(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型の半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体チップ１１および金属板１２を、第１樹脂シート３０上に離間して載置し、半導体チップ１１を押圧し、一部を第１樹脂シート３０に埋め込む工程と、半導体チップ１１と金属板１２とを接続導体１４を介して接続する工程と、第２樹脂シート３４を半導体チップ１１、金属板１２および接続導体１４を覆うように第１樹脂シート３０上に積層する工程と、第１樹脂シート３０を除去するとともに第１樹脂シート３０に埋め込まれた一部を除去し、半導体チップ１１および金属板１２を露出させる工程と、第２樹脂シート３４上に半導体チップ１１を露出する第１の開口１８ａと、金属板１２を露出する第２の開口１８ｂとを有する保護膜１８を形成する工程と、保護膜１８をマスクとして、半導体チップ１１および金属板１２に第１および第２外部電極１６、１７を形成する工程と、を具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップおよび金属板を、第１樹脂シート上に離間して載置し、前記半導体チップを押圧し、前記半導体チップの一部を前記第１樹脂シートに埋め込む工程と、
前記半導体チップと前記金属板とを、接続導体を介して電気的に接続する工程と、
第２樹脂シートを、前記半導体チップ、前記金属板および前記接続導体を覆うように前記第１樹脂シート上に積層する工程と、
前記第１樹脂シートを除去するとともに、途中で先に露出する前記第１樹脂シートに埋め込まれた前記半導体チップの一部を除去して、前記半導体チップおよび前記金属板を露出させる工程と、
前記第２樹脂シート上に、前記半導体チップを露出する第１の開口と、前記金属板を露出する第２の開口とを有する保護膜を形成し、前記保護膜をマスクとして前記半導体チップおよび前記金属板に第１および第２外部電極を形成する工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記半導体チップの一部を前記第１樹脂シートに埋め込むに際し、前記半導体チップの上面と前記金属板の上面とが同一平面上に揃うように埋め込むことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１および第２外部電極の形成は、メッキ法により行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体チップと、
前記半導体チップと同一平面上に離間して配置された金属板と、
一方が前記半導体チップの第１の面に形成された電極パッドに接続され、他方が前記金属板の第１の面に接続された接続導体と、
前記半導体チップの第１の面と対向する第２の面および前記金属板の第１の面と対向する第２の面をそれぞれ露出させて、前記半導体チップ、前記金属板および前記接続導体を封止する樹脂と、
前記半導体チップの前記第２の面および前記金属板の前記第２の面に形成された第１および第２外部電極と、
前記第１および第２外部電極の周りを囲むように、前記樹脂上に形成された保護膜と、
を具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップの上面と前記金属板の上面とが同一平面上にあり、前記半導体チップの厚さと前記金属板の厚さとが等しいことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話や移動式携帯端末に代表される各種の小型電子機器の普及に伴い、樹脂封止型の半導体装置では、電極リードが基板に直接ハンダ付けできる表面実装型のパッケージが主流になってきている。
【０００３】
従来、第１電極リードに半導体チップを載置し、ワイヤを介して半導体チップと第２電極リードを接続し、樹脂でモールドした半導体装置は、本来必要でない半導体チップを支持する第１電極リード（支持基板）を用いているので、半導体装置を薄型化するのが難しいという問題がある。
【０００４】
これに対して、半導体チップを支持する支持基板を用いずに薄型化を図った半導体装置が知られている（例えば、特許文献１または特許文献２参照。）。  
特許文献１に開示された半導体装置は、導電箔に分離溝を形成した後、回路素子を実装してワイヤボンディングし、この導電箔を支持基板として絶縁性樹脂を被着し、反転した後、今度は絶縁性樹脂を支持基板として導電箔を研磨して導電路として分離し、導電路よりも外側に位置する絶縁性樹脂を切断することにより、１パッケージとしている。
【０００５】
特許文献２に開示された半導体装置は、外部電極用の電鋳が形成された金属板の上に半導体素子を接着固定した状態でワイヤボンディングして樹脂によって封止する。そして、樹脂封止後に金属板を剥離して得られた樹脂封止体を切断することにより、１パッケージとしている。
