半导体器件及其制造方法与流程

半导体器件及其制造方法
1.相关申请的交叉引用
2.于2020年11月20日提交的日本专利申请号2020-193076的公开内容(包括说明书、附图和摘要)，通过整体引用并入本文。
技术领域
3.本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。


背景技术：

4.下面列出了公开的技术。
5.[专利文献1]日本未审查专利申请公开号2012-54597
[0006]
例示了具有如下结构的半导体器件，在该结构中，盖被接合到在布线基板上安装的半导体芯片上(参见专利文献1)。


技术实现要素：

[0007]
实现半导体器件的复杂功能的问题之一是提高半导体器件的散热性能。为了实现半导体器件的复杂功能，功耗增加，这导致半导体芯片中的发热量增加。如果可以通过提高半导体器件的散热性能来抑制半导体芯片的温度升高，则可以抑制由于半导体芯片内部的电路的热量导致的错误操作。根据本说明书和附图的描述，其他目的和新颖特征将变得清楚。
[0008]
根据实施例的半导体器件包括：布线基板；安装在布线基板上的半导体芯片；布置在半导体芯片上以覆盖整个半导体芯片并且具有比半导体芯片的面积更大的面积的散热片；以及覆盖散热片和半导体芯片并且固定散热片的盖构件。盖构件具有面对半导体芯片的第一部分、布置在第一部分的外围并且被接合并固定到布线基板上的凸缘部分、以及布置在第一部分和凸缘部分之间的第二部分。在从散热片观察的盖构件的平面图中，散热片通过第二接合构件而被接合并固定到盖构件，该第二接合构件部分地布置在散热片和盖构件之间。
[0009]
根据实施例，可以提高半导体器件的性能。
附图说明
[0010]
图1是根据实施例的半导体器件的顶视图。
[0011]
图2是图1中所示的半导体器件的底视图。
[0012]
图3是示出在图1中所示的盖构件被移除的状态下，在布线基板上的半导体器件的内部结构的平面图。
[0013]
图4是沿着图1的线a-a截取的截面图。
[0014]
图5是从散热片观察的图4中所示的盖构件的平面图。
[0015]
图6是沿着图5的线b-b截取的放大截面图。
[0016]
图7是示出根据图5的修改示例的接合构件的布局示例的平面图。
[0017]
图8是示出根据图5的另一个修改示例的接合构件的布局示例的平面图。
[0018]
图9是根据图4的修改示例的半导体器件的截面图。
[0019]
图10是根据图5的另一个修改示例从散热片观察的图9中所示的盖构件的平面图。
[0020]
图11是示出根据图10的修改示例的接合构件的布局示例的平面图。
[0021]
图12是示出图9的修改示例的截面图。
[0022]
图13是示出图11的修改示例的平面图。
[0023]
图14是沿着图13的线c-c截取的放大截面图。
[0024]
图15是示出参考图1到图4说明的半导体器件的组装过程的流程的说明图。
[0025]
图16是示出了图4、图9和图12中的任一图所示的、在盖构件和布线基板之间的接合部分的外围的修改示例的放大平面图。
具体实施方式
[0026]
(本技术中的描述形式、基本术语和用法的说明)
[0027]
在本技术中，当需要时，为了方便起见，将在多个部分等等中描述本发明。然而，除非另有说明，否则这些部分等等并非彼此无关，并且除非特别说明，否则包括修改示例等等，其中单个示例的任何一个部分是另一示例的特定部分、一个部分或全部，而不管描述它们的顺序如何。此外，原则上，对相同部分的重复描述被省略。另外，除非特别明确地另外描述，否则实施例中的每一个元素都不是必不可少的，除非逻辑上被限于该数目，或者除非根据上下文很清楚的是显然是必不可少的。
[0028]
类似地，当在实施例等等的描述中针对材料、组合物等描述“由a制成的x”等等时，除非另有说明或者除非从上下文中明显看出它排除了这样的材料、组合物等等，否则没有排除包含除了a之外的其他成分的材料、组合物等等。例如，该成分意指“含有a为主要成分的x”等等。例如，不言而喻，“硅材料”等等不仅包括纯硅，而且还包括sige(硅锗)合金或以其他含有硅为主要成分的多元合金，或者包含其他添加剂的构件等等。此外，除非另有说明，否则镀金、铜层、镀镍等等不仅包括纯材料，而且还包括分别包含金、铜、镍等等作为主要成分的构件。
[0029]
此外，即使提到了特定的数值和数目，除非另有说明、逻辑上被限于该数字、以及根据上下文明确描述如此，否则它们可以超过特定的数值或小于特定的数值。
[0030]
更进一步地，在各实施例的附图中，相同或相似的部分用相同或相似的符号或附图标记来标示，并不再赘述。
[0031]
此外，在附图中，即使在相反复杂的情况下或在与其清楚地区分空间的情况下的截面图中，在一些情况下也省略了阴影线等。关于这一点，在从描述清楚等等的情况下，在一些情况下，即使在平面图中封闭的孔中也省略背景的轮廓。此外，即使在附图不是截面图时，也向附图添加阴影线或点图案，以便明确图示以免成为空间或明确图示区域之间的边界。
[0032]
在本说明书中，“半导体部件”是使用半导体内部的电子的部件。作为该“半导体部件”的示例，可以例示半导体芯片、封装有半导体芯片的半导体封装等等。不管是否包括半导体，被嵌入在电路中并具有电功能的组件被称为“电子组件”。电子组件不仅包括半导体
