(57)【要約】      （修正有）【課題】高精度の研磨を行える半導体装置および半導体装置の研磨方法を提供する。【解決手段】半導体チップ２と、半導体チップ２の一方の面に積層されている被研磨層３とを備えていて、更に半導体チップ２及び被研磨層３及び裏面側ヒートシンク４及び面側ハンダ層１３及びスペーサ１４及びおもて面側ヒートシンク１２及びボンディングワイヤ１６及びリード等を封止している封止樹脂１１と、被研磨層３に隣接して封止樹脂１１に封止されており、被研磨層３の積層方向Ｐに対して傾斜している傾斜面４２を有している金属製の残厚確認部４１とを備えている。【選択図】図１
2014216550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップと、
前記半導体チップの一方の面に積層されている被研磨層と、
前記半導体チップ及び前記被研磨層を封止している封止樹脂と、
前記被研磨層に隣接して前記封止樹脂に封止されており、前記被研磨層の積層方向に対して傾斜している傾斜面を有している金属製の残厚確認部と、を備えている半導体装置。
【請求項２】
前記半導体チップはハンダ層を介して金属板に固定されており、
前記被研磨層は前記ハンダ層を含んでおり、
前記残厚確認部は、前記ハンダ層に隣接して前記金属板から立設している壁であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記壁は、前記半導体チップを平面視したときに当該半導体チップを囲んでおり、
平面視したときの前記半導体チップの少なくとも２つの辺の夫々に対向する前記傾斜面に、当該傾斜面の傾斜方向に沿って延びる溝又は突条が設けられている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記傾斜面は、前記金属板の表面から、前記半導体チップの露出予定面に相当する高さまで延びている、請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体チップの一方の面に積層されている被研磨層を備えている半導体装置を研磨する方法であって、
前記半導体装置は、前記半導体チップ及び前記被研磨層を封止している封止樹脂と、前記被研磨層に隣接して前記封止樹脂に封止されており、前記被研磨層の積層方向に対して傾斜している傾斜面を有している金属製の残厚確認部とを備え、
前記被研磨層及び前記残厚確認部を併せて前記積層方向に研磨する研磨ステップと、
前記残厚確認部の研磨面に表れる前記傾斜面の位置と当該傾斜面の傾斜角度との関係に基づいて前記被研磨層の積層方向の残厚を算出する算出ステップと、を備える半導体装置の研磨方法。
【請求項６】
前記半導体チップはハンダ層を介して金属板に固定されており、
前記被研磨層は前記ハンダ層を含んでおり、
前記残厚確認部は、前記ハンダ層に隣接して前記金属板から立設している壁であり、
前記壁は、前記半導体チップを平面視したときに当該半導体チップを囲んでおり、
平面視したときの前記半導体チップの少なくとも２つの辺の夫々に対向する前記傾斜面に、当該傾斜面の傾斜方向に沿って延びる溝又は突条が設けられており、
前記残厚確認部の研磨面に表れる前記溝又は突条の位置に基づいて前記被研磨層の残厚の均一性を判断する判断ステップを更に備える、請求項５に記載の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを樹脂で封止した半導体装置および故障解析のための半導体装置の研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トランジスタやダイオードなどの半導体チップを樹脂で封止した半導体装置が従来から知られており、このような半導体装置では半導体チップが故障した場合に、故障した部分を観察して故障解析をすることがある。故障解析の手法としては、例えばエミッション解析法やＯＢＩＲＣＨ解析法が従来から知られている。故障解析を行う場合、観察対象部位を露出させるため、樹脂を含む不要部分を除去する必要がある。不要部分には、封止用の樹脂のほか、半導体チップと金属基板を接合しているハンダ層や、半導体チップそのものの表層が含まれる場合もある。
【０００３】
半導体装置の不要部分を除去する方法の一つとして、例えば特許文献１に記載のようにエッチングにより除去することがある。この特許文献１に開示の技術では、半導体チップの裏面側に充填された封止樹脂等をエッチングにより除去している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７９１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
