(57)【要約】【課題】  薄型のＱＦＮパッケージでは、アイランドの周囲がハーフエッチングされ、ここの部分に被着された絶縁樹脂が剥がれることがある。【解決手段】  本発明の半導体装置５１は、アイランド５５の上に半導体チップ５８が固着されるが、平面的に見たとき、アイランド５５の側辺と半導体チップ５８の側辺が一致するように配置する。また平面的に見て、半導体チップ５８の角部、特に接点が吊りリード５６の上に配置されるように固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｕを主材料としたアイランドと、前記アイランドのコーナーまたは前記コーナーの近傍から一体で外側に延在されるＣｕを主材料とした吊りリードと、前記アイランドの相対向する少なくとも２つの側辺に一端が近接し、他端が外側へ延在される複数のリードと、前記アイランドに固着された半導体チップと、前記半導体チップの電極と前記リードとを電気的に接続する金属細線と、前記アイランド、前記吊りリード、前記リード、前記半導体チップおよび前記金属細線を被覆する絶縁樹脂とから成り、
前記半導体チップを上から見た際の矩形のコーナーを構成する２つの側辺の接点は、前記吊りリードの延在領域上に位置し、前記半導体チップの側辺と前記アイランドの側辺とは、上から見て実質一致する事を特徴とした半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁樹脂から成るパッケージは、上面、裏面および前記上面と前記裏面をつなぐ４つの側面から成る６面体で、
前記アイランドの裏面、前記リードの裏面は、同一面にあり、前記絶縁樹脂から成る６面体のパッケージの裏面に露出して成る請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記パッケージの側面は、前記リードの他端が露出すると同時に前記側面と前記他端が同一面から成るダイシング面である請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
アイランドおよび前記アイランドの相対向する少なくとも２側辺に他端が設けられた複数のリードとを少なくとも有する素子搭載部が、マトリックス状に形成されて集合ブックが設けられたリードフレームを用意し、
前記リードフレームのアイランドの側辺と一致し、前記吊りリードの延在領域にコーナーが位置するように、前記集合ブロックの各アイランド上に半導体チップを固着すると共に、前記半導体チップと前記リードとを金属細線で接続し、
前記リードフレームを下金型に搭載し、前記集合ブックの周囲を上金型で押さえ、前記上金型と前記下金型で成るキャビティに絶縁樹脂を注入し、
前記素子搭載部毎に分離する事を特徴とした半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記リードフレームの裏面に樹脂シートを貼り合わせ、その一体物を前記金型に装着する請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特に薄型の半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置について図５を参照しながら説明する。
【０００３】
このパッケージ１は、金属から成るアイランドの裏面が樹脂パッケージの裏面から露出するタイプであり、例えばＱ Ｆ Ｎ ( Q u a d  F la t  N o n - l e a d e d  P a c k a g e ) と呼ばれ、小型で薄型な為、最近多用されている。
【０００４】
このパッケージ1は、図５（Ａ）に示す様に、アイランド２と、前記アイランド２の４側辺に近接して、それぞれ複数のリード３が設けられている。更に前記アイランド２の表面には、半導体チップ４が固着され、半導体チップ４の電極と前記リード３とは、金属細線５にて電気的に接続されている。そしてアイランド２、リード３、半導体チップ４および金属細線５を被覆するように絶縁樹脂６で封止されている。
【０００５】
このパッケージ１は、薄型を実現すべく、アイランド２の裏面とリード３の裏面が同一面で、パッケージ１の裏面から露出している。
従来、ワイヤボンディングの都合から、リードと半導体チップの表面の位置を同等にするため、アイランド位置がリードの位置よりもデプレスされていた。それ故に、パッケージの厚みがあった。しかし図５の構造であれば、厚みを減少させることが可能になる。
【０００６】
しかし薄型であるが故に、リードやアイランドの全域が絶縁樹脂に封止されていない。具体的には、図５（Ａ）のリード３は、上面、３側辺が樹脂と密着しているだけである。この結果、リードやアイランドが剥がれ易いため、リードの周囲やアイランド２の周囲は、ハーフエッチングされている。この部分が符号７の部分で凹部と成って設けられている。この構造により、アイランド２の周囲の凹部７に絶縁樹脂６が回り込み、封止樹脂と一体となってアンカー効果が働く事になる。