组件，还包括电阻元件、电容元件、电感元件等。
[0033]
《半导体器件》
[0034]
图1是根据本实施例的半导体器件的顶视图。图2是图1中所示的半导体器件的底视图。图3是示出在图中所示的盖构件被移除的状态下，在布线基板上的半导体器件的内部结构的平面图。图4是沿着图1的线a-a截取的截面图。
[0035]
本实施例的半导体器件pkg1包括布线基板sub1和安装在布线基板sub1上的半导体芯片chp1(见图3)。半导体器件pkg1包括：布置在半导体芯片chp1上的散热片tim；以及覆盖整个半导体芯片chp1、整个散热片tim和布线基板sub1的一部分并且固定有散热片tim的。
[0036]
如图4中所示，布线基板sub1具有在其上安装半导体芯片chp1的顶表面(表面、主表面、芯片安装表面、第一主表面)2t、以及与顶表面2t相对的底表面(表面、主表面、封装表面、第二主表面)2b。此外，布线基板sub1具有与顶表面2t和底表面2b的外缘交叉的多个侧面2s(参照图1～图3)。在本实施例中，布线基板sub1的顶表面2t(见图1)和底表面2b(见图2)各自均为矩形。
[0037]
布线基板sub1包括多个(在图4中所示的示例中为八个)布线层wl1、wl2、wl3、wl4、wl5、wl6、wl7和wl8，其电连接靠近作为芯片安装表面的顶表面2t的端子(端子2pd)以及靠近作为封装表面的底表面2b的端子(焊盘2ld)。每个布线层位于顶表面2t和底表面2b之间。每个布线层包括导体图案，诸如作为供应电信号或功率的通道的布线。并且，绝缘膜2e被布置在布线层之间。布线层通过以下项被彼此电连接：作为穿透绝缘膜2e的层间导电路径的过孔2v或通孔布线2thw。在本实施例中，注意包括八个布线层的布线基板被例示为布线基板sub1的示例。然而，在布线基板sub1中包括的布线层的数目不限于八。例如，可以使用包括七个或更少的布线层或者九个或更多的布线层的布线基板作为修改示例。
[0038]
多个布线层之中最靠近顶表面2t的布线层wl1被绝缘膜sr1覆盖。绝缘膜sr1具有开口，并且布置在布线层wl1中的多个端子2pd在开口处从绝缘膜sr1露出。多个布线层之中最靠近布线基板sub1的底表面2b的布线层wl8具有多个焊盘。布线层wl8被绝缘膜sr2覆盖。绝缘膜sr1和绝缘膜sr2中的每一个都是阻焊膜。布置在布线层wl1中的多个端子2pd、以及布置在布线层wl8中的多个焊盘2ld，通过以下项彼此电连接：导体图案(布线2d或大面积导体图案)、形成在布线基板sub1中包括的每个布线层中的过孔2v和通孔2thw。
[0039]
布线基板sub1例如通过构建法来形成：在绝缘层(芯材、芯绝缘层)2cr的顶表面2ct和底表面2cb上堆叠多个布线层，该绝缘层由作为浸渍有树脂的玻璃纤维的预浸料制成。靠近绝缘层2cr的顶表面2ct的布线层wl4和靠近其底表面2cb的布线层wl5通过嵌入在多个通孔中的多个通孔布线2thw而彼此电连接，该多个通孔从顶表面2ct和底表面2cb中的任一方贯通至另一方。
[0040]
在图4中所示的示例中，布线基板sub1表示包括堆叠成靠近作为芯材的绝缘层2cr的顶表面2ct和底表面2cb的多个布线层的布线基板。然而，所谓的无芯基板可以被用作图4的修改示例，无芯基板不包括由诸如预浸料之类的硬质材料制成并且通过依次堆叠绝缘膜2e和诸如布线2d之类的导体图案而形成的绝缘层2cr。当使用无芯基板时，不形成通孔布线2thw，并且布线层通过过孔2v而彼此电连接。
[0041]
在图4中所示的示例中，焊球(焊料构件、外部端子、电极、外部电极)sb连接到多个
焊盘2ld中的每一个。当半导体器件pkg1被安装在母板(未图示出)上时，焊球sb是将母板的多个端子(未示出)和多个焊盘2ld电连接的导电构件。焊球sb例如是含铅(pb)的sn-pb焊料构件或者是由基本上不含pb的所谓无铅焊料制成的焊料构件。作为无铅焊料的示例，例如，单锡(sn)、锡-铋(sn-bi)、锡-铜-银(sn-cu-ag)、锡-铜(sn-cu)等等被例示。在这种情况下，无铅焊料表示含有0.1wt％或更少铅(pb)的材料，并且其含量由rohs(有害物质限制)制度的标准来定义。
[0042]
如图2中所示，多个焊球sb以矩阵形式(阵列形式，矩阵形状)来布置。虽然图2中未图示出，但是接合到多个焊球sb的多个焊盘2ld(参见图4)也以阵列形式(矩阵形式)来布置。以这种方式，如下的半导体器件被称为面阵型半导体器件，该半导体器件包括在靠近布线基板sub1的封装表面的区域上、以阵列形式布置的多个外部端子(焊球sb和焊盘2ld)。在面阵型半导体器件中，靠近布线基板sub1的封装表面(底表面2b)的区域可以被有效地用作外部端子的布置空间。因此，优选面阵型半导体器件，因为即使外部端子的数目增加，也可以抑制半导体器件的封装面积的增加。换言之，为了实现复杂的功能和高集成度，可以以节省空间的方式封装具有增加的外部端子数目的半导体器件。
[0043]
