專利名稱：引線框架及其制造方法和使用引線框架的半導體器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種引線框架、制造引線框架的方法、使用引線框架的半導體器件和制造半導體器件的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及樹脂密封型半導體器件的外部端子的形成。
背景技術：
近年來，減小了像個人計算機和便攜式電話的電子設備的尺寸。伴隨著電子設備小型化的這種趨勢，電子部件被高密度地組裝。因此，在例如二極管和晶體管的半導體器件領域中，為了縮小安裝面積，廣泛地使用面安裝型(face assembly type)半導體器件。
在這種面安裝型半導體器件中，為了降低制造成本，關于封裝的形式，廣泛使用了樹脂密封型半導體器件，因為材料成本低并且生產(chǎn)率高。
為了實現(xiàn)縮小半導體器件的尺寸的目的，提出如下的技術。使用一種引線框架，其中在一區(qū)域中形成作為引線的突起，并且把半導體芯片安裝并且電連接在引線框架上。在樹脂密封完成后，通過拋光從反向面將引線框架與樹脂一起除去，而留下該突起，以便能降低厚度，然后進行切割以便把它劃分成單個的半導體器件。
作為一個例子，提出如圖11A至11C所示的半導體器件。關于這種半導體器件，參考專利文獻1。如下形成這種半導體器件。把半導體芯片固定并且電連接到引線框架上，然后從引線框架的反向面(reverse side)進行樹脂密封。于是，把半導體芯片72固定到引線框架上?？蚣馨◢u狀物61、61A并且還包括多個引線端62、63、62A、63A，島狀物61、61A成為用于外部連接的電極，引線端62、63、62A、63A成為用于固定到相鄰島狀物的半導體芯片72的外部連接的其余電極，通過連接條把框架固定到半導體芯片72上，用導電膠將半導體芯片72粘附到在行方向上排列的多個引線框架的島狀物上并且電連接到相鄰引線端上。樹脂層被形成在引線框架上，以便能覆蓋半導體芯片和引線端并且能暴露出島狀物和引線端的反向面。在包圍電連接引線端的區(qū)域中，將固定有半導體芯片的島狀物和半導體芯片分割成單個部件。
待審日本專利特開平10-313082號公報按照這種技術，能夠減小半導體器件的尺寸。然而，在具有印刷電路板的樹脂密封型半導體器件的接觸面上，也就是，在半導體集成電路器件的反向側面上，由于樹脂表面和成為外部端子的引線端在同一平面上，即使當引起小的尺寸偏差時，也不能夠準確地連接在印刷電路板上的電路圖案，這將引起不良接觸。
為了伸出引線端，有必要提供一種在切割完成后形成凸點(bump)(突起)的電鍍工藝，這增加了制造工藝中的工時。
考慮到上述實際情況提出了本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠容易制造出來的高可靠薄型半導體器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種引線框架，包括由金屬制成的板狀體構成的引線框架基體；用于形成引線的凹槽部，其是以預定深度形成在引線框架基體的表面上的引線形成區(qū)域中的；以及引線部，其被形成為使得引線部能從凹槽部伸出到引線框架基體的表面上，引線部由不同于引線框架基體材料的材料制成。
根據(jù)上述結構，形成從凹槽部伸出的引線部。因此，可以按照引線部從密封樹脂中突出的方式進行裝配。因此，當把半導體器件裝配到印刷電路板上時，能夠提供不會引起不良接觸的半導體器件。從而，能夠在樹脂密封完成后形成一種穩(wěn)定的外部端子結構而不用提供電鍍工藝。
這種外部端子可以在經(jīng)由引線框架基體進行電連接的條件下形成。因此，當形成外部端子時，能夠采用電鍍的方式，其中引線框架基體用作電極。從而，能高精確地控制厚度，并且能高效率地形成高可靠的外部端子。
在把半導體芯片安裝在引線部上之后，使用絲焊和直接鍵合的方法進行電連接。然后，進行樹脂密封，并且使用蝕刻法從反向面上除去引線框架基體。由于前面所述的理由，有能夠提供一種高可靠的薄型半導體器件。更具體地，半導體器件的厚度能降低到常規(guī)半導體器件的厚度的大約四分之三。
在安裝半導體芯片的情況下，把引線部固定到引線框架基體上。因此，不會引起位置移動，并且能準確地進行高可靠性鍵合。而且，由于使用樹脂密封法準確地固定住器件并且從反向面除去引線框架基體，所以不會使半導體器件變形。
此外，在樹脂密封完成后，進行切割，以便把半導體器件劃分成單個的半導體器件。在這種情況下，可以使切割區(qū)域中不存在引線部。因此，在切割情況下，不需要用刀片切割引線部。因此，能減少切割刀片的磨損并能延長切割刀片的壽命。