不要部分を除去する別の方法として、研磨による方法がある。しかしながら、半導体チップは樹脂で封止されており外部から視認できないため、あとどの程度研磨したら目的の断面（検査対象の断面）が露出するのかを把握することが難しい。他方、近年の半導体基板では形成される各層が薄くなる傾向にあり、研磨し過ぎると、目的の断面まで研磨してしまう虞がある。それゆえ、従来は、少しずつ研磨しては目的の断面が露出しているか否か研磨面を観察することを繰り返しており、コストが嵩んでいた。そこで、本明細書に開示の技術は、研磨と表面の観察の繰り返しを少なくし、目的の断面まで低コストで研磨することのできる半導体装置および半導体装置の研磨方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する技術は、半導体チップと、半導体チップの一方の面に積層されている被研磨層と、半導体チップ及び被研磨層を封止している封止樹脂と、を備える半導体装置に関する。被研磨層とは、目的の断面を露出するまでに除去すべき部位の総称である。この半導体装置は、被研磨層に隣接して封止樹脂に封止されており、被研磨層の積層方向に対して傾斜している傾斜面を有している金属製の残厚確認部を備えている。なお、積層方向と直交する方向を以下では積層面内方向と称する。残厚確認部は、積層面内方向で被研磨面に隣接している。
【０００７】
このような構成によれば、被研磨層を研磨していくと、研磨面に、傾斜面と封止樹脂との境界が表れる。説明を簡単にするため、この「研磨面における傾斜面と封止樹脂との境界」を以下では「傾斜面の位置」と称する場合がある。傾斜面の角度を含む残厚確認部の形状、及び、残厚確認部と半導体チップの位置関係が既知であるので、研磨面に表れる傾斜面の位置から被研磨層の残厚（目的の断面を露出させるために研磨すべき厚み）を求めることができる。すなわち、半導体チップが封止樹脂に埋設されて見えない状態であっても、研磨途中で研磨面に表れる傾斜面の位置から、現在の研磨面から半導体チップの目的の断面までの深さ（即ち残厚）を正確に推定することができる。あとどのくらい研磨したらよいかが把握できる。１回に研磨する厚みを従来よりも大きくすることができるので、目的の断面を露出させるコストを低減できる。なお、残厚確認部の傾斜面が金属により形成されているので、残厚確認部を積層方向に研磨したときに、傾斜面の位置が研磨面に精緻な直線として明確に表れる。この明確に表れる境界に基づくので、残厚をサブミクロン単位で正確に求めることができる。従って、目的の断面までさらに少ない繰り返し数で到達することができる。
【０００８】
上記した半導体装置と目的の断面を露出させるまでの工程を合わせると、本明細書が開示する技術は、次の方法に具現化することもできる。その方法は、半導体チップの一方の面に積層されている被研磨層を備えている半導体装置を研磨する方法である。その方法は、上記した半導体装置を利用するものであり、被研磨層及び残厚確認部を併せて積層方向に研磨する研磨ステップと、残厚確認部の研磨面に表れる傾斜面の位置と傾斜面の傾斜角度との関係に基づいて被研磨層の積層方向の残厚を算出する算出ステップと、を備えている。
【０００９】
なお、本願の構成と類似するものとして、上記特許文献１には、半導体チップの周囲に傾斜面が形成されているように見える図が開示されている（例えば、図１、図３など）。しかし、特許文献１の図は、半導体チップとこれを封止する樹脂との間に隙間があることを示しているにすぎず、半導体チップの周囲に傾斜した面を設けることを意図していない。即ち、特許文献１の図は、半導体チップとこれを封止する樹脂との間に隙間が存在することを図示した結果、偶然に本願の傾斜面に似た図となっただけである。さらには、もし仮に、特許文献１が、半導体チップの周囲に傾斜面を備えることを開示していると解するとしても、特許文献１における傾斜面は樹脂製であるため、研磨面に現れる境界は、微視的な観点では、本願の金属傾斜面による境界と比較すると正確性に劣る。すなわち、樹脂は金属と比べると表面が粗いため、樹脂と樹脂との境界では境界線が精緻な直線とならず、本願のようなサブミクロンオーダの残厚確認は極めて困難である。また、特許文献１と同様の構成が特開２０１２−２５６６５１にも開示されているが、特許文献１と同様に傾斜面が金属製ではなく樹脂製であるので、上記のとおり、傾斜面の境界を精緻には把握しにくいという欠点がある。なお、特開２０１２−２５６６５１が開示する技術は、半導体発光装置に係り、発光素子をレンズに相当する透明な樹脂で覆うとともに、その透明樹脂の周囲を、反射率が高い内面を有するテーパ筒状の壁で囲んだものである。テーパ筒状の壁は、いわばライトの反射鏡の役割を果たす。このように特開１０１２−２５６６５１の技術は、半導体装置に関するものであるが、本願のような、故障解析に関する技術とは関係がないことに留意されたい。