半导体器件pkg1包括安装在布线基板sub1上的半导体芯片chp1。如图4中所示，每个半导体芯片chp1具有前表面(主表面、顶表面)3t和与前表面3t相对的后表面(主表面、底表面)3b。半导体芯片chp1具有与正面3t和背表面3b交叉的多个侧面3s。如图3中所示，半导体芯片chp1在平面图中被形成为具有比布线基板sub1的平面面积小的平面面积的矩形外形。在图3中所示的示例中，半导体芯片chp1被安装在布线基板sub1的顶表面2t的中央处，并且半导体芯片chp1的四个侧表面3s中的每个侧表面沿着布线基板sub1的四个侧表面2s中的每个侧表面延伸。
[0044]
在靠近半导体芯片chp1的前表面3t的区域中形成多个电极(焊垫、电极焊垫、接合焊垫)3pd。在图4中所示的示例中，半导体芯片chp1被安装在布线基板sub1上，使得前表面3t面对布线基板sub1的顶表面2t。这种安装方法被称为面朝下封装方法或倒装芯片连接方法。
[0045]
虽未图示，但在半导体芯片chp1的主表面(更具体而言，在作为半导体芯片chp1的基底构件的半导体基板的元件形成表面上布置的半导体元件形成区域)中形成多个半导体元件(电路元件)。多个电极3pd通过在半导体芯片chp1内部(更具体而言，在前表面3t与未图示出的半导体元件形成区域之间)布置的布线层中形成的布线(未图示)，来与多个半导体元件电连接。
[0046]
半导体芯片chp1(更具体地，半导体芯片chp1的基底构件)例如由硅(si)制成。覆盖半导体芯片chp1的基底构件和布线的绝缘膜被形成在前表面3t中，并且多个电极3pd的一部分在绝缘膜3pf中的开口处从绝缘膜中露出。在本实施例中，多个电极3pd中的每个电极由诸如铝(al)之类的金属制成。
[0047]
如图4中所示，突出电极3bp连接到多个电极3pd中的每个电极，并且半导体芯片chp1的多个电极3pd和布线基板sub1的多个端子2pd，通过多个突出电极3bp而彼此电连接。突出电极(凸块电极)3bp是从半导体芯片chp1的前表面3t突出而形成的金属构件(导电构件)。突出电极3bp是所谓的焊料凸块，其通过经由基础金属膜(凸块下金属)的堆叠焊料构件而形成。作为构成焊料凸块的焊料构件，与焊球sb类似，可以使用含铅焊料构件或无铅焊
料。在将半导体芯片chp1安装在布线基板sub1上时，预先在多个电极3pd和多个端子2pd这两者中形成焊料凸块，并在焊料凸块之间接触的状态下执行加热工艺(回流工艺)，使得焊料凸块联合以形成突出电极3bp。作为本实施例的修改示例，具有焊料膜的柱状凸块(柱状电极)可以被用作突出电极3bp，该焊料膜形成在由铜(cu)或镍(ni)制成的导体柱的尖端表面中。
[0048]
如图4中所示，底部填充树脂(绝缘树脂)uf被布置在半导体芯片chp1和布线基板sub1之间。底部填充树脂uf被布置为封闭半导体芯片chp1的前表面3t和布线基板sub1的顶表面2t之间的空间。多个突出电极3bp中的每个突出电极利用底部填充树脂uf进行密封。底部填充树脂uf由绝缘(非导电)材料(诸如树脂材料)制成，并且被布置为密封半导体芯片chp1与布线基板sub1之间的电连接部分(多个突出电极3bp的接合部分)。由于多个突出电极3bp和多个端子2pd之间的接合部分被底部填充树脂uf覆盖，所以可以缓和半导体芯片chp1和布线基板sub1之间的电连接部分上的应力。并且，也可以缓和半导体芯片chp1的多个突出电极3bp与多个突出电极3bp之间的接合部的应力。此外，可以保护形成半导体芯片chp1的半导体元件(电路元件)的主表面。
[0049]
在半导体芯片chp1的后表面3b上，布置有盖构件(盖、散热器、散热构件)lid。盖构件lid例如是具有比布线基板sub1的热导率更高的热导率的金属片，并且具有将在半导体芯片chp1中生成的热量向外排放的功能。盖构件lid通过散热片tim热连接到半导体芯片chp1。散热片tim与半导体芯片chp1和盖构件lid中的每一个接触。
[0050]
作为将半导体芯片chp1和盖构件lid热连接的方法，例示了如下方法，该方法使用通过将诸如银颗粒之类的金属填料混合到树脂膏中而形成的导电膏。例如，例示了在将大量银填料混合到环氧树脂中而形成的诸如银膏之类的导电性膏。然而，在导电膏的情况下，热量通过分散在树脂材料中的金属颗粒而被传输，并且因此，热导率效率的提高受到限制。因此，从提高热导率效率的观点来看，在半导体芯片chp1和盖构件lid之间布置由被选择以提供高热导率的材料制成的散热片tim的方法是有效的。
[0051]
散热片tim是用于将半导体芯片chp1和盖构件lid热连接的散热构件。散热片tim的形状被形成为例如片状以便易于被布置在半导体芯片chp1和盖构件lid之间。从提高从半导体芯片chp1到盖构件lid的散热属性的观点来看，散热片tim需要具有高散热属性。构成散热片tim的材料的热导率至少高于构成底部填充树脂uf的材料的热导率。构成散热片tim的材料的热导率优选地高于构成盖构件lid的材料的热导率。作为能够提高散热片的热导率的材料的示例，例如，可以例示诸如铜膜或银膜之类的金属膜。作为另一个示例，可以例示碳石墨或氮化硼。特别是使用碳石墨的情况，可以提供导热率比诸如铜或银之类金属材料的热导率高大约若干倍的散热片tim。稍后将描述盖构件lid和散热片tim的细节。
[0052]
《散热通道》
[0053]