由于僅從密封樹脂的主平面而不從密封樹脂的側面導出引線，所以潮氣不可能經(jīng)由引線導出部從大氣進入密封樹脂中。因此，能提高可靠性。
此外，根據(jù)凹槽部的橫截面輪廓能靈活地設計引線部的橫截面輪廓。因此，能容易地形成高密度和高精確的引線部圖案。
本發(fā)明提供一種引線框架，該引線包括形成在凹槽部中的第一導體層；形成在第一導體層上的第二導體層；以及形成在第二導體層上的第三導體層，其中第一導體層裝配到裝配組件上，并且第三導體層裝配到半導體芯片的焊接墊上。
根據(jù)上述結構，優(yōu)選地引線包括三層結構并且由對應于待連接的組件的材料所制成。而且，優(yōu)選地位于中心處的主基體由便宜的導電材料制成。
本發(fā)明提供一種引線框架，其中第一導體層覆蓋凹槽部的全部內(nèi)壁。
根據(jù)上述結構，可以以如下方式形成具有這種引線框架的半導體器件從密封樹脂中暴露出來的引線部僅包括第一導體層。從而，當由例如能夠容易地與焊料一起形成合金的金的穩(wěn)定金屬形成第一導體層時，在密封完成后能形成穩(wěn)定的外部端子結構而不進行電鍍工藝。
在這種情況下，僅第一導體層可以由很難氧化的穩(wěn)定材料制成，并且第二導體層可以由低電阻值的便宜金屬制成。第一和第三導體層可以由能容易地結合焊料的材料所制成。第三導體層可以由與第二導體層相同的材料制成。
優(yōu)選第一導體層覆蓋凹槽部的全部內(nèi)壁并且還覆蓋在凹槽部的外圍的平坦平面的一部分。由于前面所述的原因，能夠準確地防止第二導體層暴露出來。因此，能夠形成高可靠的半導體器件。
在本發(fā)明的引線框架中，第一和第二導體層的界面位于引線框架基體的表面的上方。
根據(jù)上述結構，在裝配完成后，優(yōu)選用密封樹脂密封第二導體層，使得第二導體層不會暴露到表面上。因此，以與上述引線框架的制造方法相同的方式，能提供一種長壽命的穩(wěn)定引線框架。
在本發(fā)明的引線框架中，引線包括用于抑制引線框架基體和第一導體層之間反應的阻擋層，該阻擋層設置在第一導體層和凹槽部之間。
根據(jù)上述結構，由于存在由鎳或鈦制成的阻擋層，在鍵合工藝中產(chǎn)生的熱引起在第一導體層和引線框架基體之間的界面反應，并且能防止第一導體層性能惡化。這種阻擋層可以形成得薄。而且，最終可以除去阻擋層。
在本發(fā)明的引線框架中，由能夠與焊料一起形成合金的金屬制成第一導體層。
根據(jù)裝配了上述引線框架的半導體器件，當把半導體器件裝配到印刷電路板上時，能適合地執(zhí)行鍵合。
在本發(fā)明的引線框架中，第三導體層由金屬制成，其絲焊特性高。
根據(jù)上述結構，當?shù)谌龑w層由例如金的金屬形成時，其絲焊特性高，能容易地裝配半導體芯片。
在本發(fā)明的引線框架中，第三導體層由金屬制成，當該金屬鍵合到半導體芯片的焊接墊上時具有高鍵合特性。
根據(jù)上述結構，即使當使用直接鍵合法安裝半導體芯片時，也能容易地進行裝配。
在本發(fā)明的引線框架中，第一和第二導體層的膜厚度是0.5至2μm。
根據(jù)上述結構，能充分地降低整體厚度。而且能充分地增加第二導體層的膜厚度。因此，能夠構成其整體厚度足夠小并且其外部端子的電阻值低的半導體器件。
在本發(fā)明的引線框架中，第一導體層包括金層。
根據(jù)上述結構，能夠構成低電阻值的穩(wěn)定外部端子，其能夠容易地和焊料一起形成合金。
在本發(fā)明的引線框架中，第三導體層包括金層。
根據(jù)上述結構，能夠構成高可靠的外部端子，其和半導體芯片的連接特性極好。
在本發(fā)明的引線框架中，第二導體層包括金屬層，其主要成分是鎳。
根據(jù)上述結構，能夠形成低電阻值的引線，其對金的粘附特性高。
在這種情況下，當?shù)谝粚w層由例如能夠容易地和焊料一起形成合金的金的穩(wěn)定金屬制成時，在密封完成后能形成穩(wěn)定的外部端子結構而不用進行電鍍工藝。
在這種情況下，僅第一導體層可以由很難氧化的穩(wěn)定材料形成，并且第二導體層可以由低電阻值的便宜金屬制成。第一和第三導體層可以由能容易地與焊料結合的材料制成。第三導體層可以由與第二導體層材料相同的材料制成。
本發(fā)明的一種制造引線框架的方法，包括在引線框架基體的表面上形成抗蝕劑圖案以便能開設引線形成區(qū)域的步驟，該引線框架基體由金屬制成的板狀體構成；形成用于形成引線的凹槽部的步驟，當抗蝕劑圖案用作掩模進行蝕刻時，在引線形成區(qū)域中形成預定深度的凹槽部；以及形成引線部的步驟，該引線部的材料不同于引線框架基體的材料，使得引線部能從凹槽部伸到引線框架基體的表面上。