【００１０】
また、本明細書が開示する技術では、半導体装置は次の構造を有していることが好ましい。半導体チップはハンダ層を介して金属板に固定されており、被研磨層はハンダ層を含んでいる。また、残厚確認部は、ハンダ層に隣接して金属板から立設している壁である。また、壁は、半導体チップを平面視したときに半導体チップを囲んでいる。金属板は、典型的には、半導体チップの熱を放出するヒートシンク、あるいは、リードフレームである。金属板の壁に囲まれた半導体チップの設置範囲は、観点を代えると、「金属板に設けられた窪み」と捉えることができる。その場合、残厚確認部の傾斜面は、窪みの側面に相当する。
【００１１】
また、本明細書が開示する技術では、平面視したときの半導体チップの少なくとも２つの辺の夫々に対向する傾斜面に、傾斜面の傾斜方向に沿って延びる溝又は突条が設けられているとよい。また、そのような半導体チップを利用した研磨方法は、残厚確認部の研磨面に表れる溝又は突条の位置に基づいて被研磨層の残厚の均一性を判断する判断ステップを備える。ここで、残厚の均一性とは、目的の断面に対する現在の研磨面の傾きを意味する。
【００１２】
このような構成によれば、金属の傾斜面に形成された溝又は突条に基づいて被研磨層の残厚の均一性を正確に判断することができる。例えば、半導体チップの一つの辺に対向する傾斜面における残厚と、他の辺に対向する傾斜面における残厚が異なったら、研磨面が半導体チップの目的の断面に対して傾斜していることが把握できる。また、半導体チップに隣接して設けられる傾斜面は、ハンダ層により金属板を固定するときに、ハンダ層の流れを堰き止めることができ、高品質の半導体装置を得ることができる。
【００１３】
また、傾斜面は、金属板の表面から、半導体チップの露出予定面（上記した目的の断面）に相当する高さまで延びていることが好ましい。ここで、「半導体チップの露出予定面に相当する高さまで」とは、傾斜面が、半導体チップの露出予定面に相当する高さを超えて延びていることを排除しないことに留意されたい。即ち、傾斜面は、少なくとも、「半導体チップの露出予定面に相当する高さまで延びている」ことが好ましい。
【００１４】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は、次の発明を実施するための形態の項にて詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態に係る半導体装置を一部断面で示す斜視図である。
【図２】図１の破線IIが示す領域の拡大断面図である。
【図３】研磨面Ｍ１が露出したときの図２に対応する拡大図である。
【図４】研磨面Ｍ２が露出したときの図２に対応する拡大図である。
【図５】基板の裏面が露出したときの図２に対応する拡大図である。
【図６】裏面側ヒートシンクの斜視図である。
【図７】裏面側ヒートシンクの下面図である。
【図８】研磨面Ｍ１が露出したときの半導体装置の平面図である。る。
【図９】他の実施形態に係る半導体装置において研磨面Ｍ１が露出したときの平面図である。
【図１０】他の実施形態に係る裏面側ヒートシンクの下面図である。
【図１１】他の実施形態に係る半導体装置の図２に対応する拡大図である。
【図１２】他の実施形態に係る半導体装置において研磨面Ｍ２が露出したときの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は、半導体装置１を一部断面で示した斜視図である。この半導体装置１は、トランジスタである半導体チップ２を封止樹脂１１で封止したデバイスである。半導体チップ２に不具合が生じたとき、その原因を究明するため、封止された半導体チップ２を露出させ、特定の断面を顕微鏡（エミッション顕微鏡）で確認したり、特定の断面における電気特性を調査することが行われる。それゆえ、封止樹脂１１ごと半導体装置１を研磨していき、半導体チップ２の目的の断面を露出させることが必要となる。半導体チップは全体が封止樹脂に埋設されているため、目的の断面を削ってしまわないように、従来は、少しずつ研磨しては目的の断面が露出したか否か、研磨面を観察していた。実施形態の半導体装置１は、研磨過程で装置の残厚（目的の断面を露出させるために必要な研磨厚み）を推定することのできる特別な構造を有している。残厚が推定できるので、研磨しては目的の断面が露出しているか否かを確認する工程の繰り返し数を少なくすることができる。
【００１７】
半導体装置１の構造を説明する。ここでは、説明の便宜上、図１において平板状の半導体チップ２の図中の上側の面を「裏面」と称し、図中の下側の面をおもて面と称する。
【００１８】
