(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状をなし、一方の板面を表面（１１）、他方の板面を裏面（１２）とする半導体チップ（１０）と、
前記半導体チップ（１０）を搭載する配線基板（２０）と、
前記半導体チップ（１０）の放熱を行うヒートシンク（３０）と、を備え、
前記半導体チップ（１０）は、前記配線基板（２０）の一面に前記表面（１１）を対向させた状態で前記配線基板（２０）の一面上に搭載されており、
前記半導体チップ（１０）の表面（１１）と前記配線基板（２０）の一面との間には導電性のバンプ（４０）が介在し、このバンプ（４０）を介して前記半導体チップ（１０）と前記配線基板（２０）とが電気的に接続されている半導体装置において、
前記ヒートシンク（３０）は、その一面が前記配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が前記配線基板（２０）とは反対側となるように、前記配線基板（２０）の一面上に配置されており、
前記ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、
前記半導体チップ（１０）の裏面（１２）が前記貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出した状態となるように、前記貫通穴（３１）に前記半導体チップ（１０）が挿入されており、
前記半導体チップ（１０）における前記表面（１１）と前記裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して前記貫通穴（３１）の側面に接続されており、
前記半導体チップ（１０）の側面（１３）には、前記はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介して前記はんだ（８０）による接続が行われており、
前記貫通穴（３１）は、その側面に段差（３２）を有し、この段差（３２）を介して当該貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなっている段付き穴形状とされており、
前記半導体チップ（１０）は、前記貫通穴（３１）の段付き穴形状に対応して、前記ヒートシンク（３０）の他面側の幅が前記ヒートシンク（３０）の一面側の幅よりも小さくなるように、前記半導体チップ（１０）の側面（１３）に前記段差（１４）が設けられたものであり、
前記貫通穴（３１）の側面の段差（３２）と前記半導体チップ（１０）の側面（１３）の段差（１４）とが前記はんだ（８０）を介して合致した状態で、前記半導体チップ（１０）は前記貫通穴（３１）に挿入されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
板状をなし、一方の板面を表面（１１）、他方の板面を裏面（１２）とする半導体チップ（１０）と、
前記半導体チップ（１０）を搭載する配線基板（２０）と、
前記半導体チップ（１０）の放熱を行うヒートシンク（３０）と、を備え、
前記半導体チップ（１０）は、前記配線基板（２０）の一面に前記表面（１１）を対向させた状態で前記配線基板（２０）の一面上に搭載されており、
前記半導体チップ（１０）の表面（１１）と前記配線基板（２０）の一面との間には導電性のバンプ（４０）が介在し、このバンプ（４０）を介して前記半導体チップ（１０）と前記配線基板（２０）とが電気的に接続されている半導体装置において、
前記ヒートシンク（３０）は、その一面が前記配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が前記配線基板（２０）とは反対側となるように、前記配線基板（２０）の一面上に配置されており、
前記ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、
前記半導体チップ（１０）の裏面（１２）が前記貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出した状態となるように、前記貫通穴（３１）に前記半導体チップ（１０）が挿入されており、
前記半導体チップ（１０）における前記表面（１１）と前記裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して前記貫通穴（３１）の側面に接続されており、
前記半導体チップ（１０）の側面（１３）には、前記はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介して前記はんだ（８０）による接続が行われており、
前記貫通穴（３１）は、当該貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなるように、その側面がテーパ面とされたものであり、
前記半導体チップ（１０）は、前記貫通穴（３１）の側面のテーパ形状に対応して、前記ヒートシンク（３０）の他面側の幅が前記ヒートシンク（３０）の一面側の幅よりも小さくなるように、前記半導体チップ（１０）の側面（１３）がテーパ面とされたものであることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
板状をなし、一方の板面を表面（１１）、他方の板面を裏面（１２）とする半導体チップ（１０）と、
前記半導体チップ（１０）を搭載する配線基板（２０）と、
前記半導体チップ（１０）の放熱を行うヒートシンク（３０）と、を備え、
前記半導体チップ（１０）は、前記配線基板（２０）の一面に前記表面（１１）を対向させた状態で前記配線基板（２０）の一面上に搭載されており、
前記半導体チップ（１０）の表面（１１）と前記配線基板（２０）の一面との間には導電性のバンプ（４０）が介在し、このバンプ（４０）を介して前記半導体チップ（１０）と前記配線基板（２０）とが電気的に接続されている半導体装置において、
前記ヒートシンク（３０）は、その一面が前記配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が前記配線基板（２０）とは反対側となるように、前記配線基板（２０）の一面上に配置されており、
前記ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、
前記半導体チップ（１０）の裏面（１２）が前記貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出した状態となるように、前記貫通穴（３１）に前記半導体チップ（１０）が挿入されており、
前記半導体チップ（１０）における前記表面（１１）と前記裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して前記貫通穴（３１）の側面に接続されており、
前記半導体チップ（１０）の側面（１３）には、前記はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介して前記はんだ（８０）による接続が行われており、
前記半導体チップ（１０）の周囲に位置する前記ヒートシンク（３０）の一面と前記配線基板（２０）の一面とは、前記半導体チップ（１０）と同様に前記バンプ（４０）により接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記半導体チップ（１０）の裏面（１２）にも、前記金属膜（７０）が当該裏面（１２）を被覆するように設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体チップ（１０）の裏面（１２）と前記ヒートシンク（３０）の他面とが同一平面上に位置することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体チップ（１０）の周囲に位置する前記ヒートシンク（３０）の一面を、前記配線基板（２０）の一面側へ突出させて前記配線基板（２０）の一面に接触させたことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
板状をなし一方の板面を表面（１１）、他方の板面を裏面（１２）とする半導体チップ（１０）と、
前記半導体チップ（１０）を搭載する配線基板（２０）と、
前記半導体チップ（１０）の放熱を行うヒートシンク（３０）と、を備え、
前記半導体チップ（１０）は、前記配線基板（２０）の一面に前記表面（１１）を対向させた状態で前記配線基板（２０）の一面上に搭載されており、
前記半導体チップ（１０）の表面（１１）と前記配線基板（２０）の一面との間には導電性のバンプ（４０）が介在し、このバンプ（４０）を介して前記半導体チップ（１０）と前記配線基板（２０）とが電気的に接続されている半導体装置において、
前記ヒートシンク（３０）は、その一面が前記配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が前記配線基板（２０）とは反対側となるように、前記配線基板（２０）の一面上に配置されており、
前記ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、
前記貫通穴（３１）には、前記裏面（１２）が当該貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出するように、前記半導体チップ（１０）が挿入されており、