接下来，将说明图4中所示的盖构件lid和散热片tim的细节。图5是从散热片观察的图4中所示的盖构件的平面图。图6是沿着图5的线b-b截取的放大截面图。图7是示出根据图5的修改示例的接合构件的布局示例的平面图。在图5和图7中，面对半导体芯片chp1的部分lid1的轮廓用双点划线示出。在图5和图7中，布置在盖构件lid和散热片tim之间的多个接合构件bnd2的轮廓用虚线示出。在以下说明中，在作为图5的修改示例示出的每个图中，部分lid1的轮廓用双点划线示出，并且接合构件bnd2的布置在盖构件lid和散热片tim之间
的部分用虚线示出。
[0054]
如图5中所示，盖构件lid具有面对半导体芯片chp1(见图4)的后表面3b(见图4)的部分lid1、布置在部分lid1的外围并通过接合构件bnd1(见图4)接合并固定到布线基板sub1的顶表面2t的凸缘部分lidf，以及布置在部分lid1和凸缘部分lidf之间的部分lid2。在从散热片tim观察的盖构件lid的平面图中，如图5中所示，散热片tim通过部分地布置在散热片tim和盖构件lid之间的接合构件bnd2接合并固定到盖构件lid。
[0055]
当盖构件lid被用作用于释放半导体芯片chp1中生成的热量的主要通道时，重要的是提高将半导体芯片chp1和盖构件lid热连接的散热通道的散热属性，如图6中所示。例如，如果在半导体芯片chp1和散热片tim之间存在空间或者在盖构件lid和散热片tim之间存在空间，则散热属性由于空间的存在而降低。
[0056]
在将散热片tim固定到半导体芯片chp1的情况下，需要在半导体芯片chp1与散热片tim之间布置诸如树脂之类的接合构件。当使用诸如环氧树脂之类的树脂接合构件作为接合构件时，树脂接合构件的一部分的热导率为低，并且因此，树脂接合构件的施加量的增加降低了散热通道的热导率。使用将通过将诸如银填料之类的金属颗粒混合到用于接合构件的树脂膏中而形成的导电膏的方法是值得考虑的。然而，在导电膏的情况下，热量通过分散在树脂材料中的金属颗粒而被传输，并且因此，与本实施例的诸如由被选择以便提供高热导率的材料制成的剥离片tim之类的散热构件相比，导电膏具有更低的热导率。
[0057]
在本实施例中，由于通过接合构件bnd2将散热片tim固定到盖构件lid，因此不需要在散热片tim与半导体芯片chp1之间插入接合构件。因此，当预先被接合并固定到散热片tim的盖构件lid通过接合构件bnd1(见图4)而被按压到布线基板sub1(见图4)上时，可使得半导体芯片chp1的后表面3b和散热片tim易于彼此接触。当接合构件bnd1在半导体芯片chp1与散热片tim之间接触的状态下被硬化时，在半导体芯片chp1与散热片tim之间难以残留空隙。这导致半导体芯片chp1和散热片tim之间的连接界面处的高散热属性。
[0058]
如图6中所示，散热片tim覆盖半导体芯片chp1的整个背表面3b。散热片tim具有与半导体芯片chp1的背表面3b重叠的部分tim1和不与背表面3b重叠的部分tim2。换言之，散热片tim具有面对半导体芯片chp1的表面4a和与表面4a相对的表面4b，并且表面4a和4b的每个面积大于半导体芯片chp1的背表面3b的面积。当散热片tim的面积大于半导体芯片chp1的背表面3b的面积时，即使在固定散热片tim时或在附接盖构件lid时产生位置差异，也可以确保与半导体芯片chp1的面积相同的面积作为散热面积。由于接合构件bnd2被部分地布置在散热片tim和盖构件lid之间，所以可以使散热片tim和盖构件lid在没有布置接合构件bnd2的部分处彼此接触。这导致盖构件lid和散热片tim之间的连接界面处的高散热属性。
[0059]
以这种方式，根据本实施例，在半导体芯片chp1和散热片tim之间的连接界面、以及盖构件lid和散热片tim之间的连接界面中的每一个处可以确保高散热属性，并且因此，可以有效地排出半导体芯片chp1中生成的热量。这导致对半导体芯片chp1的温度升高的抑制，并且因此，可以抑制由于半导体芯片chp1内部的电路的热量引起的错误操作。换言之，根据本实施例，可以实现半导体芯片chp1的复杂功能，并且可以提高其性能。
[0060]
如图6中所示，散热片tim通过在与盖构件lid的部分lid2重叠的位置处布置的接合构件bnd2接合并固定到盖构件lid。换言之，在散热片tim的厚度方向上，散热片tim具有
与半导体芯片chp1重叠的部分tim1、以及不与半导体芯片chp1重叠但与盖构件lid的部分lid2重叠的部分tim2。将散热片tim和盖构件lid接合的接合构件bnd2被接合到散热片tim的部分tim2。虽然未图示，但是作为本实施例的修改示例，也例示了接合构件bnd2不是接合到tim2部分而是接合到tim1部分的情况。即使在这种情况下，当接合构件bnd2被部分接合时，可以通过未接合至接合构件bnd2的部分确保散热通道。
[0061]