半導体装置１は、半導体の基板２１及び配線パターン２２を有する半導体チップ２、並びに、半導体チップ２の裏面側に積層された裏面電極６、裏面側ハンダ層５、及び裏面側ヒートシンク４を備えている。また、半導体装置１は、半導体チップ２のおもて面側に積層されたおもて面側ハンダ層１３、スペーサ１４、及びおもて面側ヒートシンク１２を備えている。これらの各構成要素は積層方向Ｐに沿って積層されており、２つのヒートシンク４、１２の間で全体が封止樹脂１１によって封止されている。なお、裏面電極６の厚みは数ミクロン程度であり、他方、各ハンダ層５、１３の厚みは１００ミクロン程度であるが、図では、理解し易いように、厚みはデフォルメして描いてある。
【００１９】
半導体チップ２は、前述したようにトランジスタであり、ＳｉＣ（シシコンカーバイト）の平板状の半導体の基板２１にボディ層やドリフト層、及び、バッファ層などが形成されているとともに、おもて面側には配線パターン２２が形成され、裏面には裏面電極６が積層されている。基板２１のおもて面側は、エミッタに相当する側であるとともに、ゲートが形成される側であり、そのゲートはボンディングワイヤ１６を介してゲート電極１５に接続している。配線パターン２２の表面がエミッタに相当し、おもて面側ハンダ層１３を介して金属製のスペーサ１４が接合している。また、そのスペーサ１４におもて面側ハンダ層１３を介しておもて面側ヒートシンク１２が接合している。おもて面側ハンダ層１３、スペーサ１４、及び、おもて面側ヒートシンク１２は導電性であり、おもて面側ヒートシンク１２は、半導体チップ２の熱を拡散する部品であるとともに、半導体装置１の一つの電極（エミッタ電極）としても機能する。スペーサ１４は、半導体装置１の厚みを確保する目的で挿入されている。
【００２０】
他方、半導体チップ２の裏面側では、裏面電極６が、裏面側ハンダ層５を介して裏面側ヒートシンク４に接合されている。裏面側ヒートシンク４は導電性であり、半導体チップ２の熱を拡散する部品であるとともに、半導体装置１の別の電極（トランジスタのコレクタ電極）としても機能する。
【００２１】
２つのヒートシンク１２、４、及び、スペーサ１４は、金属製であり、典型的には、導電性と伝熱性に優れている銅あるいはアルミニウムで作られている。なお、図１に示す符号Ｐは、半導体チップ２と各ヒートシンク４、１２の積層方向を示している。積層方向Ｐは、図中の座標におけるＺ軸方向に相当する。
【００２２】
半導体装置１では、２つのヒートシンク４、１２の間で半導体チップ２が裏面電極６やスペーサ１４とともに封止樹脂１１によって封止されている。従って、半導体チップ２は通常では外から視認することができない。前述したように、半導体装置１が故障した場合には、半導体チップ２の所定の断面を露出させて検査する。トランジスタである半導体チップ２の場合は、コレクタ側の表面を露出させて検査することが多い。それゆえ、裏面側ヒートシンク４、裏面側ハンダ層５、及び、裏面電極６を封止樹脂１１とともに除去する必要がある。本明細書が開示する半導体装置１では、それらの層を研磨にて除去する。そこで、本実施形態では、半導体チップ２の裏面に直接に接している裏面電極６と、裏面電極６と接している裏面側ハンダ層５を、説明の便宜上、「被研磨層３」と総称することがある。なお、裏面側ヒートシンク４と封止樹脂１１の一部も「被研磨層」に相当するが、ここでは説明の便宜のため、半導体チップ２の露出させたい断面に積層している裏面電極６と裏面側ハンダ層５を特に被研磨層３と称することに留意されたい。また、「露出させたい断面」が、前述の「目的の断面」に相当する。以下では、目的の断面を露出予定面と称する場合もある。以下、研磨の途中で研磨面から露出予定面まで、除去すべき厚み（残厚）を推定するための構造を説明する。
【００２３】
半導体装置１は、裏面側ヒートシンク４に、残厚を推定する（確認する）構造を備えている。裏面側ヒートシンク４は、平面視したときに半導体チップ２を囲む周壁４１を備えており、この周壁４１の構造が、残厚を確認するのに利用される。なお、以下では、周壁４１を除く裏面側ヒートシンク４の板状の部分を基部４５と称することがある。
【００２４】
周壁４１は、半導体チップ２の側を向く面が、積層方向Ｐに対して傾斜しており、半導体チップ２とは反対側の面が積層方向Ｐと平行となっている。半導体チップ２の側を向く面を傾斜面４２と称し、半導体チップ２とは反対側の面を側端面４４と称する。側端面４４は、積層方向Ｐに平行である。半導体装置１の裏面側を研磨していくとき、研磨面に露出する側端面４４の位置は不動であるが、傾斜面４２の位置は研磨した厚みに応じて変化する。なお、側端面４４の位置とは、研磨面に表れる側端面４４と封止樹脂１１との境界線を意味する。同様に、傾斜面４２の位置とは、研磨面に表れる傾斜面４２と封止樹脂１１との境界を意味する。積層方向Ｐに対する傾斜面４２の角度、及び、傾斜面４２と半導体チップ２の位置関係は既知であるため、それらの関係と、研磨面に表れた傾斜面４２の位置より、研磨面と半導体チップ２との関係が把握できる。即ち、あと、どれ位の厚みを研磨したら目的の断面が露出するのかが把握できる。現在の研磨面から目的の断面までの厚みが残厚に相当する。次に、残厚を推定するメカニズムについて説明する。