前記半導体チップ（１０）における前記表面（１１）と前記裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して前記貫通穴（３１）の側面に接続されており、
前記半導体チップ（１０）の前記側面（１３）および前記裏面（１２）には、前記はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介して前記はんだ（８０）による接続が行われており、
前記貫通穴（３１）は、その側面に段差（３２）を有し、当該貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなっている段付き穴形状とされており、
前記半導体チップ（１０）は、前記貫通穴（３１）の段付き穴形状に対応して、前記ヒートシンク（３０）の他面側の幅が前記ヒートシンク（３０）の一面側の幅よりも小さくなるように、前記半導体チップ（１０）の側面（１３）に段差（１４）が設けられたものであり、
前記貫通穴（３１）の側面の段差（３２）と前記半導体チップ（１０）の側面（１３）の段差（３２）とが前記はんだ（８０）を介して合致した状態で、前記半導体チップ（１０）は前記貫通穴（３１）に挿入されている半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップ（１０）となる構造体が複数個形成されたウェハであって、前記半導体チップ（１０）の表面（１１）側となる面が表面、前記半導体チップ（１０）の裏面（１２）側となる面が裏面とされた半導体ウェハ（１００）を用意し、
前記半導体ウェハ（１００）の表面をダイシングテープ（２００）の一面に貼り付ける貼り付け工程と、
次に、前記半導体ウェハ（１００）の裏面側から前記半導体ウェハ（１００）を前記構造体の単位毎に、前記半導体ウェハ（１００）の厚さ方向の途中まで切断する第１のダイシング工程と、
次に、前記第１のダイシング工程によって切断された前記半導体ウェハ（１００）の切断部（１０１）を、当該第１のダイシング工程の切断幅よりも狭い切断幅にて、前記半導体ウェハ（１００）の表面に至るまで半導体ウェハ（１００）を切断することにより、前記側面（１３）に前記段差（１４）が形成された前記半導体チップ（１０）を形成する第２のダイシング工程と、
次に、前記ダイシングテープ（２００）を引き延ばすことで、前記ダイシングテープ（２００）に貼りついて隣り合っている前記半導体チップ（１０）の前記側面（１３）間の距離を拡げるエキスパンド工程と、
続いて、前記半導体チップ（１０）の前記側面（１３）および前記裏面（１２）に前記金属膜（７０）を形成する金属膜形成工程と、を備え、
前記各工程の後、前記半導体チップ（１０）を前記ダイシングテープ（２００）から取り上げ、前記半導体チップ（１０）の前記ヒートシンク（３０）の前記貫通穴（３１）への挿入および前記はんだ（８０）を介した接続、前記半導体チップ（１０）の前記バンプ（４０）を介した前記配線基板（２０）への接続を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
板状をなし一方の板面を表面（１１）、他方の板面を裏面（１２）とする半導体チップ（１０）と、
前記半導体チップ（１０）を搭載する配線基板（２０）と、
前記半導体チップ（１０）の放熱を行うヒートシンク（３０）と、を備え、
前記半導体チップ（１０）は、前記配線基板（２０）の一面に前記表面（１１）を対向させた状態で前記配線基板（２０）の一面上に搭載されており、
前記半導体チップ（１０）の表面（１２）と前記配線基板（２０）の一面との間には導電性のバンプ（４０）が介在し、このバンプ（４０）を介して前記半導体チップ（１０）と前記配線基板（２０）とが電気的に接続されている半導体装置において、
前記ヒートシンク（３０）は、その一面が前記配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が前記配線基板（２０）とは反対側となるように、前記配線基板（２０）の一面上に配置されており、
前記ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、
前記貫通穴（３１）には、前記裏面（１２）が当該貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出するように、前記半導体チップ（１０）が挿入されており、
前記半導体チップ（１０）における前記表面（１１）と前記裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して前記貫通穴（３１）の側面に接続されており、
前記半導体チップ（１０）の側面（１３）には、前記はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介して前記はんだ（８０）による接続が行われている半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップ（１０）となる構造体が複数個形成されたウェハであって、前記半導体チップ（１０）の表面（１１）側となる面が表面、前記半導体チップ（１０）の裏面（１２）側となる面が裏面とされた半導体ウェハ（１００）を用意し、
前記半導体ウェハ（１００）の表面に前記バンプ（４０）を形成するバンプ形成工程と、
その後、一面側に紫外線照射により接着強度が低下する接着剤よりなる接着剤層（２０２）が設けられたダイシングテープ（２００）を用意し、前記バンプ（４０）を前記接着剤層（２０２）に埋めるように、前記接着剤層（２０２）に前記半導体ウェハ（１００）の表面を貼り付ける貼り付け工程と、
次に、前記半導体ウェハ（１００）の裏面側から前記半導体ウェハ（１００）を前記構造体の単位毎に切断し、前記半導体チップ（１０）を形成するダイシング工程と、
次に、前記半導体チップ（１０）の前記側面（１３）に前記金属膜（７０）を形成する金属膜形成工程と、
次に、前記接着剤層（２０２）に紫外線を照射して前記接着剤層（２０２）と前記ダイシングテープ（２００）との接着強度を低下する紫外線照射工程と、
次に、前記半導体チップ（１０）を前記接着剤層（２０２）とともに前記ダイシングテープ（２００）から取り上げて、前記バンプ（４０）が前記接着剤層（２０２）で封止された状態の前記半導体チップ（１０）を形成するチップ取り上げ工程と、を備え、
さらに、前記貼り付け工程の前に、前記半導体ウェハ（１００）の表面のうち前記バンプ（４０）の形成部以外の部位に、前記接着剤層（２０２）との接着性を確保するための樹脂膜（１０２）を設ける樹脂膜形成工程を行い、
前記各工程の後、前記半導体チップ（１０）の前記ヒートシンク（３０）の前記貫通穴（３１）への挿入および前記はんだ（８０）を介した接続を行うとともに、前記バンプ（４０）およびこれを封止する前記接着剤層（２０２）を介して前記半導体チップ（１０）を前記配線基板（２０）に搭載することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
板状をなし一方の板面を表面（１１）、他方の板面を裏面（１２）とする半導体チップ（１０）と、
前記半導体チップ（１０）を搭載する配線基板（２０）と、
前記半導体チップ（１０）の放熱を行うヒートシンク（３０）と、を備え、
前記半導体チップ（１０）は、前記配線基板（２０）の一面に前記表面（１１）を対向させた状態で前記配線基板（２０）の一面上に搭載されており、
前記半導体チップ（１０）の表面（１１）と前記配線基板（２０）の一面との間には導電性のバンプ（４０）が介在し、このバンプ（４０）を介して前記半導体チップ（１０）と前記配線基板（２０）とが電気的に接続されている半導体装置において、
前記ヒートシンク（３０）は、その一面が前記配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が前記配線基板（２０）とは反対側となるように、前記配線基板（２０）の一面上に配置されており、
前記ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、
前記貫通穴（３１）には、前記裏面（１２）が当該貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出するように、前記半導体チップ（１０）が挿入されており、
前記半導体チップ（１０）における前記表面（１１）と前記裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して前記貫通穴（３１）の側面に接続されており、
前記半導体チップ（１０）の前記側面（１３）には、前記はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介して前記はんだ（８０）による接続が行われており、
前記貫通穴（３１）は、その側面に段差（３２）を有し、当該貫通穴（３１）における前記ヒートシンク（３０）の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなっている段付き穴形状とされており、
前記半導体チップ（１０）は、前記貫通穴（３１）の段付き穴形状に対応して、前記ヒートシンク（３０）の他面側の幅が前記ヒートシンク（３０）の一面側の幅よりも小さくなるように、前記半導体チップ（１０）の側面（１３）に段差（１４）が設けられたものであり、
前記貫通穴（３１）の側面の段差（３２）と前記半導体チップ（１０）の側面（１３）の段差（１４）とが前記はんだ（８０）を介して合致した状態で、前記半導体チップ（１０）は前記貫通穴（３１）に挿入されている半導体装置の製造方法であって、
