(57)【要約】【課題】  裏面電極表面に余分な付着物が付着するのを防止できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る半導体装置の製造方法では、基板は、裏面側に第１の電極パターンを備え、第１の電極パターンは、搭載部の各々間で連結しないとともに、ダイシングラインから後退するように構成されており、基板は、表面側に第２の電極パターンを備え、第２の電極パターンは、ダイシングラインから後退する電極部と、一の半導体チップにおける電極部と他の半導体チップにおける電極部とを接続する接続部と、を備え、第１の電極パターンと電極部とは、基板に形成されたスルーホールを介して接続されており、第１の電極パターン及び第２の電極パターンは、電解メッキ法により形成されている。【選択図】  図２
2010034609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の搭載部を有する基板を準備する工程と、
前記搭載部の各々に半導体チップを固着する工程と、
前記基板の上を平坦な樹脂層で被覆し、前記各搭載部に固着した半導体チップの各々を共通の樹脂層で被覆する工程と、
前記基板の裏面側から、前記搭載部毎に、前記基板と前記樹脂層とをダイシングラインに沿ってダイシングし個々の半導体装置に分離する工程とを具備し、
前記基板は、裏面側に第１の電極パターンを備え、
前記第１の電極パターンは、前記搭載部の各々間で連結しないとともに、前記ダイシングラインから後退するように構成されており、
前記基板は、表面側に第２の電極パターンを備え、
前記第２の電極パターンは、前記ダイシングラインから後退する電極部と、一の前記半導体チップにおける前記電極部と他の前記半導体チップにおける前記電極部とを接続する接続部と、を備え、
前記第１の電極パターンと前記電極部とは、前記基板に形成されたスルーホールを介して接続されており、
前記第１の電極パターン及び前記第２の電極パターンは、電解メッキ法により形成されていること、を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記基板は、裏面側に合わせマークを備え、
前記合わせマークは、前記ダイシングの工程における前記ダイシングラインを認識するために用いられること、を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記接続部は、前記電極部よりも線幅が狭いこと、を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂層は、液体樹脂を滴下する工程と、前記液体樹脂が硬化した後に当該液体樹脂の表面を研削する工程とを経て形成されること、を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記基板は、前記ダイシング工程において前記樹脂層の上にダイシングテープを貼り付けられること、を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記樹脂層の表面には、極性を表示するマークが刻印されていること、を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記基板は、セラミック又はガラスエポキシからなる絶縁基板であること、を特徴とする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の製造方法に関し、特にパッケージ外形を縮小し、実装面積を低減しコストダウンが可能な半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、ウェハからダイシングして分離した半導体チップをリードフレームに固着し、金型と樹脂注入によるトランスファーモールドによってリードフレーム上に固着された半導体チップを封止し、封止された半導体チップを個々の半導体装置毎に分離するという工程が行われている。このリードフレームには短冊状あるいはフープ状のフレームが用いられており、いずれにしろ１回の封止工程で複数個の半導体装置が同時に封止されている。
【０００３】
図７は、トランスファーモールド工程の状況を示す図である。トランスファーモールド工程では、ダイボンド、ワイヤボンドにより半導体チップ１が固着されたリードフレーム２を、上下金型３Ａ、３Ｂで形成したキャビティ４の内部に設置し、キャビティ４内にエポキシ樹脂を注入することにより、半導体チップ１の封止が行われる。このようなトランスファーモールド工程の後、リードフレーム２を各半導体チップ１毎に切断して、個別の半導体装置が製造される（例えば特開平０５−１２９４７３号）。
【０００４】