【００２５】
図２に、図１にて符号IIが示す破線領域の拡大図を示す。本実施形態では、故障解析のために露出させたい断面（露出予定面）は、半導体チップ２の裏面２１２（裏面電極６との接合面）であるとする。裏面２１２を露出させるために、裏面側ヒートシンク４や被研磨層３を研磨していく。半導体装置１では、研磨していく途中で、裏面２１２まで研磨すべき残りの厚み（残厚）を、周壁４１の傾斜面４２を使って推定することができる。今、裏面２１２を含む平面Ｍ３が、露出予定面に相当する。
【００２６】
傾斜面４２は、積層方向Ｐに対して角度Ａで傾斜している。角度Ａは既知である。また、図２の断面において、裏面側ヒートシンク４の基部４５と傾斜面４２の交点から側端面４４までの距離Ｄ０と、基部４５から露出予定面Ｍ３までの高さＴ０も既知である。なお、本実施形態では、基部４５から傾斜面４２の高さも、基部４５から露出予定面Ｍ３までの高さＴ０と等しい。図２に付したその他の符号の意味は次の通りである。Ｍ１とＭ２は、研磨途中での研磨面を表す。符号Ｄ１は、研磨面Ｍ１まで研磨したときに露出している側端面４４の位置と傾斜面４２の位置の間の距離を表す。符号Ｔ１は、露出予定面Ｍ３から研磨面Ｍ１までの距離、即ち研磨面Ｍ１における残厚を表す。符号Ｄ２は、研磨面Ｍ２まで研磨したときに露出している側端面４４の位置と傾斜面４２の位置の間の距離を表す。符号Ｔ２は、露出予定面Ｍ３から研磨面Ｍ２までの距離、即ち研磨面Ｍ２における残厚を表す。上記の符号を用いると、（Ｄ０−Ｄ１）／（Ｔ０−Ｔ１）＝（Ｄ０−Ｄ２）／（Ｔ０−Ｔ２）＝ｔａｎＡの関係が成立する。角度Ａ、距離Ｄ０、及び高さＴ０は半導体装置の設計上で定める値であるから既知である。Ｄ１（あるいはＤ２）は、研磨の途中で露出している側端面４４の位置と傾斜面４２の位置の距離であるから研磨面にて計測することができる。上記の関係から、研磨面における距離Ｄ１（あるいはＤ２）を計測すれば、残厚Ｔ１（あるいはＴ２）を計算で求めることができる。このように、半導体チップ２が封止樹脂１１によって完全に覆われている半導体装置１は、半導体チップ２の側方（平面視における側方）に位置する傾斜面４２を備えることによって、露出予定面までの残厚を推定することができる。
【００２７】
実際の研磨においては、研磨する工程（研磨ステップ）と、傾斜面４２の位置に基づいて、現在の研磨面から露出予定面Ｍ３までの残厚を計算する工程（算出ステップ）を幾度か繰り返し、目的の断面を高い精度で露出させる。但し、その繰り返し数は、研磨の毎に目的の断面が露出したか否かを確認する従来の方法に比べてはるかに少なくて済む。例えば、図３は、図２に対応する図であり、研磨面Ｍ１まで研磨したときの拡大断面図である。研磨面Ｍ１まで露出すると、周壁４１の側端面４４の位置Ｌ１と、傾斜面４２の位置Ｌ２が露出しており、これらの位置を計測することで距離Ｄ１が求まる。先に示した関係式より、研磨面Ｍ１から露出予定面Ｍ３までの残厚Ｔ１は、Ｔ１＝Ｔ０−（Ｄ０−Ｄ１）・ａｒｃｔａｎＡで求まる（計算ステップ）。次に、研磨工程では、求められた残厚Ｔ１よりもわすかに小さいと予想される厚みを研磨する。そして、残厚を再度推定する。例えば図４は、図２に対応する図であり、研磨面Ｍ１より進んだ研磨面Ｍ２まで研磨したときの拡大断面図である。研磨面Ｍ２が露出すると、周壁４１の側端面４４の位置Ｌ１と、傾斜面４２の位置Ｌ３が露出しており、これらの位置を計測することで距離Ｄ２が求まる。先に示した関係式より、研磨面Ｍ２から露出予定面Ｍ３までの残厚Ｔ２は、Ｔ２＝Ｔ０−（Ｄ０−Ｄ２）・ａｒｃｔａｎＡで求まる（計算ステップ）。こうして研磨ステップと計算ステップを幾度か繰り返し、高い精度で研磨厚みを制御できる位置まで研磨したのち、最後に計算した残厚を一気に研磨し、露出予定面Ｍ３（即ち、裏面２１２）を露出させる（図５参照）。ここで、残厚が比較的に正確に推定できていれば、「残厚よりもわすかに小さいと予想される厚み」は、残厚に近い大きさとすることができる。すなわち、１回に研磨する厚みを大きくすることができ、研磨のコストを小さくすることができる。
【００２８】