【０００６】
半導体装置の高さは、外部電極の厚さ、半導体チップの厚さ、ワイヤループの高さおよびモールド樹脂の厚さなどに依存するが、主として半導体チップの厚さに律速されている。即ち、半導体チップは本来必要ではないが、半導体チップをマウントするときのハンドリング性、ボンディングするときの耐衝撃性を確保するために必要な厚さの半導体基板を有しているので、マウント、ボンディングが終了した後に、事後的に半導体チップの厚さを薄くすることができれば更に半導体装置の薄型化を図ることができる。
【０００７】
然しながら、特許文献１または特許文献２に開示された半導体装置は、ダイシングしたときの半導体ウェーハの厚さと同じ厚さの半導体チップを有しており、半導体装置を更に薄型化するのが難しいという問題がある。  
更に、組み立て工程において、事後的に半導体チップの厚さを薄くするということについては何らの開示も示唆もなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２１７３７２号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、薄型の半導体装置およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様の半導体装置の製造方法は、半導体チップおよび金属板を、第１樹脂シート上に離間して載置し、前記半導体チップを押圧し、前記半導体チップの一部を前記第１樹脂シートに埋め込む工程と、前記半導体チップと前記金属板とを、接続導体を介して電気的に接続する工程と、第２樹脂シートを、前記半導体チップ、前記金属板および前記接続導体を覆うように前記第１樹脂シート上に積層する工程と、前記第１樹脂シートを除去するとともに、途中で先に露出する前記第１樹脂シートに埋め込まれた前記半導体チップの一部を除去して、前記半導体チップおよび前記金属板を露出させる工程と、前記第２樹脂シート上に、前記半導体チップを露出する第１の開口と、前記金属板を露出する第２の開口とを有する保護膜を形成し、前記保護膜をマスクとして前記半導体チップおよび前記金属板に第１および第２外部電極を形成する工程と、を具備することを特徴としている。
【００１１】
本発明の一態様の半導体装置は、半導体チップと、前記半導体チップと同一平面上に離間して配置された金属板と、一方が前記半導体チップの第１の面に形成された電極パッドに接続され、他方が前記金属板の第１の面に接続された接続導体と、前記半導体チップの第１の面と対向する第２の面および前記金属板の第１の面と対向する第２の面をそれぞれ露出させて、前記半導体チップ、前記金属板および前記接続導体を封止する樹脂と、前記半導体チップの前記第２の面および前記金属板の前記第２の面に形成された第１および第２外部電極と、前記第１および第２外部電極の周りを囲むように、前記樹脂上に形成された保護膜と、を具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、薄型の半導体装置およびその製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置を示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。
【図２】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図。
【図３】本発明の実施例に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図。
【図４】本発明の実施例に係る半導体装置を比較例の半導体装置と対比して示す図で、図４（ａ）が本実施例の半導体装置を示す断面図、図４（ｂ）が比較例の半導体装置を示す断面図。
【図５】本発明の実施例に係る別の半導体装置を示す図で、図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。
【図６】本発明の実施例に係る更に別の半導体装置を示す図で、図６（ａ）はその平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【００１５】
