CN1507657A - 半导体器件及其制造方法 - Google Patents

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V田太
塚田太
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政木庆一
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Shinko Electric Co Ltd
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Abstract

一种具有第一表面的半导体元件，例如压力传感器，当该元件处于使用条件时，所述第一表面的至少一部分暴露在外部。用树脂密封元件。密封树脂具有第二上表面和一个凹槽，由此在第二上表面开出的所述凹槽的底部，半导体元件的第一表面的所述部分暴露在外部。可脱离的保护部件具有的形状对应于所述凹槽，由此将所述保护部件位于凹槽中时，它的底面接触第一表面的一部分，保护部件的上面与密封树脂的第二表面重合。

Description

半导体器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及半导体器件及其制造方法。更具体地，本发明涉及其中用于如压力传感器等的任何特定功能元件的半导体元件的至少部分表面暴露在用于密封半导体元件的树脂密封层上形成的凹槽部分的底面上的半导体器件。本发明还涉及制造半导体器件的方法。
背景技术
对于半导体器件，有一种半导体器件30，如日本专利公开No.4-2152中公开的，如图5所示，用作压力传感器，例如读出指尖按压在指纹传感器上的人的指纹的指纹传感器。
如图5所示，在该半导体器件30中，安装在引线框架12的管芯板14上的半导体元件16的指纹读出部分的表面16a(半导体元件16的表面)暴露在形成在密封半导体元件16和其它物的树脂密封层18上的凹槽部分20的底面，也就是，该半导体器件30为半导体元件表面暴露型。
当制造这种半导体元件表面暴露类型的半导体器件30时，首先，将安装在引线框架12的管芯板14上的半导体元件16与引线框架12的内引线24的前端部通过线22进行线键合，然后插在如图6(a)所示打开的上金属模件100和下金属模件102之间。
此时，引线框架12***得使半导体元件16位于上金属模件100和下金属模件102形成的腔体104中。
在该上金属模件100中，有伸入到腔体104内的伸出部分106，由此当上和下金属模件闭合时，伸出部分106的前端面接触已***腔体104内的半导体元件16的指纹读出部分的表面16a。
接下来，如图6(b)所示，当上模件100和下模件102闭合时，上模件100中形成的伸出部分106的前端面接触已***腔体104内的半导体元件16的指纹读出部分的表面16a。因此，半导体元件16的指纹读出部分的表面16a由伸出部分106的前端面覆盖。
在表面16a被伸出部分106的前端面覆盖的条件下，密封树脂M通过树脂路径108注入到腔体104内。除了由伸出部分106的前端面覆盖的表面16a之外，存在半导体元件16的部分、线22以及内引线24由密封树脂M密封。
之后，当上模件100和下模件102相互打开时，可以得到其中半导体元件16的指纹读出部分的表面16a暴露在用树脂密封半导体元件16和其它物的树脂密封层18上形成的凹槽部分20的底面的半导体器件30。
根据图6(a)到6(c)中显示的制造方法，可以容易地得到其中半导体元件16的指纹读出部分的表面16a暴露在树脂密封层18上形成的凹槽部分20的底面的半导体器件30。
根据图6(a)到6(c)中显示的制造方法，上金属模件100具有伸入到腔体104内的伸出部分106，当金属模件闭合时，伸出部分106的前端面接触已***腔体104内的半导体元件16的指纹读出部分的表面16a。
其中伸出部分106如上所述形成的上模件100不能用做制造半导体器件通常使用的金属模件。因此，没有任何选择只能使用这种上模件100制造图5所示的半导体器件30。
