(57)【要約】【課題】アイランドレス構造の半導体装置であって、素子の割れが抑制された半導体装置を提供する。【解決手段】この発明のセンサ１００は、素子１０と複数のリード端子２１〜２４と複数の導体３１，３２と封止部５０を備える。素子１０は、磁電変換機能または光電変換機能を有する素子であり、基板１１と、基板１１上に形成された活性層１２と、活性層１２と電気的に接続された複数の電極１３ａ〜１３ｄとを有する。複数のリード端子２１〜２４は、平面視でホール素子１０の周囲に配置されている。導体３１，３２は、ホール素子１０の複数の電極１３ａ〜１３ｄと複数のリード端子２１〜２４とを、それぞれ電気的に接続する。封止部５０は、合成樹脂を含有し、ホール素子１０の活性層１２側の面１０ａ、ホール素子１０の側面１０ｂ、ホール素子１０の活性層１２とは反対側の面である裏面の外縁部１１１ａ、および複数の導体３１，３２を覆う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁電変換機能または光電変換機能を有する素子であって、基板と、前記基板上に形成された活性層と、前記活性層と電気的に接続された複数の電極と、を有する素子と、
平面視で前記素子の周囲に配置された複数のリード端子と、
前記素子の前記複数の電極と前記複数のリード端子とを、それぞれ電気的に接続する複数の導体と、
合成樹脂を含有する封止部であって、前記素子の前記活性層側の面、前記素子の側面、前記素子の前記活性層とは反対側の面である裏面の外縁部、および前記複数の導体を覆う封止部と、
を備え、
前記裏面は露出面を有する半導体装置。
【請求項２】
前記基板の平面形状は多角形であり、前記基板の前記活性層とは反対側の面における前記多角形の角部が前記封止部で覆われている請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記裏面の５％以上５０％以下が前記封止部で覆われている請求項１または２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記基板の前記活性層とは反対側の面の外縁部を覆う前記封止部の厚さは１μｍ以上３０μｍ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記素子は、前記基板の前記活性層とは反対側の面の前記封止部で覆われていない部分を覆う保護層を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記素子は厚さが１００μｍ以下のホール素子である請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記素子は厚さが２５０μｍ以下の赤外線検出素子である請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記素子は厚さが２５０μｍ以下の赤外線発光素子である請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項９】
磁電変換機能または光電変換機能を有する素子であって、基板と、前記基板上に形成された活性層と、を有する素子と、
前記素子の前記活性層側の面と、前記素子の前記活性層とは反対側の面である裏面の外縁部と、を少なくとも覆う封止部と、
を備え、
前記裏面は露出面を有する半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化に伴い、電子部品の小型・薄型化が進展している。特に、磁気センサや赤外線センサでは、センサの厚さが電子機器の厚さに影響を与える場合が多いため、パッケージの薄型化が強く求められている。
例えば、特許文献１では、磁気センサの薄型化に関し、パッケージをアイランドレス構造（ホール素子を載置するためのアイランド部を省いた構造）にすることが提案されている。つまり、アイランドレス構造の磁気センサは、封止樹脂の下面からホール素子が露出する構造を有する。そして、特許文献１に記載されたアイランドレス構造の磁気センサでは、ホール素子を構成する基板の裏面の全面に保護層が形成され、この保護層が封止樹脂の下面から露出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２１５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
封止樹脂の下面から素子が露出するアイランドレス構造のセンサには、素子の露出部に割れが生じやすいという問題点がある。
この発明の課題は、素子の割れが抑制されたアイランドレス構造の半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明の一態様の半導体装置は、下記の構成要件(1)〜(5)を有する。
(1)磁電変換機能または光電変換機能を有する素子であって、基板と、基板上に形成された活性層と、活性層と電気的に接続された複数の電極と、を有する素子を備えている。
(2)平面視で素子の周囲に配置された複数のリード端子を備えている。
(3)素子の複数の電極と複数のリード端子とを、それぞれ電気的に接続する複数の導体を備えている。