本発明の実施例に係る半導体路装置について図１乃至図４を用いて説明する。図１は本実施例の半導体装置を示す図で、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図２および図３は半導体装置の製造工程を順に示す断面図、図４は半導体装置を比較例の半導体装置と対比して示す図で、図４（ａ）が本実施例の半導体装置を示す断面図、図４（ｂ）が比較例の半導体装置を示す断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施例の半導体装置１０は、半導体チップ１１と、半導体チップ１１と同一平面上に離間して配置された金属板１２と、一方が半導体チップ１１の第１の面１１ａに形成された電極パッド１３に接続され、他方が金属板１２の第１の面１２ａに接続されたワイヤ（接続導体）１４と、半導体チップ１１の第１の面１１ａと対向する第２の面１１ｂおよび金属板１２の第１の面１２ａと対向する第２の面１２ｂをそれぞれ露出させて、半導体チップ１１、金属板１２およびワイヤ１４を封止する樹脂１５と、を具備している。
【００１７】
更に、半導体装置１０は、半導体チップ１１の第２の面１１ｂおよび金属板１２の第２の面１２ｂに形成された第１および第２外部電極１６、１７と、第１および第２の外部電極１６、１７の周りを囲むように、樹脂１５上に形成された保護膜１８と、を具備している。
【００１８】
半導体チップ１１は、例えば厚さｔ１が５０μｍ程度の縦型ダイオードで、第１の面１１ａ側にアノード、第２の面１１ｂ側にカソードを有し、電極パッド１３がアノード端子、第１外部電極１６がカソード端子である。
【００１９】
金属板１２は、厚さｔ２が半導体チップ１１の厚さｔ１に等しい、例えば鉄と銅の合金材（主成分は鉄）にニッケルまたはハンダをメッキしたリードフレームの電極リードである。  
電極パッド１３は、例えば縦型ダイオードのアノードにオーミック接触したアルミニウムパッドである。  
ワイヤ１４は、例えば電極パッド１３と金属板１２とに超音波ボンディングされたボンディングループ高さ２０μｍ程度の金（Ａｕ）線である。
【００２０】
樹脂１５は、例えば半硬化エポキシ樹脂フィルムをアフターキュアして硬化させたモールド樹脂である。ボンディングループのトップからモールド樹脂の上面までの高さは５０μｍ程度である。
【００２１】
第１および第２外部電極１６、１７は、例えば厚さ４０μｍ程度の銅（Ｃｕ）メッキ電極であり、Ｃｕの上に錫（Ｓｎ）メッキ、またはニッケル金（Ｎｉ／Ａｕ）メッキが外装されている。  
保護膜１８は、例えば後述するように第１および第２外部電極１６、１７をメッキするときのマスクとなるレジスト膜が残置されたものである。
【００２２】
従って、半導体装置１０の高さＨは、第１および第２外部電極１６、１７の厚さ、半導体チップ１１の厚さ、ボンディングループの高さおよびボンディングループのトップからモールド樹脂の上面までの高さの和となり、１６０μｍ程度になる。
【００２３】
次に、半導体装置１０の製造方法について説明する。図２および図３は半導体装置１０の製造工程を順に示す断面図である。
【００２４】
始めに、図２（ａ）に示すように、厚さｔ０、例えばダイシングしたときの半導体ウェーハの厚さと同じ厚さ１５０μｍの半導体チップ１１と、厚さｔ０より薄い厚さｔ２、例えば５０μｍの金属板１２を、第１樹脂シート３０、例えば厚さ２００μｍの半硬化エポキシ樹脂シート上に離間して載置する。  
本実施例では、一組の半導体チップ１１および金属板１２を、長尺の第１樹脂シート３０に所定の間隔を置いて複数載置し、最終的にダイシングライン３１に沿って切断することにより、１パッケージとしている。
【００２５】
次に、図２（ｂ）に示すように、半導体チップ１１の厚さｔ０が金属板１２の厚さｔ２より厚いので、第１樹脂シート３０を台座３２上に載置し、半導体チップ１１を押さえ板３３により押圧する。  
次に、図２（ｃ）に示すように、半導体チップ１１の一部を第１樹脂シート３０に埋め込んで、半導体チップ１１の上面の高さと金属板１２の上面の高さとを揃える。  
次に、図２（ｄ）に示すように、半導体チップ１１の電極パッド１３と金属板１２とに、ワイヤ１４を超音波ボンディングして、半導体チップ１１の電極パッド１３と金属板１２とを電気的に接続する。
【００２６】
次に、図３（ａ）に示すように、例えば第１樹脂シート３０と同じ材質で、厚さが１２０μｍ程度の第２樹脂シート３４を、半導体チップ１１、金属板１２およびワイヤ１４を覆うように第１樹脂シート３０上に重ね合わせ、クリアランス（パッケージの高さ）を保って加圧することにより、包み込む半導体チップ１１、金属板１２およびワイヤ１４の形状に倣い隙間無く充填した後、アフターキュアを施す。
【００２７】
これにより、第１樹脂シート３０と第２樹脂シート３４とが一体化して通常の熱硬化したエポキシ樹脂と同じになり、半導体チップ１１、金属板１２およびワイヤ１４が樹脂でモールドされる。
【００２８】
本明細書では、第１樹脂シート３０と第２樹脂シート３４とがアフターキュアにより一体化した後も、便宜的に第１樹脂シート３０、第２樹脂シート３４と記している。
【００２９】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１樹脂シート３０を、例えばラッピングにより除去するとともに、途中で先に露出する第１樹脂シート３０に埋め込まれた部分をラッピンクして、半導体チップ１１および金属板１２を露出させる。  