根據(jù)上述結構，能夠容易地形成高精確、可靠的引線框架。而且，當使用光刻工藝時，能夠形成精細和高精確的引線。
在本發(fā)明的制造引線框架的方法中，形成引線部的步驟包括一電鍍步驟，在使用抗蝕劑圖案作為掩模時，在凹槽部的內(nèi)壁上形成金屬膜。
根據(jù)上述結構，當引線框架基體用作電極時能進行電鍍。因此，在短時間內(nèi)能容易地形成低電阻值的引線框架。由于使用用于形成凹槽部的抗蝕劑圖案作為掩模進行電鍍，在凹槽部的內(nèi)壁上能形成金屬膜。由于上面所述的原因，能夠形成具有層結構的外部端子，其中全部外部端子被最外部的金屬膜覆蓋。
本發(fā)明的制造引線框架的方法還包括在用抗蝕劑圖案作為掩模形成凹槽部后使抗蝕劑圖案收縮的步驟，使得能稍微暴露出在凹槽部周圍的引線框架基體的表面。
根據(jù)上述結構，能夠暴露出凹槽部的周圍邊緣。因此，可以以如下方式形成導體層該導體層從凹槽部的內(nèi)壁升高到平坦部。
一種本發(fā)明的制造引線框架的方法，形成引線的步驟包括在凹槽部中和從收縮步驟中收縮的抗蝕劑圖案中暴露出的其外圍中形成第一導體層的步驟；形成第二導體層的步驟，將第二導體層堆疊在第一導體層上以便能留出第一導體層的端部邊緣；以及在第二導體層上形成第三導體層的步驟。
根據(jù)上述結構，以下列方式形成第一導體層即第一導體層從凹槽部的內(nèi)側升高到平坦部，然后堆疊第二和第三層，以便能留出第一導體層的端邊緣部分。從而，能容易地形成用第一導體層覆蓋外部端子的全部表面的外部端子結構。
在本發(fā)明的制造引線框架的方法中，形成第二導體層的步驟包括在第一導體層上形成導電性薄膜的步驟；以及用各向異性蝕刻的方法在導電性薄膜上進行回刻蝕的步驟。
在將第一導體層形成在凹槽部的內(nèi)壁上之后，形成第二導體層并且進行回刻蝕的工藝。這樣，能夠形成用第一導體層覆蓋全部第二導體層的結構。
在本發(fā)明的制造引線框架的方法中，形成引線的步驟包括在凹槽部中順次形成第一到第三導體層的步驟，并且第一和第二導體層的界面位于引線框架基體的表面的上方。
根據(jù)上述結構，能夠形成一種引線框架，其中從密封樹脂中暴露出的、用作外部端子的半導體器件表面被第一導體層覆蓋。
在本發(fā)明的制造引線框架的方法中，形成引線的步驟包括在第一導體層和凹槽部之間形成用于抑制引線框架基體和第一導體層的反應的阻擋層的步驟。
根據(jù)上述方法，用一系列電鍍工藝能容易地形成阻擋層。因此，能容易地執(zhí)行生產(chǎn)制作。
在本發(fā)明的制造引線框架的方法中，形成凹槽部的步驟包括用于形成凹槽的各向異性蝕刻步驟，該凹槽的橫截面是0.5至2.5μm深的矩形。
根據(jù)上述方法，能夠形成精細的引線，其圖案精確度高。當矩形凹槽的深度小于0.5μm時，不能夠充分地降低電阻值。當矩形凹槽的深度超出2.5μm時，降低半導體器件的厚度變得很困難。
本發(fā)明的半導體器件包括半導體芯片；連接到半導體芯片的引線部；以及一塊密封樹脂，其中引線部的反向表面的一部分從該塊密封樹脂的主.平面伸出，并且引線部是從外表面?zhèn)瘸瘍?nèi)表面?zhèn)刃纬傻谋∧ぁ?br> 根據(jù)上述結構，在膜形成的工藝中，引線部的外部表面(其成為裝配表面以裝配到例如印刷電路板的裝配組件上)被設置在基底側面。因此，表面能保持方向性極好并且精確度高的狀態(tài)。從而，能夠提供一種高可靠的連接。
在本發(fā)明的半導體器件中，引線包括第一導體層；堆疊在第一導體層內(nèi)側的第二導體層；以及形成在第二導體層內(nèi)側的第三導體層，其中從密封樹脂中露出的引線的全部表面被第一導體層覆蓋。
根據(jù)上述結構，從密封樹脂中露出的引線部僅僅是第一導體層。因此，能夠在密封完成后形成穩(wěn)定的外部端子結構而不用進行電鍍工藝。
在本發(fā)明的半導體器件中，第一和第二導體層的界面位于密封樹脂的表面內(nèi)側。
根據(jù)上述結構，在裝配完成后，優(yōu)選用密封樹脂密封第二導體層，使其不能暴露到表面上。因此，按照與上述半導體器件的制造方法相同的方式，能提供一種長壽命的穩(wěn)定引線框架。
在本發(fā)明的半導體器件中，第一導體層由能夠和焊料一起形成合金的金屬制成。
在本發(fā)明的半導體器件中，第三導體層由能使用絲焊法鍵合的金屬制成。
在本發(fā)明的半導體器件中，第三導體層由能被鍵合到半導體芯片的焊接墊上的金屬制成。
在本發(fā)明的半導體器件中，第一和第二導體層的膜厚度是0.5至2μm。