【０００７】
続いて図５（Ｂ）および図５（Ｃ）について説明する。この二つの構造も実質図５（Ａ）と同じ発想で開発されたものであるが、一部異なる部分が有る。
【０００８】
図５（Ｂ）は、アイランド２が半導体チップ４よりも小さく形成されている。これも半導体チップ４の裏面には、アイランド２が小さい事から、両者で構成される凹部８が形成される。アイランドは、半導体チップと固着されるため、アイランドの抜けを考えると、やはりアンカー効果が働く構造と成っている。
【０００９】
図５（Ｃ）は、図５（Ａ）のアイランド２と半導体チップ４の関係は同じであるが、アイランド２の周囲には凹部は形成されていない。
【００１０】
このような技術文献としては、例えば以下の公報がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
特開２００４−２３５２３７号公報第５頁〜第６頁、００１６〜００２０図２、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この図５（Ａ）のパッケージ１に用いられるリードフレームの厚みは、例えば０．２ｍｍ（２００μｍ程度）で、ハーフエッチングの所の深さは、おおよそ１００μｍ±２０μｍ程度である。よってアイランド２の周囲には、おおよそ８０〜１２０μｍと薄い樹脂が形成される。
【００１３】
ここでアイランド２は、Ｃｕを主材料とした金属で、仮にＣｕとして考えると、熱膨張係数α１は、約１７ｐｐｍであり、絶縁樹脂の熱膨張係数α２は、１０〜１６ｐｐｍ同程度である。また絶縁樹脂は、トランスファーモールド後に重合反応させるため、硬化収縮がある。この硬化収縮は、約０．２％である。
【００１４】
ここの点は、クラックの発生理由を説明しており、主に二つの理由が存在する。一つは、熱の上下に起因し、熱膨張係数の違いによって発生するもの。更に材料の硬化収縮によって発生するものの二つである。たとえ、熱膨張係数が一致し、一緒に伸び縮みしたとしても、トランスファーモールドされた絶縁樹脂は、必ず重合反応が施され、その際に発生する硬化収縮によってクラックが発生する場合がある。つまり、トランスファーモールドの後に、ただ一回の硬化収縮で、縮み、クラックが発生することに成る。
【００１５】
更に言えば、アイランド２の凹部７の部分の絶縁樹脂に、符号１０で示すようなクラックが発生する。このクラックは、断面図のコーナー１１から矢印に示す様に、内から外に向かって発生する。そのため、絶縁樹脂が凹部７の所で剥がれたり、これがバリやチリとなり、色々な不具合を発生する。湿気の浸入による信頼性の低下、アイランドのアンカー効果の低下、バリとして落下し、治具その他へ付着し、別の問題も発生する。
【００１６】
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）とアイランド２と半導体チップ４の大小が違うが、結局凹部８が発生し、図５（Ａ）と同様な理由により同じ問題が発生する。アイランドの厚みが凹部８の厚みになり、若干厚くは成るが、符号１０の如くクラックが発生する。ここでは、Ｓｉチップのαは、２．５ｐｐｍ程度で、絶縁樹脂と大きく異なり、更には硬化収縮も手伝ってクラックが発生してしまう。
【００１７】
続いて図５（Ｃ）は、図５（Ａ）に於いて、凹部が形成されないものである。このケースでも、Ｃｕと絶縁樹脂のαの違いから、アイランド２の上面の半導体チップ４の周囲Ｓから矢印１２の様にコーナー１３に向いクラックが走り、コーナー13からパッケージ１の裏面に向かい矢印１４のように、クラックが発生する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な特徴は以下のとおりである。
【００１９】
つまりＣｕを主材料とする導電材料と絶縁樹脂の接合部が大量にあるから、熱膨張係数αの違いによりクラックが発生する。また応力の集中部分がコーナーであり、図５からも明らかなように、コーナー１１が完全に絶縁樹脂で覆われていることから、このコーナーを基点としてクラックが発生する。
【００２０】
よって図２（Ａ）の断面図のように、アイランドの平面サイズと半導体チップの平面サイズを実質同一にすることで、導電材と半導体チップの接合界面を減らすことが可能となる。
【００２１】
ここで、実質同一としたのは、半導体チップの平面サイズとアイランドの平面サイズを全く同一にすることは、不可能であるからである。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように本発明では、導電材と絶縁樹脂の接合部、またはその界面を極力減らせるため、クラックの発生を抑止でき、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２３】