これにより、事後的に半導体チップ１１の厚さがｔ０からｔ１に薄くなり、半導体チップ１１の厚さｔ１が金属板１２の厚さｔ２に等しくなる。
【００３０】
次に、図３（ｃ）に示すように、半導体チップ１１の全部を露出する第１の開口１８ａと、金属板１２の一部を露出する第２の開口１８ｂとを有する保護膜１８、例えばフォトリソグラフィ法によりパターニングされたレジスト膜を第２樹脂シート３４上に形成する。
【００３１】
次に、図３（ｄ）に示すように、保護膜１８をマスクとして電界メッキ法によりＣｕを厚さ４０μｍ程度メッキし、Ｃｕの上にＳｎ、またはニッケル金（Ｎｉ／Ａｕ）の外装メッキを施す。これにより、半導体チップ１１に第１外部電極１６が形成され、金属板１２に第２外部電極１７が形成される。  
次に、ブレード３５を用い、ダイシングライン３１に沿って、第２樹脂シート３４をダイシングし、個々のパッケージに分離する。
【００３２】
これにより、組み立て工程においてマウント時のハンドリング性、ボンディング時の耐衝撃性を確保するのに必要な厚さｔ０を有し、ボンディング終了後に厚さをｔ１に薄くした半導体チップ１１を有する薄型の半導体装置１０が得られる。
【００３３】
ダイシングライン３１に相当する部分に支持基板や金属板が配置されていないので、ダイシング時のブレート３５の磨耗、破損を大幅に低減することができる。第１、第２樹脂シート３０、３４を重ね、アフターキュアによりモールドしているので、モールド用の金型等も不要である。  
更に、半導体チップ１１を薄くしたことにより、導通抵抗の低減、放熱性の向上など半導体装置１０の特性向上が期待できる。
【００３４】
図４は、本実施例の半導体装置を比較例の半導体装置と対比して示す図で、図４（ａ）が本実施例の半導体装置を示す断面図、図４（ｂ）が比較例の半導体装置を示す断面図である。ここで、比較例とは半導体チップ１１を押圧して半導体チップ１１の一部を第１樹脂シート３０に埋め込まずに組み立てた半導体装置のことである。始めに、比較例の半導体装置について説明する。
【００３５】
図４（ｂ）に示すように、比較例の半導体装置５０は、第１樹脂シート３０にマウントするときのハンドリング性、ワイヤ１４をボンディングするときの耐衝撃性を確保するために必要な厚さｔ０を有する半導体チップ５１を具備している。  
その結果半導体装置５０の高さＨ２は、半導体チップ５１の厚さｔ０で律速され、半導体装置５０を薄型化するのが困難である。
【００３６】
一方、本実施例の半導体装置１０は、組み立て前には第１樹脂シート３０にマウントするときのハンドリング性、ワイヤ１４をボンディングするときの耐衝撃性を確保するために必要な厚さｔ０を有しているが、マウント、ボンディングが終了した後に本来必要のない半導体基板が除去されて厚さがｔ０からｔ１に薄化された半導体チップ１１を具備している。  
その結果、半導体装置１０の高さＨ１は、半導体チップ１１の厚さの低減量に応じて低くなるので、更に薄型の半導体装置を得る事ができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施例では、組み立て前には第１樹脂シート３０にマウントするときのハンドリング性、ワイヤ１４をボンディングするときの耐衝撃性を確保するために必要な厚さｔ０を有する半導体チップ１１を、マウント、ボンディングが終了した後に本来必要のない半導体基板を除去することにより、事後的に厚さをｔ０からｔ１に薄化している。  
その結果、十分な組み立て性を維持しながら、半導体装置を薄型化することができる。従って、薄型の半導体装置およびその製造方法が得られる。
【００３８】
ここでは、第１樹脂シート３０と、半導体チップ１１の第１樹脂シート３０に埋め込まれた一部を除去して半導体チップ１１および金属板１２を露出させる場合について説明したが、引き続いて第２樹脂シート３４、半導体チップ１１および金属板１２を研磨し、第２樹脂シート３４、半導体チップ１１および金属板１２を更に薄くすることも可能である。これによれば、金属板１２の厚さｔ２に律速されずに、更に半導体装置を薄型化することが可能である。
【００３９】
半導体チップ１１の上面１１ａと金属板１２の上面１２ａとが同一平面上にあるように、半導体チップ１１を第１樹脂シート３０に埋め込む場合に説明したが、埋め込む量については特に制限はない。
【００４０】
目的の薄さの半導体装置が得られる範囲内であれば、半導体チップ１１の上面１１ａが金属板１２の上面１２ａより高く、即ち同一平面上になくても構わない。  
また、半導体チップ１１の上面１１ａを金属板１２の上面１２ａより低くする必要はない。半導体装置の薄さは、金属板１２の厚さｔ２で律速されるからである。
【００４１】