なお、裏面電極６の厚み、あるいは、ドリフト層やバッファ層など、半導体チップに設けられる層の厚みは年々薄くなっている。そのため、目的とする断面に対して実際に実現する露出面の半導体チップ２の厚み方向の許容幅はサブミクロンというオーダの場合がある。傾斜面４２は金属製の周壁４１の一面であるため、その面粗さは封止樹脂１１と比較すると極めて小さい。それゆえ、研磨面にて露出する傾斜面４２の境界（即ち傾斜面の位置）は、精緻な直線となって表れる。従って、研磨面における傾斜面４２の位置を精密に測定することができる。傾斜面４２の位置の計測精度が残厚の精度に直結しているので、金属製の傾斜面４２を利用する半導体装置１は、極めて高い精度で残厚を推定することができる。
【００２９】
上記の残厚推定の手法から明らかなとおり、周壁４１は、裏面側ヒートシンク４の基部４５の表面から積層方向Ｐに沿って、少なくとも、半導体チップ２の露出予定面に相当する位置まで延びているのがよい。図２に示すように、実施形態の半導体装置１では、露出予定面（裏面２１２）と傾斜面４２の一端は、基部４５の表面から同じ高さＴ０である。
【００３０】
また、研磨面に露出している傾斜面４２の位置（あるいは、側端面４４の位置）を測定する計測機の分解能（計測可能な最小長さ）がＸ［ミクロン］であり、残厚を予測する際の厚み方向の必要分解能（最小長さ）がY［ミクロン］である場合、角度Ａは、Ａ＞ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）である必要がある。例えば、傾斜面の位置を計測する測定器の分解能が０．１［ミクロン］であり、残厚を予測する際の望ましい分解能が０．１［ミクロン］である場合、角度Ａは、Ａ＞ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｙ）＝４５［ｄｅｇ］となる。
【００３１】
次に、裏面側ヒートシンク４の３次元形状とその機能について説明する。図６に、裏面側ヒートシンク４の斜視図を示し、図７に裏面側ヒートシンク４の下面図を示す。図６、図７には、参考のため半導体チップ２を仮想線で描いてあるが、半導体チップ２と裏面側ヒートシンク４との間に挟まれる裏面側ハンダ層５と裏面電極６は図示を省略している。裏面側ヒートシンク４は、平面視（図中のＺ軸方向からの視点）したときに半導体チップ２を囲むように立設する周壁４１を備えている。前述したように、周壁４１の半導体チップ２を向く傾斜面４２は積層方向（図中のＺ軸方向）に対して傾斜している。図６から明らかなとおり、周壁４１が囲む領域は、別言すれば、半導体チップ２を収容する窪みである。
【００３２】
また、図７によく示されているように、平面視において半導体チップ２は矩形であり、周壁４１も矩形である。周壁４１の傾斜面４２には、矩形の四辺のそれぞれに、傾斜方向（積層方向）に延びる溝４３ａ〜４３ｄが設けられている。溝４３ａ〜４３ｄは、周壁４１の基部４５から、高さ方向の頭頂面まで延びている。別言すれば、傾斜面４２には、平面視において矩形の半導体チップ２の四辺の夫々に対向するように、溝４３ａ〜４３ｄが設けられている。特に溝４３ａ〜４３ｄは、平面視において周壁４１の矩形内側の各辺の中点に設けられている。
【００３３】
溝４３ａ〜４３ｄは、残厚を推定する際の傾斜面４２に位置の特定に用いられる。また、４箇所の溝４３ａ〜４３ｄの各位置において残厚を推定することにより、露出予定面に対して研磨面が傾斜しているか否かをチェックすることができる。このことを、図８を参照して説明する。図８は、図３で説明した研磨面Ｍ１における半導体装置１の平面図である。なお、図８は、研磨面Ｍ１まで研磨したときには露出している面であるが、元来は断面であるため、断面を示すハッチングを施してある。また、図８の平面図において周壁４１の側端面４４に相当する矩形の線が、側端面４４の位置Ｌ１を表し、傾斜面４２に相当する矩形の線が、傾斜面４２の位置Ｌ２を表す（符号Ｌ１とＬ２は図３の断面図にも描かれているので参照されたい）。図８に示すように、研磨面Ｍ１において４箇所の溝４３ａ〜４３ｄの位置が特定される。４箇所の溝４３ａ〜４３ｄの夫々の箇所において、側端面４４の位置Ｌ１と傾斜面４２の位置Ｌ２を計測し、それらの間の距離Ｄ１から残厚を計算する。４箇所の残厚から、露出予定面に対する研磨面Ｍ１の傾斜が推定できる。
【００３４】
露出予定面に対する研磨面Ｍ１の傾斜は、次の処理によって簡単化することも可能である。図８に示すように、４箇所の溝４３ａ〜４３ｄの位置に対して、対向する溝同士を結ぶ仮想線Ｓ１、Ｓ２を描く。仮想線Ｓ１とＳ２は互いに交差する。次に、描いた一対の仮想線Ｓ１、Ｓ２を観察し、この仮想線Ｓ１、Ｓ２が互いの中心で交差している場合は研磨面が露出予定面に対して平行であることを意味する。一方、一対の仮想線Ｓ１、Ｓ２が互いの中心で交差しておらず、中心からずれて交差しているときは、露出予定面に対して研磨面が傾いていることを意味する。この場合には、次の研磨ステップにおいて、その傾きを是正するように研磨に修正が加えられる。このように、４箇所の溝４３ａ〜４３ｄを利用することで、露出予定面に対して研磨面が傾いているか否かを推定できる。上記の処理は、別言すれば、「被研磨層３の残厚の均一性を判断する判断ステップ」と称することができる。