具体的には、図２（Ａ）であり、図５に相当するコーナーは、Ｓｉチップとアイランドが一致して積層されるので、無くなっている。また凹部自体が無くなってしまうからである。
【００２４】
また、図５（Ａ）のアイランドのコーナー１０、図５（Ｂ）のコーナー１１、図５（Ｃ）のコーナー１３は、このコーナーの接点Ｃを中心に球を描いて考えることもできる。
【００２５】
例えば図１０で考えてみる。点線の直方体のコーナーＣを中止に、直方体の側辺の長さよりも小さい球を形成したと考える。コーナーは、あくまでも点であり、実際はある体積のある部分に応力が集中すると考えたいからである。すれば球全体の７/８が絶縁樹脂で覆われることになる。点Ｃが図５の各コーナーと考えると、球の内、１/８が、アイランド、Ｓｉチップで占めている。つまり７／８は、絶縁樹脂との接触領域が有るという事になる。
【００２６】
しかし図２では、コーナーＳを中心に球を考えると、Ｓｉチップとアイランドで２/８を占めることになる。よって６／８が絶縁樹脂との接触部とも言える。よって絶縁樹脂との接触する体積は、減少している。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の図面である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の図面である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体装置の図面である。
【図４】本発明の半導体装置に採用されるリードフレームの図面である。
【図５】従来の半導体装置の断面図である。
【図６】半導体装置の製造方法を説明する図であり、リードフレームを搭載した時の図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る半導体装置の図面である。
【図８】本発明の一実施形態に係る半導体装置の図面である。
【図９】本発明の一実施形態に係る半導体装置の図面である。
【図１０】本発明の原理を説明する図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
続いて、本発明の一実施の形態について説明する。
図２（Ａ）に示す様に、平面的に見て、半導体チップ５８とアイランド５５が一致すれば、発明の効果の欄でも述べたように、凹部がなくなるため、クラックの抑制が可能となる。更には、図２のコーナーSを点ではなく、その周辺も含めた球として考えても、金属と絶縁樹脂、Ｓｉチップと絶縁樹脂の接触するエリアを減らすことが可能となり、クラックの抑制が可能となる。
【実施例】
【００２９】
図１および図２を使って、半導体装置の構造を説明する。
【００３０】
本半導体装置５１は、後述する製造方法から判るが、行列方向に配置された配置領域を一括してトランスファーモールドし、その後にダイシングするため、６面体と成る。具体的には、図２から表面５２、裏面５３およびその周囲の４側面５４ａ〜５４ｄの６面体で成る。そしてパッケージ５１の裏面５２に露出するアイランド５５は、平面的に見て、矩形である。そしてこの矩形のアイランド５５の４コーナーからは、アイランド５５と一体で成る吊りリード５６が延在されている。この吊りリード５６は、パッケージを平面的に上から見ると、アイランドの角部から、パッケージ５１の角部Ｃに延在されている。そして図１は、その変形例で、吊りリード５６は、パッケージの角部Ｃに近づいた所で二股に分かれている。
【００３１】
一方、リード５７は、アイランド５５の４側辺にそれぞれ複数配列されている。具体的には、それぞれの側辺に一端が近接し、他端は、パッケージの側面まで延在している。しかもダイシングで実現されるため、リードの他端の切断面と、パッケージ側面とは、同一面でなる。
【００３２】
続いて半導体チップ５８がアイランド５５に固着され、半導体チップ５８上に形成された電極とリード５７とは、金属細線５９で電気的に接続されている。ここで半導体チップ５８がアイランド５５と電気的に接続されて固着される場合と、絶縁性接着剤で絶縁されて固着される場合がある。
【００３３】
そしてアイランド５５、吊りリード５６、リード５７、半導体チップ５８および金属細線５９を被覆するように絶縁樹脂６０で封止されている。
【００３４】
ここでパッケージ５１の裏面は、図２（Ｂ）に示す様に、アイランド５５とリード５７が、同一面で露出している。この構造を実現するためには、吊りリード５６の裏面全域がハーフエッチングされ、その部分に絶縁樹脂が回りこんでいる。しかし吊りリードが露出されても良い。またリード５７の裏面も、図１（Ｂ）の斜線部分がハーフエッチングされている。よって本来のリードサイズよりも一回り小さくなって露出している。
【００３５】
