專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，具體而言，本發(fā)明涉及一種具有大的熱功率的半導(dǎo)體器件。
根據(jù)第一示例的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件包括一個由塑料材料構(gòu)成的基底以及被稱為散熱器的熱輻射板。
傳統(tǒng)的具有由塑料材料構(gòu)成的基底的半導(dǎo)體器件的第二和第三示例分別在JPH-97586A以及JP2001-274202A中公開。
JPH8-55931A的圖4所示的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件的第四示例具有大通孔的基底。在第四示例中，通過在基底上形成一層金屬箔并且蝕刻該金屬箔來形成配線。
在JPH10-199899A中公開的第一示例中，由于位于基底上的半導(dǎo)體芯片部分的尺寸不足以安裝焊接球，所以半導(dǎo)體器件的封裝尺寸就變得很大。而且，由于使用了塑料基底，第二和第三示例中每一個的熱輻射都不令人滿意。
在第四示例中，當(dāng)配線是通過在基底上沿垂直向下的方向蒸鍍形成時，由于位于大的通孔上的蒸鍍金屬膜凹下，因此很難形成細(xì)的配線。進(jìn)而，在第四示例中，配線是通過層疊多個金屬膜而形成的，每個金屬膜都是在基底上通過蝕刻適當(dāng)?shù)貥?gòu)圖形成的，這樣很難獲得不大于25μm寬的配線。
而且在第四示例中，由于通孔僅是通過從基底上的一個下表面對其進(jìn)行蝕刻而形成的，因此形成小的通孔是很困難的。這是由于通孔的尺寸隨蝕刻的反應(yīng)速度的變化而變化。因此，需要增大配線的上邊連接部分的尺寸，并且因此就會減少形成于各連接部分之間的配線的數(shù)目。
在包含有熱輻射基底的半導(dǎo)體器件中，在熱輻射基底的一個表面上裝配了半導(dǎo)體芯片，在熱輻射基底的另一個表面上裝配了各焊接球，本發(fā)明是通過形成于基底上的多個通孔以及焊線將半導(dǎo)體芯片與焊接球電連接而實現(xiàn)上述發(fā)明目的的。根據(jù)本發(fā)明的實施例，在包括各通孔的內(nèi)表面的基底的整個表面上形成了絕緣膜，每個通孔分別支撐著各焊接球，形成于基底的一個表面并且連接到具有通過焊球電連接內(nèi)表面的導(dǎo)電通孔的配線以及半導(dǎo)體芯片通過焊線彼此電連接，。支撐焊接球的基底的另一個表面上的通孔的直徑做成大于基底的一個表面上的通孔的直徑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，配線形成在基底的另一個表面上，并且裝配于基底的一個表面上的半導(dǎo)體芯片通過所述焊線、穿過該通孔而與配線直接電連接。
根據(jù)本發(fā)明，由于配線是通過蒸鍍形成的，因而有可能實現(xiàn)配線的寬度不大于0.5μm。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，設(shè)計一種半導(dǎo)體器件封裝組件，其中半導(dǎo)體芯片上的電極通過薄的金屬線與該封裝組件的配線相連，該半導(dǎo)體器件的封裝組件包括其上裝配了半導(dǎo)體芯片和焊接球的基底，基底具有形成于基底的一個表面上的第一孔，用于裝配焊接球；第二孔，每個第二孔都具有小于第一孔的直徑并且形成于基底的另一個表面上；形成于基底的整個表面上的絕緣膜，以及形成于絕緣膜上的導(dǎo)電金屬配線，其中每個第一孔分別與每個第二孔連通。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的基底最好是由從以下一組材料中選出而形成的，包括銅，鈦，鋁以及鐵等的金屬材料。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)描述參照

圖1，根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件使用了金屬基底。即，在一個由于其上的大電流消耗而具有大的熱功率的半導(dǎo)體器件上，用于在其一個表面上裝配諸如IC、LSI等的半導(dǎo)體芯片、以及在另一個表面上裝配焊接球111的基底109是由金屬形成的。銅，鈦或者鐵等，可以用作形成基底109的金屬材料。
用于支撐焊接球111的多個孔112形成于金屬基底109的另一表面上，焊接球111通過蝕刻、鉆孔或者激光機(jī)加工裝配于該基底上。在金屬基底109的一個表面上，同樣，相應(yīng)數(shù)目的孔113形成于相應(yīng)的位置上，每個孔113具有小于焊接球支撐孔112的直徑。焊接球支撐孔112以及較小的孔113彼此連通從而形成了相應(yīng)數(shù)目的通孔。