另一方面，如图6中所示，当接合构件bnd2被布置在与部分lid2重叠的位置(与部分tim2重叠的位置)处时，即使布置在与部分lid1重叠的位置处的接合构件bnd2的量很小，也可以确保必要的接合强度。理想地，特别优选的是，接合构件bnd2不被布置在与盖构件lid的部分lid1重叠的位置处(换言之，不被布置在散热片tim的部分tim1中)。为了提高散热效率，散热通道的距离最好小一些。在图6中所示的从半导体芯片chp1到盖构件lid的散热通道的情况下，从半导体芯片chp1的后表面3b到盖构件lid的部分lid1的通道具有最小距离。因此，通过将具有比散热片的热导率更低的热导率的接合构件bnd2布置为不在具有最小距离的可连接散热通道中，可以提高整个半导体器件pkg1(见图4)的散热效率。
[0062]
即使接合构件bnd2的一部分被布置在与部分lid1重叠的区域中，如图7的修改示例中所示，散热效率也不会立即显著下降。然而，从提高散热效率的观点来看，布置在与盖构件lid的部分lid1重叠的位置处的接合构件bnd2的面积优选地小。例如，在图7中所示的示例中，在布置接合件bnd2的区域的面积比较中，布置在与部分lid2重叠的区域中的接合件bnd2的接合面积大于布置在与部分lid1重叠的区域中的接合件bnd2的接合面积。这种情况可以减小由于接合构件bnd2布置在与部分lid1重叠的区域中而引起的散热效率降低的程度。尽管未图示，但是在图7的另一示例中，在布置接合件bnd2的区域的面积比较中，布置在与部分lid2重叠的区域中的接合件bnd2的接合面积可以小于布置在与部分lid1重叠的区域中的接合件bnd2的接合面积。
[0063]
图8是示出根据图5的另一个修改示例的接合构件的布局示例的平面图。如图8中所示，在图5的修改示例中，框状接合构件bnd2可以被布置为围绕盖构件lid的部分lid1的外围。在图8中所示的示例中，接合构件bnd2被布置在与盖构件lid的部分lid2重叠的位置处，但不被布置在与部分lid1重叠的位置处。
[0064]
另一方面，在图5中所示的示例中，散热片tim通过彼此分离的多个接合构件bnd2而被接合并固定到盖构件lid。虽然稍后详细说明，在将散热片tim接合并固定到盖构件lid上的步骤中，在接合构件bnd2被施加到散热片tim和盖构件lid中的至少任一个的状态下，通过将散热片tim附接到盖构件lid来将散热片tim接合并固定到其上，然后硬化接合构件bnd2。在这种情况下，当气体残留在由接合构件bnd2、散热片tim和盖构件lid包围的空间中时，如果没有用于排放该气体的通道，则气体可能残留在散热片tim和盖构件lid之间。因此，在图8中所示的示例中，优选地在真空状态(即，压力低于大气压的减压状态)下执行用于将散热片tim附接到盖构件lid的作业。同时，在图5中所示的示例中，由于多个接合构件bnd2之间存在空间，所以通过将散热片tim按压到盖构件lid上而将气体排放到外部。备选地，即使在散热片tim与盖构件lid之间残留有气体，也可以在将盖构件lid接合并固定到布线基板sub1的步骤中，通过沿朝向半导体芯片chp1的后表面3b的方向按压盖构件lid，通过散热片tim和盖构件lid之间的间隙排出残留气体lid(见图4)。
[0065]
《第一修改示例》
[0066]
接下来，作为参照图1至图4中所示的半导体器件的修改示例，将说明在以下情况下的实施例：在盖构件lid和布线基板sub1之间布置除半导体芯片之外的电子组件。图9是根据图4的修改示例的半导体器件的截面图。图10是根据图5的另一个修改示例从散热片观察的图9中所示的盖构件的平面图。
[0067]
图9中所示的半导体器件pkg2与图4中所示的半导体器件pkg1的不同之处在于，电子组件ec1被布置在由盖构件lid和布线基板sub1包围的空间中。电子组件ec1例如是电连接到半导体芯片chp1中所包括的电源电路的电容器。由于作为电容器的电子组件ec1被布置在半导体芯片chp1附近，所以可以抑制在半导体芯片chp1的一些电路中功率需求瞬时增加时的电压降。作为电容器的电子组件ec1可应用作为旁路电容器或去耦合电容器。注意，作为电子组件ec1的类型已经描述了一个示例，但是不仅例示了电容器，而且例示了诸如电阻元件、电感器或半导体组件之类的各种修改示例。
[0068]
如图9中所示，半导体器件pkg2包括安装在布线基板sub1上并且被盖构件lid覆盖的电子组件ec1。电子组件ec1包括被暴露于由盖构件lid和布线基板sub1包围的空间的电极ece1。如图中所示，当布线基板sub1上露出的电极ece1被布置为与半导体芯片chp1相邻时，需要注意散热片tim的破损所导致的落片的电气故障。换言之，当散热片tim是具有导电性的构件时，散热片tim的一部分破损所导致的片成为导电性物质。当与电极ece1接触时，该导电物质可能成为诸如短路之类电气故障的原因。但是，如上所述，散热片tim是用于提高导热属性的组件，为此，很多材料在许多情况下都具有导电性。例如，碳石墨比铜和银具有更高的导热性，但同时具有导电性。因此，在将包括露出的电极ece1的电子组件ec1布置为与半导体芯片chp1相邻时，抑制散热片tim的破损很重要。
[0069]