(4)合成樹脂を含有する封止部を備えている。この封止部は、素子の活性層側の面、素子の側面、素子の活性層とは反対側の面である裏面の外縁部、および複数の導体を覆う。
(5)素子の裏面は露出面を有する。
【０００６】
また、この発明の他の態様の半導体装置は、下記の構成要件(11)〜(13)を有する。
(11)磁電変換機能または光電変換機能を有する素子であって、基板と、基板上に形成された活性層と、を有する素子を備えている。
(12)素子の活性層側の面と、素子の活性層とは反対側の面である裏面の外縁部と、を少なくとも覆う封止部を備えている。
(13)素子の裏面は露出面を有する。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の一態様によれば、素子の割れが抑制されたアイランドレス構造の半導体装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一実施形態のセンサ（磁気センサ）を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、（ｂ）のＣ−Ｃ断面に対応する断面図（ｃ）、底面図（ｄ）である。
【図２】図１の磁気センサの製造方法を説明する図であって、基板の表面にホール素子が形成された状態を示す平面図である。
【図３】図１の磁気センサの製造方法を説明する図であって、ホール素子が形成された基板の裏面に対して保護層を形成する工程を示す断面図である。
【図４】図１の磁気センサの製造方法を説明する図であって、ホール素子が形成された基板の裏面に保護層が形成された状態を示す平面図である。
【図５】図１の磁気センサの製造方法を工程順に説明する平面図である。
【図６】図５（ｃ）の工程の好ましい方法を説明する平面図である。
【図７】図１の磁気センサの製造方法の樹脂封止工程以降を工程順に説明する平面図である。
【図８】第二実施形態のセンサ（赤外線センサ）を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、（ｂ）のＣ−Ｃ断面に対応する断面図（ｃ）、底面図（ｄ）である。
【図９】実施形態のセンサの製造方法を説明する図であって、素子が形成された基板の裏面に対して保護層を形成する工程として、図３に示す方法とは異なる方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
なお、以下の説明で使用する図において、図示されている各部の寸法関係は、実際の寸法関係と異なる場合がある。
【００１０】
〔第一実施形態〕
第一実施形態として、磁電変換機能を有する素子としてホール素子を用いた半導体装置である磁気センサについて説明する。
［磁気センサの構成］
図１に示すように、この実施形態の磁気センサ１００は、ホール素子１０と、四個（複数）のリード端子２１〜２４と、四本（複数）の導体３１〜３４と、合成樹脂製の封止部５０と、外装メッキ層６０とを有する。磁気センサ１００は、ホール素子１０を載置するためのアイランド部を有さない。つまり、磁気センサ１００はアイランドレス構造を有する。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、磁気センサ１００は直方体の外観形状を有する。この直方体の内部に、ホール素子１０と、リード端子２１〜２４と、導体３１〜３４が配置されている。封止部５０をなす合成樹脂は、これらの部品と直方体をなす六個の面との間を埋めるとともに、六個の面を形成している。つまり、封止部５０は、ホール素子１０の基板側を下側とした時に最上面となる第一面５１と、最下面となる第二面５２と、二対の側面５３，５４を有する。図１（ｂ）において、封止部５０は、第二面５２のみが表示されている。
【００１２】
＜ホール素子＞
図１（ｂ）に示すように、ホール素子１０は、基板１１と、基板１１上に形成された半導体薄膜で形成された活性層（磁気感受部）１２と、活性層１２と電気的に接続された四個（複数）の電極１３ａ〜１３ｄを有する。
図１（ｃ）（ｄ）に示すように、基板１１の平面形状は正方形（多角形）である。基板１１は、例えば、半絶縁性のガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を含む材料で形成されている。また、基板１１としては、シリコン（Ｓｉ）などを含む材料で形成された半導体基板や、フェライト基板などの磁気を収束する効果のある基板を用いることもできる。
【００１３】
活性層１２は、例えば、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）やガリウムヒ素などの化合物半導体を含む材料で形成された薄膜である。
ホール素子１０の厚さは、例えば１００μｍ以下である。
また、ホール素子１０は絶縁層４０を有する。絶縁層４０は、ホール素子１０の基板１１の裏面（活性層１２とは反対側の面）１１１の外縁部１１１ａを除いた部分（中央部）１１１ｂに、接触状態で配置されている。つまり、絶縁層４０により、基板１１の裏面１１１の封止部５０で覆われていない部分が覆われている。絶縁層４０の下面（ホール素子１０の活性層とは反対側の面である裏面）４０ａは、封止部５０の第二面５２と同一面内にある。