在本發(fā)明的半導體器件中，第一導體層包括金層。
在本發(fā)明的半導體器件中，第三導體層包括金層。
在本發(fā)明的半導體器件中，第二導體層包括金屬層，其主要成分是鎳。
本發(fā)明提供一種制造半導體器件的方法，其中制備了引線框架，引線框架包括由金屬制成的板狀體構成的引線框架基體，并且還包括用于形成引線的凹槽部，凹槽部以預定深度形成在引線框架基體的表面上的引線形成區(qū)域中，以及還包括引線部，其被形成為使得引線部能從凹槽部伸到引線框架基體的表面上，引線部由不同于引線框架基體材料的材料制成，制造半導體器件的方法包括把半導體芯片安裝在引線框架并使半導體芯片電連接到引線部上的半導體芯片安裝步驟；用密封樹脂覆蓋半導體芯片的樹脂密封步驟；使用蝕刻法除去引線框架基體的步驟；以及切割成單個的半導體器件的切割步驟。
根據(jù)上述結構，在安裝半導體芯片的情況下，把引線部固定到引線框架基體上。因此，不會引起位置偏差并且能執(zhí)行高可靠性鍵合。在使用樹脂密封法準確地固定引線部后，從反向側面除去引線框架基體。因此，在半導體器件中不會引起變形。
由于形成了從凹槽部中伸出的引線部，在樹脂密封后從密封樹脂中伸出的引線部不進行電鍍工藝，并且能形成穩(wěn)定的外部端子結構。因此，能把半導體器件裝配到印刷電路板上而不會出現(xiàn)不良接觸。
能容易地提供高可靠的薄型半導體器件。
在樹脂密封完成后，進行切割使半導體器件可被劃分成單個部件。由于能夠使引線部不存在于切割區(qū)域中，所以無須在切割時用切割刀片切割引線部。因此，能減輕切割刀片的磨損并且能延長刀片壽命。
除此以外，根據(jù)凹槽部的橫截面的輪廓能靈活地設計引線部的橫截面的輪廓。因此，能容易地形成高密度、精確的半導體器件。
在本發(fā)明的制造半導體器件的方法中，引線包括形成在凹槽部中的第一導體層；堆疊在第一導體層上的第二導體層；以及形成在第二導體層上的第三導體層，其中第一導體層被裝配到例如印刷電路板的裝配組件上，并且第三導體層被裝配到半導體芯片的焊接墊上。
根據(jù)上述結構，能以低成本容易地提供高可靠的薄型半導體器件。
在本發(fā)明的制造半導體器件的方法中，引線被形成為使其能覆蓋凹槽的全部內(nèi)壁。
根據(jù)上述結構，不用增加工時能形成更加高可靠的薄型半導體器件。
在本發(fā)明的制造半導體器件的方法中，第一和第二導體層的界面位于引線框架基體的表面的上方。
根據(jù)上述結構，不用增加工時能形成更高可靠的薄型半導體器件。
在本發(fā)明的制造半導體器件的方法中，引線包括用于抑制引線框架基體和第一導體層之間反應的阻擋層，阻擋層設置在第一導體層和凹槽部之間，制造半導體器件的方法還包括在樹脂密封完成后使用蝕刻法除去阻擋層的步驟。
根據(jù)上述結構，能夠阻止第一導體層因為在鍵合工藝中產(chǎn)生的熱而引起的界面反應造成性能的惡化。


在附圖中圖1A～1D是本發(fā)明第一實施例的半導體器件的示圖，圖1A是俯視圖，圖1B是沿線A-A截取的剖面圖，圖1C是仰視圖以及圖1D是沿線B-B截取的剖面圖；圖2是本發(fā)明第一實施例的引線框架的主要部分的放大剖面圖；圖3是本發(fā)明第一實施例的半導體器件的理論示意圖；圖4A～4C是本發(fā)明第一實施例的制造引線框架的流程圖；圖5A～5D是本發(fā)明第一實施例的制造引線框架的流程圖；圖6A～6C是本發(fā)明第一實施例的制造半導體器件的流程圖；圖7A～7C是本發(fā)明第一實施例的制造半導體器件的流程圖；圖8A～8D是本發(fā)明第二實施例的制造引線框架的流程圖；圖9A～9D是本發(fā)明第二實施例的制造引線框架的流程圖；圖10是本發(fā)明第二實施例中形成的半導體器件的示圖；圖11A～11C是常規(guī)半導體器件的示圖。
具體實施例方式
下面，將參考附圖詳細地說明本發(fā)明的實施例。
第一實施例圖1A-1C分別示出了本發(fā)明第一實施例的半導體器件的俯視圖、沿線A-A截取的剖面圖、仰視圖和沿線B-B截取的剖面圖。如圖所示，下面所形成的這種半導體器件是面安裝型(face assembly type)半導體器件。由雙極型晶體管構成的半導體芯片11設置在沖模墊(die pad)10a上，并且連接到集電極的墊和連接到發(fā)射極的墊分別通過焊接線12電連接到引線端10b、10c上并且用樹脂密封。從密封樹脂的反向面看，構成基極端的沖模墊10a與構成發(fā)射極端和集電極端的引線端10b、10c一定程度地突出，以便能形成面安裝型半導體器件。
