[发明专利]半导体装置的制造方法、半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有在金属板上接合有半导体芯片的结构的半导体装置的制造方法。

背景技术

一般而言，在使用半导体芯片时，形成为具有如下结构的半导体装置：在金属板上搭载有半导体芯片的结构被封装到绝缘性塑模树脂层中，作为端子的引线从塑模树脂层导出。

图3是从上面观察该半导体装置的一个例子的透视图。这里，在作为横长的矩形体形状的塑模树脂层91中，设有两个芯片垫（金属板）。在该结构中，半导体芯片92搭载于芯片垫93，半导体芯片94搭载于芯片垫95。引线96在上侧、下侧分别具有4根，设置为从塑模树脂层91导出。为了使这些构成期望的电路，引线96中的一部分与邻接的芯片垫93、95一体化，其他的引线96与芯片垫93、95绝缘。半导体芯片92、94中的电极、芯片垫93、95、各引线96之间利用细的焊线（bonding wire）97进行连接。焊线97也被封装在塑模树脂层91中。例如，可以采用功率半导体芯片作为半导体芯片92，采用对该功率半导体芯片进行控制的控制IC芯片作为半导体芯片94。

这里，半导体芯片92、94大多利用焊料分别接合于芯片垫93、95。在该情况下，若在半导体芯片92、94的背面形成电极，则该电极与芯片垫93、95之间的电接合以及半导体芯片92、94的固定都可以利用该焊料来进行。在该半导体装置的动作中半导体芯片92、94发热。半导体芯片92、94与芯片垫93、95之间在热膨胀率方面存在差异，因此在使用该半导体装置时，在半导体芯片92、94与芯片垫93、95之间产生因热膨胀率的差异引起的应力。因此，在该半导体装置中，耐久性相对于冷热循环来说就成了问题，在利用该焊料进行的接合中要求该相对于冷热循环的耐久性。

为了利用该焊料进行接合，大多采用焊料膏。作为该焊料膏，采用由成为焊料主要成分的金属（合金）构成的粒子（金属粒子）混合在树脂材料（焊剂（flux））中而成的材料。该焊料膏以与接合的半导体芯片92、94相应的图案通过例如丝网印刷形成于金属板上。之后，在半导体芯片搭载在其上之后进行加热，金属粒子熔化之后进行固化，由此进行了接合。此时，金属粒子熔化之后适度扩散后固化，由此进行了良好的接合。焊剂是为了成为能够涂布金属粒子的状态而混合的。但还起到如下等作用：在接合时除去金属粒子或金属板表面的氧化膜、活化金属板表面而提高对焊料膏的润湿性。因此，焊剂对强化焊料的接合也是有效的。

专利文献1中记载了如下技术：利用热硬化树脂（环氧树脂等）作为焊剂，利用在焊剂中混合有金属（焊料）粒子和由金属层覆盖的树脂填充粉末的焊料膏。图4是示意地示出在利用这种焊料膏的情况下包含接合（芯片焊接步骤）后的半导体芯片92（94）与芯片垫93（95）之间的接合部的结构的剖视图。通过利用该焊料膏，在半导体芯片92（94）与芯片垫93（95）之间形成由焊料构成的接合层（焊料接合）98，且覆盖该接合层98的周围，作为焊剂主要成分的环氧树脂硬化而形成树脂层99。在该情况下，由于树脂层99的机械强度也高，因此利用接合层98和树脂层99两者来接合半导体芯片92（94）和芯片垫93（95）。

这样半导体芯片92（94）和芯片垫93（95）接合之后，如图3所示，利用焊线97连接半导体芯片92（94）中的电极间或者它们与引线96之间，然后将该结构密封在塑模树脂层91中，由此，能够得到图3结构的半导体装置。此时，接合层98的周围被树脂层99加固，得到特别牢固的接合强度，因此能够在该半导体装置中得到相对于冷热循环的高耐久性。

专利文献1：日本特开2006-35259号公报

但是，在该结构中，实际上存在树脂层99引起的问题。图5是示意地示出图4的结构中形成的树脂层99的实际状况的剖视图。这里，在接合前的状态中，由于在金属粒子和树脂填充粉末间形成空隙，因此特别是在树脂层99中形成大量气泡100。在树脂层99硬化前的状态下，气泡100在树脂层99中移动，当气泡100到达树脂层99的表面时，有时气泡100破裂，构成树脂层99的树脂材料成为未硬化的树脂材料片101而向周围飞散。此时，该树脂材料片101飞散到例如往后应连接焊线97的引线96或半导体芯片92（94）的表面时，有时会给焊线97的接合带来不好影响。因此，有时半导体装置的可信性降低。

即，将接合后与焊接层一起形成树脂层的焊膏用于半导体芯片的接合中是难以得到有高可信性的半导体装置的。

发明内容

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供解决上述问题的发明。

本发明为了解决上述课题，形成了下面揭示的结构。