双面外露的半导体器件及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种双面外露的半导体器件及其制作方法，在导热但不导电的第二引线框架上，固定连接导电的第一引线框架；将芯片倒装，使其顶部的栅极、源极与其下方第一引线框架的若干引脚对应形成电性连接；将倒装的芯片与第一、第二引线框架模压塑封，使第二引线框架的散热片，及所述芯片底部的漏极，分别暴露在该半导体器件正反两面的塑封体以外。因而，在不增加半导体器件尺寸的前提下，通过暴露所述散热片及芯片漏极能够有效改善散热性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件及其制作方法，特别涉及一种双面外露以改善散热性能的半导体器件及其制作方法。
技术介绍
在半导体功率器件的应用中，散热和器件尺寸是两个重要参数；即是说，一般希望在不增加器件尺寸的基础上，能够有更多的面积暴露在塑封体外，以获得更好的散热效果。通常的半导体器件，采用暴露栅极或漏极的结构，来帮助散热。如图I、图2所示，是现有一种半导体器件的两种实施结构，其中，芯片100的栅极110和源极120朝上，通过锡球140而对应与栅极110和源极120的引脚151、152连接；仅 仅使芯片100朝下的漏极130，直接暴露在该塑封体160的底部以外。芯片漏极130的暴露面积，可以是占塑封体160底面的全部(图2)或者只是塑封体160底面的一部分(图I)。因此，该器件中仅有芯片漏极130这一面可以暴露出来进行散热。如图3所示，是现有另一种半导体器件的结构示意图。其中，一倒装芯片100的漏极130朝上与一散热片170连接，该散热片170在塑封体160的顶部暴露设置。倒装芯片100的栅极和源极朝下，通过锡球140分别与栅极和源极的焊盘191、192对应连接；所述栅极或源极的焊盘191、192底部也可以暴露在塑封体160之外来改善散热性能。但是，该器件的实现过程十分复杂。
技术实现思路
本专利技术涉及一种双面外露的半导体器件，可以直接将位于芯片一面的漏极，以及位于另一面的散热片都暴露在塑封体外，达到改善芯片散热性能的目的。本专利技术的另一目的是提供了该双面外露的半导体器件的制作方法。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案之一是提供一种双面外露的半导体器件，其包含在制作时由下至上依次连接的以下部件第二引线框架，其由导热但不导电材料制成，并设置有散热片；第一引线框架，其由导电材料制成，并设置有相互分隔的若干引脚；倒装的半导体芯片，其设置有若干顶部电极和若干底部电极；所述芯片的顶部电极向下，并对应与所述第一引线框架的若干引脚电性连接；该器件中还包含，塑封体，其覆盖所述倒装的芯片，并将该芯片与第一、第二引线框架模压塑封；所述第二引线框架的散热片，及所述芯片的底部电极，分别暴露在该器件正反两面的所述塑封体以外。所述第一引线框架，是由铜Cu或其他导电材料制成；所述第二引线框架，是由氧化铝Al2O3或氮化铝A1N，或者其他导热但不导电的材料制成，并且仅在该第二引线框架的背面设有镍Ni或铜Cu的镀层；所述第一引线框架连接在所述第二弓I线框架没有设置镀层的表面之上。所述第一引线框架通过焊接或以环氧树脂粘接的方式，固定连接在所述第二引线框架的上面。所述芯片中，其暴露在塑封体外的底部电极包含漏极，其顶部电极包含栅极和源极；所述第一引线框架中的若干引脚，包含相隔开的栅极引脚和源极引脚；所述第二引线框架上散热片的位置，与所述栅极连接栅极引脚、所述源极连接源极引脚的位置相对应。所述芯片包含一晶圆，该晶圆顶面上对应芯片栅极、源极的位置分别植有若干锡球；该些锡球对应与第一引线框架的栅极引脚、源极引脚连接； 在所述晶圆磨薄的背面，通过蒸发钛Ti、银Ag或镍Ni材料，形成一定厚度的金属层，作为该芯片的漏极及保护层。若所述芯片的晶圆是扇入型封装时，还包含第一封装体，其具有足够厚度以覆盖所述晶圆顶面，并环绕所述栅极和源极上的锡球；通过研磨使所述锡球的顶面与研磨后的所述第一封装体的顶面齐平。若所述芯片的晶圆是扇出型封装时，还包含第二封装体，其具有一定厚度以覆盖所述晶圆顶面，并环绕所述栅极和源极上的锡球，使所述锡球的顶部暴露在该第二封装体外。所述第一引线框架上，栅极引脚、源极引脚各自引出塑封体外的部分为阶梯型，并且使该些引脚的端部与所述倒装芯片暴露的漏极处在同一平面。