【００１４】
このように、ホール素子１０の裏面は、絶縁層４０の下面４０ａと基板１１の裏面１１１の外縁部１１１ａで構成され、絶縁層４０の下面４０ａが露出面となっている。つまり、ホール素子１０の裏面は露出面を有する。
絶縁層４０をなす材料としては、合成樹脂や金属酸化物が挙げられる。絶縁層４０は、合成樹脂を含む材料で形成された層と金属酸化物を含む材料で形成された層のいずれか一層で構成されていてもよいし、これらの層の二層構造であってもよい。合成樹脂の例としては、フォトレジスト材（ネガ型でもポジ型でも可）や、エポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂にフィラーを含む材料が挙げられる。フィラーの材質としては、シリ力（ＳｉＯ2）やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などのセラミックスが好ましい。金属酸化物としては、酸化チタン（ＴｉＯ2）などが使用できる。
【００１５】
絶縁層４０がフィラー入りの合成樹脂を含む材料で形成される場合、絶縁層４０がホール素子１０の裏面１１１を覆っている部分の厚さは、フィラーの寸法で決まる。この厚さは例えば２μｍ以上とするが、ホール素子１０の保護の観点から１０μｍ以上３０μｍ以下とすることが好ましい。絶縁層４０が金属酸化物の場合は、製法上、膜厚を厚くすると生産コスト高くなるため、例えば、１μｍ程度にすることが好ましい。
なお、「フィラーの寸法」とは、球状のフィラーの場合は球の直径であり、球体が破砕された形状を有するフィラーの場合は、元の球体の径方向で最も大きい部分の寸法であり、繊維状のフィラーの場合は繊維断面の長径である。
【００１６】
＜リード端子＞
リード端子２１〜２４は、磁気センサ１００と外部との電気的接続を得るための端子である。図１（ｂ）に示すように、リード端子２１〜２４は、平面視でホール素子１０の周囲に配置されている。
図１（ａ）〜（ｄ）に示すように、リード端子２１〜２４は、上面（第一面５１側の面）２１ａ〜２４ａと、内側面２１ｂ〜２４ｂと、封止部５０の側面５３と同一面となる外側面２１ｃ〜２４ｃと、封止部５０の側面５４と同一面となる外側面２１ｄ〜２４ｄと、封止部５０の第二面５２と同一面となる下面２１ｅ〜２４ｅと、切欠き部２１ｆ〜２４ｆを有する。切欠き部２１ｆ〜２４ｆは、リード端子２１〜２４の下半分が欠けている形状の部分であり、封止部５０の側面５４側に存在する。
【００１７】
リード端子２１〜２４は、例えば、銅（Ｃｕ）または銅合金、鉄（Ｆｅ）または鉄を含む合金等の金属材料で形成され、特に銅製であることが好ましい。リード端子２１〜２４の上面２１ａ〜２４ａまたは下面２１ｅ〜２４ｅの一部がエッチング（即ち、ハーフエッチング）されていてもよい。また、リード端子２１〜２４の上面２１ａ〜２４ａの一部に、銀（Ａｇ）めっき、またはニッケル（Ｎｉ）−パラジウム（Ｐｄ）−金（Ａｕ）めっきが施されていてもよい。また、リード端子２１〜２４の下面２１ｅ〜２４ｅに、ニッケル（Ｎｉ）−パラジウム（Ｐｄ）−金（Ａｕ）めっき又はスズ（Ｓｎ）めっきが施されていてもよい。
【００１８】
＜導体＞
図１（ｂ）に示すように、導体３１〜３４は、ホール素子１０が有する電極１３ａ〜１３ｄと、リード端子２１〜２４とを、それぞれ電気的に接続している。具体的には、導体３１がリード端子２１と電極１３ａとを接続し、導体３２がリード端子２２と電極１３ｂとを接続し、導体３３がリード端子２３と電極１３ｃとを接続し、導体３４がリード端子２４と電極１３ｄとを接続している。
導体３１〜３４は、例えば、金、銀、または銅を含む材料で形成されている。
【００１９】
＜封止部＞
図１（ｃ）（ｄ）に示すように、封止部５０は、ホール素子１０の活性層１２側の面（基板１１とは反対側の面）１０ａと側面１０ｂ、基板１１の裏面１１１の外縁部（ホール素子１０の裏面）１１１ａ、絶縁層４０の四つの側面４０ｂ、電極１３ａ〜１３ｄ、リード端子２１〜２４の上面（第一面５１側の面）２１ａ〜２４ａと内側面２１ｂ〜２４ｂと切欠き部２１ｆ〜２４ｆ、および導体３１〜３４を覆っている。
リード端子２１〜２４の外側面２１ｃ〜２４ｃは、封止部５０の側面５３と同一面にある。リード端子２１〜２４の外側面２１ｄ〜２４ｄは、封止部５０の側面５４と同一面にある。リード端子２１〜２４の下面２１ｅ〜２４ｅおよび絶縁層４０の下面４０ａは、封止部５０の第二面５２と同一面にある。
【００２０】
図１（ｄ）に示すように、基板１１の裏面１１１における、基板１１の平面形状をなす正方形の四つの角部が、封止部５０で覆われている。また、基板１１の裏面１１１の封止部５０で覆われている外縁部１１１ａは、裏面１１１の５％以上５０％以下の範囲であり、好ましくは１５％以上５０％以下の範囲であり、さらに好ましくは２５％以上５０％以下の範囲である。
【００２１】
上述のように、ホール素子１０の裏面は、絶縁層４０の下面４０ａと基板１１の裏面１１１の外縁部１１１ａで構成され、絶縁層４０の下面４０ａが露出面となっている。つまり、この実施形態の磁気センサ１００では、ホール素子１０の裏面を構成する絶縁層４０の下面４０ａと基板１１の裏面１１１の外縁部１１１ａのうち、基板１１の裏面１１１の外縁部１１１ａのみが封止部５０で覆われている。