此外，伸入到金属模件内的腔体104内的伸出部分106易于被注入到腔体104内的密封树脂磨损，缩短了金属模件的寿命。
由于伸入到金属模件内的腔体104内的伸出部分106的前端面压力接触半导体元件16的表面16a，进行树脂密封时，半导体元件16受到应力。因此，在树脂密封期间易于在半导体元件16中产生裂纹，降低了成品率。
此外，根本不能保护如此得到的半导体器件30的半导体元件16的表面16a。因此，当运送半导体器件30时，存在半导体元件16的表面16a被损伤或沾污的可能性。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种半导体器件，其中半导体元件的至少部分表面暴露在形成在树脂密封层上的凹槽部分的底面，当运送半导体器件时，半导体元件的表面不会受到损伤。
本发明的另一目的是提供一种使用普通的制造装置，例如常规和通常使用的模件装置容易地制造这种半导体器件的方法。
为了解决以上问题，本发明人进行了反复的研究。研究的结果，本发明人有如下发现。暴露在树脂密封层上形成的凹槽部分底面的半导体元件的表面部分可以用保护部件覆盖，它的外形与凹槽部分的底面外形一致，由此可以用制造半导体器件通常使用的金属模件进行树脂密封。
而且，本发明人有如下发现。在其中用树脂密封金属模件的半导体器件中，形成的外形与形成在密封层上的凹槽部分的底面外形一致的保护部件可以可分离地***到树脂密封层上的凹槽部分内。因此，可以防止运送半导体器件时，暴露在凹槽部分底面的半导体元件表面被损伤。
基于以上认识，本发明人进行了进一步的研究并完成了本发明。
根据本发明，提供一种半导体器件，包括：具有第一表面的半导体元件，当该元件处于使用条件时，所述第一表面的至少一部分暴露在外部；模制所述半导体元件以覆盖所述半导体元件的密封树脂，所述密封树脂具有第二表面和一个凹槽，由此在所述第二表面开出的所述凹槽的底部，所述半导体元件的第一表面的所述部分暴露在外部；以及可脱离的保护部件，具有的形状对应于所述凹槽，由此将所述保护部件放置在所述凹槽中时，保护部件的底面接触第一表面的所述部分，保护部件的上面与密封树脂的所述第二表面重合。
根据本发明的另一方案，提供一种半导体器件的制造方法，所述方法包括以下步骤：以下面的方式将可脱离的保护部件附装到具有第一表面的半导体元件上：至少部分所述第一表面用所述保护部件覆盖；设置一组模件(金属模件)以在其内限定出其中放置所述半导体元件的腔体，并且所述模件的一部分在第二表面接触所述保护部件；将密封树脂注入到所述腔体内以密封所述半导体元件；以及从半导体元件的所述第一表面去除所述保护部件，由此露出了半导体的第一表面的所述至少一部分。
根据本发明的再一方案，提供一种半导体器件的制造方法，所述器件包括：具有第一表面的半导体元件，当该元件处于使用条件时，所述第一表面的至少一部分暴露在外部；模制所述半导体元件以覆盖所述半导体元件的密封树脂，所述密封树脂具有第二表面和一个凹槽，由此在所述第二表面开出的所述凹槽的底部，所述半导体元件的第一表面的所述部分暴露在外部；以及可脱离的保护部件，具有的形状对应于所述凹槽，由此在将所述保护部件放置在所述凹槽中时，保护部件的底面接触第一表面的所述部分，并且上面与所述第二表面重合；
所述方法包括以下步骤：以下面的方式将所述保护部件附装到所述半导体元件上：至少部分所述第一表面用所述保护部件覆盖；设置一组模件(金属模件)以在其内限定出其中放置所述半导体元件的腔体，并且所述模件的一部分在所述第二表面接触所述保护部件；以及将密封树脂注入到所述腔体内以密封所述半导体元件。
在以上介绍的本发明中，当使用容易与密封树脂分离或脱离、弹性变形并且由能耐受注入到金属模件的腔体内的密封树脂的温度的耐热树脂制成的保护部件时，特别是当使用由硅橡胶或含氟树脂制成的保护部件时，在树脂密封过程中可以防止保护部件变形。
根据本发明的半导体器件的制造方法，不需要在金属模件中形成前端面接触***到金属模件的腔体内的半导体元件的预定面的伸出部分。因此，可以使用制造半导体器件通常使用的金属模件。此外，可以延长金属模件的寿命。