半導体チップ１１の厚さｔ０が金属板１２の厚さｔ２より大きい場合について説明したが、半導体チップ１１の厚さｔ０が金属板１２の厚さｔ２より小さい場合には、金属板１２を第１樹脂シート３０に埋め込むことにより、同様に実施することができる。
【００４２】
半導体チップ１１が、２端子の縦型ダイオードである場合について説明したが、３端子の縦型トランジスタであっても同様に実施することができる。  
図５は３端子の縦型トランジスタが形成された半導体チップを有する半導体装置を示す図で、図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。
【００４３】
図５に示すように、半導体装置６０は、３端子の縦型トランジスタが形成された半導体チップ６１と、半導体チップ６１を挟むように、半導体チップ６１と同一平面上に離間して配置された金属板１２、６２と、一方が半導体チップ６１の第１の面６１ａに形成された電極パッド１３に接続され、他方が金属板１２の第１の面１２ａに接続されたワイヤ１４と、一方が半導体チップ６１の第１の面６１ａに形成された電極パッド６３に接続され、他方が金属板６２の第１の面６２ａに接続されたワイヤ６４と、を具備している。
【００４４】
更に半導体装置６０は、半導体チップ６１の第１の面６１ａと対向する第２の面６１ｂおよび金属板１２、６２の第１の面１２ａ、６２ａと対向する第２の面１２ｂ、６２ｂをそれぞれ露出させて、半導体チップ６１、金属板１２、６２およびワイヤ１４、６４を封止する樹脂１５と、半導体チップ６１の第２の面６１ｂに形成された第１外部電極１６、および金属板１２に形成された第２外部電極１７、金属板６２の第２の面６２ｂに形成された第３外部電極６５と、第１乃至第３外部電極１６、１７、６５の周りを囲むように、樹脂１５上に形成された保護膜１８と、を具備している。
【００４５】
半導体チップ６１は、マウント、ボンディング終了後に薄化され、半導体チップ６１の厚さｔ１と、金属板１２、６２の厚さｔ２は、互いに等しく設定されているので、十分な組み立て性を維持しながら、３端子の縦型トランジスタを有する半導体チップ６１を有する薄型の半導体装置６０が得られる。
【００４６】
接続導体がワイヤ１４である場合について説明したが、板または帯状の接続導体であっても構わない。図６は板状接続導体を有する半導体装置を示す図で、図６（ａ）はその平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。
【００４７】
図６に示すように、半導体装置７０は、一端が半導体チップ１１の電極パッド１３に接続され、他端が金属板１２に接続された板状接続導体７１を具備している。板状接続導体７１は、例えばアルミニウムを主成分とし、微量のシリコンが添加された合金である。  
半導体チップ１１の上面と金属板１２の上面とが同一平面上にあるので、半導体チップ１１および金属板１２に板状接続導体７１を容易に超音波接合することができる。
【００４８】
接続導体をワイヤ１４から板状接続導体７１に替えることにより、ワイヤ１４のループの高さが不要になるので、半導体装置７０の高さＨ３は半導体装置１０の高さＨ１よりδだけ低くなり、半導体装置７０を更に薄型化することが可能である。
【００４９】
本発明は、以下の付記に記載されているような構成が考えられる。  
（付記１）  前記半導体チップおよび前記金属板が露出した後に、更に前記第２樹脂シート、前記半導体チップおよび前記金属板を研磨して、前記第２樹脂シート、前記半導体チップおよび前記金属板を更に薄くする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【００５０】
（付記２）  前記金属板が、リードフレームのリード端子であることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【００５１】
（付記３）  前記接続導体が、ワイヤ、板または帯状の接続導体である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００５２】
１０、５０、６０、７０  半導体装置
１１、５１、６１  半導体チップ
１２、６２  金属板
１３、６３  電極パッド
１４、６４  ワイヤ（接続導体）
１５  樹脂
１６  第１外部電極
１７  第２外部電極
１８  保護膜
１８ａ、１８ｂ  第１、第２の開口
３０  第１樹脂シート
３１  ダイシングライン
３２  台座
３３  押さえ板
３４  第２樹脂シート
３５  ブレード
６５  第３外部電極
７１  板状接続導体
【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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