本专利技术的另一个技术方案是提供一种双面外露的半导体器件的制作方法，其包含以下步骤步骤I、将一条导电的第一引线框架，固定连接在一条导热但不导电的第二引线框架上；步骤2、在晶圆上制作若干半导体芯片的顶部电极和底部电极；步骤3、从晶圆上切割形成若干个独立的半导体芯片；步骤4、对单个芯片来说，将芯片倒装并电性连接在第一引线框架上；步骤5、对倒装芯片及其下方的第一、第二引线框架进行模压塑封，使所述第二引线框架的散热片，及所述芯片的底部电极，分别暴露在该器件正反两面的塑封体以外；步骤6、将半导体器件分离成型。所述步骤I中，进一步包含以下步骤步骤1-1、由铜Cu或其他导电材料制成第一引线框架；所述第一引线框架设置有相互分隔的栅极引脚和源极引脚；步骤1-2、由氧化铝Al2O3或氮化铝A1N，或者其他导热但不导电的材料制成第二引线框架及其散热片，并且仅在该第二引线框架的散热片背面设有镍Ni或铜Cu的镀层；步骤1-3、将整条第一引线框架，通过焊接或以环氧树脂粘接的方式，固定连接在整条第二引线框架没有设置镀层的表面之上；使第一引线框架的栅极引脚和源极引脚，与其下方第二引线框架的散热片的位置相对应。所述步骤2中，若制作第一结构a芯片的方法，包含步骤2-a-l、在一片晶圆上包含若干芯片，每个芯片的顶部电极是栅极和源极，芯片的底部电极是漏极；步骤2-a_2、在晶圆顶面，对应每个芯片的栅极和源极位置植球；步骤2-a_3、将晶圆背面研磨达到设定厚度；步骤2-a_4、通过背面金属化工艺，在晶圆背面蒸发钛Ti、银Ag或镍Ni材料，形成一定厚度的金属层，得到芯片的漏极及保护层。所述步骤2中，若制作第二结构b芯片的方法，包含步骤2-b-l、在一片晶圆上包含若干芯片，每个芯片的顶部电极是栅极和源极，芯片的底部电极是漏极； 步骤2-b_2、在晶圆顶面，对应每个芯片的栅极和源极位置植球；步骤2-b_3、将晶圆扇入型封装，即在晶圆顶面覆盖厚度足够的第一封装体，将所述栅极和源极的锡球也全部覆盖在该第一封装体中；步骤2-b_4、将晶圆上的所述第一封装体，及其中包裹的若干锡球，从其顶部研磨，使该些锡球的顶面与所述第一封装体的顶面齐平；步骤2-b_5、将晶圆背面研磨达到设定厚度；步骤2-b_6、通过背面金属化工艺，在晶圆背面蒸发钛Ti、银Ag或镍Ni材料，形成一定厚度的金属层，得到芯片的漏极及保护层。所述步骤2中，若制作第三结构c芯片的方法，包含步骤2-c-l、在一片晶圆上包含若干芯片，每个芯片的顶部电极是栅极和源极，芯片的底部电极是漏极；步骤2-C-2、在晶圆顶面，对应每个芯片的栅极和源极位置植球；步骤2-C-3、将晶圆扇出型封装，即在晶圆顶面覆盖一定厚度的第二封装体，并使所述栅极和源极上锡球的顶部从该第二封装体上暴露出来；步骤2-C-4、将晶圆背面研磨达到设定厚度；步骤2-C-5、通过背面金属化工艺，在晶圆背面蒸发钛Ti、银Ag或镍Ni材料，形成一定厚度的金属层，得到芯片的漏极及保护层。步骤4中，具体是将芯片倒装，使其栅极和源极位置的锡球朝下，与所述第一引线框架上栅极引脚、源极引脚对应形成电性连接；此时，芯片的漏极朝上。步骤5中，具体是使芯片的漏极直接暴露在塑封体的顶部以外；同时半导体器件的另一面，第二引线框架的散热片底面，也暴露在所述塑封体的底部以外。步骤6中，具体是将第一、第二引线框架边缘多余的部分去除；并将第一引线框架上栅极引脚、源极引脚各自引出塑封体外的部分弯制成阶梯型，从而使该些引脚的端部与所述芯片暴露的漏极处在同一平面。与现有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双面外露的半导体器件，其特征在于，该器件包含在制作时由下至上依次连接的以下部件：第二引线框架(20)，其由导热但不导电的材料制成，并设置有散热片(21)；第一引线框架(10)，其由导电材料制成，并设置有相互分隔的若干引脚；倒装的半导体芯片(30)，其设置有若干顶部电极和若干底部电极；所述芯片(30)的顶部电极向下，并对应与所述第一引线框架(10)的若干引脚电性连接；该器件中还包含，塑封体(40)，其覆盖所述倒装的芯片(30)，并将该芯片(30)与第一、第二引线框架模压塑封；所述第二引线框架(20)的散热片(21)，及所述芯片(30)的底部电极，分别暴露在该器件正反两面的所述塑封体(40)以外。

【技术特征摘要】