根据本发明，半导体元件的露出面由保护部件覆盖并进行树脂密封。因此，与在金属模件中形成的伸出部分的前端面压力接触半导体元件的预定面并进行树脂密封的情况相比，可以防止半导体元件受到给定的应力。因此，可以防止在树脂密封的工艺中在半导体元件中产生裂纹。
此外，在如此得到的半导体器件中，暴露在形成在树脂密封层上凹槽部分底面的半导体元件表面由保护部件覆盖。因此，可以防止运送半导体器件时，暴露在树脂密封层的凹槽部分底面的半导体元件表面被损伤。
附图说明
在附图中：
图1(a)和1(b)为介绍本发明的半导体器件的一个例子的剖面图；
图2(a)到2(d)为介绍图1中所示半导体器件的制造工艺的工艺图；
图3(a)和3(b)为介绍本发明的半导体器件的另一个例子的剖面图；
图4为介绍图3(a)和3(b)中所示半导体器件的制造工艺的工艺图；
图5为安装在安装基板上的半导体器件的剖面图；以及
图6(a)到6(c)为介绍图5中所示半导体器件的制造工艺的工艺图。
具体实施方式
本发明的半导体器件的一个实施例显示在图1中。图1(a)中所示的的半导体器件10用做指纹传感器。因此，半导体器件10包括提供有指纹读出部分的半导体元件16。该半导体元件16的表面可以由如聚酰亚胺膜的薄保护膜覆盖。
安装在引线框架12的管芯板14上的半导体元件的指纹读出部分的表面16a暴露在密封半导体元件16和其它物的树脂密封层18上形成的凹槽部分20的底面。热固性树脂，例如通常使用的环氧树脂可以用做密封树脂。
外形形成得与半导体元件16的表面16a外形相同的保护部件26可分离地***到该凹入部分20内。
因此，当如图1(b)所示从凹槽部分20拾取出保护部件26时，露出了半导体元件16的指纹读出部分的表面16a，由此人的指尖可以接触表面16a。
当该保护部件26由能够弹性变形并且容易脱离树脂密封层18的保护材料制成时，可以容易地从凹槽部分20拾取保护部件26。由于以上原因，优选使用能够容易与树脂密封层18脱离的树脂制成的保护部件26。
然而，当如以下所述进行树脂密封以密封***到金属模件的腔体内的半导体元件16时，由于保护部件26接触密封树脂，因此优选使用能耐受注入到金属模件的腔体内的密封树脂的温度的耐热树脂制成的保护部件26。特别是优选使用由硅橡胶或含氟树脂制成的保护部件26。从提高耐热性和分离特性的观点来看，使用以上材料制成的保护部件最合适。
图1(a)所示的半导体器件10可以在图2所示的制造工艺中制造。
首先，安装在引线框架12的管芯板14上的半导体元件16通过线22键合到引线框架12的内引线24的前端部，然后由硅橡胶制成的平坦的保护部件26附装到没有被密封树脂密封的半导体元件16的指纹读出部分的表面16a上，如图2(a)所示。可以不使用粘结剂将该保护部件26附装到表面16a上。
应该注意可以在线22的线键合工艺之前将保护部件26附装到元件16的表面16a上。
接下来，如图2(b)所示，安装在引线框架12上的半导体元件16设置在图2(b)所示打开的上金属模件50和下金属模件52之间。此时，半导体元件16放置在上金属模件50和下金属模件52形成的腔体54中的一个位置处。
该金属模件的组成如下。当半导体元件16设置在由上模件50和下模件52形成的腔体54中时，腔体54的平坦内壁表面分别与其上形成有半导体元件16的指纹读出部分的表面16a以及管芯板14相对。
安装在引线框架12上的半导体元件16插在上金属模件50和下金属模件52之间之后，模件闭合。此时，放在半导体元件16的指纹读出部分的表面16a上的保护部件26接触腔体54的内壁表面。
密封树脂M由树脂通路58注入到通过闭合上金属模件50和下金属模件52形成的腔体54内。因此，除了用保护部件26覆盖的表面16a之外的一部分半导体元件16，线22以及内引线24用密封树脂M密封，如图2(c)所示。如环氧树脂的热固性树脂可以用做密封树脂M。当密封树脂M注入到腔体54时，密封树脂M的温度约170到185℃。