その側面（１３）に前記段差（１４）を有するとともに当該側面（１３）に前記金属膜（７０）が形成された前記半導体チップ（１０）と、前記貫通穴（３１）の側面に前記段差（３２）を有する前記ヒートシンク（３０）とを用意し、前記ヒートシンク（３０）の前記貫通穴（３１）に前記半導体チップ（１０）を挿入し、前記はんだ（８０）を介した接続を行うはんだ付け工程を備え、
前記はんだ付け工程では、前記ヒートシンク（３０）を、その他面側をはんだ付け用の治具（３００）の一面に対向させた状態で前記治具（３００）の一面上に搭載し、前記貫通穴（３１）の側面の段差（３２）に前記はんだ（８０）を配置した後、
前記半導体チップ（１０）を前記貫通穴（３１）に挿入し、前記はんだ（８０）を介して前記貫通穴（３１）の側面の段差（３２）と前記半導体チップ（１０）の側面（１３）の段差（１４）とを合致させ、
次に、この状態で前記両段差（１４、３２）が前記はんだ（８０）を介して押し付けられるように前記半導体チップ（１０）に荷重を印加した状態で、前記はんだ（８０）をリフローさせることにより、前記両段差（１４、３２）の間から前記はんだ（８０）をはみださせて、前記半導体チップ（１０）の側面（１３）と前記貫通穴（３１）の側面との間に行き渡らせるようにするものであり、
さらに、前記治具（３００）として、その一面には前記はんだ（８０）のリフロー時にリフローされた前記はんだ（８０）内の空気を抜くための空気抜き用の溝（３０１）が設けられたものを用いるものであり、
前記はんだ付け工程の後、前記半導体チップ（１０）の前記バンプ（４０）を介した前記配線基板（２０）への搭載および接続を行う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、半導体チップを配線基板にフリップチップ接合し、半導体チップにヒートシンクを取り付けてなる半導体装置、および、そのような半導体装置の製造方法に関し、たとえば、車載用としてエンジンＥＣＵなどの車載電子製品に搭載されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の半導体装置としては、たとえば特許文献１に記載のものが提案されている。このものは、半導体チップの表面側を、バンプを介して配線基板の一面に接続するとともに、ヒートシンクの一面に窪みを設け、半導体チップをその裏面側から当該窪みに挿入し、窪み内にて半導体チップを接着剤にて固定したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２１３８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のものでは、半導体チップの裏面から、接着剤、ヒートシンクを経由してフィンなどの外部冷却部材に放熱するため、これら接着剤およびヒートシンク、さらにはこれらの界面の熱抵抗が加算され、放熱性を向上させるうえで好ましくない。
【０００５】
また、半導体チップの側面と接着剤は接触しているだけであり、その接触抵抗により放熱性が劣る。また、ヒートシンクの窪みに半導体チップを接着する際に、空気の逃げ道がないので、接着剤中にボイドの発生が生じやすく、放熱性を損なわせる要因となる。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体チップを配線基板にフリップチップ接合し、半導体チップにヒートシンクを取り付けてなる半導体装置において、半導体チップの裏面および側面から効率よく放熱可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１〜３に記載の発明は、板状をなし、一方の板面を表面（１１）、他方の板面を裏面（１２）とする半導体チップ（１０）と、半導体チップ（１０）を搭載する配線基板（２０）と、半導体チップ（１０）の放熱を行うヒートシンク（３０）と、を備え、半導体チップ（１０）は、配線基板（２０）の一面に表面（１１）を対向させた状態で配線基板（２０）の一面上に搭載されており、半導体チップ（１０）の表面（１１）と配線基板（２０）の一面との間には導電性のバンプ（４０）が介在し、このバンプ（４０）を介して半導体チップ（１０）と配線基板（２０）とが電気的に接続されている半導体装置において、次のような構成を有するものである。
【０００８】
すなわち、本半導体装置においては、ヒートシンク（３０）は、その一面が配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が配線基板（２０）とは反対側となるように、配線基板（２０）の一面上に配置されており、ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、半導体チップ（１０）の裏面（１２）が貫通穴（３１）におけるヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出した状態となるように、貫通穴（３１）に前記半導体チップ（１０）が挿入されており、半導体チップ（１０）における表面（１１）と裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して貫通穴（３１）の側面に接続されており、半導体チップ（１０）の側面（１３）には、はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介してはんだ（８０）による接続が行われていることを特徴とする。
【０００９】
それによれば、半導体チップ（１０）の側面（１３）と貫通穴（３１）の側面とをはんだ付けすることで半導体チップ（１０）の側面（１３）からの放熱性が向上する。また、半導体チップ（１０）の裏面（１２）は貫通穴（３１）から露出するので、外部の冷却部材などに当該裏面（１２）を直接接触させることができ、従来に比べて熱抵抗を小さくして効率の良い放熱が行える。また、半導体チップ（１０）の側面（１３）と貫通穴（３１）の側面とのはんだ付けを行うとき、貫通穴（３１）であるが故に、はんだ（８０）中のボイドが貫通穴（３１）から抜けやすく、当該ボイドの発生が抑制され、放熱性を損なうことが無い。
【００１０】
よって、本発明によれば、半導体チップ（１０）の表面（１１）側をバンプ（４０）を介して配線基板（２０）に接合し、この半導体チップ（１０）にヒートシンク（３０）を取り付けてなる半導体装置において、半導体チップ（１０）の裏面（１２）および側面（１３）から効率よく放熱が可能な半導体装置が提供される。
【００１１】
また、請求項１に記載の発明では、貫通穴（３１）は、その側面に段差（３２）を有し、この段差（３２）を介して当該貫通穴（３１）におけるヒートシンク（３０）の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなっている段付き穴形状とされており、半導体チップ（１０）は、貫通穴（３１）の段付き穴形状に対応して、ヒートシンク（３０）の他面側の幅がヒートシンク（３０）の一面側の幅よりも小さくなるように、半導体チップ（１０）の側面（１３）に段差（１４）が設けられたものであり、貫通穴（３１）の側面の段差（３２）と半導体チップ（１０）の側面（１３）の段差（１４）とがはんだ（８０）を介して合致した状態で、半導体チップ（１０）は貫通穴（３１）に挿入されていることを特徴とする。
【００１２】
それによれば、半導体チップ（１０）とヒートシンク（３０）との接触面積が段差（１４、３２）の分多くなるから、放熱面積の向上が期待される。また、はんだ（８０）を介した接合面積も多くなり、はんだ接合強度の向上も期待できる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明では、貫通穴（３１）は、当該貫通穴（３１）におけるヒートシンク（３０）の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなるように、その側面がテーパ面とされたものであり、半導体チップ（１０）は、貫通穴（３１）の側面のテーパ形状に対応して、ヒートシンク（３０）の他面側の幅がヒートシンク（３０）の一面側の幅よりも小さくなるように、半導体チップ（１０）の側面（１３）がテーパ面とされたものであることを特徴とする。
【００１４】
それによれば、上記段差（１４、３２）の構成と同様、半導体チップ（１０）とヒートシンク（３０）との接触面積の増加が図れ、放熱性の向上やはんだ接合強度の向上が期待できる。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置において、半導体チップ（１０）の裏面（１２）にも、金属膜（７０）が当該裏面（１２）を被覆するように設けられていることを特徴とする。
【００１６】