沖模墊和引線端包括三層結構，其主要部分的放大視圖如圖2所示，沖模墊和引線端包括包括鎳層的阻擋層3a，其膜厚度是0.0005mm；形成在該阻擋層3a上的、包括金層的第一導體層3b，其膜厚度是0.0015mm；堆疊在第一導體層上的、包括鎳層的第二導體層3c，其膜厚度是0.030mm；以及形成在第二導體層上的、包括金層的第三導體層3d，其膜厚度是0.0007mm。
其主要部分的放大視圖如圖3所示，下文說明這種層結構的特性。在銅板(其是引線框架的主基體1)的表面上形成的、厚度為0.008mm的凹槽部2中，順次連續(xù)地堆疊阻擋層3a、第一導體層3b、第二導體層3c和第三導體層3d，形成第一導體層是使得它經(jīng)由阻擋層3a覆蓋凹槽部2的內(nèi)壁。該視圖示出了在除去抗蝕劑R以前的狀態(tài)。
接著，下面將說明安裝這種半導體器件的方法。
首先，說明制造這種引線框架的方法。
按照這種方法，用光刻技術在引線框架基體的表面上形成淺凹槽部2，引線框架基體包括由金屬制成的平板型基體(銅板)。然后，通過電鍍的方法在該凹槽部2中形成由四層結構的金屬層構成的引線部，使得引線部能從凹槽伸到引線框架基體的表面上。
如圖4A所示，制備由銅板構成的引線框架基體1。
如圖4B所示，涂覆抗蝕劑R。
此后，如圖4C所示，用光刻技術在抗蝕劑R上進行構圖。當該抗蝕劑R用作掩模時，進行各向異性蝕刻以便形成0.5至2.5μm厚度的淺凹槽2，其橫截面是矩形。
此后，如圖5A所示，當實際上剩余抗蝕劑R時，把引線框架基體1浸入到鎳磺酸鹽的水溶液的電鍍?nèi)芤褐校⑶矣秒婂兎ㄐ纬勺鳛樽钃鯇拥逆噷?a。
然后，如圖5B所示，用電鍍法連續(xù)堆疊作為第一導體層3b的金層和作為第二導體層3c的鎳層。這時，作為阻擋層3a的鎳層和作為第一導體層3b的金層形成在凹槽部2的整個內(nèi)壁上。
然后，形成作為第三導體層3d的金層。
最后，如圖5D所示，除去抗蝕劑R，并且形成本發(fā)明第一實施例的引線框架。
接著，將說明制造使用該引線框架的雙極型晶體管的方法。
首先，如圖6A所示，把半導體芯片11的反向面安裝并固定到圖4A至5D所示的引線框架的沖模墊10a上。然后，用焊接線12將半導體芯片和引線端彼此電連接。
此后，如圖6B所示，用環(huán)氧樹脂進行樹脂密封。這樣，形成用密封樹脂13固定的半導體器件。
最后，如圖6C所示，用蝕刻的方法除去由銅板構成的引線框架基體1。這樣，能獲得其中阻擋層3a和第一導體層3b從密封樹脂13中暴露出來的半導體器件。
然后，如圖7A所示，把膠帶14粘附到引線端3(3a、3b、3c)的露出側面上。
此后，如圖7B所示，用切割刀片16，從沒有粘附膠帶14的側面朝粘附膠帶14的另一側面切割，從而形成切割槽15，以便可以分割半導體器件。
如圖7C所示，當把半導體器件安裝到印刷電路板上時，半導體器件從該膠帶14上分離并被裝配。
在這種連接中，在鍵合完成之后，在結束樹脂密封后可以用蝕刻法將阻擋層和引線框架基體一起除去。
根據(jù)上述結構，由于引線部從密封樹脂表面伸出，能穩(wěn)定地執(zhí)行裝配，使得引線部能從密封樹脂伸出。因此，在把半導體器件裝配到印刷電路板上的情況下，能夠提供一種不具有不良接觸的半導體器件。如上面所描述地，根據(jù)本發(fā)明的實施例，在樹脂密封完成后能夠構成穩(wěn)定的外部端子結構而不用進行電鍍工藝。
把半導體芯片安裝在引線部上，并且通過絲焊法(wire bonding)或直接鍵合法(direct bonding)進行電連接。然后，進行樹脂密封，并通過蝕刻從反向面上除去引線框架基體。由于前面所述的理由，能提供一種薄型高可靠的半導體器件。因此，能將半導體器件的厚度降低到盡可能小的程度。就是說，半導體器件的厚度能降低到大約常規(guī)半導體器件的厚度的四分之三。
在安裝半導體芯片的情況下，由于把引線部固定到引線框架基體上，所以不會引起位置移動并且能準確地進行高可靠性鍵合。在使用密封樹脂法準確固定住半導體芯片之后，從反向面除去引線框架基體。因此，在半導體器件中不會引起變形。由于設置了阻擋層，在安裝半導體元件或絲焊時，即使當連接部分被加熱到高溫，也能防止引線部性能惡化。實際上可以剩余該阻擋層。可選擇地，最終可以通過蝕刻除去該阻擋層。在蝕刻的情況下，當在樹脂密封完成后進行蝕刻時，由于其它部分被密封樹脂覆蓋，實際上它可以浸入到蝕刻溶液中。因此，工作特性是極好的。
在樹脂密封完成后，把半導體器件切割成單個的半導體器件，使得半導體器件能被劃分為單個部件。這時，由于沒有引線部存在于切割區(qū)域中，因此在切割時不需要用刀片切割引線部。因此，很少引起刀片的磨損并能延長刀片的壽命。