注入到腔体54内的密封树脂M充分固化(硬化)之后，当上模件50和下模件52打开时，可以得到以下半导体器件10：其中暴露在由密封半导体元件16的树脂密封层18形成的凹槽部分20的底面的半导体元件16的指纹读出部分的表面16a由保护部件26覆盖，如图2(d)所示。
然后，从半导体器件10的树脂密封层18上形成的凹槽部分20除去保护部件26。此时，在图1和2中所示的半导体器件10中，可以用一对镊子剥离由硅橡胶制成的保护部件26。此外，通过进行电解同时浸泡在电解液中的半导体器件10用做阴极或阳极的电解脱脂法可以容易地分离保护部件26。
当采用以上的电解脱脂法时，在进行电解同时浸泡在电解液中的半导体器件10用做阴极或阳极的情况下，由用做阴极或阳极的半导体器件10产生氧气或氢气。通过如此产生气体的化学反应或搅动作用，可以容易地分离保护部件26。
如上所述，可以从半导体器件10的树脂密封层18上形成的凹槽部分20除去保护部件26。然而，优选已运送半导体器件10之后从凹槽部分20除去保护部件26，特别优选的是紧接在半导体器件10安装在安装基板上之前从凹槽部分20除去保护部件26。原因在于以此方式拾取保护部件26时，可以防止运送过程中暴露在树脂密封层18上形成的凹槽部分20底面的半导体元件16的表面16a被损伤。
就此而言，在用一对镊子从半导体器件10剥离保护部件26情况下，可以从已安装在安装基板上的半导体器件10上剥离保护部件26。
以上参考本发明应用于其中半导体元件16安装在引线框架12上的半导体器件10的例子进行了说明。然而，可以将本发明应用于图3(a)和3(b)所示的BGA(球栅阵列)型半导体器件40。
图3(a)所示的半导体器件40为用做指纹传感器的半导体器件。提供有指纹读出部分的半导体元件16安装在布线基板42的一侧上，并借助布线44，44...电连接布线基板42。在该布线基板42的另一侧上，附装有用做外部连接端的焊料球45，45...。
该半导体器件40为一侧树脂密封型，其中在其上安装有半导体元件16的布线基板42的一侧用树脂密封。半导体元件16的指纹读出部分的表面16a暴露在布线基板42的半导体元件16的安装面一侧形成的树脂密封层上的凹槽部分48的底面。
外形形成得与半导体元件16的表面16a外形相同的保护部件26可分离地***到该凹槽部分48内。因此，如图3(b)所示，当从凹槽部分48分离保护部件26时，可以露出半导体元件16的指纹读出部分的表面16a，以便人的指纹可以接触表面16a。
按如下步骤制造图3(a)所示的半导体器件40。首先，由硅橡胶制成的平坦的保护部件26附装到没有被密封树脂密封的半导体元件16的指纹读出部分的表面16a上，半导体元件16安装在布线基板42的一侧上并借助布线44，44...与布线基板42电连接。
接下来，如图4所示，其上安装有半导体元件16的布线基板42***由构成金属模件的下模件62的凹槽部分63内，半导体元件16和布线44，44...设置在由上模件60和下模件62形成的腔体64中。此时，附装到半导体元件16的保护部件26的表面接触腔体64的内壁表面。
之后，密封树脂M由金属模件的树脂通路65注入到腔体64内。密封树脂M冷却之后，金属模件打开，焊料球45，45...附装到从金属模件中拾取出的布线基板42上的预定位置。以此方式，可以得到图3(a)中显示的半导体器件40。
就此而言，类似的符号用于表示图1到4中所示的半导体器件和金属模件的类似部分，这里省略了详细说明。
在以上介绍的图1到4中，使用了由硅橡胶制成的保护部件26。然而，硅橡胶显示出类似橡胶的弹性。因此，当附装有硅橡胶制成的保护部件26的半导体元件16设置在上模件50(60)和下模件52(62)形成的腔体54(64)中时，保护部件26接触腔体54(64)的内壁表面并被其推压，由此保护部件26容易地变形。因此，在树脂密封层18(46)上形成的凹槽部分20的外形易于变动。
为了解决以上问题，使用了含氟树脂制成的保护部件26，与硅橡胶相比，含氟树脂很难弹性地变形。由于此，可以尽可能地减小当保护部件26被腔体54(64)的内壁表面推压时造成的保护部件26的变形。