それによれば、半導体チップ（１０）の裏面（１２）を、はんだなどを介して外部の冷却部材に接合するときも、その接合性の向上が期待され、好ましい。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置において、半導体チップ（１０）の裏面（１２）とヒートシンク（３０）の他面とが同一平面上に位置することを特徴とする。それによれば、その半導体チップ（１０）の裏面（１２）を外部の冷却部材に接触させやすい。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明のように、半導体チップ（１０）の周囲に位置するヒートシンク（３０）の一面と配線基板（２０）の一面とが、半導体チップ（１０）と同様にバンプ（４０）により接続されているものにすれば、さらなる放熱性の向上が図れる。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明のように、半導体チップ（１０）の周囲に位置するヒートシンク（３０）の一面を、配線基板（２０）の一面側へ突出させて配線基板（２０）の一面に接触させれば、この場合も、さらなる放熱性の向上が図れる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、半導体チップ（１０）を配線基板（２０）にフリップチップ接合し、半導体チップ（１０）にヒートシンク（３０）を取り付けてなる半導体装置において、ヒートシンク（３０）は、その一面が配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が配線基板（２０）とは反対側となるように、配線基板（２０）の一面上に配置されており、ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、貫通穴（３１）には、裏面（１２）が当該貫通穴（３１）におけるヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出するように、半導体チップ（１０）が挿入されており、半導体チップ（１０）における表面（１１）と裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して貫通穴（３１）の側面に接続されており、半導体チップ（１０）の側面（１３）および裏面（１２）には、はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介してはんだ（８０）による接続が行われており、貫通穴（３１）は、その側面に段差（３２）を有し、当該貫通穴（３１）におけるヒートシンク（３０）の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなっている段付き穴形状とされており、半導体チップ（１０）は、貫通穴（３１）の段付き穴形状に対応して、ヒートシンク（３０）の他面側の幅がヒートシンク（３０）の一面側の幅よりも小さくなるように、半導体チップ（１０）の側面（１３）に段差（１４）が設けられたものであり、貫通穴（３１）の側面の段差（３２）と半導体チップ（１０）の側面（１３）の段差（３２）とがはんだ（８０）を介して合致した状態で、半導体チップ（１０）は貫通穴（３１）に挿入されている半導体装置の製造方法であって、以下の各工程を行うものである。
【００２１】
半導体チップ（１０）となる構造体が複数個形成されたウェハであって、半導体チップ（１０）の表面（１１）側となる面が表面、半導体チップ（１０）の裏面（１２）側となる面が裏面とされた半導体ウェハ（１００）を用意し、半導体ウェハ（１００）の表面をダイシングテープ（２００）の一面に貼り付ける貼り付け工程。
【００２２】
次に、半導体ウェハ（１００）の裏面側から半導体ウェハ（１００）を構造体の単位毎に、半導体ウェハ（１００）の厚さ方向の途中まで切断する第１のダイシング工程。
【００２３】
次に、第１のダイシング工程によって切断された半導体ウェハ（１００）の切断部（１０１）を、当該第１のダイシング工程の切断幅よりも狭い切断幅にて、半導体ウェハ（１００）の表面に至るまで半導体ウェハ（１００）を切断することにより、側面（１３）に段差（１４）が形成された半導体チップ（１０）を形成する第２のダイシング工程。
【００２４】
次に、ダイシングテープ（２００）を引き延ばすことで、ダイシングテープ（２００）に貼りついて隣り合っている半導体チップ（１０）の側面（１３）間の距離を拡げるエキスパンド工程。
【００２５】
続いて、半導体チップ（１０）の側面（１３）および裏面（１２）に金属膜（７０）を形成する金属膜形成工程。
【００２６】
そして、上記各工程の後、半導体チップ（１０）をダイシングテープ（２００）から取り上げ、半導体チップ（１０）のヒートシンク（３０）の貫通穴（３１）への挿入およびはんだ（８０）を介した接続、半導体チップ（１０）のバンプ（４０）を介した配線基板（２０）への接続を行う。本製造方法は、これらの工程を行うことを特徴とする。
【００２７】
つまり、本発明によれば、上記請求項４の半導体装置のような段差（１４、３２）と、半導体チップ（１０）の側面（１３）および裏面（１４）における金属膜（７０）とを有する半導体装置を、ウェハレベルで製造することができ、量産に適応した製造方法を提供することができる。特に本製造方法では、エキスパンド工程によってダイシングテープ（２００）上の半導体チップ（１０）の側面（１３）間の距離を拡げるので、その側面（１３）に金属膜（７０）を形成しやすい。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、半導体チップ（１０）を配線基板（２０）にフリップチップ接合し、半導体チップ（１０）にヒートシンク（３０）を取り付けてなる半導体装置において、ヒートシンク（３０）は、その一面が配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が配線基板（２０）とは反対側となるように、配線基板（２０）の一面上に配置されており、ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、貫通穴（３１）には、裏面（１２）が当該貫通穴（３１）におけるヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出するように、半導体チップ（１０）が挿入されており、半導体チップ（１０）における表面（１１）と裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して貫通穴（３１）の側面に接続されており、半導体チップ（１０）の側面（１３）には、はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介してはんだ（８０）による接続が行われている半導体装置の製造方法であって、以下の各工程を行うものである。
【００２９】
半導体チップ（１０）となる構造体が複数個形成されたウェハであって、半導体チップ（１０）の表面（１１）側となる面が表面、半導体チップ（１０）の裏面（１２）側となる面が裏面とされた半導体ウェハ（１００）を用意し、半導体ウェハ（１００）の表面にバンプ（４０）を形成するバンプ形成工程。
【００３０】
その後、一面側に紫外線照射により接着強度が低下する接着剤よりなる接着剤層（２０２）が設けられたダイシングテープ（２００）を用意し、バンプ（４０）を接着剤層（２０２）に埋めるように、接着剤層（２０２）に半導体ウェハ（１００）の表面を貼り付ける貼り付け工程。
【００３１】
次に、半導体ウェハ（１００）の裏面側から半導体ウェハ（１００）を構造体の単位毎に切断し、半導体チップ（１０）を形成するダイシング工程。次に、半導体チップ（１０）の側面（１３）に金属膜（７０）を形成する金属膜形成工程。次に、接着剤層（２０２）に紫外線を照射して接着剤層（２０２）とダイシングテープ（２００）との接着強度を低下する紫外線照射工程。
【００３２】
次に、半導体チップ（１０）を接着剤層（２０２）とともにダイシングテープ（２００）から取り上げて、バンプ（４０）が接着剤層（２０２）で封止された状態の半導体チップ（１０）を形成するチップ取り上げ工程。
【００３３】
さらに、前記貼り付け工程の前に、前記半導体ウェハ（１００）の表面のうち前記バンプ（４０）の形成部以外の部位に、前記接着剤層（２０２）との接着性を確保するための樹脂膜（１０２）を設ける樹脂膜形成工程を行うこと。
【００３４】
そして、上記各工程の後、半導体チップ（１０）のヒートシンク（３０）の貫通穴（３１）への挿入およびはんだ（８０）を介した接続を行うとともに、バンプ（４０）およびこれを封止する接着剤層（２０２）を介して半導体チップ（１０）を配線基板（２０）に搭載する。本製造方法は、これらの工程を行うことを特徴とする。
【００３５】
つまり、本発明によれば、上記請求項１の半導体装置を、ウェハレベルで製造することができ、量産に適応した製造方法を提供することができる。また、本製造方法によれば、半導体チップ（１０）と配線基板（２０）との間に介在する接着剤層（２０２）が、いわゆるアンダーフィルの機能を発揮することが期待される。
【００３６】