【００２２】
よって、ホール素子１０の裏面の封止部５０で覆われている部分は、ホール素子１０の裏面の５％以上５０％以下の範囲であり、好ましくは１５％以上５０％以下の範囲であり、さらに好ましくは２５％以上５０％以下の範囲である。
また、封止部５０の厚さのうち、基板１１の裏面１１１の外縁部１１１ａを覆う部分（素子下部被覆部）５０ａの厚さは、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲にすることが好ましい。その理由は以下の通りである。
【００２３】
つまり、絶縁層４０が合成樹脂の場合に、絶縁層４０を好ましい厚さである１０μｍ以上３０μｍ以下とした場合、素子下部被覆部５０ａの厚さを１０μｍ以上３０μｍ以下とすることで、絶縁層４０の下面４０ａと素子下部被覆部５０ａの下面（封止部５０の第二面５２）を同一面にすることができる。また、絶縁層４０が金属酸化物の場合に、絶縁層４０を好ましい厚さ１μｍ程度とすることで、絶縁層４０の下面４０ａと素子下部被覆部５０ａの下面（封止部５０の第二面５２）を同一面にすることができる。
【００２４】
よって、これらの場合を合わせると、絶縁層４０を好ましい厚さにする場合、絶縁層４０の下面４０ａと素子下部被覆部５０ａの下面（封止部５０の第二面５２）を同一面にすることができる素子下部被覆部５０ａの厚さは、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲となる。
封止部５０をなす合成樹脂には、絶縁性、線膨張係数がリード端子と近い値であること、耐衝撃性、耐熱性（磁気センサ１００をリフローハンダ付けする時の高熱に耐えられること）、および耐吸湿性が求められる。
【００２５】
封止部５０をなす合成樹脂の線膨張係数がリード端子の線膨張係数に近い値であると、熱ストレスで磁気センサ１００のパッケージに生じる応力が抑制されるため、パッケージに割れが生じにくくなる。そのため、例えば、リード端子が銅製である場合、封止部５０の材料として、銅の線膨張係数（１６．８×１０-6／℃）に近い線膨張係数を有する合成樹脂を用いることが好ましい。
【００２６】
耐衝撃性に関しては、封止部５０の材料として、弾性率の高い合成樹脂を用いることが好ましい。
封止部５０をなす合成樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂、テフロン（登録商標）が挙げられる。これらの樹脂の線膨張係数は１０〜２０×１０-6／℃程度である。封止部５０は、１種類の合成樹脂で形成されていてもよいし、２種類以上の合成樹脂で形成されていてもよい。また、後述のシートを用いた成形法を採用して封止部５０を形成する場合は、封止部５０の第一面５１側の部分に、このシートを構成する合成樹脂が存在していてもよい。
【００２７】
＜外装メッキ層＞
外装メッキ層６０は、封止部５０の第二面５２と同一面にあるリード端子２１〜２４の下面（裏面）２１ｅ〜２４ｅに形成されている。外装めっき層６０は、例えば、スズ（Ｓｎ）で形成されている。
【００２８】
［動作］
この実施形態の磁気センサ１００を用いて磁気（磁界）を検出する場合には、例えば、リード端子２１を電源電位（＋）に接続すると共に、リード端子２２を接地電位（ＧＮＤ）に接続して、リード端子２１からリード端子２２に電流を流す。そして、リード端子２３，２４間の電位差Ｖ１−Ｖ２（＝ホール出力電圧ＶＨ）を測定する。また、測定されたホール出力電圧ＶＨの大きさから磁界の大きさを検出し、ホール出力電圧ＶＨの正負から磁界の向きを検出する。
【００２９】
［作用、効果］
この実施形態の磁気センサ１００は、ホール素子１０を構成する基板１１が正方形であり、基板１１の裏面１１１の外縁部１１１ａが、ホール素子１０の側面１０ｂから連続して封止部５０で覆われている。また、この覆われている部分（素子下部被覆部５０ａ）は、基板１１をなす正方形の四つの角部を含み、裏面１１１の面積の５％以上５０％以下の範囲、好ましくは１５％以上５０％以下の範囲、さらに好ましくは２５％以上５０％以下となる範囲に存在する。
【００３０】
これにより、この実施形態の磁気センサ１００は、アイランドレス構造で薄い（厚さが１００μｍ以下の）ホール素子１０を有するが、基板１１の裏面１１１の外縁部１１１ａが、ホール素子１０の側面１０ｂから連続して封止部５０で覆われているため、ホール素子１０に割れが生じにくいものとなっている。特に、基板１１の平面形状が角部を有する平面形状の場合、角部を基点に発生した応力に起因してホール素子１０に割れが発生する可能性が高くなるが、この実施形態の磁気センサ１００では、角部が封止部５０で覆われているため、その可能性を低くできる。
【００３１】
基板１１の裏面１１１の封止部５０で覆われている外縁部１１１ａの面積が、基板１１の裏面１１１の面積の５％未満であると、ホール素子１０が割れにくくなる効果が得られない場合がある。また、この比率（封止部による基板外縁部の被覆率）が５０％を超えると、相対的に絶縁層４０で覆われている面積が小さくなる。このため、絶縁層４０が存在することで得られる性能、すなわちホール素子１０への電流リークの防止効果が十分に得られない場合がある。
