(57)【要約】【課題】構成部材を損傷させることなく、樹脂を除去する時間を短縮できる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】樹脂除去工程では、樹脂２０の方が構成部材１０よりもレーザＬの吸収率が大きくなる波長を有するレーザＬを集光レンズ６０にて集光させる。そして、集光レンズ６０を通過したレーザＬが形成する領域において、構成部材１０が損傷するエネルギーを有する領域を第１領域Ｌ１、第１領域Ｌ１のエネルギーより小さいエネルギーを有する領域を第２領域Ｌ２としたとき、第１領域Ｌ１を樹脂２０にのみ照射して樹脂２０を除去する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（１１）を有する構成部材（１０）を樹脂（２０）で封止する工程と、
前記樹脂にレーザ（Ｌ）を照射することにより、前記構成部材の一部が露出するように前記樹脂を除去する除去工程と、を行う半導体装置の製造方法において、
前記樹脂除去工程では、前記樹脂の方が前記構成部材よりも吸収率が大きくなる波長を有する前記レーザを集光レンズ（６０）にて集光させ、前記集光レンズを通過した前記レーザが形成する領域において、前記構成部材が損傷するエネルギーを有する領域を第１領域（Ｌ１）、前記第１領域のエネルギーより小さいエネルギーを有する領域を第２領域（Ｌ２）としたとき、前記第１領域を前記樹脂にのみ照射することにより、前記樹脂を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂除去工程では、前記構成部材に前記第２領域のみが照射されるように前記レーザを照射する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】
前記樹脂除去工程では、前記構成部材の一面に対する法線方向に対して、前記集光レンズの中心を通過する前記レーザが所定角度傾いた方向から前記レーザを照射することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂除去工程では、前記構成部材の一面に対する法線方向に対して、前記法線方向と垂直となる方向から前記レーザを照射することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記集光レンズとして、前記樹脂側と反対側に曲面を有するものを用い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の製造方法。
【請求項６】
前記集光レンズとして、前記樹脂側に曲面を有するものを用い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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂の内部に封止された構成部材の一部が当該樹脂から露出した半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、リードフレームに半導体チップが搭載され、リードフレームの一部が樹脂から露出した半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような半導体装置は、リードフレーム上に半導体チップを搭載し、リードフレームおよび半導体チップを樹脂で封止した後、リードフレームの一部が露出するように、樹脂にレーザを照射して除去することにより製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５８６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年では、樹脂を除去する時間を短縮することによってリードタイムを短縮化することが望まれている。
【０００６】
このため、本出願人は、特願２０１１−２６３８００において、樹脂の内部に封止された構成部材の一部を露出させる際、樹脂の方が構成部材よりも吸収率が大きくなる波長を有するレーザを照射することを提案している。これによれば、レーザのエネルギーを大きくすることによって樹脂の除去効率を向上させても、構成部材はレーザを吸収しにくいため（レーザが透過するため）、構成部材を損傷させることなく、樹脂を効率よく除去できる。つまり、構成部材を損傷させることなく、樹脂を除去する時間を短縮できる。
【０００７】
しかしながら、このような製造方法においても、レーザのエネルギーを大きくしすぎると、構成部材はレーザを吸収しにくいものの多少は吸収してしまうため、構成部材が損傷する可能性がある。
【０００８】
なお、上記では、リードフレーム（構成部材）の一部を樹脂から露出させる場合について説明したが、例えば、半導体チップ（構成部材）の一部を樹脂から露出させるためにレーザを照射する場合についても同様の問題が発生する。
【０００９】
本発明は上記点に鑑みて、構成部材を損傷させることなく、樹脂を除去する時間を短縮できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１１）を有する構成部材（１０）を樹脂（２０）で封止する工程と、樹脂にレーザ（Ｌ）を照射することにより、構成部材の一部が露出するように樹脂を除去する除去工程と、を行う半導体装置の製造方法において、樹脂除去工程では、樹脂の方が構成部材よりも吸収率が大きくなる波長を有するレーザを集光レンズ（６０）にて集光させ、集光レンズを通過したレーザが形成する領域において、構成部材が損傷するエネルギーを有する領域を第１領域（Ｌ１）、第１領域のエネルギーより小さいエネルギーを有する領域を第２領域（Ｌ２）としたとき、第１領域を樹脂にのみ照射することにより、樹脂を除去することを特徴としている。