由于僅從半導體器件的主平面導出引線部，所以空氣不會從導出引線部處進入半導體器件中。因此，能夠提供高可靠的半導體器件。
此外，根據(jù)凹槽部的橫截面輪廓能靈活地設計引線部的橫截面輪廓。因此，能夠形成高精確和高密度的引線部圖案。
由于從半導體器件的密封樹脂中露出來的引線部包括金層，所以能形成穩(wěn)定的外部端子結構而不需要在完成樹脂密封后進行電鍍工藝。
在這種連接中，可以用例如能夠與焊料一起形成合金的金、錫和鈀的金屬形成第一導體層。
由于存在阻擋層，能防止第一導體層和引線框架基體由于在鍵合工藝中產(chǎn)生的熱引起界面反應而造成性能的惡化。該阻擋層可以由鎳、鈦或鎢制成。阻擋層可以形成得薄?？蛇x擇地，可最終通過蝕刻除去阻擋層。在金-硅的低共熔焊料的情況下，必須在大約400℃的高溫下進行鍵合。另一方面，在例如金-錫或金-鍺的低共熔焊料的情況下，在大約350℃的相對的低溫下能鍵合，因此不需要設置阻擋層。
在本發(fā)明的引線框架中，當由例如能容易地與焊料形成合金的金的金屬形成第一導體層時，在把半導體器件裝配到印刷電路板上時，能極好地進行鍵合。
當?shù)谌龑w層由金屬形成時，其絲焊特性高，能容易地裝配半導體芯片。
這種引線框架能應用于絲焊和直接鍵合。第三導體層可以由金屬制成，其與半導體芯片的焊接墊的鍵合特性高。
設置第一和第三導體層用于提高鍵合特性和裝配特性。因此，優(yōu)選將第一和第三導體層形成得足夠薄。
由于前面所述的理由，能充分地降低整體厚度并進一步能將第二導體層的膜厚度制作得足夠厚。因此，能夠構成具有低電阻值的外部端子的半導體器件，其整體厚度足夠小。
在這種連接中，在上面描述的第一實施例中，設置了阻擋層。然而，能夠采用沒有設置阻擋層的結構和包括三層結構的引線部。
根據(jù)本實施例的制造引線框架的方法，能夠通過光刻工藝形成高精確度和高可靠性的引線框架。
由于第一導體層經(jīng)由阻擋層形成在引線框架基體的凹槽部的全部內(nèi)壁上，所以在樹脂密封完成后不會從密封樹脂中露出第二導體層。如下文所描述的第二實施例中所示，優(yōu)選第一和第二導體層的界面位于凹槽部的上表面的上方。換句話說，優(yōu)選第一和第二導體層的界面位于引線框架基體的上表面的上方。然而，即使當?shù)谝缓偷诙w層的界面位于凹槽部的上表面的更低層上時，如果第二層由很難氧化的材料制成，也不會帶來問題。
根據(jù)本發(fā)明制造引線框架的方法，在形成引線部的工藝中，當抗蝕劑圖案用作掩模時，在凹槽部的內(nèi)壁上形成金屬膜。因此，在短時間內(nèi)能容易地形成低電阻值的引線。
由于當用于形成凹槽部的抗蝕劑圖案用作掩模時進行蝕刻，能夠沿凹槽部的內(nèi)壁形成導體膜，例如金屬膜。因此，能容易地形成外部端子，其層結構以下列方式形成整個器件被最外部的導體膜覆蓋。
第二實施例接著，下面將說明本發(fā)明的第二實施例。
在本實施例的半導體器件中，如下形成外部端子結構。如圖10所示，在以下列方式形成第一導體層3b后，即第一導體層3b從凹槽部的內(nèi)側升高到平坦部分上后，第二和第三導體層順序堆疊，使得能留出第一導體層3b的端部邊緣部分，并且外部端子的全部表面構成被第一導體層覆蓋的外部端子結構。
在這種情況下，在第一導體層3b的最外層上設置有用作阻擋層3a的鎳層。
如上所述，導體層以如下方式形成暴露出凹槽部的周圍邊緣并且使其從凹槽部的內(nèi)壁升高到平坦部分上。因此，在這種結構中，用第一導體層覆蓋引線端的全部表面，并且包括鎳層的第二導體層3c嵌入在樹脂中，使得第二導體層3c不會暴露到外部空氣中。
在制造用于半導體器件的引線框架的方法中，當形成引線部時，使用了電鍍工藝，其中當抗蝕劑圖案用作掩模時在凹槽部的內(nèi)壁上形成金屬膜。
根據(jù)這種方法，當用于形成凹槽部的抗蝕劑圖案用作掩模時，進行電鍍。因此，能夠在凹槽部的內(nèi)壁上形成導電膜，例如金屬膜，并且形成具有層結構的外部端子，其中整個器件被最外部的導電膜覆蓋。
圖8和圖9是本發(fā)明第二實施例的引線框架的示圖，以及圖10是包括這種引線框架的半導體器件的示圖。
該方法包括下列步驟在將抗蝕劑圖案用作掩模形成凹槽部后，使抗蝕劑圖案收縮以便能稍微暴露出環(huán)繞凹槽部的引線框架基體的表面的步驟。
如圖8A至8C所示，從開始到形成凹槽部2的制造工藝與在參考圖4A至4C的第一實施例中說明的制造工藝相同。如圖8D所示，在500℃下加熱30分鐘后，抗蝕劑圖案R收縮以便形成抗蝕劑圖案RS，并且暴露出凹槽部2的外圍部分。