【００３２】
つまり、ホール素子１０を構成する基板１１の裏面１１１には、絶縁層４０と封止部５０の素子下部被覆部５０ａが存在するが、素子下部被覆部５０ａは封止部５０の一部であるため、絶縁層４０とは異なる材質で形成される場合がある。この場合には、封止部５０による基板外縁部の被覆率は５０％以下であることが好ましい。
また、第一実施形態の磁気センサ１００によれば、基板１１の裏面１１１の中央部１１１ｂが絶縁層４０で覆われているため、はんだを用いた実装時に、はんだとホール素子１０との接触が阻害されることで、ホール素子１０への電流リークを防止できる。
【００３３】
［製法］
図２〜図７を用いて、実施形態の磁気センサ１００の製造方法を説明する。
先ず、図２に示すように、ガリウムヒ素を含む材料で形成され、複数のホール素子１０のパターンが形成されたウエハ１５０を用意する。次に、ウエハ１５０の裏面（ホール素子１０のパターンが形成された面とは反対側の面）１５１を所定の厚さ（例えば、１００μｍ）になるように研削する。この研削方法としては、スラリー（研磨剤と水やアルコール等の混合物）を用いて研磨する方法や、酸等の薬液で研磨する方法がある。
【００３４】
次に、ウエハ１５０の裏面１５１の各ホール素子１０の位置に、平面形状がホール素子１０より小さい絶縁層４０を形成する。絶縁層４０の形成方法としては、例えば図３に示す方法が挙げられる。
図３に示す方法では、先ず、図３（ａ）に示すように、ガリウムヒ素で形成されたウエハ１５０の裏面１５１（つまり、ホール素子１０の基板１１の裏面１１１）に、フォトリソグラフィ法により、各ホール素子１０の位置に開口部１４１を有するレジストパターン１４０を形成する。次に、この状態のウエハ１５０の裏面１５１に、スパッタリング法または蒸着法により金属酸化物膜４１を形成する。これにより、図３（ｂ）に示すように、レジストパターン１４０の上面とレジストパターン１４０の開口部１４１内に（つまり、ウエハ１５０の裏面１５１に直接）、金属酸化物膜４１が形成される。
【００３５】
次に、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＮＰ）等の薬液を用い、図３（ｂ）の状態のウエハ１５０の裏面１５１からレジストパターン１４０を除去することで、図３（ｃ）に示すように、ウエハ１５０の裏面１５１に直接形成された金属酸化物膜４１のみを絶縁層４０として残す（リフトオフ方式を採用）。これにより、図４に示すように、ウエハ１５０の裏面１５１の各ホール素子１０の位置に、絶縁層４０が形成される。
次に、ウエハ１５０をダイシングラインＬ１に沿って切断することで、個片化されたホール素子１０を得る。これにより、基板１１の裏面１１１の中央部１１１ｂに絶縁層４０が形成されたホール素子１０が得られる。
【００３６】
次に、図５（ａ）に示すリードフレーム１２０を用意する。リードフレーム１２０は、リード部１２１〜１２４を有する。リード部１２１〜１２３は、平面視で隣り合う磁気センサ１００の二個または四個のリード端子を含む形状を有する。リード部１２４は、磁気センサ１００の一つのリード端子を含む形状を有する。図７に示すように、リードフレーム１２０は、リード部１２１〜１２４の各リード端子の切欠き部２１ｆ〜２４ｆに対応する位置に、切欠き部１２０ｆを有する。
【００３７】
なお、リード部１２２とリード部１２４をリードフレーム１２０の外縁に沿って接続する接続部と、各リード部１２１〜１２４をダイシングラインＬ２に沿って接続する接続部は図示されていない。
次に、リードフレーム１２０の裏面に、例えばポリイミド製の耐熱性フィルム８０を貼り付けて、リードフレーム１２０のリード部１２１〜１２４がない部分（貫通領域）を裏面側から耐熱性フィルム８０で塞ぐ。耐熱性フィルム８０として、一方の面に絶縁性の粘着層を有するものを使用し、この粘着層で耐熱性フィルム８０とリードフレーム１２０を接合する。つまり、耐熱性フィルム８０とリードフレーム１２０との接合体８１を得る。図５（ｂ）は、この工程後の状態を示す。
【００３８】
次に、基板１１の裏面１１１に絶縁層４０が形成されたホール素子１０を、接合体８１の上面（耐熱性フィルム８０の粘着層）のホール素子配置領域（リード端子２１〜２４で囲まれた領域）に配置する（即ち、ダイボンディングを行う）。図５（ｃ）は、この工程後の状態を示す。
この工程では、図６に示すように、ダイボンディングの条件を調整して、絶縁層４０が耐熱性フィルム８０の粘着層８０ａに食い込むようにすると、後述の封止部５０を形成する際に樹脂が、絶縁層４０を有するホール素子１０と粘着層８０ａとで囲まれた空間８４に入り込み易くなる。ただし、この場合には、粘着層８０ａに食い込ませた分だけ、絶縁層４０の下面４０ａが封止部５０の第二面５２から突出することになる。
【００３９】
そして、ダイボンディングを行った後に熱処理（即ち、キュア）を行い、耐熱性フィルム８０と絶縁層４０の密着性を向上させる。
次に、導体３１〜３４の一端を各リード端子２１〜２４にそれぞれ接続し、導体３１〜３４の他端を電極１３ａ〜１３ｄにそれぞれ接続する（即ち、ワイヤーボンディングを行う）。図５（ｄ）は、この工程後の状態を示す。
【００４０】