この時、図８に示すように、金型３Ｂの表面には多数個のキャビティ４ａ〜４ｆと、樹脂を注入するための樹脂源５と、ランナー６、及びランナー６から各キャビティ４ａ〜４ｆに樹脂を流し込むためのゲート７とが設けられている。これらは全て金型３Ｂ表面に設けた溝である。短冊状のリードフレームであれば、１本のリードフレームに例えば１０個の半導体チップ１が搭載されており、１本のリードフレームに対応して、１０個のキャビティ４と１０本のゲート７、及び１本のランナー６が設けられる。そして、金型３表面には例えばリードフレーム２０本分のキャビティ４が設けられる。
【０００５】
図９は、上記のトランスファーモールドによって製造した半導体装置を示す図である。トランジスタ等の素子が形成された半導体チップ１がリードフレームのアイランド８上に半田等のろう材９によって固着実装され、半導体チップ１の電極パッドとリード１０とがワイヤ１１で接続され、半導体チップ１の周辺部分が上記キャビティの形状に合致した樹脂１２で被覆され、樹脂１２の外部にリード端子１０の先端部分が導出されたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１２９４７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のパッケージでは、外部接続用のリード端子１０を樹脂１２から突出させるので、リード端子１０の先端部までの距離を実装面積として考慮しなくてはならず、樹脂１２の外形寸法より実装面積の方が遥かに大きくなるという欠点がある。
【０００８】
また、従来のトランスファーモールド技術では、圧力をかけ続けた状態で硬化させることから、ランナー６とゲート７においても樹脂が硬化し、このランナー６等に残った樹脂は廃棄処分となる。そのため、上記のリードフレームを用いた手法では、製造すべき半導体装置個々にゲート７を設けるので、樹脂の利用効率が悪く、樹脂の量に対して製造できる半導体装置の個数が少ないという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、複数の搭載部を有する基板を準備する工程と、
前記搭載部の各々に半導体チップを固着する工程と、前記基板の上を平坦な樹脂層で被覆し、前記各搭載部に固着した半導体チップの各々を共通の樹脂層で被覆する工程と、前記基板の裏面側から、前記搭載部毎に、前記基板と前記樹脂層とをダイシングラインに沿ってダイシングし個々の半導体装置に分離する工程とを具備し、前記基板は、裏面側に第１の電極パターンを備え、前記第１の電極パターンは、前記搭載部の各々間で連結しないとともに、前記ダイシングラインから後退するように構成されており、前記基板は、表面側に第２の電極パターンを備え、前記第２の電極パターンは、前記ダイシングラインから後退する電極部と、一の前記半導体チップにおける前記電極部と他の前記半導体チップにおける前記電極部とを接続する接続部と、を備え、前記第１の電極パターンと前記電極部とは、前記基板に形成されたスルーホールを介して接続されており、前記第１の電極パターン及び前記第２の電極パターンは、電解メッキ法により形成されていること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リードフレームを用いた半導体装置よりも更に小型化できるパッケージ構造を提供できる利点を有する。このとき、リード端子が突出しない構造であるので、実装したときの占有面積を低減し、高密度実装を実現できる。
【００１１】
さらに、キャビティを構成するための金型３Ａ、３Ｂが不要であるので、大幅なコストダウンが可能である利点を有する。
【００１２】
そして、樹脂層３５表面を平坦面に加工した後に、樹脂層３５表面側にダイシングシート５０を貼り付けてダイシングすることにより、電極パターン３１ａ〜３１ｄ表面にダイシングシート５０の粘着剤を付着させることが無い製造方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を説明するための斜視図である
【図２】本発明を説明するための（Ａ）平面図（Ｂ）断面図である。
【図３】本発明を説明するための平面図である。
【図４】本発明を説明するための断面図である。
【図５】本発明を説明するための断面図である。
【図６】本発明を説明するための斜視図である。
【図７】従来例を説明するための断面図である。
【図８】従来例を説明するための平面図である。
【図９】従来例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
第１工程：図１参照
まず、１個の半導体装置に対応する搭載部２０を複数個分、例えば１００個分を縦横に配置した、大判の基板２１を準備する。基板２１は、セラミックやガラスエポキシ等からなる絶縁基板であり、それらが１枚あるいは数枚重ね合わされて、合計の板厚が２００〜３５０μｍと製造工程における機械的強度を維持し得る板厚を有している。
【００１６】
基板２１の各搭載部２０の表面には、タングステン等の金属ペーストの印刷と、金の電解メッキによる導電パターンが形成されている。また、基板２１の裏面側には、外部接続電極としての電極パターンが形成されている。