然而，由含氟树脂制成的保护部件与半导体元件16的表面16a的粘附性低于硅橡胶制成的保护部件26的粘附性。因此，用粘结剂涂覆表面16a之后，可以粘结由含氟树脂制成的保护部件26。
此时，优选剥离保护部件26之后用溶解除去半导体元件16a上剩余的粘结剂。
图1(b)和3(b)中显示的半导体器件用做指纹传感器，然而，它们可以用做压力传感器以检测大气的压力。
工业实用性
根据本发明，不需要在金属模件的腔体中形成前端面接触***金属模件腔体内的半导体元件的露出面的伸出部分，而且可以使用制造半导体器件通常使用的金属模件，并且可以延长金属模件的寿命。因此，可以降低半导体器件的制造成本。
树脂密封时，用保护部件覆盖半导体元件表面之后进行树脂密封。因此，可以减小施加到半导体元件的应力。因此，可以抑制树脂密封过程中在半导体元件中产生裂纹。因此，可以增加如此得到的成品率。
运送如此得到的半导体器件时，不可能损伤半导体元件的露出面。因此，可以增强半导体器件的可靠性。
本领域中的技术人员应该理解以上说明仅涉及公开发明的优选实施例，可以对本发明进行各种修改和变形同时不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种半导体器件，包括：
具有第一表面的半导体元件，当该元件处于使用时，所述第一表面的至少一部分暴露在外部；
模制所述半导体元件以覆盖所述半导体元件的密封树脂，所述密封树脂具有第二表面和一个凹槽，由此在所述第二表面开出的所述凹槽的底部，所述半导体元件的第一表面的所述部分暴露在外部；以及
可脱离的保护部件，具有的形状对应于所述凹槽，由此将所述保护部件放置在所述凹槽中时，保护部件的底面接触第一表面的所述部分，保护部件的上面与密封树脂的所述第二表面重合。
2.根据权利要求1的半导体器件，其中所述半导体器件为压力传感器。
3.根据权利要求1的半导体器件，其中所述保护部件由能够弹性变形并且容易与所述密封树脂脱离的材料制成，并且还是足以能耐受所述密封树脂的密封工艺的密封温度的耐热材料。
4.根据权利要求3的半导体器件，其中所述保护部件由硅橡胶或含氟树脂制成。
5.一种半导体器件的制造方法，所述方法包括以下步骤：
以下面的方式将可脱离的保护部件附装到具有第一表面的半导体元件上：至少部分所述第一表面用所述保护部件覆盖；
设置一组模件以在其内限定出其中放置所述半导体元件的腔体，并且所述模件的一部分在第二表面接触所述保护部件；
将密封树脂注入到所述腔体内以密封所述半导体元件；以及
从半导体元件的所述第一表面去除所述保护部件，由此露出了半导体的第一表面的所述至少一部分。
6.根据权利要求5的方法，其中所述保护部件由能够弹性变形并且容易与所述密封树脂脱离的材料制成，并且还是足以能耐受所述密封树脂的密封工艺的密封温度的耐热材料。
7.根据权利要求6的方法，其中所述保护部件由硅橡胶或含氟树脂制成。
8.一种半导体器件的制造方法，所述器件包括：具有第一表面的半导体元件，当该元件处于使用时，所述第一表面的至少一部分暴露在外部；模制所述半导体元件以覆盖所述半导体元件的密封树脂，所述密封树脂具有第二表面和一个凹槽，由此在所述第二表面开出的所述凹槽的底部，所述半导体元件的第一表面的所述部分暴露在外部；以及一个保护部件，具有的形状对应于所述凹槽，由此将所述保护部件放置在所述凹槽中时，保护部件的底面接触第一表面的所述部分，保护部件的上面与密封树脂的所述第二表面重合；
所述方法包括以下步骤：以下面的方式将所述保护部件附装到所述半导体元件上：至少部分所述第一表面用所述保护部件覆盖；
设置一组模件以在其内限定出其中放置所述半导体元件的腔体，并且所述模件的一部分在所述第二表面接触所述保护部件；以及
将密封树脂注入到所述腔体内以密封所述半导体元件。
9.根据权利要求8的方法，其中所述保护部件由能够弹性变形并且容易与所述密封树脂脱离的材料制成，并且还是足以能耐受所述密封树脂的密封工艺的密封温度的耐热材料。
10.根据权利要求9的方法，其中所述保护部件由硅橡胶或含氟树脂制成。
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