次に、図５（ｄ）の状態の接合体８１を金型内に入れて、接合体８１の上面側に封止部５０を形成する。具体的には、先ず、図７（ａ）に示すように、下型９１と上型９２を備えた金型９０およびシート９４を用意し、シート９４を、上型９２の下面（下型９１と対向する面）の全面を覆うように配置する。シート９４は、例えばテフロン（登録商標）製である。
【００４１】
次に、金型９０内に図５（ｄ）の状態の接合体８１を配置する。具体的には、導体３１〜３４側を上に向けて、接合体８１を下型９１の上に載せ、導体３１〜３４の上側に所定の間隔を開けて上型９２を配置し、シート９４を上型９２の下面に吸着させる。その際に、シート９４の下面と下型９１の上面との間隔を、図２の距離Ｄの設定値（１００μｍ以下）より大きな寸法に設定する。図７（ａ）はこの状態を示す。
【００４２】
次に、図７（ａ）の状態の上型９２と下型９１との空間に溶融樹脂を流し込んだ後に、上型９２を下降させて溶融樹脂に圧縮力を加えることにより、シート９４の下面と下型９１の上面との間隔を図２の距離Ｄの設定値に合わせる。その後、冷却することで、封止部５０を形成する。この工程で、絶縁層４０を有するホール素子１０と耐熱性フィルム８０の粘着層とで囲まれた空間に樹脂が入り込み、素子下部被覆部５０ａが形成される。図７（ｂ）はこの状態を示す。
【００４３】
次に、封止部５０が形成された接合体８１を金型９０から取り出した後、接合体８１から耐熱性フィルム８０を剥離する。これにより、複数のセンサ前躯体（外装メッキ層６０を形成する前の磁気センサ１００）が結合された結合体１０００が得られる。図７（ｃ）および図５（ｅ）はこの状態を示す。
次に、封止部５０の第二面５２と同一面にあるリードフレーム１２０の面に、外装めっきを施す。これにより、リード端子２１〜２４の下面（裏面）２１ｅ〜２４ｅに外装めっき層６０が形成され、複数の磁気センサ１００が結合された結合体１００１が得られる。図７（ｄ）はこの状態を示す。
【００４４】
次に、封止部５０の第一面５１にダイシングテープ９３を貼り付けた後、ダイシングテープ９３を下側にして結合体１００１をダイシング装置に設置し、図５（ｅ）に示すダイシングラインＬ２に沿って結合体１００１を切断する。これにより、複数の磁気センサ１００が得られる。図７（ｅ）はこの状態を示す。
なお、ホール素子１０と絶縁層４０と耐熱性フィルム８０の粘着層とで囲まれた空間に樹脂が入り込んで、素子下部被覆部５０ａが形成される工程で、絶縁層４０の下面４０ａの外縁部に樹脂が回り込む場合がある。この場合は、ホール素子１０の裏面の露出面が絶縁層４０の下面４０ａよりも小さくなる。この場合のように、磁気センサ１００は、絶縁層４０の下面４０ａの外縁部が封止部で覆われていて、絶縁層４０の下面４０ａの中央部が露出面となっていてもよい。
【００４５】
〔第二実施形態〕
第二実施形態として、光電変換機能を有する素子として赤外線検出素子を用いた半導体装置である赤外線センサについて説明する。
［赤外線センサの構成］
図８に示すように、この実施形態の赤外線センサ７００は、赤外線検出素子７０と、四個（複数）のリード端子２１〜２４と、二本（複数）の導体３１，３２と、合成樹脂を含有する材料で形成された封止部５０を有する。赤外線センサ７００は赤外線検出素子７０を載置するためのアイランド部を有さない。つまり、この実施形態の赤外線センサ７００はアイランドレス構造を有する。
【００４６】
この実施形態の赤外線センサ７００は、ホール素子１０に代えて赤外線検出素子７０を有し、絶縁層４０および外装メッキ層６０を備えていないが、これら以外の点は第一実施形態の磁気センサ１００と同じである。そのため、磁気センサ１００との相違点についてのみ説明する。
図８（ｂ）（ｃ）に示すように、赤外線検出素子７０は、赤外線透過性の基板７１と、基板７１上に形成された半導体薄膜で形成された活性層（赤外線感受部）７２と、活性層７２と電気的に接続された二個（複数）の電極７３ａ，７３ｂとを有する。電極７３ａは、活性層７２のｎ型層と接続され、電極７３ｂは活性層７２のｐ型層と接続される。
【００４７】
基板７１は、例えば、半絶縁性のガリウムヒ素（ＧａＡｓ）を含む材料で形成されている。
活性層７２は、例えば、インジウムアンチモン（ＩｎＳｂ）やガリウムヒ素などの化合物半導体を含む材料で形成された薄膜である。
赤外線検出素子７０の厚さは、例えば２５０μｍ以下である。
【００４８】
また、図８（ｃ）（ｄ）に示すように、封止部５０は、赤外線検出素子７０の活性層７２側の面（基板７１とは反対側の面）７０ａと側面７０ｂ、赤外線検出素子７０の基板７１の裏面７１１の外縁部７１１ａ、電極７３ａ，７３ｂ、リード端子２１〜２４の上面（第一面５１側の面）２１ａ〜２４ａと内側面２１ｂ〜２４ｂと切欠き部２１ｆ〜２４ｆ、および導体３１，３２を覆っている。
【００４９】
基板７１の裏面７１１の中央部７１１ｂは封止部５０で覆われていない。裏面７１１の中央部７１１ｂは赤外線の受光面であり、封止部５０の第二面５２より奥に存在し、封止部５０の第二面５２から露出している。
図８（ｄ）に示すように、基板１１の裏面１１１における、赤外線検出素子７０の基板７１の平面形状をなす正方形の四つの角部が、封止部５０で覆われている。