【００１７】
図２（Ａ）は基板２１の表面に形成した導電パターンを示す平面図、図２（Ｂ）は基板２１の断面図である。
【００１８】
点線で囲んだ各搭載部２０は、例えば長辺×短辺が１．０ｍｍ×０．８ｍｍの矩形形状を有しており、これらは互いに２０〜５０μｍの間隔を隔てて縦横に配置されている。前記間隔は後の工程でのダイシングライン２４となる。導電パターンは、各搭載部２０内においてアイランド部２５とリード部２６を形成し、これらのパターンは各搭載部２０内において同一形状である。アイランド部２５は半導体チップを搭載する箇所であり、リード部２６は半導体チップの電極パッドとワイヤ接続する箇所である。アイランド部２５からは２本の第１の連結部２７が連続したパターンで延長される。これらの線幅はアイランド部２５よりも狭い線幅で、例えば０．１ｍｍの線幅で延在する。第１の連結部２７はダイシングライン２４を超えて隣の搭載部２０のリード部２６に連結する。更に、リード部２６からは各々第２の連結部２８が、第１の連結部２７とは直行する方向に延在し、ダイシングライン２４を越えて隣の搭載部２０のリード部２４に連結する。第２の連結部２８は更に、搭載部２０群の周囲を取り囲む共通連結部２９に連結する。このように第１と第２の連結部２７、２８が延在することによって、各搭載部２０のアイランド部２５とリード部２６とを電気的に共通接続する。
【００１９】
図２（Ｂ）を参照して、第１の絶縁基板２２には、各搭載部２０毎にスルーホール３０が設けられている。スルーホール３０の内部はタングステンなどの導電材料によって埋設されている。そして、各スルーホール３０に対応して、裏面側に外部電極３１を形成する。
【００２０】
図３は、基板２１を裏面側から観測して外部電極３１ａ〜３１ｄのパターンを示した平面図である。これらの外部電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、搭載部２０の端から０．０５〜０．１ｍｍ程度後退されており、且つ各々が独立したパターンで形成されている。にもかかわらず、電気的には各スルーホール３０を介して共通連結部２９に接続される。これにより、導電パターンを一方の電極とする電解メッキ法ですべての導電パターン上に金メッキ層を形成することが可能となる。また、ダイシングライン２４を横断するのは線幅が狭い第１と第２の連結部２７、２８だけにすることができる。
【００２１】
第２工程：図４（Ａ）参照
斯様に金メッキ層を形成した基板２１の各搭載部２０毎に、半導体チップ３３をダイボンド、ワイヤボンドする。半導体チップ３３はアイランド部２５表面にＡｇペーストなどの接着剤によって固定し、半導体チップ３３の電極パッドとリード部３２ａ、３２ｂとを各々ワイヤ３４で接続する。半導体チップ３３としては、バイポーラトランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等の３端子の能動素子を形成している。バイポーラ素子を搭載した場合は、アイランド部２５に接続された外部電極３１ａ、３１ｂがコレクタ端子であり、リード部２６に各々接続された外部電極３１ｃ、３１ｄがベース・エミッタ電極となる。
【００２２】
第３工程：図４（Ｂ）参照
基板２１の上方に移送したディスペンサ（図示せず）から所定量のエポキシ系液体樹脂を滴下（ポッティング）し、すべての半導体チップ３３を共通の樹脂層３５で被覆する。例えば一枚の基板２１に１００個の半導体チップ３３を搭載した場合は、１００個全ての半導体チップ３３を一括して被覆する。前記液体樹脂として例えばＣＶ５７６ＡＮ（松下電工製）を用いた。滴下した液体樹脂は比較的粘性が高く、表面張力を有しているので、その表面が湾曲する。
【００２３】
第４工程：図４（Ｃ）参照
滴下した樹脂層３５を１００〜２００度、数時間の熱処理（キュア）にて硬化させた後に、湾曲面を研削することによって樹脂層３５の表面を平坦面に加工する。研削にはダイシング装置を用い、ダイシングブレード３６によって樹脂層３５の表面が基板２１から一定の高さに揃うように、樹脂層３５表面を削る。この工程では、樹脂層３５の膜厚を０．３〜１．０ｍｍに成形する。平坦面は、少なくとも最も外側に位置する半導体チップ３３を個別半導体装置に分離したときに、規格化したパッケージサイズの樹脂外形を構成できるように、その端部まで拡張する。前記ブレードには様々な板厚のものが準備されており、比較的厚めのブレードを用いて、切削を複数回繰り返すことで全体を平坦面に形成する。
【００２４】
また、滴下した樹脂層３５を硬化する前に、樹脂層３５表面に平坦な成形部材を押圧して平坦且つ水平な面に成形し、後に硬化させる手法も考えられる。
【００２５】
第５工程：図５（Ａ）参照