根据本发明人的研究，当散热片tim的平面形状为矩形时，易破损部分尤其是四个角部。如果将接合构件bnd2接合到四个角部，则可以防止散热片tim破损。参照图10进行说明，在平面图中散热片tim具有四条边和作为四条边之间的交叉点的四个角部。具体而言，散热片tim具有沿x方向延伸的边ts1、与边ts1相对的边ts2、沿与x方向交叉的y方向延伸的边ts3以及与边ts3相对的边ts4。此外，散热片tim具有位于边ts1和边ts3之间的交叉点处的角部tc1、位于边ts1和边ts4之间的交叉点处的角部tc2、位于边ts2和边ts3之间的交叉点处的角部tc3以及位于边ts2和边ts4之间的交叉点处的角部tc4。在这种情况下，如图10中所示，接合构件bnd2被接合到散热片的四个角部(具体地，角部tc1、tc2、tc3和tc4)中的每个角部。
[0070]
应力容易集中在角部tc1、tc2、tc3和tc4上。因此，如果散热片tim破损，则角部tc1、tc2、tc3和tc4中的任何一个都会容易破损。当接合构件bnd2被接合到四个角部tc1、tc2、tc3和tc4中的每个角部时，如图10中所示，接合构件bnd2可以防止由于散热片tim破损而导致的脱落。
[0071]
在抑制散热片tim破损的方法中，可以对角部tc1、tc2、tc3和tc4中的每一个执行“r(圆形)倒角”工艺，以预先切割边ts1、ts2、ts3和tc4的每个交叉点。在这种情况下，可以将r倒角部分视为角部tc1、tc2、tc3和tc4。
[0072]
图10示出了彼此分离的接合构件bnd2接合到每个角部tc1、tc2、tc3和tc4上的示例。然而，接合构件bnd2的布局包括各种修改示例。例如，如作为图10的一个修改示例的图11中所示，在一些情况下使用以带状形状延伸的接合构件bnd2。在图11中所示的示例中，沿
着边ts1以带状形状延伸的接合构件bnd2接合到角部tc1和角部tc2。沿着边ts2以带状形状延伸的接合构件bnd2接合到角部tc3和角部tc4。
[0073]
图12是示出图9的修改示例的截面图。图12中所示的半导体器件pkg2与图9中所示的半导体器件pkg1的不同之处在于，半导体组件chp2被安装在由盖构件lid和布线基板sub1包围的空间中。半导体组件chp2被安装在布线基板sub1上，使得其上形成有多个电极5pd的表面面对布线基板sub1的顶表面2t。布线基板sub1的多个电极5pd和布线基板的多个端子2pd通过突出电极5bp而彼此电连接。多个电极5pd和突出电极5bp中的每一个由底部填充树脂uf密封。
[0074]
半导体组件chp2例如是包括存储器电路的存储器封装。同时，图12中所示的示例中的半导体芯片chp1包括例如用于向/从半导体组件chp2的存储器电路传输数据信号的控制电路。
[0075]
在半导体器件(如半导体器件pkg3中所见的那样)包括多个半导体组件(半导体芯片chp1和半导体组件chp2)的情况下，散热片tim与多个半导体组件中的每一个的接触能够使多个半导体部件被布置得彼此靠近，并且可以有助于减少用于附接散热片tim的工艺数目。如图12中所示，散热片tim被布置为覆盖半导体芯片chp1和半导体组件chp2中的每一个。与图4中所示的半导体器件pkg1和图9中所示的半导体器件pkg2类似，散热片tim被接合并固定到盖构件lid。接合构件bnd2(参见图5)的布局与参考图5至图8、图10和图11说明的接合构件bnd2的布局相同。无论哪种方式，由于半导体组件chp2和散热片tim可以彼此接触，所以可以提高来自半导体组件chp2的散热通道的热导率效率。
[0076]
《第二修改示例》
[0077]
接下来，作为图11的修改示例，将例示接合构件的接合和固定方法的修改示例。图13是示出图11的修改示例的平面图。图14是沿着图13的线c-c截取的放大截面图。在图13中，由于散热片tim的一部分被接合构件bnd3覆盖，所以用虚线图示出了散热片tim的轮廓。
[0078]
布置图13和图14中所示的接合构件bnd3的方法与图11中所示的散热片tim的接合和固定方法的不同之处在于，接合构件bnd3被附接到靠近散热片tim的表面4a的区域(参见图14)，该表面面对半导体芯片chp1。如图14中所示，散热片tim具有面对半导体芯片chp1的表面4a和与表面4a相对的表面4b。接合构件bnd3是带状构件，接合构件bnd3包括膜层bnf和形成在膜层bnf的任一表面上的粘附层bna。接合构件bnd3的粘附层bna被粘贴在盖构件lid和散热片tim的表面4a上。
[0079]
在本修改示例中，接合构件bnd3不在半导体芯片chp1与散热片tim之间、也不在散热片tim与盖构件lid之间。因此，可以使散热片tim和盖构件lid之间的接触面积大于图6中所示的实施例的接触面积。
[0080]
在本修改示例中，由于散热片tim的端部被作为带状构件的接合构件bnd3覆盖，因此易于防止因散热片tim的局部破损而脱落。
[0081]
在本修改示例中，图13中所图示的布局被示出作为接合构件bnd3被附接到散热片tim的表面4a的实施例的示例。然而，接合构件bnd3的形状和布局包括各种修改示例。例如，类似于图5中所示的接合构件bnd2，彼此分离的四个接合构件bnd3可以分别被附接到散热片tim的角部tc1、tc2、tc3和tc4(参见图13)。备选地，类似于图8中所示的接合构件bnd2，框形接合构件bnd3可以被附接以围绕盖构件lid的部分lid1的外围。
[0082]