請求項９に記載の発明は、半導体チップ（１０）を配線基板（２０）にフリップチップ接合し、半導体チップ（１０）にヒートシンク（３０）を取り付けてなる半導体装置において、ヒートシンク（３０）は、その一面が配線基板（２０）の一面に対向し、その他面が配線基板（２０）とは反対側となるように、配線基板（２０）の一面上に配置されており、ヒートシンク（３０）には、その一面から他面に貫通する貫通穴（３１）が設けられており、貫通穴（３１）には、裏面（１２）が当該貫通穴（３１）におけるヒートシンク（３０）の他面側の開口部にて露出するように、半導体チップ（１０）が挿入されており、半導体チップ（１０）における表面（１１）と裏面（１２）との間の側面（１３）は、はんだ（８０）を介して貫通穴（３１）の側面に接続されており、半導体チップ（１０）の側面（１３）には、はんだ（８０）との接合性を確保するための金属膜（７０）が当該側面（１３）を被覆するように設けられており、当該側面（１３）では、この金属膜（７０）を介してはんだ（８０）による接続が行われており、貫通穴（３１）は、その側面に段差（３２）を有し、当該貫通穴（３１）におけるヒートシンク（３０）の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなっている段付き穴形状とされており、半導体チップ（１０）は、貫通穴（３１）の段付き穴形状に対応して、ヒートシンク（３０）の他面側の幅がヒートシンク（３０）の一面側の幅よりも小さくなるように、半導体チップ（１０）の側面（１３）に段差（１４）が設けられたものであり、貫通穴（３１）の側面の段差（３２）と半導体チップ（１０）の側面（１３）の段差（１４）とがはんだ（８０）を介して合致した状態で、半導体チップ（１０）は貫通穴（３１）に挿入されている半導体装置の製造方法であって、以下の各点を特徴とするものである。
【００３７】
その側面（１３）に段差（１４）を有するとともに当該側面（１３）に金属膜（７０）が形成された半導体チップ（１０）と、貫通穴（３１）の側面に段差（３２）を有するヒートシンク（３０）とを用意し、ヒートシンク（３０）の貫通穴（３１）に半導体チップ（１０）を挿入し、はんだ（８０）を介した接続を行うはんだ付け工程を備えること。
【００３８】
はんだ付け工程では、ヒートシンク（３０）を、その他面側をはんだ付け用の治具（３００）の一面に対向させた状態で治具（３００）の一面上に搭載し、貫通穴（３１）の側面の段差（３２）にはんだ（８０）を配置した後、半導体チップ（１０）を貫通穴（３１）に挿入し、はんだ（８０）を介して貫通穴（３１）の側面の段差（３２）と半導体チップ（１０）の側面（１３）の段差（１４）とを合致させること。
【００３９】
次に、この状態で両段差（１４、３２）がはんだ（８０）を介して押し付けられるように半導体チップ（１０）に荷重を印加した状態で、はんだ（８０）をリフローさせることにより、両段差（１４、３２）の間からはんだ（８０）をはみださせて、半導体チップ（１０）の側面（１３）と貫通穴（３１）の側面との間に行き渡らせるようにすること。
【００４０】
さらに、治具（３００）として、その一面に、はんだ（８０）のリフロー時にリフローされたはんだ（８０）内の空気を抜くための空気抜き用の溝（３０１）が設けられたものを用いること。
【００４１】
そして、はんだ付け工程の後、半導体チップ（１０）のバンプ（４０）を介した配線基板（２０）への搭載および接続を行うこと。本製造方法は、これらの点を特徴とする。
【００４２】
つまり、本発明によれば、上記請求項２の半導体装置のような段差（１４、３２）を有する半導体装置における半導体チップ（１０）とヒートシンク（３０）とのはんだ付けを適切に行える製造方法を提供することができる。また、ヒートシンク（３０）の貫通穴（３１）は段差（３２）を有するので、その段差（３２）にはんだ（８０）を置くことで、容易にはんだ（８０）の配置が行える。
【００４３】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図２】図１に示される半導体装置のマザーボードへの搭載構造を示す概略断面図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図６】図５に続く製造方法を示す工程図である。
【図７】第３実施形態の製造方法の他の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図９】第４実施形態の他の例としての半導体装置の概略断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図１１】第５実施形態の他の例としての半導体装置の概略断面図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図１４】図１３の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図１５】図１３の半導体装置の製造方法の他の例を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００４６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置１の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置１は、大きくは、半導体チップ１０と、半導体チップ１０を搭載する配線基板２０と、半導体チップ１０の放熱を行うヒートシンク３０と、半導体チップ１０と配線基板２０との間に介在し両者１０、２０を電気的に接続するバンプ４０とを備えて、構成されている。
【００４７】
半導体チップ１０は板状をなし、一方の板面を表面１１とし、他方の板面を裏面１２とするものである。半導体チップ１０の表面１１は、トランジスタなどの素子が形成されている面、いわゆる素子面１１である。
【００４８】
このような半導体チップ１０は、シリコン半導体などよりなり、一般的な半導体プロセスで形成されたトランジスタなどの素子を有するＩＣチップなどであり、フリップチップ接合可能なものである。また、半導体チップ１０の厚さは、たとえば０．１〜０．４ｍｍ程度である。
【００４９】
配線基板２０は、バンプ４０を介して半導体チップ１０と電気的に接続され、半導体チップ１０と信号のやり取りを行うものである。このような配線基板２０としては、典型的には一般的な樹脂製のプリント基板が挙げられる。
【００５０】
この場合、単層両面基板でもよいし、ビルドアップ基板を含む多層基板でもよい。配線基板２０の板厚はたとえば０．２〜１．０ｍｍ程度のものにできる。また、配線基板２０としては、樹脂基板ではなくて、セラミック基板、金属基板、フレキシブル基板、ＴＡＢテープ等でもよい。
【００５１】
そして、半導体チップ１０は、配線基板２０の一面に表面１１を対向させた状態で配線基板２０の一面上に搭載されており、半導体チップ１０の表面１１と配線基板２０の一面との間には上記バンプ４０が介在し、このバンプ４０を介して半導体チップ１０と配線基板２０とが電気的に接続されている。ここで、半導体チップ１０の表面には図示しないパッドが設けられており、バンプ４０は、当該パッドに接続されている。このバンプ４０は、はんだパンプでも良いし、Ａｕ等のスタッドバンプ、Ａｕのめっきバンプ、Ｃｕの柱状バンプでもよい。バンプ４０の高さは、たとえば５０〜２００μｍ程度である。
【００５２】
そして、このバンプ４０は、配線基板２０の一面の図示しない電極等の導体に接触し、半導体チップ１０と配線基板２０との導通を実現している。また、半導体チップ１０の表面１１と配線基板２０の一面との間には、これら両者１０、２０の接合強度を補強するための樹脂５０、いわゆるアンダーフィル５０が設けられている。このアンダーフィル５０は一般のものと同様、たとえばエポキシ樹脂などよりなるが、場合によっては省略してもよい。
【００５３】
また、半導体チップ１０が搭載される配線基板２０の一面とは反対側の他面には、後述するマザーボード２と配線基板２０とを、電気的・機械的に接合するためのはんだボール６０が設けられている。
【００５４】
半導体チップ１０の放熱を行うヒートシンク３０は、熱伝導の良い金属、たとえばＣｕ、Ａｌ、Ｆｅなどよりなる板状のものである。ここでは、ヒートシンク３０の厚さは半導体チップ１０の厚さと同じである。ヒートシンク３０は、その一面が配線基板２０の一面に対向し、その他面が配線基板２０とは反対側となるように、配線基板２０の一面上に配置されている。
【００５５】
そして、ヒートシンク３０には、その一面から他面に貫通する貫通穴３１が設けられている。そして、この半導体チップ１０の裏面１２が貫通穴３１におけるヒートシンク３０の他面側の開口部にて露出した状態となるように、貫通穴３１に半導体チップ１０が挿入されている。
【００５６】
ここでは、半導体チップ１０の裏面１２とヒートシンク３０の他面とが同一平面上に位置している。つまり、半導体チップ１０の裏面１２とヒートシンク３０の他面とが、いわゆる面一（ツライチ）の状態となっている。
【００５７】
そして、半導体チップ１０における表面１１と裏面１２との間の側面１３は、はんだ８０を介して貫通穴３１の側面に接続されている。ここで、半導体チップ１０の側面１３には、はんだ８０との接合性を確保するための金属膜７０が当該側面１３を被覆するように設けられている。そして、当該側面１３では、この金属膜７０を介してはんだ８０による接続が行われている。
【００５８】
ここで、本実施形態では、半導体チップ１０の側面１３から連続して半導体チップ１０の裏面１２にも、金属膜７０が当該裏面１２を被覆するように設けられている。この金属膜７０は、はんだ８０との濡れ性に優れたものであり、スパッタ、蒸着、めっきなどによる方法で形成されたものである。
【００５９】
限定するものではないが、典型的な金属膜７０としては、下地からＴｉ／Ｎｉ／Ａｕ（厚さ：１５０〜３００ｎｍ／３００〜６００ｎｍ／５０〜３００ｎｍ）とされた積層膜が挙げられる。
【００６０】
また、本実施形態では、図１に示されるように、ヒートシンク３０の貫通穴３１は、その側面に段差３２を有し、この段差３２を介して当該貫通穴３１におけるヒートシンク３０の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなっている段付き穴形状とされてたものである。
【００６１】