進(jìn)而，由氧化硅，氧化鈦，氮化鋁或者樹脂構(gòu)成的絕緣膜108通過蒸鍍或者粘結(jié)等方式形成于包括各通孔內(nèi)表面在內(nèi)的基底的整個表面上，然后，將諸如銅或者鋁的導(dǎo)電金屬的第一配線層107形成于基底109的一個表面上的絕緣膜108上。
通過重復(fù)類似的操作，就能夠獲得以配線層的迭層結(jié)構(gòu)的形式呈現(xiàn)的配線。此后，半導(dǎo)體芯片101就通過使用粘合劑被結(jié)合到金屬基底109上，而焊線102通過引線接合工藝連接到半導(dǎo)體芯片101的焊盤104上，之后，半導(dǎo)體芯片101和焊線都由樹脂密封?？商鎿Q的是，焊線可以采用突起接觸(bump contact)和樹脂密封的方式連接到焊盤上。導(dǎo)電金屬膜也是通過在每一個通孔的內(nèi)表面上蒸鍍而形成的，焊接球111放在每個相應(yīng)的焊接球支撐孔112中，并且通過回流工藝結(jié)合到焊接球支撐孔112上，從而提高了熱輻射效率。因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體器件就能夠以較低的成本制造。
下面將參照附圖1對其進(jìn)行詳細(xì)地描述，形成于125μm厚的銅基底109的另一表面(即，下面表面)上的焊接球支撐孔112以掛鐘的形式呈現(xiàn)。這樣的焊接球支撐孔112具有稍稍小于焊接球的直徑，就是，例如，400μm，并且能夠從金屬基底109的下面表面通過對金屬基底109蝕刻到大約100μm的深度而獲得。
此后，每個孔都具有大約30μm直徑的較小的孔113通過蝕刻的方式從其上表面蝕刻大約25μm的深度形成于金屬基底的一個表面(即上表面)上，以便使得小孔113與各自相應(yīng)的焊接球支撐孔112連通。絕緣膜108可以通過氧化金屬基底109的整個表面而形成。之后，在基底109的上表面上的絕緣膜108的表面上涂敷了抗蝕劑從而形成了抗蝕膜，并且在基底109的上表面上，通過對該抗蝕膜進(jìn)行曝光而形成第一配線層107。在這種情況下，與配線的材料相同的導(dǎo)電金屬層110就形成于每個焊接球支撐孔112的內(nèi)表面上。
以這種方式，焊接球支撐孔112以及小孔113就彼此連通從而形成了通孔。此后，第二配線層106以及所需數(shù)目的后續(xù)配線層形成于金屬基底109的上表面上，這樣就得到了所需的配線。隨后，半導(dǎo)體芯片101就被裝配于其上，并且半導(dǎo)體芯片101的電極通過引線接合法與配線電連接。
包含有半導(dǎo)體芯片101以及配線的基底109的上表面由樹脂103密封，隨后焊接球111裝配于焊接球支撐孔112中。
附圖2到附圖8是圖1所示的半導(dǎo)體器件的橫截面視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明的制造流程。如圖2所示，基底109的下表面首先被涂敷一層抗蝕劑從而形成了抗蝕膜?？刮g膜的預(yù)定位置被曝光并且通過蝕刻金屬基底109的所述曝光位置而形成了焊接球支撐孔(211，212)，每一個焊接球支撐孔的直徑都稍稍小于焊接球111的直徑。對于具有125μm厚度的基底，每一個被蝕刻到大約100μm的深度的焊接球支撐孔(211，212)形成了掛鐘的形狀。
之后，類似地，在基底的上層表面上形成孔(311，312)，每一個孔具有大約30μm的直徑，如圖3所示。
隨后，基底109的整個表面就通過氧化劑被氧化，從而形成了金屬氧化絕緣膜608，如圖4所示。既而，如圖5所示，基底109的兩個表面都被涂敷了抗蝕劑，從而形成了抗蝕膜，并且預(yù)定位置的抗蝕膜被曝光。隨后，去除抗蝕膜，并且在基底109的上表面的預(yù)定位置蒸鍍導(dǎo)電金屬，從而形成了第一配線層107，以及在掛鐘形孔的內(nèi)表面上形成導(dǎo)電層110。此后，類似地，在金屬基底的上表面上形成了絕緣層606，如圖6所示，并且隨后形成了第二配線層106。第三和隨后的各配線層也類似地形成。
而后，半導(dǎo)體芯片101就通過使用粘結(jié)劑105裝配在基底109的上表面上，而半導(dǎo)體芯片101的各電極被引線接合至第二配線106，隨后裝配了半導(dǎo)體芯片101的基底109被樹脂103密封，如圖7所示。此后，由樹脂密封的基底109被顛倒過來，并且焊接球111被安裝在焊接球支撐孔上，如圖8所示。而后，焊接球111通過回流工藝流入到焊接球支撐孔112中，從而使得導(dǎo)電層110與第一配線層107連接。