然而，在本修改示例中，如图14中所示，从避免来自半导体芯片chp1的干扰的观点来看，优选的是将接合构件bnd3布置为不位于与盖构件lid的部分lid1重叠的位置处。并且，为了将散热片tim固定到盖构件lid，需要将接合构件bnd3的粘附层bna接合到散热片tim和盖构件lid。
[0083]
《制造半导体器件的方法》
[0084]
接下来，将依次说明制造半导体器件的方法。本部分例示了制造图4中所示的半导体器件的方法，将其作为半导体器件的典型示例进行说明。对于每个修改示例，将仅说明与典型示例的不同之处。图15是示出参考图1到图4说明的半导体器件的组装过程的流程的说明图。
[0085]
《基板制备步骤》
[0086]
在图15中所示的基板制备步骤中，制备图4中所示的布线基板sub1。在本步骤中制备的布线基板sub1上，形成参考图4说明的布线基板sub1的各构件。然而，作为布线基板sub1，在本步骤中，制备在安装半导体芯片chp1、散热片tim和盖构件lid之前提供的布线基板sub1。
[0087]
《芯片制备步骤》
[0088]
在图15中所示的芯片制备步骤中，制备图3和图4中所示的半导体芯片chp1。半导体芯片chp1的结构如上所述，并且因此将省略重复的说明。
[0089]
《盖制备步骤》
[0090]
在图15中所示的盖制备步骤中，制备预先与图4中所示的散热片接合的盖构件lid。稍后将描述预设步骤的细节。
[0091]
《裸片接合步骤》
[0092]
接下来，在图15中所示的裸片接合步骤中，半导体芯片chp1被安装在布线基板sub1的顶表面2t上，如图4中所示。在裸片接合步骤中，半导体芯片chp1被安装在布线基板sub1上，使得前表面3t面对布线基板sub1的顶表面2t。半导体芯片chp1的多个电极3pd分别被布置在面对布线基板sub1的多个端子2pd的位置处。在将半导体芯片chp1安装在布线基板sub1上之后，执行回流工艺以通过突出电极3bp电连接多个电极3pd和多个端子2pd。这种连接方法被称为倒装芯片连接方法，并且本实施例的裸片接合方法被称为将半导体芯片chp1的前表面3t和布线基板sub1的顶表面2t布置为彼此面对的面朝下安装方法。
[0093]
《密封步骤》
[0094]
接下来，在图15中所示的密封步骤中，如图4中所示，底部填充树脂uf被供应到半导体芯片chp1和布线基板sub1之间的间隙中以密封多个突出电极3bp，使得突出电极彼此电绝缘。
[0095]
《盖安装步骤》
[0096]
接下来，在图15中所示的盖安装步骤中，如图4中所示，盖构件lid被安装在布线基板sub1的顶表面2t上。盖安装步骤包括通过接合构件bnd1将盖构件lid接合到布线基板sub1的盖接合步骤和使接合构件bnd1硬化的接合构件硬化步骤。在本步骤中，盖构件lid被接合并固定到布线基板sub1的顶表面2t上以覆盖整个半导体芯片chp1、整个散热片tim和布线基板sub1的一部分并且将散热片tim布置为面对半导体芯片chp1的背表面3b。
[0097]
在制造图9中所示的半导体器件pkg2的方法的情况下，在基板制备步骤和盖安装
步骤之间的任何时序处预先安装电子组件ec1。在本步骤中，盖构件lid被布置为完全覆盖半导体芯片chp1和电子组件ec1。
[0098]
在制造图12中所示的半导体器件pkg3的方法的情况下，在基板制备步骤和盖安装步骤之间的任何时序处预先安装半导体组件chp2。在本步骤中，盖构件lid被布置为完全覆盖半导体芯片chp1和半导体组件chp2。
[0099]
在本步骤中，盖构件lid被按压使得散热片tim被按压到半导体芯片chp1上。通过调整加压力，可以将半导体芯片chp1和散热片tim之间以及散热片tim和盖构件lid之间的残留气体排出，并且可以使散热片tim与半导体芯片chp1和盖构件lid中的每一个接触。
[0100]
《球安装步骤》
[0101]
接下来，在图15中所示的球安装步骤中，多个焊球sb(参见图2和图4)被接合到形成在布线基板sub1的底表面上的多个焊盘2ld(参见图4)。在本步骤中，将焊球sb布置在被暴露于布线基板sub1的底表面处的多个焊盘2ld中的每个焊盘上，然后被加热，并且因此，多个焊球sb和焊盘2ld彼此接合。通过本步骤，多个焊球sb通过布线基板sub1而被电连接到半导体芯片chp1。
[0102]
通过上述步骤中的每一个，提供了参考图1到图4说明的半导体器件pkg1。然后，执行必要的测试和实验，诸如外观检查测试、电气测试等，并将半导体器件pkg1装运或安装在未图示出的安装板上。
[0103]
《盖制备步骤的详细信息》
[0104]
接下来，详细说明图15中所示的盖制备步骤。如图15中所示，盖制备步骤包括盖塑型步骤、接合材料施加步骤、散热片接合步骤和接合构件硬化步骤。
[0105]
在盖塑型步骤中，盖构件lid被塑型为例如图4和图5中所示的。盖构件lid由金属制成，并且可以通过例如使用模具的压铸容易地塑型。如图5中所示，塑型盖构件具有在盖安装步骤中面对半导体芯片chp1的后表面3b的部分lid1、布置在部分lid1的外围中并且通过接合构件bnd1接合并固定到布线基板sub1的顶表面2t(参见图4)的凸缘部分lidf(参见图4)、以及存在于部分lid1和凸缘部分lidf之间的部分lid2。