【００３５】
なお、当然であるが、研磨面に表れる溝の幅（或いは深さ）は、溝を計測する装置の分解能（計測可能な最小長さ）よりも大きいことが要求される。
【００３６】
実施形態で説明した技術の留意点を述べる。傾斜面４２を備えた周壁４１が、研磨時の残厚を推定するメカニズムを提供する。周壁４１が、残厚確認部の一例に相当する。
【００３７】
以上のような半導体装置１及びその研磨方法の利点を説明する。上記の構成によれば、半導体装置１の残厚確認部（周壁４１）の傾斜面４２が金属により形成されているので、残厚確認部（周壁４１）を積層方向Ｐに研磨したときに、傾斜面４２の位置（傾斜面４２と研磨面との交差位置）が研磨面に精緻な直線となって明確に表れる。これにより、研磨面に表れる傾斜面４２の位置と傾斜角度との関係に基づいて被研磨層３の残厚を求めるときに、基準が明確なので残厚を正確に求めることができる。また、金属の傾斜面４２に形成された溝４３に基づいて被研磨層３の残厚の均一性を正確に判断することができる。
【００３８】
また、図２によく示されているように、周壁４１は、積層面内方向で半導体チップ２と裏面電極６に隣接して立設している。それゆえ、裏面側ハンダ層５により裏面側ヒートシンク４の基部４５（金属板）を固定するときに、周壁４１（残厚確認部）により裏面側ハンダ層５の流れを堰き止めることができ、高品質の半導体装置１を得ることができる。
【００３９】
また、上記の研磨方法は、ＳｉＣ基板のように、半導体基板に形成される層が薄く、即ち、目的の断面を含む層が薄く、目的の断面を露出させるのに許容される研磨厚みの誤差が小さい半導体装置において特に有効である。
【００４０】
以上、一実施形態について説明したが、具体的な態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では溝４３ａ〜ｄが研磨面において四角形状に表れるように形成されていたが、溝４３の形状は特に限定されるものではなく、図９に示すように、研磨面において三角形状に表れるように形成されていてもよい。溝４３ａ〜ｄの形状が三角形状であると、三角形の頂点を目印にすることにより、仮想線Ｓ１、Ｓ２を正確に描くことができ、残厚の均一性を正確に把握することができる。なお、図９は、図８に対応する図であり、研磨面Ｍ１が露出したときの半導体装置の平面図であるが、研磨面Ｍ１はもともとは断面を示すので、図９でも断面を示すハッチングを施してある。
【００４１】
また、上記実施形態では各傾斜面４２にそれぞれ溝４３が１つずつ形成されていたが、溝４３の数は特に限定されるものでななく、例えば図１０に示すように、各傾斜面４２にそれぞれ複数の溝４３が形成されていてもよい。このような構成によれば、半導体装置１の面積が大きい場合であっても、近接する溝４３の位置に基づいて、研磨の均一性を判断することができる。また、溝４３に基づいて研磨面の均一性を確認する方法も上記実施形態に限定されない。例えば、任意の２つの溝４３からそれぞれ縦方向および横方向に仮想線を描き、この仮想線が等しい長さで直角に交差しているときに均一性が保たれていると判断することもできる。また、必ずしも仮想線を描く必要はなく、溝４３の座標に基づいて研磨の均一性を判断してもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、傾斜面４２が１つの傾斜角度「Ａ」を有する構成であったが、この構成に限定されるものではなく、図１１に示すように、傾斜面４２が複数の傾斜角度を有する構成であってもよい。図１１に示す例では、傾斜面４２は２つの傾斜角度「Ａ１、Ａ２」を有しており、途中で傾斜角度が変化している。この例における傾斜面４２は、裏面側ハンダ層５と対向している部分では積層方向に対する傾斜角度が「Ａ１」になっており、裏面電極６と対向している部分では積層方向に対する傾斜角度が「Ａ２」になっている。このような構成では、裏面側ハンダ層５を研磨している段階では傾斜角度「Ａ１」を用いて残厚を測定し、裏面電極６を研磨している段階では傾斜角度「Ａ２」を用いて残厚を測定することができる。このような構成によれば、傾斜面４２の傾斜角度を変えることによって、研磨面に表れる傾斜面４２が研磨にしたがって外側に広がる度合を調整することができ、残厚をより正確に確認することができる。また、この構成では研磨対象の厚みに応じて傾斜面４２の傾斜角度を変えてもよく、例えば、層厚が大きい裏面側ハンダ層５では傾斜角度を小さくし、層厚の小さい裏面電極６では傾斜角度を大きくすることができる。