半导体装置的制造方法、半导体装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供半导体装置的制造方法、半导体装置，该半导体装置的可靠性高且具有使电浮的金属板在塑模层的一面露出的结构。接合时作为下层的第一树脂层的硬化度被设定为比作为上层的第二树脂层的硬化度高。硬化度的上升率被设定为第二树脂层(16)比第一树脂层(15)大。在接合步骤的时刻，硬化度低的第二树脂层先完全硬化，第一树脂层之后完全硬化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供半导体装置的制造方法、半导体装置，该半导体装置的可靠性高且具有使电浮的金属板在塑模层的一面露出的结构。接合时作为下层的第一树脂层的硬化度被设定为比作为上层的第二树脂层的硬化度高。硬化度的上升率被设定为第二树脂层(16)比第一树脂层(15)大。在接合步骤的时刻，硬化度低的第二树脂层先完全硬化，第一树脂层之后完全硬化。【专利说明】半导体装置的制造方法、半导体装置
本专利技术涉及具有在金属板上搭载有半导体芯片的结构的半导体装置及其制造方法。
技术介绍
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模块(半导体装置):在金属板上搭载有半导体芯片的结构被密封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。这里，特别是半导体芯片是功率半导体芯片(功率MOSFET或IGBT等)的情况下，要求有效地进行半导体芯片的散热。该散热主要经由搭载半导体芯片的金属板进行，还可以将该金属板自身用作一个端子。在该情况下，如果构成为该金属板在塑模树脂层的下表面露出的结构，则可以通过焊锡对露出的金属板进行连接，由此设置半导体装置，并且对该金属板连接配线。另一方面，虽然将露出的金属板用于散热路径和半导体装置的固定(焊接)，但也有时在电连接中不使用。在该情况下，需要使与半导体芯片等电绝缘的金属板在塑模树脂层的下表面露出。在半导体芯片为功率半导体芯片的情况下，此时要求高绝缘性(绝缘耐压高)，因此搭载半导体芯片的金属板(引线框架)经由绝缘层接合于其他金属板(散热板)。此时，需要绝缘层的耐压充分高，为此，优选绝缘层要厚。此外，还要求引线框架、绝缘层、散热板间的接合强度充分高，为此，要求绝缘层具有一定程度的厚度。但是，另一方面，构成绝缘层的材料的热导率一般比构成引线框架或散热板的金属材料低。因此，为了提高散热性，绝缘层优选要薄。如上所述，绝缘层的特性或厚度的设定在获得高可靠性的半导体装置方面是极为重要的，需要精密地控制其厚度。专利文献I中记载了具有这种结构的半导体装置的结构、制造方法。图3是该半导体装置10的剖视图。在该半导体装置10中，半导体芯片11经由焊锡层(接合层)12分别搭载于第一引线框架(金属板)13的表面。还设有与第一引线框架13电独立的第二引线框架14，第一引线框架13、第二引线框架14的背面经由第一树脂层15和第二树脂层16接合于散热板(基板)17。半导体芯片11中的一个电极与第一引线框架13间的电连接是通过焊锡层12进行的，半导体芯片11中的另一电极与第二引线框架14间的电连接是通过焊线18进行的。这些结构被密封在塑模树脂层19中，并成为散热板17的背面从塑模树脂层19露出的形态。此外，第一引线框架13的左端部为从塑模树脂层19突出的结构，用作成为该半导体装置10的输入输出端子的引线。此外，第二引线框架14的一部分也为在未图示的范围内从塑模树脂层19露出的形态。在专利文献I记载的结构中，作为第一引线框架13和散热板17间的绝缘层，采用了在下侧形成有第一树脂层15、在上侧形成有第二树脂层16的两层结构。作为这些材料，例如都可以采用添加有高热导率的氧化铝作为填料的环氧树脂。图4是表示该半导体装置10的制造方法的步骤剖视图。在该制造方法中，首先，如图4的(a)所示，制造将半导体芯片11搭载于第一引线框架13上并利用焊线18连接第二引线框架14和半导体芯片11的上部结构体(芯片搭载步骤)。