【００１１】
これによれば、レーザを集光レンズで集光させることによって構成部材が損傷する大きいエネルギーを有する第１領域を形成し、当該第１領域を樹脂に照射して除去している。このため、樹脂を除去する時間を短縮できる。
【００１２】
なお、この欄および特許請求の範囲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ものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態における半導体装置の平面図である。
【図２】図１中のII−II線に沿った概略断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における半導体装置の製造工程を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】レーザが集光レンズを通過した後の第１領域と第２領域との関係を示す模式図である。
【図６】樹脂を除去する際の模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態における樹脂を除去する際の模式図である。
【図８】本発明の第３実施形態における樹脂を除去する際の模式図である。
【図９】本発明の第４実施形態における樹脂を除去する際の模式図である。
【図１０】本発明の第５実施形態における樹脂を除去する際の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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、同一符号を付して説明を行う。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態の半導体装置は、図１および図２に示されるように、半導体チップ１０の一部が樹脂２０に封止されて構成されている。なお、本実施形態では、半導体チップ１０が本発明の構成部材に相当している。
【００１６】
半導体チップ１０は、表面１１および裏面１２と、表面１１および裏面１２の端部（端辺）を連結する４つの側面１３〜１６を有する矩形板状のシリコン基板等を用いて構成されている。本実施形態では、長手方向の一端１０ａ側の側面を側面１３とし、当該側面と対向する側面を側面１４とし、一端１０ａから他端１０ｂに延びる側面を側面１５、１６としている。なお、本実施形態では、表面１１が本発明の一面に相当している。
【００１７】
そして、他端１０ｂ側の表面１１に物理量に応じたセンサ信号を出力するセンシング部１７が形成されている。本実施形態では、半導体チップ１０の裏面１２に異方性エッチング等で凹部１８が形成され、当該凹部１８によって構成される薄肉のダイヤフラム１９を用いてセンシング部１７が形成されている。つまり、本実施形態の半導体チップ１０は、ダイヤフラム１９が圧力検出を行うのに用いられる圧力センサや、ダイヤフラム１９に熱式流量素子が形成される熱式流量センサ等である。
【００１８】
また、半導体チップ１０には、特に図示していないが、不純物を拡散させて構成される拡散配線や、ＳｉＮ、ＳｉＯ２等の無機物質等で構成される保護膜等が適宜形成されている。
【００１９】
そして、半導体チップ１０は、センシング部１７が形成された他端１０ｂ側が突出するように、裏面１２が基板３０にエポキシ樹脂等の接着剤４０等を介して固定されている。基板３０は、Ｃｕや４２アロイ等の金属がエッチングやプレス等されたリードフレームや、プリント基板、セラミック基板、フレキシブル基板等の配線基板で構成されている。
【００２０】
なお、半導体チップ１０と基板３０とは、図示しないボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。また、特に図示していないが、基板３０の一部は端子部として構成されている。
【００２１】
そして、半導体チップ１０および基板３０は、センシング部１７が形成されている側の他端１０ｂが露出すると共に端子部が露出するように、樹脂２０で封止されている。この樹脂２０は、エポキシ樹脂等のモールド樹脂であり、金型を用いたトランスファーモールド法等によって形成された後、適宜除去されたものである。
【００２２】
以上が本実施形態における半導体装置の構成である。次に、上記半導体装置の製造方法について図３〜図６を参照しつつ説明する。
【００２３】
まず、図３（ａ）および図４（ａ）に示されるように、半導体チップ１０の他端１０ｂ側が突出するように、接着剤４０を介して半導体チップ１０を基板３０に固定する。そして、半導体チップ１０および基板３０を覆う樹脂２０をトランスファーモールド法等によって形成する。なお、基板３０の端子部は、この工程の際に樹脂２０から露出するようにしてもよいし、後述する半導体チップ１０を樹脂２０から露出させる方法と同様の方法によって樹脂２０から露出するようにしてもよい。
【００２４】