ここで本発明の特徴は、図１（Ａ）または（Ｂ）からも判るように、平面的に見て、アイランド５５のサイズと半導体チップ５８のサイズを実質同一とし、それぞれの側辺の位置を一致させたことにある。
【００３６】
図１（Ａ）の左下の角部を拡大したのが、図１（Ｂ）で、アイランド５５の外周を細線で示し、その上に配置された半導体チップの外周を太い点線で示した。この図からも判るように、上から見て、半導体チップの側辺とアイランドの側辺は、一致し、半導体チップ５８の角部が吊りリード５６の上に延在される。図面では、完全に一致している様に図示し、角部の接点（２つの側辺の接点）Ｎは、吊りリード５６の延在方向に於いて、その幅のほぼ中央に位置している。しかし機械的な加工であるため、顕微鏡やＳＥＭで見ても両方の４側辺が完全に一致することは、稀である。だいたいダイボンター精度にもよるが、せいぜい±５０μｍ程度は、一致していると考える。この範囲内で、前記接点Nの位置も含め、バランスを見ながら配置される。
【００３７】
図２（Ａ）を見れば、半導体チップの左右（および紙面に対して手前と奥）の側面と対応するアイランドの側面が一致している。よって図５（Ａ）、（Ｂｂ）と異なり、凹部７、８が形成されず、図５（Ｃ）と異なり、半導体チップの周囲にアイランド２が延在されない。
【００３８】
この構造により、アイランドに着目して見れば、アイランド５５の側面だけが絶縁樹脂６０と接合しており、アイランドの表面は半導体チップと接合するだけで、絶縁樹脂と接していない。
【００３９】
またコーナーや接点Ｎの部分11は、応力が集中する部分で、従来の図５（Ａ）、（Ｂ）では、アイランドまたは半導体チップのコーナーや接点が完全に絶縁樹脂で覆われているが、半導体チップ５８裏面の側辺またはコーナーＳは、アイランドでカバーされている。
【００４０】
別の表現を点Ｓで説明してみる。半導体チップのＳは、断面図では接点であり、立体的に見れば紙面に対して上下に延在している。そしてこの点Ｓの上は、当然Ｓｉでカバーされ、下はアイランドで覆われ、左外側は、絶縁樹脂と接している。この様に、絶縁樹脂との接合ができる限り減らされているため、絶縁樹脂に加わる応力が減らせ、クラックが抑止できる。
【００４１】
続いて簡単に製造方法を説明する。先ずリードフレーム７０は、図３または図４に示す様に、短冊状の金属板で構成され、例えばＣｕを主材料としている。そして４本の連結帯体７１,７２で外枠が構成される。ここで採用する方法は、ＭＡＰ（Mat rix  Array  Packaging  method）と呼ばれる方法で実現され、量産性に優れ、薄型・小型のパッケージが実現できるものである。
【００４２】
図４の斜線部は、トランスファーモールド部で、その中は、パッケージ領域７３が行および列方向にマトリックス状に配列され、この方式が、前記Matrix  Arrayに相当し、一つの集合ブロック７４として形成され、その周囲を金型で囲んで一括封止されている。ここでは、Ａ、Ｂとタイプが二つに分けられ、チップのサイズが大であれば、この集合ブロックを一つにするＢのタイプと、チップサイズか小さければ、集合ブロックを複数にするＡのタイプになる。
【００４３】
図３に戻り、右上の符号７１、７２が連結帯体であり、その内側には、パッケージ領域７３が行・列方向に配列されている。それぞれのパッケージ領域７３は、点線で囲まれた部分であり、アイランド５５、リード５７、吊りリード５６が設けられている。吊りリード５６は、アイランド５５の角部から角度４５度で外側に延在され、２つの吊りリード５６の間に位置する側辺には、複数のリード５６が設けられている。そして各パッケージ領域７３をリードフレームに一体とするため、連結枠７５が設けられている。この連結枠７５は、お互いに隣接するパッケージ領域のリードを一体にしている。つまり連結枠７５は、マトリツクス状に並んだパッケージ領域の境界に配置され、これだけ見ると格子状に配列される。そして、例えば紙面に対して左右に延在する連結枠７５Ａを見ると、この連結枠７５Ａの上と下に位置する、パッケージ領域７３Ａのリード５７とパッケージ領域７３Ｂのリード５７が一体となっている。また紙面に対して上下に延在する連結枠７５Ｂを見れば、連結枠７５Ｂの左右に位置する、パッケージ領域７３Ａと７３Ｃのリードが一体となっている。
【００４４】
ここで。図１から判るように、リード５７の裏側は、半導体チップ側の３側辺に沿ってハーフエッチングが施され、更に吊りリード５６の裏面は、全面に渡りハーフエッチングが施されている。
【００４５】
続いてこのリードフレーム７０の上に半導体チップ５８を固着し、半導体チップ５８とリード５７とを電気的に接続する。
【００４６】
この際、本発明のポイントとして半導体チップの周囲がアイランドの周囲と一致するように配置する。
【００４７】
