属的化学亲和性以及引线框的表面粗糙度。

近来在电子工业中避免使用Pb而使用无Pb焊料的大体趋势将回焊温度范围推向约260℃附近。此较高的回焊温度范围使得较难维持在潮湿条件下进行可靠性测试期间避免装置分层所需要的模制化合物对引线框的粘附性。对于此温度范围，已知的引线框未提供具有良好粘附性以及低成本、简易制造性和晶须避免的金属化。

用金属薄片(约120μm到250μm)制造单片引线框已成为习惯作法。由于易于制造的原因，通常选用的起始金属为铜、铜合金和铁-镍合金(例如，所谓的“合金42”)。从原始薄片蚀刻或冲压出所需的引线框形状。以此方式，引线框的个别区段呈现薄金属条带的形式，其特定几何形状由设计决定。对于大多数目的来说，典型区段的长度显著地长于其宽度。

已展示需要对引线框起始金属进行镍镀敷，因为镍降低具有镀锡引线的装置中的锡树枝状结晶/晶须生长的倾向，而这种倾向是普遍担心的故障现象。然而，镍对于大多数模制化合物具有较差的粘附性。因此，其通常涂覆有钯或金薄层。然而，在半导体制造中降低成本的压力需要谨慎地使用贵金属。

发明内容

因此，需要低成本、可靠的引线框到模制化合物的组合粘附性、用于连接线的接合能力和避免锡树枝状结晶生长的风险。当所述引线框及其制作方法成本较低且具有足够的灵活性以应用于不同的半导体产品系列和广泛的设计和装配变化，且在达到改进过程良率和装置可靠性的目标方面取得改进时，存在技术优势。当使用已安装的设备基座完成这些创新以使得不需要投资于新型制造机器时，存在另外的技术优势。

本发明的一个实施例是一种半导体装置，其具有由基底金属、芯片安装垫和多个引线区段组成的引线框。所述区段中的每一者具有接近安装垫的第一末端和远离安装垫的第二末端。所述装置进一步具有附着于所述安装垫的半导体芯片和位于所述芯片与第一区段末端之间的电互连。封装材料覆盖芯片、接合线和第一区段末端，然而使第二区段末端保持暴露。第二区段末端的至少若干部分的基底金属由可软焊金属层和牺牲贵金属最外层覆盖。

优选的引线框基底金属是铜或铁-镍合金，优选的可软焊金属是镍，且优选的贵金属是钯层与金层的堆叠。

本发明的另一实施例是一种用于制作半导体装置的方法，所述方法以提供包含基底金属、安装垫和多个引线区段的引线框开始；所述区段中的每一者具有接近安装垫的第一末端和远离安装垫的第二末端。接下来，提供半导体芯片，且将其附着于安装垫；接着分别通过接合线或回焊元件将所述芯片与第一区段末端进行电连接。接下来，封装所述芯片、所述接合线和所述第一区段末端，然而第二区段末端仍保持暴露。

在优选的方法中，接着将第二区段末端的基底金属电解电镀上可软焊金属层，且此后电解电镀上贵金属层；且最后将所述第二区段末端进行修整和成形。或者，紧跟封装步骤之后对第二区段末端进行修整和成形，且最后将已成形的第二区段末端的基底金属无电镀敷上可软焊金属层，且此后无电镀敷上贵金属层。