次に、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示されるように、半導体チップ１０の表面１１に対する法線方向からレーザＬを照射し、図３（ｃ）および図４（ｃ）に示されるように、センシング部１７が形成されている半導体チップ１０の他端１０ｂ側を封止する樹脂２０を除去することによって上記半導体装置が製造される。なお、基板３０の端子部が樹脂２０に封止されている場合には、レーザＬを照射して端子部も露出させる。以下に、半導体チップ１０の他端１０ｂ側を封止する樹脂２０を除去する工程について具体的に説明する。
【００２５】
図４（ｂ）に示されるように、レーザＬを発振するレーザ光源５０を用いるが、レーザ光源５０としては、樹脂２０の方が半導体チップ１０よりも吸収率が大きくなる波長を有するレーザＬを発振するものを用意する。例えば、レーザ光源５０としては、ＣＯ２（波長：約１０μｍ）、ＥｒＹＡＧ（波長：約３μｍ）、ＨｏＹＡＧ（波長：約１．５μｍ）、およびファイバーレーザ等の波長が１μｍを超えるレーザＬを発振するものを用意する。
【００２６】
一方、半導体チップ１０としては、このレーザＬに合わせて、樹脂２０よりもレーザＬの吸収率が小さい材料で構成されるものを用いる。なお、本実施形態の半導体チップ１０は、上記のように、シリコン基板に拡散配線や保護膜等が形成されて構成されているが、樹脂２０よりもレーザＬの吸収率が小さくなる材料を用いて構成されている。
【００２７】
そして、レーザ光源５０と樹脂２０との間に、レーザ光源５０側に曲面を有する集光レンズ６０を配置し、レーザ光源５０から発振されたレーザＬを集光レンズ６０を通過させて樹脂２０に照射する。
【００２８】
具体的には、集光レンズ６０を通過したレーザＬは、焦点付近に集束する。そして、焦点付近の領域の中心部分は、半導体チップ１０がレーザＬを吸収しにくいものの、エネルギーが大きすぎるために半導体チップ１０を加工する領域となる。言い換えると、焦点付近の領域の中心部分は、半導体チップ１０が損傷する領域となる。つまり、集光レンズ６０を通過したレーザＬは、図５に示されるように、焦点付近の領域の中心部分に半導体チップ１０を損傷してしまうエネルギーを有する第１領域Ｌ１を形成し、当該第１領域Ｌ１の周囲に半導体チップ１０を損傷させないエネルギーを有する第２領域Ｌ２を形成する。
【００２９】
なお、図５では、集光レンズ６０の中心を通過するレーザＬと平行となる方向（光軸と平行となる方向）をＺ方向とし、焦点から集光レンズ６０側の距離を負とすると共に焦点から樹脂２０側の距離を正としている。
【００３０】
このため、図６に示されるように、第１領域Ｌ１が樹脂２０のみに照射されるようにレーザＬを照射し、樹脂２０を昇華させて除去する。言い換えると、第１領域Ｌ１が半導体チップ１０と重ならないように、レーザＬを照射して樹脂２０を除去する。
【００３１】
そして、図３（ｂ）に示されるように、半導体チップ１０の表面１１の外郭よりもはみ出すようにレーザＬを走査させることにより、半導体チップ１０における他端１０ｂ側を封止する樹脂２０を除去する。
【００３２】
なお、特に図示していないが、集光レンズ６０は制御装置等によって変位可能とされており、集光レンズ６０と樹脂２０との間隔が適宜変更可能とされている。つまり、レーザＬが半導体チップ１０にも照射される場合には、集光レンズ６０の位置が適宜変更されて半導体チップ１０には第２領域Ｌ２のみが照射されるようになっている。
【００３３】
また、図６では、レーザＬをアウターフォーカスにして照射しているが、レーザＬをインナーフォーカスにして照射してもよい。すなわち、集光レンズ６０の中心を通過するレーザＬと垂直となる方向（光軸と垂直となる方向）のエネルギー分布は、焦点からの距離が等しい場合、最大エネルギーがアウターフォーカス側の方が大きくなるが、インナーフォーカスにてレーザＬを樹脂２０に照射しても特に問題はない。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態では、レーザＬを集光レンズ６０にて集光し、半導体チップ１０が損傷してしまう大きいエネルギーを有する第１領域Ｌ１を樹脂２０に照射して樹脂２０を除去している。このため、樹脂２０を除去する時間を短縮することができる。なお、半導体チップ１０にレーザＬが照射される場合には、半導体チップ１０には第２領域Ｌ２のみが照射されるため、半導体チップ１０が損傷することもない。
【００３５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してレーザＬを照射する方向を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３６】
図７に示されるように、本実施形態では、レーザＬを照射して樹脂２０を除去する際、半導体チップ１０の表面１１に対する法線方向に対して傾いた方向からレーザＬを照射する。言い換えると、半導体チップ１０の表面１１に対する法線方向に対して集光レンズ６０の中心を通過するレーザＬが所定角度だけ傾いた方向から照射する。つまり、半導体チップ１０の表面１１に対する法線方向に対して光軸が非平行となるように、レーザＬを照射する。
【００３７】
これによれば、半導体チップ１０の裏面１２側の端部に位置する樹脂２０も効率的に除去しつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