接下來，將參照附圖9描述根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的半導(dǎo)體器件，在圖9中，通過蝕刻、鉆孔或者激光機(jī)加工等方式在將要進(jìn)行引線接合的部分銅基底909上形成多個接合孔911。
銅箔922通過粘結(jié)劑905被粘結(jié)到銅基底909的下表面上。在接合孔911中被曝光的銅箔922的部分沒有粘結(jié)劑，該部分將成為焊盤。為了使焊盤和在其上裝配了焊接球的區(qū)域彼此電連接，銅箔922被構(gòu)圖，從而形成了配線924?？商鎿Q的是，在焊盤和需要在其上裝配焊接球的區(qū)域之間的配線924可以通過蒸鍍而取代銅箔的構(gòu)圖而形成。
半導(dǎo)體芯片901裝配于基底909上，其是以這種方式加工形成的，就是通過粘結(jié)劑905以及引線接合而實現(xiàn)的。引線接合可以通過將焊線902的一端與銅箔922相結(jié)合，然后通過所謂的反向接合(reversebonding)技術(shù)將其另一端與半導(dǎo)體芯片902的焊盤相接合來完成。以這樣的方案，可以將形成在基底上的接合孔911的直徑最小化，除了要在其中裝配焊接球的部分之外，基底的其他部分被絕緣膜923覆蓋，然后焊接球911被裝配于焊接球裝配位區(qū)域上。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件，其中半導(dǎo)體芯片直接裝配于諸如由具有較大熱傳導(dǎo)性的銅構(gòu)成的金屬基底上，在其上形成配線，并且裝配了焊接球。因此，通常所必不可少的散熱器，現(xiàn)在已經(jīng)不需要了，從而，與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件相比，裝配面積也減少了。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括熱輻射基底，具有其上裝配了半導(dǎo)體芯片的一個表面以及多個形成于其上的通孔，所述通孔從所述的一個表面向另一表面延伸；多個焊接球，與在所述基底上裝配的配線電連接，所述的焊接球布置在所述基底的所述另一個表面上；各焊線，一端連接到所述半導(dǎo)體芯片的焊盤上，另一端通過所述通孔電連接到多個所述焊接球上；以及樹脂，用于將所述的半導(dǎo)體芯片以及所述焊線密封在所述基底的所述一個表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的基底是由金屬材料形成的。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的通孔的內(nèi)表面被導(dǎo)電層所覆蓋，并且所述的各焊接球由所述各通孔支撐。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，其中所述基底的所述一個表面上的所述通孔的直徑小于所述基底的另一個所述表面上支撐所述焊接球的通孔的直徑。
5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)一步包括形成于所述基底整個表面上的絕緣膜、以及由形成于所述絕緣膜上的多個導(dǎo)電金屬配線層的迭層結(jié)構(gòu)形成的配線。
6.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的焊線的另一端穿過所述的通孔并且電連接到安裝在所述基底的另一個表面上的所述配線上。
7.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的金屬材料選自如下的一組材料，包括銅、鈦、鋁和鐵。
8.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其中所述的絕緣膜選自如下的一組材料，包括氧化硅，氧化鈦，氮化鋁以及樹脂。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括一個在其一個表面上裝配有半導(dǎo)體芯片，在另一個表面上裝配有焊接球的金屬基底，半導(dǎo)體芯片通過形成于基底之上的通孔以及焊線電連接到焊接球上。在包括有通孔的內(nèi)側(cè)表面的整個基底的表面上形成了絕緣膜并且焊接球由通孔支撐，這樣連接到導(dǎo)電通孔的配線以及半導(dǎo)體芯片就通過焊線被連接起來。在支撐焊接球的另一個表面的通孔的直徑大于基底的一個表面上的通孔的直徑。
文檔編號H05K3/44GK1438698SQ0310384
公開日2003年8月27日 申請日期2003年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月13日
發(fā)明者木村直人 申請人:恩益禧電子股份有限公司