此后，如圖9A所示，在實際上剩余抗蝕劑圖案RS時，把器件浸入到含有鎳磺酸鹽水溶液的電鍍?nèi)芤褐?，并且用電鍍法形成作為阻擋?a的鎳層3a。這時，將阻擋層3a形成為使得它能沿凹槽部2的內(nèi)壁到達凹槽部2的外圍的平坦部。
接著，如圖9B所示，連續(xù)形成作為第一導體層3b的金層，并且用各向異性蝕刻法除去在平坦部分的第一導體層。
而且，如圖9C所示，使用電鍍法在第一導體層3b上連續(xù)堆疊作為第二導體層3c的鎳層。
此外，形成作為第三導體層3d的金層。
最后，如圖9D所示，除去抗蝕劑圖案RS。這樣，形成本發(fā)明第二實施例的引線框架。
以與第一實施例的裝配相同的方式進行第二實施例的半導體器件的引線框架的裝配。
如圖10所示，在這樣形成的半導體器件中，整個表面被由金層構成的第一導體層覆蓋。因此，由鎳制成的第二導體層不會暴露到表面上。由此，能夠形成表面不會氧化并且壽命延長的穩(wěn)定半導體器件。
由于設置了阻擋層3a，所以即使當使用高溫的焊料在第三導體層上進行絲焊時，也不可能使第一導體層與引線框架基體反應。
在上述實施例中，作出了關于雙極型晶體管的裝配的說明。然而，應該理解，本發(fā)明不限于上述分立元件。當然，本發(fā)明能應用于IC和LSI。
如上所說明地，根據(jù)本發(fā)明的引線框架，能夠形成高精確的、可靠的、薄型半導體器件。
根據(jù)本發(fā)明制造引線框架的方法，由于選擇性地、輕度蝕刻一部分金屬襯底并且在該凹槽部中形成引線端，所以能非常容易地形成薄型半導體器件。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種高可靠的薄型半導體器件。
根據(jù)本發(fā)明的制造半導體器件的方法，不會引起位置移動并且能以高產(chǎn)量裝配出高可靠的薄型半導體器件。
本發(fā)明根本不限于其實施例和說明書。如果本領域的技術人員能靈活想象的各種改變不脫離權利要求的范圍的描述，它們都可以涵蓋在本發(fā)明內(nèi)。
權利要求
1.一種引線框架，包括店金屬制成的板狀體構成的引線框架基體；用于形成引線的凹槽部，其是以預定深度形成在所述引線框架基體的表面上的引線形成區(qū)域中的；以及引線，其被形成為使得該引線能從所述凹槽部伸到所述引線框架基體的表面上，該引線由不同于該引線框架基體材料的材料形成。
2.根據(jù)權利要求1的引線框架，所述引線包括形成在所述凹槽部中的第一導體層；形成在該第一導體層上的第二導體層；以及形成在該第二導體層上的第三導體層，其中該第一導體層裝配到裝配組件上，并且該第三導體層裝配到半導體芯片的焊接墊上。
3.根據(jù)權利要求2的引線框架，其中所述第一導體層覆蓋所述凹槽部的全部內(nèi)壁。
4.根據(jù)權利要求2的引線框架，其中所述第一和第二導體層的界面位于所述引線框架基體的表面的上方。
5.根據(jù)權利要求1的引線框架，其中所述引線包括用于抑制所述引線框架基體和所述第一導體層之間反應的阻擋層，該阻擋層設置在該第一導體層和所述凹槽部之間。
6.根據(jù)權利要求2的引線框架，其中所述第一導體層由能夠與焊料一起形成合金的金屬制成。
7.根據(jù)權利要求2的引線框架，其中所述第一和第三導體層的膜厚度是0.5至2μm。
8.根據(jù)權利要求2的引線框架，其中所述第一導體層包括金層。
9.根據(jù)權利要求2的引線框架，其中所述第三導體層包括金層。
10.根據(jù)權利要求2的引線框架，其中所述第二導體層包括其主要成分是鎳的金屬層。
11.一種制造引線框架的方法，包括在由金屬制成的板狀體構成的引線框架基體的表面上形成抗蝕劑圖案以便能開設引線形成區(qū)域的步驟；當用所述抗蝕劑圖案作為掩模進行蝕刻時在該引線形成區(qū)域中形成預定深度的、用于形成引線的凹槽部的步驟；以及形成引線的步驟，該引線的材料不同于所述引線框架基體的材料，使得該引線能從所述凹槽部伸到該引線框架基體的表面上。
12.根據(jù)權利要求11的制造引線框架的方法，其中形成引線的步驟包括在使用所述抗蝕劑圖案作為掩模時在所述凹槽部的內(nèi)壁上形成金屬膜的電鍍步驟。
13.根據(jù)權利要求11的制造引線框架的方法，還包括在將所述抗蝕劑圖案用作掩模而形成所述凹槽部后使該抗蝕劑圖案收縮以便能稍微暴露出在該凹槽部周圍的所述引線框架基體的表面的步驟。
14.根據(jù)權利要求11的制造引線框架的方法，形成引線的步驟包括在從收縮步驟中收縮的所述抗蝕劑圖案中暴露出的所述凹槽部中及其周邊部中形成第一導體層的步驟；形成第二導體層的步驟，其堆疊在所述第一導體層上以便能留出該第一導體層的端部邊緣；以及在該第二導體層上形成第三導體層的步驟。