[0106]
如参考图5至图8、图10和图11所说明的，在将接合构件bnd2布置在盖构件lid和散热片tim之间的接合方法中，在散热片接合步骤之前执行如图15中括号所示的接合构件施加步骤。在接合构件施加步骤中，制备粘贴的接合构件bnd2，并且将接合构件bnd2部分地施加到盖构件lid和散热片tim中的至少一个。在本实施例中，接合构件bnd2不需要具有高导热属性，并且因此，对于构成接合构件bnd2的材料的选择具有高自由度。例如，从应用的容易性和接合强度的观点来看，可以选择合适的接合构件bnd2。例如，可以将不含填料的环氧树脂用于图4中所示的接合构件bnd1和图6中所示的接合构件bnd2。备选地，可以选择包含填料的树脂接合构件。备选地，接合构件bnd1和接合构件bnd2可以由彼此不同的材料制成。
[0107]
如参考图13和图14所说明的，在将作为带状构件的接合构件bnd3附接到散热片tim的表面4a的接合方法的情况下，可以省略接合构件施加步骤。
[0108]
在散热片接合步骤中制备的散热片tim例如具有在盖安装步骤中面对半导体芯片chp1的表面4a和与表面4a相对的表面4b，如图6中所示。表面4a和表面4b的每个面积都大于半导体芯片chp1的背表面3b的面积。如参考图5至图8、图10和图11所说明的，在将接合构件bnd2布置在盖构件lid和散热片tim之间的接合方法中，预先将粘贴的接合构件bnd2施加到
盖构件lid和散热片tim中的至少一个，并且因此，在盖构件lid散热片tim之间的位置对准之后，通过将散热片tim按压到盖构件lid上，可以将散热片tim接合到盖构件lid。在盖构件lid和散热片tim之间的位置对准中，执行位置对准使得散热片tim覆盖盖构件的整个部分lid1。优选的是由散热片tim覆盖部分lid2的一部分的整个圆周，所述一部分与部分lid1相邻。在本步骤中，优选地执行盖构件lid至散热片tim的附接以防止气泡残留。然而，即使气泡残留，也可以通过盖安装步骤的盖接合步骤排出气泡。
[0109]
如参考图13和图14所说明的，在将作为带状构件的接合构件bnd3附接到散热片tim的表面4a的接合方法的情况下，在散热片接合步骤中执行盖构件lid和散热片tim之间的位置对准。位置对准的细节与上述方法的细节相同。在盖构件lid和散热片tim之间的位置对准完成之后，作为带状构件的接合构件bnd3被附接到散热片tim的表面4a(参见图14)。在盖构件lid和散热片tim二者上粘贴粘附层bna(参见图14)之后，完成散热片tim的临时固定。
[0110]
如在参考图9说明的半导体器件pkg2中所见的那样，当电极ece1在盖构件lid和布线基板sub1之间露出时，例如，优选的是在散热片接合步骤中将接合构件bnd2接合到如图10中所示的每个角部tc1、tc2、tc3和tc4。
[0111]
在接合构件固化步骤中，例如通过加热图6中所示的接合构件bnd2或图14中所示的接合构件bnd3的粘附层bna，使包含在该构件中的热硬化树脂成分硬化。以这种方式，散热片tim被接合并固定到盖构件lid。由于散热片tim通过盖制备步骤的散热片接合步骤被临时固定到盖构件lid，因此在一些情况下，取决于临时固定的强度，可以省略盖制备步骤的接合构件固化步骤。在这种情况下，通过图15中所示的盖制备步骤的接合构件固化步骤，图4中所示的接合构件bnd1和图6中所示的接合构件bnd2(或图14中所示的接合构件bnd3的粘附层bna)被共同硬化。由于如上所述省略了接合构件硬化步骤，所以可以提高盖制备步骤的工作效率。
[0112]
《盖构件的接合部分的修改示例》
[0113]
图16是示出了图4、图9和图12中的任一个所示的盖构件和布线基板之间的接合区域的修改示例的放大平面图。
[0114]
在连接盖构件lid和布线基板sub1的那部分的结构中，图16中所示的半导体器件pkg4与图4中所示的半导体器件pkg1、图9中所示的半导体器件pkg2和图12中所示的半导体器件pkg3中的每一个都不同。在半导体器件pkg4中，在绝缘膜sr1的一部分中形成开口，并且在布线基板sub1的最上层布线层wl1中形成的导体图案(基平面)2cp的一部分在开口处露出。导体图案2cp是被供应接地电位gnd的大面积导体图案。此外，半导体器件pkg4与图4中所示的半导体器件pkg1、图9中所示的半导体器件pkg2和图12中所示的半导体器件pkg3中的每一个都不同的地方在于，接合构件bnd4是具有导电性的导电接合构件。例如，图16中所示的接合构件bnd4是由诸如环氧树脂之类的树脂成分和树脂成分中含有的大量导电颗粒(诸如银颗粒)制成。
[0115]
在半导体器件pkg4中，接地电位gnd通过作为导电接合构件的接合构件bnd4而被供应给盖构件lid。以这种方式，半导体芯片chp1被盖构件lid覆盖，将接地电位gnd供应到盖构件lid。在该结构中，由于盖构件lid用作屏蔽构件以用于屏蔽半导体芯片chp1与其外围空间之间的电磁噪声，所以可以提高半导体芯片chp1的电操作的可靠性。
[0116]
以上，在实施例的基础上具体描述了由本发明人等作出的本发明。然而，不用说，本发明不限于上述实施例，在本发明的范围内可以进行各种修改。