【００５０】
また、この実施形態の赤外線センサ７００は、基板１１の裏面１１１が赤外線検出素子７０の裏面であり、この裏面７１１の封止部５０で覆われている外縁部７１１ａは、裏面７１１の５％以上５０％以下の範囲であり、好ましくは１５％以上５０％以下の範囲であり、さらに好ましくは２５％以上５０％以下の範囲である。
また、封止部５０の厚さのうち、基板７１の裏面７１１の外縁部７１１ａを覆う部分（素子下部被覆部）５０ａの厚さは、例えば、１μｍ以上３０μｍ以下の範囲にする。
【００５１】
［動作］
この実施形態の赤外線センサ７００を用いて赤外線量を検出する場合には、基板７１の裏面７１１を受光面とし、例えば、リード端子２１，２２間の電位差Ｖ１−Ｖ２（＝光起電力）を測定する。また、測定された光起電力の大きさから受光した赤外線量を検出する。
【００５２】
［作用、効果］
この実施形態の赤外線センサ７００は、赤外線検出素子７０を構成する基板７１が正方形であり、基板７１の裏面７１１の外縁部７１１ａが、赤外線検出素子７０の側面７０ｂから連続して封止部５０で覆われている。また、この覆われている部分（素子下部被覆部５０ａ）は、基板７１をなす正方形の四つの角部を含み、裏面７１１の面積の５％以上５０％以下の範囲、好ましくは１５％以上５０％以下の範囲、さらに好ましくは２５％以上５０％以下となる範囲に存在する。
【００５３】
これにより、この実施形態の赤外線センサ７００は、アイランドレス構造で薄い（厚さが２５０μｍ以下の）赤外線検出素子７０を有するが、基板７１の裏面７１１の外縁部７１１ａが、赤外線検出素子７０の側面７０ｂから連続して封止部５０で覆われているため、赤外線検出素子７０に割れが生じにくいものとなっている。特に、基板７１の平面形状が角部を有する平面形状の場合、角部を基点に発生した応力に起因して赤外線検出素子７０に割れが発生する可能性が高くなるが、この実施形態の赤外線センサ７００では、角部が封止部５０で覆われているため、その可能性を低くできる。
【００５４】
基板７１の裏面７１１の封止部５０で覆われている外縁部７１１ａの面積が、基板７１の裏面７１１の面積の５％未満であると、赤外線検出素子７０が割れにくくなる効果が得られない場合がある。また、この比率（封止部による基板外縁部の被覆率）が大きくなると相対的に受光面（裏面７１１の中央部７１１ｂ）が小さくなり、赤外線の受光効率が低下するため、この比率を５０％以下とすることが好ましい。
【００５５】
また、赤外線検出素子７０は、受光面である基板７１の裏面７１１の中央部７１１ｂが封止部５０の第二面５２から露出している。つまり、赤外線検出素子７０の裏面である基板７１の裏面７１１は、封止部５０で覆われていない露出面（中央部７１１ｂ）を有する。よって、裏面７１１の中央部７１１ｂが保護層で覆われているものと比較して、赤外線検出感度が良好になる。また、受光面（裏面７１１の中央部７１１ｂ）が封止部５０の第二面５２より奥に存在するため、保護層で覆われていなくても受光面に汚れや損傷が発生しにくい。
【００５６】
［製法］
赤外線センサ７００の製造方法は、一部を除いて磁気センサ１００の製造方法とほぼ同じであるため、磁気センサ１００の製造方法との相違点についてのみ説明する。
図２に示すホール素子１０が形成されたウエハ１５０に代えて、赤外線検出素子７０が形成されたガリウムヒ素ウエハを用意し、その裏面の各赤外線検出素子の位置に、平面形状が赤外線検出素子より小さい保護層（図４の絶縁層４０に相当するもの）を形成する。この保護層は、フォトレジスト材で形成する。
【００５７】
ダイボンディング工程では、図５（ｃ）に示すホール素子１０に代えて、赤外線検出素子７０を接合体８１の上面に配置する。
封止部５０の形成工程後であって複数の赤外線センサ７００に切り離す前に、赤外線検出素子７０の基板７１の裏面７１１から保護層を除去する。つまり、図７（ｃ）に示す状態で絶縁層４０に相当する保護層を除去する。
また、外装メッキ層６０の形成工程を行わない。
この方法では、封止部５０の形成工程で受光面である基板７１の裏面７１１を保護するために、裏面７１１の中央部７１１ｂを保護層で形成している。
【００５８】
〔備考〕
第一実施形態の磁気センサ１００では、基板１１の裏面１１１の中央部１１１ｂが絶縁層４０で覆われているが、絶縁層４０を設けず、裏面１１１の中央部１１１ｂを露出させてもよい。この場合、基板１１の裏面１１１の全体がホール素子１０の裏面となり、裏面１１１の中央部１１１ｂが露出面となる。
【００５９】
第一実施形態の磁気センサ１００および第二実施形態の赤外線センサ７００において、ホール素子１０および赤外線検出素子７０の平面形状は正方形であるが、正方形外の多角形の場合にも適用できる。
第二実施形態の赤外線センサ７００では、受光面（基板７１の裏面７１１の中央部７１１ｂ）が露出しているが、この受光面に赤外線透過性の保護層を設けてもよい。その場合、酸化チタンなどの金属酸化物で１μｍ程度の保護層を形成することにより、絶縁性が確保され、赤外線反射率が低減できる。また、この保護層を設けて、保護層の下面と第二面５２とを一致させてもよい。
【００６０】