15.根據(jù)權利要求14的制造引線框架的方法，形成第二導體層的步驟包括在所述第一導體層形成導電性薄膜的步驟；以及用各向異性蝕刻法在該導電性薄膜上進行回刻蝕的步驟。
16.根據(jù)權利要求11的制造引線框架的方法，其中形成引線的步驟包括在所述凹槽部中順次形成第一到第三導體層的步驟，并且所述第一和第二導體層的界面位于所述引線框架基體的表面的上方。
17.根據(jù)權利要求11的制造引線框架的方法，其中形成引線的步驟包括在所述第一導體層和所述凹槽部之間形成用于抑制所述引線框架基體和該第一導體層反應的阻擋層。
18.根據(jù)權利要求11的制造引線框架的方法，其中形成凹槽部的步驟包括用于形成其橫截面是0.5至2.5μm深的矩形的凹槽的各向異性蝕刻步驟。
19.一種半導體器件，包括半導體芯片；連接到該半導體芯片的引線；以及一塊密封樹脂，其中該引線的反向表面的一部分從該塊密封樹脂的主平面伸出，并且該引線是從外面?zhèn)瘸瘍?nèi)面?zhèn)刃纬傻谋∧ぁ?br> 20.根據(jù)權利要求19的半導體器件，所述引線包括第一導體層；堆疊在該第一導體層內(nèi)側的第二導體層；以及形成在該第二導體層內(nèi)側的第三導體層，其中從所述密封樹脂中露出的該引線的全部表面被該第一導體層覆蓋。
21.根據(jù)權利要求20的半導體器件，其中所述第一和第二導體層的界面位于所述密封樹脂的表面內(nèi)側。
22.根據(jù)權利要求19的半導體器件，其中所述第一導體層由能夠與焊料一起形成合金的金屬制成。
23.根據(jù)權利要求19的半導體器件，其中所述第一和第三導體層的膜厚度是0.5至2μm。
24.根據(jù)權利要求20的半導體器件，其中所述第一導體層包括金層。
25.根據(jù)權利要求20的半導體器件，其中所述第三導體層包括金層。
26.根據(jù)權利要求20的半導體器件，其中所述第二導體層包括其主要成分是鎳的金屬層。
27.一種制造半導體器件的方法，其中制備了引線框架，該引線框架包括由金屬制成的板狀體構成的引線框架基體，并且還包括用于形成引線的凹槽部，該凹槽部以預定深度形成在該引線框架基體的表面上的引線形成區(qū)域中，以及還包括引線，其被形成為使得該引線能從該凹槽部伸到該引線框架基體的表面上，該引線由不同于該引線框架基體材料的材料制成，所述制造半導體器件的方法包括把半導體芯片安裝在引線框架上并將該半導體芯片電連接到所述引線上的半導體芯片安裝步驟；用所述密封樹脂覆蓋該半導體芯片的樹脂密封步驟；用蝕刻法除去所述引線框架基體的步驟；以及切割成單個的半導體器件的切割步驟。
28.根據(jù)權利要求27的制造半導體器件的方法，所述引線包括形成在所述凹槽部中的第一導體層；堆疊在該第一導體層上的第二導體層；以及形成在該第二導體層上的第三導體層，其中該第一導體層被裝配到裝配組件上，并且該第三導體層被裝配到該半導體芯片的焊接墊上。
29.根據(jù)權利要求28的制造半導體器件的方法，其中所述第一導體層被形成為使其覆蓋所述凹槽部的全部內(nèi)壁。
30.根據(jù)權利要求28的制造半導體器件的方法，其中所述第一和第二導體層的界面位于所述引線框架基體的表面的上方。
31.根據(jù)權利要求28的制造半導體器件的方法，其中所述引線包括用于抑制所述引線框架基體和所述第一導體層之間反應的阻擋層，該阻擋層設置在該第一導體層和所述凹槽部之間，所述制造半導體器件的方法還包括在樹脂密封完成后用蝕刻法除去該阻擋層的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種引線框架及其制造方法和使用引線框架的半導體器件，能夠容易地制造出高可靠薄型半導體器件，引線框架包括由金屬制成的板狀體構成的引線框架基體；用于形成引線的凹槽部，其是以預定深度形成在引線框架基體的表面上的引線形成區(qū)域中的；以及引線部，其被形成為使得引線部能從凹槽部伸到引線框架基體的表面上，引線部由不同于引線框架基體材料的材料形成。還提供一種薄型半導體器件，其中使用了上述引線框架，并且在安裝芯片后用蝕刻方法除去引線框架基體。
文檔編號C25D1/00GK1518099SQ200410001948
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月16日 優(yōu)先權日2003年1月16日
發(fā)明者小林健, 諏合久雄, 雄 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社