また、この場合、傾斜角度が変化する部分を境界にして、溝４３の形状を変化させてもよい。例えば、裏面側ハンダ層５と対向している部分では、溝４３を四角形状にし、裏面電極６と対向している部分では、溝４３を三角形状にすることができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、傾斜面４２の一方端（下端）の高さ位置と、基板２１の裏面２１２の高さ位置とが一致する構成であったが、必ずしも一致していなくてもよく、図１１に示すように、傾斜面４２の一方端（下端）の高さ位置が基板２１の裏面２１２の高さ位置よりも下方へ延びている構成であってもよい。つまり、傾斜面４２が基板２１の裏面２１２の高さ位置を通過して延びている構成であってもよい。このような構成によっても、傾斜面４２の高さを予め設定しておく等により、被研磨層３の残厚を算出できると共に均一性を確認することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では傾斜面４２に溝４３ａ〜ｄを形成していたが、必ずしも溝である必要はなく、突条であってもよい。図１２は、他の実施形態に係る半導体装置の研磨面Ｍ２の断面図である。図１２に示す例では、傾斜面４２の表面から突出する突条４７ａ〜ｄが形成されている。この突条４７は上記の溝４３と同様に傾斜面４２に沿って積層方向に対して傾斜する方向に延びている。このような構成によっても、半導体装置１を研磨したときに溝４３に替えて研磨面に表れる突条４７の位置に基づいて被研磨層３の残厚の均一性を判断することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では裏面側ハンダ層５及び裏面電極６が被研磨層３であったが、被研磨層３はこれに限定されるものではない。例えば、裏面側ハンダ層５及び裏面電極６の他に、スペーサ等が積層されている場合は、このスペーサ等も被研磨層３に含まれ得る。その他にも、半導体装置１を研磨するときに残厚を確認したい層は被研磨層３に含まれ得る。また、上記実施形態では半導体チップ２の基板２１の裏面２１２が露出予定面になっていたが、露出予定面はこれに限定されるものではなく変更可能である。例えば、裏面電極６の途中を露出予定面としてもよい。
【００４６】
また、残厚確認部は、平面視において半導体チップを囲むように設けられている周壁であることが好ましいが、これに限られるものではない。残厚確認部は、平面視において半導体チップ２に隣接して設けられる金属製の部材、例えば柱であってもよい。
【００４７】
また、上記実施形態では、周壁４１（残厚確認部）における、半導体チップ２を向く面（傾斜面４２）が積層方向Ｐに対して傾斜しており、半導体チップ２とは反対側を向く面（側端面４４）は積層方向Ｐに対して平行であった。これとは逆に、半導体チップ２を向く面が積層方向に対して平行であり、半導体チップ２とは反対側を向く面が積層方向に対して傾斜していてもよい。すなわち、半導体チップ２に隣接しており積層方向に対して傾斜する面は、どの方向を向いていてもよい。
【００４８】
また、上記実施形態では平面視において周壁４１の四辺の夫々に溝４３が設けられている。溝４３は、直線上に並ばない３箇所に設ければ、露出予定面に対する研磨面の傾斜の有無を特定することができる。また、平面視において矩形の半導体チップ２の少なくとも２辺に溝４３を設ければ、少なくとも、露出予定面に平行な一軸周りの研磨面の傾斜をチェックすることができる。
【００４９】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００５０】
１；半導体装置
２；半導体チップ
３；被研磨層
４；裏面側ヒートシンク
５；裏面側ハンダ層
６；裏面電極
１１；封止樹脂
１２；おもて面側ヒートシンク
１３；おもて面側ハンダ層
１４；スペーサ
１５；ゲート電極
１６；ボンディングワイヤ
２１；基板
２２；配線パターン
４１；周壁（残厚確認部）
４２；傾斜面
４３；溝
４４；側端面
４５；基部
４７；突条
Ｐ；積層方向
Ｍ１；研磨面
Ｍ２；研磨面
Ｓ１；仮想線
Ｓ２；仮想線
【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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【図１１】
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【図１２】
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