そして、半導体チップ１０の側面１３は、貫通穴３１の段付き穴形状に対応した段差１４が設けられた形状とされている。この半導体チップ１０の側面１３の段差１４は、この段差１４を介して、半導体チップ１０におけるヒートシンク３０の他面側（つまり裏面１２側）の幅がヒートシンク３０の一面側（つまり表面１１側）の幅よりも小さくなるように、設けられたものである。
【００６２】
そして、金属膜７０は、当然ながら、この半導体チップ１０の側面１３の段差１４にも設けられている。そして、貫通穴３１の側面の段差３２と半導体チップ１０の側面１３の段差１４とが、はんだ８０を介して合致した状態で、半導体チップ１０は貫通穴３１に挿入され、はんだ８０により接合されている。
【００６３】
ここで、半導体チップ１０の側面１３の段差１４の平坦寸法ｘは、たとえば０．１〜０．５ｍｍ程度であり、半導体チップ１０の厚さ方向の位置は、図１では当該厚さ寸法の約半分であるが、任意の位置であってもよい。この半導体チップ１０の段差１４は、ダイシングにより形成されるが、具体的な形成方法については、後述の図３を参照のこと。
【００６４】
また、ヒートシンク３０の貫通穴３１の側面の段差３２については、半導体チップ１０側の段差１４と同じく、その平坦寸法ｘは、たとえば０．１〜０．５ｍｍ程度である。また、貫通穴３１の開口形状は、半導体チップ１０の平面形状と同じであり、典型的には矩形の開口形状である。このような段差３２を有する貫通穴３１は、切削やプレスなどにより形成される。
【００６５】
また、図示しないが、ヒートシンク３０の貫通穴３１の側面においては、半導体チップ１０の側面１３と同じく、はんだ８０に濡れる金属膜、例えばＮｉめっき、Ｎｉ／Ａｕめっき、Ｐｄ／Ｎｉ／Ａｕめっき、Ｓｎ系めっき（Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｂｉなど）、半田めっきなどを形成しておくと好ましい。
【００６６】
このような表面処理は、貫通穴３１の側面のうち少なくとも段差３２に行うとよい。また、めっき以外にもスパッタ、蒸着などでもよい。なお、ヒートシンク３０がＣｕであれば、酸化状態を管理しさえすれば、はんだ８０に濡れるので表面処理無しのＣｕ無垢のものでもよい。
【００６７】
また、はんだ８０の材料は、後述のマザーボード２との接続の際のはんだボール６０のリフロー時に溶融しないように、たとえばＳｎ１０−Ｐｂ９０等の高温はんだを用いるのが望ましい。ただし、当該溶融が問題無いことを確認すれば、通常の共晶半田やＰｂフリー半田（Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ等）を使ってもよい。
【００６８】
このような本実施形態の半導体装置１は、たとえばケースに収納されたマザーボード上に搭載される。図２は、本半導体装置１のマザーボード２への搭載構造を示す概略断面図である。
【００６９】
図２において、マザーボード２は、プリント基板、セラミック基板などの配線基板であり、このマザーボード２は、Ａｌなどの金属よりなるケース３に収納されている。そして、本半導体装置１は、はんだボール６０によってマザーボード２に実装され、ヒートシンク３０の他面および半導体チップ１０の裏面１２は、ケース３に対して、高放熱ゲルなどの熱伝導性の良い接着材料やはんだなどよりなる接合材４を介して接着、接合される。
【００７０】
これにより、半導体チップ１０の熱は、半導体チップ１０の表面１１側ではバンプ４０を介して配線基板２０へ放熱され、半導体チップ１０の側面からはヒートシンク３０を介してケース３へ放熱され、半導体チップ１０の裏面からは、直接ケース３へ放熱される。つまり、ケース３は、外部の冷却部材としても構成されている。
【００７１】
ところで、本実施形態によれば、半導体チップ１０の側面１３とヒートシンク３０の貫通穴３１の側面とをはんだ付けすることで半導体チップ１０の側面１３からの放熱性が向上する。
【００７２】
また、半導体チップ１０の裏面１２は貫通穴３１から露出するので、上記ケース３のような外部の冷却部材に当該裏面１２を直接接触させることができ、従来に比べて熱抵抗を小さくして効率の良い放熱が行える。
【００７３】
また、半導体チップ１０の側面１３と貫通穴３１の側面とのはんだ付けを行うとき、貫通穴３１であるが故に、はんだ８０中のボイドが貫通穴３１から抜けやすく、当該ボイドの発生が抑制され、放熱性を損なうことが無い。
【００７４】
よって、本実施形態によれば、半導体チップ１０の表面１１側をバンプ４０を介して配線基板２０に接合し、この半導体チップ１０にヒートシンク３０を取り付けてなる半導体装置１において、半導体チップ１０の裏面１２および側面１３から効率よく放熱が可能な半導体装置１が提供される。
【００７５】
また、本実施形態では、ヒートシンク３０の貫通穴３１の側面に段差３２を設け、半導体チップ１０の側面１３に、ヒートシンク３０の段差３２に対応した段差１４を設け、当該両段差１４、３２が、はんだ８０を介して合致した状態で、半導体チップ１０を貫通穴３１に挿入し、はんだ８０によるはんだ付けを行っている。
【００７６】
それによれば、半導体チップ１０とヒートシンク３０との接触面積が段差１４、３２の分多くなるから、放熱面積の向上が期待される。また、はんだ８０を介した両者１０、３０の接合面積も多くなり、はんだ接合強度の向上も期待できる。
【００７７】
また、本実施形態では、半導体チップ１０の裏面１２にも、金属膜７０が当該裏面１２を被覆するように設けられているから、図２に示されるように、半導体チップ１０の裏面１２を、はんだよりなる接合材４を介してケース３に接合するときも、その接合性の向上が期待される。
【００７８】
また、本実施形態では、貫通穴３１から露出する半導体チップ１０の裏面１２とヒートシンク３０の他面とが同一平面上に位置するようにしている。一般に外部の冷却部材は半導体装置との接触面が平坦面であるので、このように半導体チップ１０の裏面１２とヒートシンク３０の他面とが面一（ツライチ）であれば、その半導体チップ１０の裏面１２を外部の冷却部材に接触させやすい。
【００７９】
なお、半導体チップ１０の裏面１２とヒートシンク３０の他面とが面一ではなく、半導体チップ１０の裏面１２がヒートシンク３０の他面よりも多少、引っこんでいたり、突出していたりしてもよい。その場合、外部の冷却部材の半導体装置との接触面に突出部や凹部を設けることにより、当該冷却部材と半導体チップ１０の裏面１２との接触を確保するようにすればよい。
【００８０】
次に、図３を参照して、本半導体装置１の製造方法を述べる。図３は、本製造方法を示す工程図であり、各工程におけるワークの概略断面構成を示している。
【００８１】
まず、図３（ａ）に示されるように、半導体チップ１０となる構造体が複数個形成されたウェハであって、半導体チップ１０の表面１１側となる面が表面、半導体チップ１０の裏面１２側となる面が裏面とされた半導体ウェハ１００を用意する。このような半導体ウェハ１００は、一般的な半導体プロセスにより形成される。そして、この半導体ウェハ１００の表面をダイシングテープ２００の一面に貼り付ける（貼り付け工程）。
【００８２】
ここで、ダイシングテープ２００は基材２０１と接着剤２０２との２層構造よりなるものであり、基材２０１はポリオレフィンやＰＥＴなどよりなり、その厚みは、たとえば１００μｍ程度であり、接着剤２０２はポリアクリル系樹脂などよりなり、その厚みは、たとえば約１０μｍである。
【００８３】
次に、図３（ｂ）に示されるように、ダイシングカットによって、半導体ウェハ１００の裏面側から半導体ウェハ１００を上記構造体の単位毎に、半導体ウェハ１００の厚さ方向の途中まで切断する（第１のダイシング工程）。
【００８４】
この第１のダイシング工程では、後工程である第２のダイシング工程よりも厚いブレード（たとえば２００〜５００μｍ程度）を用いて、半導体チップ１０の厚さの途中までカットを行なう。つまり、ハーフカットを行う。この時、ダイシング装置の認識カメラとして、ＩＲカメラを用いることによって、半導体ウェハ１００の裏面から透過して表面（素子面）のパターンを認識し、切断部の位置決めを行なうようにする。
【００８５】
次に、図３（ｃ）に示されるように、第１のダイシング工程によって切断された半導体ウェハ１００の切断部１０１を、ダイシングカットによって、第１のダイシング工程の切断幅よりも狭い切断幅にて、半導体ウェハ２００の表面に至るまで半導体ウェハ１００を切断する。それにより、側面１３に段差１４が形成された半導体チップ１０を形成する（第２のダイシング工程）。つまり、本工程では、第１のダイシング工程よりも薄いブレード（１０〜１５μｍ程度）でフルカットを行なう。その位置決めについては第１のダイシング工程と同様である。
【００８６】
次に、図３（ｄ）に示されるように、ダイシングテープ２００を、図中の矢印方向すなわちテープ２００の平面方向に引き延ばすことによって、ダイシングテープ２００に貼りついて隣り合っている半導体チップ１０の側面１３間の距離を拡げる（エキスパンド工程）。当該距離は、たとえば１００〜３００μｍ程度とする。
【００８７】
続いて、図３（ｅ）に示されるように、半導体チップ１０の側面１３および裏面１２に金属膜７０を形成する（金属膜形成工程）。この金属膜７０は、上述のように、スパッタ、蒸着、めっき等によって形成する。
【００８８】
そして、これら各工程の後、半導体チップ１０をダイシングテープ２０から取り上げる。そして、一般的な方法により、半導体チップ１０をヒートシンク３０の貫通穴３１への挿入するとともに、はんだ８０を介した接続を行い、また、半導体チップ１０にバンプ４０を取り付け、このバンプ４０介した配線基板２０への接続を行い、アンダーフィル５０の充填を行う。