1.一种双面外露的半导体器件，其特征在于，该器件包含在制作时由下至上依次连接的以下部件 第二引线框架(20)，其由导热但不导电的材料制成，并设置有散热片(21)； 第一引线框架(10)，其由导电材料制成，并设置有相互分隔的若干引脚； 倒装的半导体芯片(30)，其设置有若干顶部电极和若干底部电极；所述芯片(30)的顶部电极向下，并对应与所述第一引线框架(10)的若干引脚电性连接； 该器件中还包含， 塑封体(40)，其覆盖所述倒装的芯片(30)，并将该芯片(30)与第一、第二引线框架模压塑封；所述第二引线框架(20)的散热片(21)，及所述芯片(30)的底部电极，分别暴露在该器件正反两面的所述塑封体(40)以外。2.如权利要求I所述双面外露的半导体器件，其特征在于， 所述第一引线框架(10)，是由铜Cu或其他导电材料制成； 所述第二引线框架(20)，是由氧化铝Al2O3或氮化铝A1N，或者其他导热但不导电的材料制成，并且仅在该第二引线框架(20)的背面设有镍Ni或铜Cu的镀层；所述第一引线框架(10)连接在所述第二引线框架(20)没有设置镀层的表面之上。3.如权利要求I所述双面外露的半导体器件，其特征在于， 所述第一引线框架(10)通过焊接或以环氧树脂粘接的方式，固定连接在所述第二引线框架(20)的上面。4.如权利要求I所述双面外露的半导体器件，其特征在于， 所述芯片(30)中，其暴露在塑封体(40)外的底部电极包含漏极(33)，其顶部电极包含栅极(31)和源极(32)； 所述第一引线框架(10)中的若干引脚，包含相隔开的栅极引脚(11)和源极引脚(12)； 所述第二引线框架(20)上散热片(21)的位置，与所述栅极(31)连接栅极引脚(11)、所述源极(32)连接源极引脚(12)的位置相对应。5.如权利要求4所述双面外露的半导体器件，其特征在于， 所述芯片(30)包含一晶圆(34)，该晶圆(34)顶面上对应芯片(30)栅极(31)、源极(32)的位置分别植有若干锡球(351、352);该些锡球(351、352)对应与第一引线框架(10)的栅极引脚(11)、源极引脚(12)连接； 在所述晶圆(34)磨薄的背面，通过蒸发钛Ti、银Ag或镍Ni材料，形成一定厚度的金属层(36)，作为该芯片(30)的漏极(33)及保护层。6.如权利要求5所述双面外露的半导体器件，其特征在于， 所述芯片(30)的晶圆(34)是扇入型封装时，还包含第一封装体(37)，其具有足够厚度以覆盖所述晶圆(34)顶面，并环绕所述栅极(31)和源极(32)上的锡球(351、352);通过研磨使所述锡球(351、352)的顶面与研磨后的所述第一封装体(37)的顶面齐平。7.如权利要求5所述双面外露的半导体器件，其特征在于， 所述芯片(30)的晶圆(34)是扇出型封装时，还包含第二封装体(38)，其具有一定厚度以覆盖所述晶圆(34)顶面，并环绕所述栅极(31)和源极(32)上的锡球(351、352)，使所述锡球(351、352)的顶部暴露在该第二封装体(38)夕卜。8.如权利要求4所述双面外露的半导体器件，其特征在于， 所述第一引线框架(10)上，栅极引脚(11)、源极引脚(12)各自引出塑封体(40)外的部分为阶梯型，并且使该些引脚的端部与所述倒装芯片(30)暴露的漏极(33)处在同一平面。9.一种双面外露的半导体器件的制作方法，其特征在于，包含以下步骤 步骤I、将一条导电的第一引线框架(10)，固定连接在一条导热但不导电的第二引线框架(20)上； 步骤2、在晶圆(34)上制作若干半导体芯片(30)的顶部电极和底部电极； 步骤3、从晶圆(34)上切割形成若干个独立的半导体芯片(30)； 步骤4、对单个芯片(30)来说，将芯片(30)倒装并电性连接在第一引线框架(10)上；步骤5、对倒装芯片(30)及其下方的第一、第二引线框架进行模压塑封，使所述第二引线框架(20)的散热片(21)，及所述芯片(30)的底部电极，分别暴露在该器件正反两面的塑封体(40)以外； 步骤6、将半导体器件分离成型。10.如权利要求I所述双面外露的半导体器件的制作方法，其特征在于， 步骤I中，进一步包含以下步骤 步骤1-1、由铜Cu或其他导电材料制成第一引线框架(10);所述第一引线框架(10)设置有相互分隔的栅极引脚(11)和源极引...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚玉平，薛彦迅，
申请(专利权)人：万国半导体开曼股份有限公司，
类型：发明
国别省市：