这里是这样的结构:第一引线框架13和第二引线框架14在图示的范围之外连接而一体化，之后将该连接部分断开。另一方面，如图4的(b)所示，制造在散热板17上依次形成未硬化状态的第一树脂层15、第二树脂层16的结构(下部结构体)(下部结构制造步骤)。之后，如图4的(c)所示，以第一引线框架13和第二引线框架14的下表面与第二树脂层16的上表面接合的方式，形成上部结构体(图4的(a))和下部结构体(图4的(b))接合的散热板结构体(接合步骤)。然后，如图4的(d)所示，以散热板结构体中的散热板17的下表面露出的方式，密封半导体芯片11等而形成塑模树脂层19 (塑模步骤)。在塑模步骤中，塑模树脂层19例如可以通过压注模(transfer mold)形成。在该情况下，例如在将由热硬化性树脂等构成的液状塑模材料投入已固定有图4的(c)的结构的模具中之后，进行使整个模具达到高温的热处理，使塑模材料硬化，由此形成塑模树脂层19。此时，设定为第一树脂层15、第二树脂层16也通过该热处理完全硬化。因此，该塑模步骤也成为使第一树脂层15、第二树脂层16完全硬化的硬化步骤。这里，所述绝缘层由完全硬化后的第一树脂层15、第二树脂层16构成。如前所述，该绝缘层的厚度设定是很重要的。其中，为了牢固地进行第一引线框架13、第二引线框架14与散热板17间的接合，需要在第一引线框架13、第二引线框架14局部地埋入第二树脂层16的形态下使第二树脂层16等完全硬化。在该情况下，在第一引线框架13的正下方，至少第二树脂层16变薄，由此有可能绝缘性出现问题。为了避免这种问题，可以将第一树脂层15和第二树脂层16加厚，但该情况下散热性恶化是很显然的。因此，在专利文献I记载的技术中，在要立即进行第一引线框架13、第二引线框架14与散热板17之间的接合之前的状态下，将第二树脂层16 (上侧)的硬度设定为比第一树脂层15 (下侧)的硬度低。根据该结构，在接合步骤中，在将第一引线框架13等压接在散热板17侧时，由于第二树脂层16变形，因此成为第一引线框架13等局部地埋入第二树脂层16的形态，相对于此，第一树脂层15不变形，处于其厚度也不变化的状态。因此，即使为了确保散热性而减薄整个绝缘层的情况下，也能通过第一树脂层15最低限度地确保绝缘性，通过第二树脂层16获得高接合强度。由此，能够简化制造步骤，且提高第一引线框架13和散热板17间的绝缘层的散热性和电绝缘性，提高该半导体装置10的可靠性。关于第一树脂层15、第二树脂层16中的硬度设定，即使在第一树脂层15和第二树脂层16中使用相同的环氧树脂的情况下，例如也可以通过调整氧化铝填料的浓度来进行设定。此外，还可以在将第一树脂层15涂布于散热板17上之后进行硬化后，在其上涂布未硬化的第二树脂层16。利用这种结构和制造方法，能够制造高可靠性的半导体装置。专利文献1:日本特开2002-050713号公报在上述的结构中，虽然接合步骤的压接时第一树脂层15和第二树脂层16的硬度不同，但它们在之后的塑模步骤中完全硬化。因此，塑模步骤中的完全硬化在由第一树脂层15和第二树脂层16构成的整个绝缘层中进行得不均匀。因此，在它们完全硬化时产生应力，在第一引线框架13等与散热板17之间，第一树脂层15和第二树脂层16产生剥离。关于这一点，假如在塑模步骤之前进行热处理(硬化步骤)，即使在塑模步骤前使第一树脂层15和第二树脂层16完全硬化的情况下也是一样的。S卩，难以获得具有使电浮的金属板在塑模层的一面露出的结构的可靠性高的半导体装置。
技术实现思路
本专利技术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专利技术。本专利技术为了解决上述课题，形成了下面揭示的结构。本专利技术的半导体装置的制造方法，制造如下半导体装置:其被构成为，将上表面搭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口胜启，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：