【００８９】
こうして、本製造方法により、上記図１に示される半導体装置１ができあがる。つまり、本製造方法によれば、上記したような両段差１４、３２と、半導体チップ１０の側面１３および裏面１２における金属膜７０とを有する半導体装置１を、ウェハレベルで製造することができ、量産に適応した製造方法を提供することができる。
【００９０】
特に本製造方法では、上記エキスパンド工程によってダイシングテープ２００上の半導体チップ１０の側面１３間の距離を拡げるので、その側面１３に金属膜７０を形成しやすくなる。そのため、ダイシングテープ２００から半導体チップ１０を取り上げる前の状態で、金属膜７０の形成が行え、大量生産に適したものとなっている。
【００９１】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。ここで、図４において、（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）は各工程におけるワークの概略断面構成を示し、（ｃ）は（ｂ）中の丸で囲まれたＡ部の拡大図である。本実施形態は、上記図１に示される半導体装置１の製造方法として、上記図３とは相違する製造方法を提供するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。
【００９２】
上記図３では、半導体ウェハ１００を個片化して半導体チップ１０を形成した後に、バンプ４０を取り付け、このバンプ４０介した配線基板２０への接続を行ったが、本実施形態では、半導体ウェハ１００の状態で予めバンプ４０を取り付けておくものである。
【００９３】
まず、図４（ａ）に示されるように、半導体チップ１０となる構造体が複数個形成されたウェハであって、半導体チップ１０の表面１１側となる面が表面、半導体チップ１０の裏面１２側となる面が裏面とされた半導体ウェハ１００を用意し、半導体ウェハ１００の表面にバンプ４０を形成する（バンプ形成工程）。このバンプ４０は、はんだ、めっきやスタッドバンプなどの一般的な方法により形成できる。
【００９４】
その後、図４（ｂ）に示されるように、一面側に紫外線照射により接着強度が低下する接着剤よりなる接着剤層２０２が設けられたダイシングテープ２００を用意する。このような接着剤層２０２は公知のものであり、たとえば紫外線硬化型のポリイミドやポリアクリルなどよりなる。そして、バンプ４０を接着剤層２０に埋めるように、接着剤層２０２に半導体ウェハ１００の表面を貼り付ける（貼り付け工程）。
【００９５】
このとき、バンプ４０が接着剤層２０２に埋まるようにするため、通常よりも厚い接着剤層２０２とする。具体的にはバンプ４０の高さ以上であり、たとえば５０〜２００μｍ程度である。
【００９６】
また、図４（ｃ）に示されるように、この貼り付け工程の前に、半導体ウェハ１００の表面のうちバンプ４０の形成部以外の部位に、接着剤層２０２との接着性を確保するための樹脂膜１０２を設ける樹脂膜形成工程を行っておく。この樹脂膜１０２は、ポリイミド系樹脂であるＰＩＱ（登録商標）膜よりなり、一般的な樹脂膜の成膜方法により形成される。
【００９７】
次に、半導体ウェハ１００の裏面側から半導体ウェハ１００を前記構造体の単位毎に切断し、半導体チップ１０を形成する（ダイシング工程）。図４の例では、上記図３の製造方法に示した第１のダイシング工程および第２のダイシング工程を行い、側面１３に段差１４が形成された半導体チップ１０を形成する。
【００９８】
次に、半導体チップ１０の側面１３に金属膜７０を形成する金属膜形成工程を行う。ここでは、上記図３の製造方法と同様にして、半導体チップ１０の側面１３および裏面１２に金属膜７０を形成する。
【００９９】
次に、図４（ｄ）に示されるように、ダイシングテープ２００の他面側から接着剤層２０２に紫外線を照射して、接着剤層２０２とダイシングテープ２００の基材２０１との接着強度を低下する（紫外線照射工程）。
【０１００】
次に、図４（ｅ）に示されるように、吸着コレットＫなどを用いて、半導体チップ１０を接着剤層２０２とともにダイシングテープ２００から取り上げて、バンプ４０が接着剤層２０２で封止された状態の半導体チップ１０を形成する（チップ取り上げ工程）。
【０１０１】
このとき、テープ２００の基材２０１と接着剤層２０２との接着強度よりも樹脂膜１０２と接着剤層２０２との接着強度の方が強いので、接着剤層２０２ごとピックアップすることができる。
【０１０２】
そして、これら各工程の後、半導体チップ１０のヒートシンク３０の貫通穴３１への挿入およびはんだ８０を介した接続を行うとともに、バンプ４０およびこれを封止する接着剤層２０２を介して半導体チップ１０を配線基板２０に搭載する。このとき、接着剤層２０２は、上記図１中のアンダーフィル５０となる。こうして、本製造方法によっても、上記図１に示されるのと同様の半導体装置ができあがる。
【０１０３】
つまり、本製造方法によれば、上記図１に示される半導体装置１を、ウェハレベルで製造することができ、量産に適応した製造方法を提供することができる。また、本製造方法によれば、半導体チップ１０と配線基板２０との間に介在する接着剤層２０２が、いわゆるアンダーフィルの機能を発揮することが期待される。
【０１０４】
なお、本実施形態の製造方法では、ヒートシンク３０の貫通穴３１が上記段差３２を持たないストレートな穴の場合でも適用が可能である。この場合、ダイシング工程は１回でよいことは明らかである。
【０１０５】
そして、このストレートな穴の場合、上記同様にして、半導体チップ１０の裏面１２および側面１３に金属膜７０を形成すればよいが、マスクを用いた成膜により半導体チップ１０の側面１３のみに選択的に金属膜７０を形成してもよい。さらに、この場合にも、必要に応じて上記エキスパンド工程を行えば、隣り合う半導体チップ１０の側面１３間の距離が拡がるから、当該側面１３への金属膜７０の成膜が行いやすくなる。
【０１０６】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図であり、図６は、図５に続く製造方法を示す工程図である。ここで、図５において、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）は各工程におけるワークの概略断面構成を示し、（ｂ）は（ａ）中の矢印Ｂ方向から見た概略平面図、（ｄ）は（ｃ）中の矢印Ｃ方向から見た概略平面図である。また、図６（ａ）〜（ｃ）は各工程におけるワークの概略断面構成を示している。
【０１０７】
本実施形態も、上記図１に示される半導体装置１の製造方法として、上記図３とは相違する製造方法を提供するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。本実施形態の製造方法では、主として、半導体チップ１０のヒートシンク３０の貫通穴３１への挿入およびはんだ８０を介した接続工程について述べる。
【０１０８】
つまり、本製造方法は、側面１３に段差１４を有するとともに側面１３に金属膜７０が形成された半導体チップ１０（図５（ｅ）参照）と、貫通穴３１の側面に段差３２を有するヒートシンク３０（図５（ａ）、（ｂ）参照）とを用意し、ヒートシンク３０の貫通穴３１に半導体チップ１０を挿入し、はんだ８０を介した接続を行うはんだ付け工程を備える。ここで、このような半導体チップ１０は、上記図３に示した製造方法において、半導体チップ１０の裏面１２をマスキングして金属膜７０の成膜を行う方法で作ればよい。
【０１０９】
そして、このはんだ付け工程では、図５（ａ）に示されるように、ヒートシンク３０を、その他面側をはんだ付け用の治具３００の一面に対向させた状態で治具３００の一面上に搭載する。
【０１１０】
ここで、治具３００として、その一面に、はんだ８０のリフロー時に当該リフローされたはんだ８０内の空気を抜くための空気抜き用の溝３０１が設けられたものを用いる。この溝３０１によって、ヒートシンク３０の他面を治具３００の一面に接触させたときに、当該溝３０１の部分では隙間が生じるようになっている。そのため、リフローされたはんだ８０内の空気は、この溝３０１を介して外部に排出されるようになっている。
【０１１１】
次に、図５（ｃ）、（ｄ）に示されるように、貫通穴３１の側面の段差３２にはんだ８０を配置する。ここでは、はんだ８０は、リング状のはんだ箔である。このはんだ８０の幅は、段差３２の平坦部よりも若干細くし、その厚さは半導体チップ１０とヒートシンク３０のギャップが埋まる程度の値（たとえばチップ厚が０．４ｍｍの場合、０．５〜２ｍｍ程度）とする。なお、当該段差３２に配置するはんだ８０は、リング状でなくてもよく、不連続的に配置するものであってもよい。
【０１１２】
次に、図５（ｅ）に示されるように、上記の用意された半導体チップ１０を貫通穴３１に挿入し、はんだ８０を介して貫通穴３１の側面の段差３２と半導体チップ１０の側面１３の段差１４とを合致させる。
【０１１３】
次に、図６（ａ）に示されるように、この状態で両段差１４、３２がはんだ８０を介して押し付けられるように半導体チップ１０に荷重を印加する。この荷重の印加は、たとえば重り４００を半導体チップ１０の裏面１２側に載せることで行う。
【０１１４】
そして、この荷重の印加状態で、図６（ｂ）に示されるように、はんだ８０をリフローさせることにより、両段差１４、３２の間からはんだ８０をはみださせて、半導体チップ１０の側面１３と貫通穴３１の側面との間に行き渡らせるようにする。このリフローは、たとえば水素炉などの還元雰囲気で行う。