すなわち、集光レンズ６０でレーザＬを集光した場合、第１領域Ｌ１が光軸に対してほぼ左右対称に形成される（図５（ｂ）参照）。また、焦点からの距離が等しい場合、最大エネルギーはアウターフォーカス側の方が大きくなる。
【００３９】
このため、アウターフォーカスにてレーザＬを樹脂２０に照射する場合、半導体チップ１０の表面１１に対する法線方向からレーザＬを照射すると、半導体チップ１０の裏面１２側の端部に光軸を一致させることが困難である。これに対し、半導体チップ１０の表面１１に対する法線方向に対して傾いた方向からレーザＬを照射することにより、第１領域Ｌ１近傍の光軸を端部に一致させることができる。したがって、半導体チップ１０の裏面１２側の端部に位置する樹脂２０も効率的に除去できる。なお、半導体チップ１０の裏面１２側の端部とは、裏面１２と側面１４〜１６との連結部分のことである。
【００４０】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してレーザＬを照射する方向を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４１】
図８に示されるように、本実形態では、側面１４に対する法線方向からレーザＬを照射して樹脂２０を除去している。このように、レーザＬを照射する方向は特に限定されるものではなく、第１領域Ｌ１が半導体チップ１０と重ならないようにレーザＬを照射することにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
なお、ここでは特に図示しないが、例えば、半導体チップ１０の側面１５、１６や裏面１２に対する法線方向からレーザＬを照射してもよい。
【００４３】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して集光レンズ６０の形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４４】
図９に示されるように、本実形態では、レーザ光源５０と樹脂２０との間に、樹脂２０側に曲面を有する集光レンズ６０を配置している。
【００４５】
これによれば、レーザ光源５０側に曲面を有する集光レンズ６０を配置する場合と比較して、焦点の径が大きくなるが、第１領域Ｌ１が小さくなる。このため、局所的に樹脂２０を効率よく除去できる。
【００４６】
なお、ここでは、樹脂２０側に曲面を有する集光レンズ６０を用いた例について説明したが、レーザ光源５０側に曲面を有する集光レンズ６０を用いても、曲面の曲率等を適宜設定して球面収差を大きくすることにより、本実施形態の効果を得ることができる。
【００４７】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して２つのレーザ光源５０を用いるものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４８】
図１０に示されるように、本実施形態では、２つのレーザ光源５０を用意し、各レーザ光源５０から発振されるレーザＬをそれぞれ異なる集光レンズ６０を通過させて樹脂２０に照射している。これによれば、さらに樹脂２０を除去する時間を短縮しつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００５０】
例えば、上記各実施形態において、半導体チップ１０としては、シリコン基板を用いたものではなく、例えば、ＳｉＣ基板を用いたものでもよい。このように、ＳｉＣ基板を用いたとしても、第１領域Ｌ１、第２領域Ｌ２を適宜規定し、第１領域Ｌ１が半導体チップ１０と重ならないようにレーザＬを照射すればよい。
【００５１】
また、半導体チップ１０の樹脂２０から露出する部分は、センシング部１７でなくてもよく、例えば、パワー素子等が形成された発熱部であってもよい。
【００５２】
そして、基板３０には、半導体チップ１０以外の他の電子素子や回路チップ等が搭載されていてもよい。そのような場合には、半導体チップ１０とこれら他の電子素子や回路チップとが、さらに樹脂２０の内部にてワイヤボンディング等により接続されていてもよい。
【００５３】
さらに、上記各実施形態では、樹脂２０に封止された半導体チップ１０の一部を露出させる方法として説明したが、樹脂２０に封止されるものは半導体チップ１０に限定されるものではない。すなわち、例えば、樹脂２０に封止されたリードフレームの一部を露出させる際に本発明を適用することもできる。
【００５４】
そして、上記各実施形態において、集光レンズ６０と樹脂２０との間隔を変更する場合、樹脂２０を変位させることによって間隔を変更してもよい。また、レーザＬを走査させたときに半導体チップ１０に第１領域Ｌ１が重ならないように集光レンズ６０の位置を予め調整することにより、レーザＬを走査させたときの集光レンズ６０と樹脂２０との間隔を一定に保持してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０    半導体チップ（構成部材）
２０    樹脂
Ｌ      レーザ
Ｌ１    第１領域
Ｌ２    第２領域
【図１】
2014183198.tif 000003
【図２】
2014183198.tif 000004
【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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