次に、基板２１を反転し、樹脂層３５の表面にダイシングシート５０（たとえば、商品名：ＵＶシート、リンテック株式会社製）を貼り付ける。先の工程で樹脂層３５表面を平坦且つ基板２１表面に対して水平の面に加工したことによって、樹脂層３５側に貼り付けても基板２１が傾くことなく、その水平垂直の精度を維持することができる。
【００２６】
第６工程：図５（Ｂ）参照
次に、搭載部２０毎に樹脂層３５を切断して各々の半導体装置に分離する。切断にはダイシング装置のダイシングブレード３６を用い、ダイシングライン２４に沿って樹脂層３５と基板２１とを同時にダイシングすることにより、搭載部２０毎に分割した半導体装置を形成する。ダイシング工程においては前記ダイシングブレード３６がダイシングシート５０の表面に到達するような切削深さで切断する。この時には、基板２１の裏面側からも観測可能な合わせマーク（例えば、基板２１の周辺部分に形成した貫通孔や、金メッキ層の一部）をダイシング装置側で自動認識し、これを位置基準として用いてダイシングする。また、電極パターン３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄやアイランド部２５がダイシングブレード３６に接しないパターン設計としている。これは、金メッキ層の切断性が比較的悪いので、金メッキ層のバリが生じるのを極力防止する事を目的にしたものである。従って、ダイシングブレード３６と金メッキ層とが接触するのは、電気的導通を目的とした第１と第２の接続部２７、２８のみである。
【００２７】
図６は、上述の工程によって形成された各半導体装置を示す斜視図である。パッケージの周囲４側面は、樹脂層３５と基板２１の切断面で形成され、パッケージの上面は平坦化した樹脂層３５の表面で形成され、パッケージの下面は第１の絶縁基板２２の裏面側で形成される。
【００２８】
この半導体装置は、縦×横×高さが、例えば、１．０ｍｍ×０．６ｍｍ×０．５ｍｍのごとき大きさを有している。基板２１の上には０．５ｍｍ程度の樹脂層３５が被覆して半導体チップ３３を封止している。半導体チップ３３は約１５０μｍ程度の厚みを有する。アイランド部２５とリード部２６はパッケージの端面から後退されており、第１と第２の接続部２７、２８の切断部分だけがパッケージ側面に露出する。
【００２９】
外部電極３１ａ〜３１ｄは基板２１の４隅に、０．２×０．３ｍｍ程度の大きさで配置されており、パッケージ外形の中心線に対して左右（上下）対象となるようなパターンで配置されている。この様な対称配置では電極の極性判別が困難になるので、樹脂層３５の表面側に凹部を形成するか印刷するなどして、極性を表示するマークを刻印するのが好ましい。
【００３０】
斯かる手法によって形成した半導体装置は、多数個の素子をまとめて樹脂でパッケージングするので、個々にパッケージングする場合に比べて、無駄にする樹脂材料を少なくでき、材料費の低減につながる。また、リードフレームを用いないので、従来のトランスファーモールド手法に比べて、パッケージ外形を大幅に小型化することができる。更に、外部接続用の端子が基板２１の裏面に形成され、パッケージの外形から突出しないので、装置の実装面積を大幅に小型化できるものである。
【００３１】
更に、上記の製造方法は、基板２１側でなく樹脂層３５側にダイシングシート５０を貼り付けてダイシングを行っている。例えば基板２１側に貼り付けた場合は、素子を剥離したときにダイシングシート５０の粘着剤が電極パターン３１ａ〜３１ｄの表面に付着してしまう。このような粘着剤が残った状態で素子を自動実装装置に投入すると、実装時における電極パターン３１ａ〜３１ｄの半田付け性を劣化させる危惧がある。また、電極パターン３１ａ〜３１ｄ表面にゴミが付着することによる弊害も危惧される。本発明によれば、樹脂層３５側に貼り付けることによってこれらの弊害を解消している。
【００３２】
更に、樹脂層３５側にダイシングシート５０を貼り付けるに際して、樹脂層３５の表面を水平且つ平坦面に加工することによって、基板２１側にダイシングシート５０を貼り付けた場合と同じ垂直水平精度を維持することができる。
【００３３】
尚、上記実施例は３端子素子を封止して４個の外部電極を形成した例で説明したが、例えば２個の半導体チップを封止した場合や、集積回路を封止した場合も同様にして実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
２０  搭載部
２１  基板
２５  アイランド部
２６  リード部
２７  第１の連結部
２８  第２の連結部
２９  共通連結部
３０  スルーホール
３１  外部電極
３３  半導体チップ
３５  樹脂層
【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】
2010034609.tif 000009
【図８】
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【図９】
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