【０１１５】
その後、必要に応じて洗浄を行うことにより、図６（ｃ）に示されるように、半導体チップ１０の側面１３とヒートシンク３０の貫通穴３１の側面とが、はんだ付けされたものができあがる。以上が、本製造方法のはんだ付け工程であり、その後、半導体チップ１０にバンプ４０を設け、このバンプ４０を介した配線基板２０への搭載および接続、アンダーフィル５０の充填を行うことで、上記図１と同様の半導体装置ができあがる。
【０１１６】
このように、本製造方法によれば、上記図１に示した半導体装置のような段差１４、３２を有する半導体装置における半導体チップ１０とヒートシンク３０とのはんだ付けを適切に行える。また、ヒートシンク３０の貫通穴３１の段差３２にはんだ８０を置くことで、容易にはんだ８０の配置が行える。
【０１１７】
図７は本実施形態の製造方法の他の例を示す概略断面図である。この他の例では、上記図４の製造方法を用いて、側面１３に段差１４および金属膜７０を有する半導体チップ１０に予めバンプ４０を取り付けた後、この半導体チップ１０を、本製造方法のはんだ付け工程に供してヒートシンク３０とのはんだ付けを行うものである。
【０１１８】
この場合、図７に示されるように、重り４００としては、バンプ４０が潰れないように、そのバンプ４０の高さ分だけ凹んだ凹部４０１を設けたものを用いればよい。そして、この凹部４０１にて半導体チップ１０の裏面１２側に荷重を印加すればよい。また、この場合、はんだ付け完了後の半導体チップ１０およびヒートシンク３０を、そのまま配線基板２０へ搭載すればよい。
【０１１９】
なお、一部上述したが、本実施形態および上記各実施形態の製造方法は、適宜組み合わせて実行することが可能であることは明らかである。
【０１２０】
（第４実施形態）
図８は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置は、上記図１に示される半導体装置を一部変形したものであり、上記図１との相違点を中心に述べることとする。
【０１２１】
図８に示されるように、本半導体装置においては、半導体チップ１０の周囲に位置するヒートシンク３０の一面と配線基板２０の一面とが、半導体チップ１０と同様にバンプ４０により接続されている。それによれば、ヒートシンク３０からバンプ４０を介して配線基板２０へ放熱できるから、さらなる放熱性の向上が図れる。
【０１２２】
ここで、図８に示されるように、配線基板２０は、その内部に内層配線２１を有するとともに、Ｃｕのめっきやペーストなどにより形成されたサーマルビア２２を有するものが望ましい。この場合、サーマルビア２２を、ヒートシンク３０からバンプ４０を介して接続されている部分の直下に設け、バンプ４０に接続すれば、さらに放熱性が向上する。
【０１２３】
図９は、本実施形態の他の例としての半導体装置の概略断面構成を示す図である。この例に示されるように、図８の構成において、さらに、ヒートシンク３０と配線基板２０との間も、アンダーフィル５０で充填してもよい。
【０１２４】
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置は、上記図１に示される半導体装置を一部変形したものであり、上記図１との相違点を中心に述べることとする。
【０１２５】
図１０に示されるように、本半導体装置では、半導体チップ１０の周囲に位置するヒートシンク３０の一面を、配線基板２０の一面側へ突出させて配線基板２０の一面に接触させたものである。ここでは、はんだ８０を介して接触を行っている。
【０１２６】
このようにすれば、ヒートシンク３０の突出部分を介して配線基板２０へ放熱できるから、さらなる放熱性の向上が図れる。また、上記図８や図９の半導体装置に比べて、ヒートシンク３０にバンプ４０が不要になるので、その分の熱抵抗が小さくなるのと低コストとなるメリットがある。また、この場合、上記図７に示した製造方法において、重り４００に凹部４０１を設けなくても済む。
【０１２７】
図１１は、本実施形態の他の例としての半導体装置の概略断面構成を示す図である。このように、ヒートシンク３０の突出部分と配線基板２０とのはんだ付け時において、エアー抜きをするために、ヒートシンクの一面の一部に突き出し加工を行って、その部分のみ突出させ配線基板２０と接続してもよい。
【０１２８】
（第６実施形態）
図１２は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置は、上記図１の構成においてヒートシンク３０の貫通穴３１の形状を変形したところが相違するものである。
【０１２９】
図１２に示されるように、本半導体装置では、貫通穴３１は、貫通穴３１におけるヒートシンク３０の他面側の穴幅の方が一面側の穴幅よりも小さくなるように、その側面がテーパ面とされたものであり、半導体チップ１０は、貫通穴３１の側面のテーパ形状に対応して、ヒートシンク３０の他面側の幅がヒートシンク３０の一面側の幅よりも小さくなるように、その側面１３がテーパ面とされたものとなっている。
【０１３０】
このような半導体チップ１０およびヒートシンク３０の各テーパ面は、断面テーパ状のダイシングブレードやアルカリエッチングによるテーパエッチングや、切削加工、プレス加工などにより容易に形成される。
【０１３１】
そして、本実施形態によれば、上記段差１４、３２の構成と同様、半導体チップ１０とヒートシンク３０との接触面積の増加が図れ、放熱性の向上やはんだ接合強度の向上が期待できる。
【０１３２】
（第７実施形態）
図１３は、本発明の第７実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置のように、ヒートシンク３０の貫通穴３１は、その側面がストレートのものであってもよい。
【０１３３】
図１４は、図１３の半導体装置の製造方法を示す工程図である。まず、図１４（ａ）に示されるように、ヒートシンク３０を治具３００にセットし、続いて図１４（ｂ）に示されるように、ヒートシンク３０の貫通穴３１に半導体チップ１０をセットする。
【０１３４】
その後、図１４（ｃ）に示されるように、箔状のはんだ８０を、半導体チップ１０の側面１３と貫通穴３１の側面とのギャップに挿入する。その時、当該両者のギャップが埋まるように、ヒートシンク１０の他面上に、はんだ８０を０．２〜１ｍｍ程度余らせておく。その後は、はんだ８０のリフローを行って、はんだ付けを行う。
【０１３５】
本実施形態では、半導体チップ１０の側面１３は、貫通穴３１の側面に対応してストレートであるので、通常のダイシング工程でよい。またヒートシンク３０の形状加工も、段差３２を形成する場合よりは簡略化できるので低コストとなる。
【０１３６】
図１５は、図１３の半導体装置の製造方法の他の例を示す工程図である。まず、図１５（ａ）に示されるように、貫通穴３１を有するウェハ状態のヒートシンク３０をポリアミド基材等よりなる耐熱性の高いテープ５００に貼り付ける。また、図１５（ｂ）に示されるように、側面１３に金属膜７０を施した半導体チップ１０を貫通穴３１に挿入し、半導体チップ１０の表面１１をテープ５００に貼り付ける。
【０１３７】
そして、図１５（ｃ）に示されるように、ヒートシンク３０の一面のうち貫通穴３１以外の部位に上記テープ５００と同様の耐熱性の高いテープ５１０を貼り付ける。そして、図１５（ｄ）に示されるように、このものをひっくり返して、溶融したはんだ８０にディッピングし、毛細管現象によって、半導体チップ１０とヒートシンク３０とのギャップにはんだ８０を吸いあげさせる。
【０１３８】
その後、図１５（ｅ）に示されるように、両テープ５００、５１０を除去する。そして、図１５（ｆ）に示されるように、ヒートシンク３０を切断し個片化する。その後、配線基板２０への搭載などを行えばよい。なお、本製造方法では、テープ５００、５１０の除去の後にバンプ４０を形成してから個片化してもよい。また、半導体チップ１０の裏面１２についたはんだ８０は、後工程で外部の冷却部材との接続に用いることもできる。
【符号の説明】
【０１３９】
１０    半導体チップ
１１    半導体チップの表面
１２    半導体チップの裏面
１３    半導体チップの側面
１４    段差
２０    配線基板
３０    ヒートシンク
３１    貫通穴
３２    段差
４０    バンプ
７０    金属膜
８０    はんだ
１００  半導体ウェハ
２００  ダイシングテープ
２０２  接着剤層
３００  治具
３０１  溝
【図１】
0005381753.tif 000002
【図２】
0005381753.tif 000003
【図３】
0005381753.tif 000004
【図４】
0005381753.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005381753.tif 000007
【図７】
0005381753.tif 000008
【図８】
0005381753.tif 000009
【図９】
0005381753.tif 000010
【図１０】
0005381753.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005381753.tif 000013
【図１３】
0005381753.tif 000014
【図１４】
0005381753.tif 000015
【図１５】
0005381753.tif 000016