従来からの実装に於ける認識方法は、半導体チップのセンターとアイランドのセンターを認識し、２つのセンターが一致するように配置される。もともとアイランドちチップのサイズが同じであるので、この認識で自動的に、アイランドと半導体チップの側辺は一致することに成る。
【００４８】
しかし何らかの原因で半導体チップがずれた場合、半導体チップの角部、特に接合点が吊りリードの中央に配置されているか、確認すれば良い。また認識の際に、この認識も同時に行えば更に精度が向上する。
【００４９】
つづいて、図６に示す様に、この半導体チップ５８が固着されたリードフレーム７０を金型８０に配置する。例えば下金型８０Ａの上に配置し、上金型８０Ｂで集合ブロックの周囲をクランプするように配置する。この結果、集合ブロック毎にキャビティ81が構成され、この中に絶縁樹脂が注入される。この注入された後、金型80からリードフレーム70を取り出したのが、図４に成る。
【００５０】
そしてこのリードフレーム70をダイシング装置に配置し、格子状に延在している前記連結枠７５に相当する部分を切除して分離する。ここでは、研削式のダイシング装置で分離しても良いし、レーザのダイシングでとばして分離しても良い。
【００５１】
ここでリードフレームには、開口部があるため、リードフレームの裏面に樹脂シートＲが貼り合わされて下金型に配置されても良い。そして上金型でリードフレームが押圧されると、リードフレームは、樹脂シートに食い込む。よって完成品では、パッケージの裏面のアイランドやリードは、若干飛び出して形成される。
【００５２】
図１（Ａ）に戻り、ここでは、リードが４側辺に設けられているが、対向する２側辺に設けられても良い。この構造が図７である。
【００５３】
図７は、ＶＳＯＮ（Very thin Small Outline No lead package）と呼ばれ、主に対向する２側辺にリードが設けられたパッケージであり、アイランド５５の上と下の側辺には、左右に伸びた吊りリード５６が設けられてる。特にアイランドの上の側辺と下の側辺は、そのまま延長されて吊りリード５６となる。本構造も絶縁樹脂で封止されて６面体と成り、アイランドの裏面とリードの裏面が、パッケージの裏面と同一平面を成す。そして上下の側面にはリード５７の他端が露出し、左右の側面からは、吊りリードの切断面が露出する。この構造もアイランドと半導体チップの平面的なサイズを統一することにより、本発明の効果を生むことになる。
【００５４】
続いてＱＦＰ(Quad Flat Package)にも本構造が適用できるので簡単に説明する。図８は、この半導体装置１００の斜視図と裏面の図であり、図９は、Ｘ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線の断面図である。
【００５５】
この半導体装置１００は、実質６面体で、パッケージの裏面には、リードの厚み程度で、周囲に鍔状の縁が形成されている。側面は、金型からの抜きが考慮されて、若干傾斜されている。
【００５６】
図９（Ａ）に示す様に、アイランド１０１の上面は、パッケージ１００の上面から露出し、裏面に半導体チップ１０２が固着されている。リード１０３は、半導体チップよりも下方に配置され、アイランド１０１の周囲に一端が近接して配置され、他端は、Ｚ字に折り曲げられ、前述した縁の部分へ延在している。そしてリード１０３の裏面と半導体チップ１０２の下面が金属細線１０４で電気的に接続されている。また吊りリード１０５は、アイランドの角部から図９（Ｂ）の様に下方に折り曲げられ、縁の部分に延在している。
【００５７】
そしてアイランド１０１、吊りリード１０５、リード１０３、半導体チップ１０２および金属細線１０４を被覆するように絶縁樹脂１０６で封止されている。
この場合も、アイランド１０１と半導体チップ１０２の周辺が一致し、前述した実施例と同等の効果を奏するものである。
また図８、図９の外形形状に於いて、アイランド１０１がパッケージの裏面に配置されても良い。その際はアイランドの表面に半導体チップ１０２は固着され、金属細線は、半導体チップの上面からリードの上面に固着される。当然パッケージの表面は、絶縁樹脂で構成され、パッケージの裏面にアイランドの裏面が露出される。この構造は、ＱＦＰとして代表的な構造である。この構造において、半導体チップとアイランドのサイズが同一であると、本発明の効果は、同様にある。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
半導体装置に適用され、特に薄型のパッケージに有効である。
【符号の説明】
【００５９】
５１：半導体装置
５５：アイランド
５６：吊りリード
５８：半導体チップ
５９：金属細線
６０：絶縁樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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