第二実施形態の赤外線センサ７００の製造方法では、除去することを前提にフォトレジスト材で形成された保護層を設けて封止部５０を形成した後にこの保護層を除去しているが、酸化チタンなどの金属酸化物で形成された保護層を設けて、この保護層を除去せずに残してもよい。
第一実施形態で説明した封止部５０の形成方法では、上型９２の下面をシート９４で覆うとともに、金型９０内に溶融樹脂を流し込んだ後で上型９２を下降させて圧縮力を加えているが、これに代えてトランスファー成形を行ってもよいし、シート９４を用いなくてもよい。
【００６１】
ウエハ裏面の各素子の位置に金属酸化物で形成された保護層を形成する方法としては、上述の磁気センサ１００の製造方法で説明した絶縁層４０の形成方法（図３に示す方法）以外に、図９に示す方法も挙げられる。
図９に示す方法では、先ず、ウエハ１５０の裏面１５１の全面に、スパッタリング法または蒸着法により金属酸化物膜４１を形成する。次に、ネガ型レジストを用い、各素子の位置にレジスト材１４２が残るレジストパターン１４０Ａを形成する。図９（ａ）はこの状態を示す。
【００６２】
次に、ドライエッチングやウエットエッチングにより、レジストパターン１４０Ａで覆われていない金属酸化物膜４１を除去して、図９（ｂ）に示す状態とする。次に、レジストパターン１４０Ａを有機溶媒等で除去する。これにより、図９（ｃ）に示すように、ウエハ１５０の裏面１５１の各素子の位置に絶縁層４０が形成される。
絶縁層（保護層）を合成樹脂で形成する方法としては、フォトレジスト材の場合にはフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法が挙げられ、熱硬化樹脂の場合はディスペンサーを用いて保護層の形成位置に樹脂をポッティングして硬化させる方法が挙げられる。
【００６３】
絶縁層（保護層）を合成樹脂層と金属酸化物層とを備える二層構造で形成する場合には、例えば、図３に示す方法や図９に示す方法で、先ず金属酸化物層をウエハ裏面の各素子の位置に形成した後に、この形成された金属酸化物層の上に上述の方法で合成樹脂層を形成する。
【００６４】
〔変形例〕
第二実施形態の赤外線検出素子７０に代えて赤外線発光素子を用いることで、赤外線発光ダイオードを得ることができる。赤外線発光ダイオードは、光電変換機能を有する素子である赤外線発光素子を用いた半導体装置である。赤外線検出素子が有する光電変換機能は、光信号を電気信号に変換する機能であり、赤外線発光素子が有する光電変換機能は電気信号を光信号に変換する機能である。赤外線発光素子は、厚さが２５０μｍ以下の赤外線発光素子であることが好ましい。
このような赤外線発光ダイオードでは、第二実施形態の赤外線センサ７００と同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００６５】
以下、この発明の実施例および比較例について説明する。
＜実施例１＞
図１に示す第一実施形態の磁気センサ１００を、第一実施形態に記載された方法で作製した。
ホール素子１０の基板１１としては、ガリウムヒ素基板を用いた。ウエハ１５０の裏面１５０を研削することで、ホール素子１０の厚さを９０μｍとした。
【００６６】
絶縁層４０の厚さは１０μｍとした。基板１１の裏面１１１の中央部１１１ｂを絶縁層４０で覆い、裏面１１１の面積の７０％が絶縁層４０で覆われている状態とした。絶縁層４０は、ネガ型レジストである日立化成製の「ＫＩ−１０００−Ｔ４」を用い、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法により形成した。つまり、絶縁層４０はフォトレジスト材で形成されている。ホール素子１０の個片化のためのダイシングは、絶縁層４０形成後のウエハ１５０の裏面１５１にＵＶ硬化型ダイシングテープを貼り合わせた状態で行った。
【００６７】
リードフレーム１２０は、Ｃｕ板の全面にＮｉ−Ｐｄ−Ａｕめっき層を施した板を加工して、リード部１２１〜１２４を形成することにより作製した。耐熱性フィルム８０としてはポリイミドフィルムを用いた。粘着層８１ａとしては厚さ１０μｍの熱可塑性樹脂を用いた。
導体３１〜３４としてはＡｕ線を用いた。封止部５０用の合成樹脂としては、シリカフィラーを含有するエポキシ樹脂を用いた。
【００６８】
シート９４としては、旭硝子（株）製の「５０ＭＷ」を用いた。このシート９４の厚さは５０μｍであった。封止部５０の形成は、磁気センサ１００の厚さが１８５μｍとなるように設定して行った。封止部５０の形成工程で、ホール素子１０と絶縁層４０と耐熱性フィルム８０の粘着層とで囲まれた空間に樹脂が入り込み、素子下部被覆部５０ａが厚さ１０μｍで形成された。
得られた磁気センサ１００は、図１（ｃ）に示すように、絶縁層４０および素子下部被覆部５０ａを有し、基板１１の裏面１１１の封止部５０で覆われている外縁部（角部を含む）１１１ａの面積は、裏面１１１の面積の３０％であった。
【００６９】
＜比較例１＞
絶縁層４０の形成工程を行わず、ウエハ１５０の裏面１５１に、１０μｍのエポキシ系ダイアタッチフィルムが形成されているＵＶ硬化型ダイシングテープ（即ち、ダイシング−ダイボンディング一体型ダイシングテープ）を貼り合わせた状態で、ホール素子１０の個片化を行った。つまり、素子下部被覆部５０ａが形成されない方法で封止部５０の形成工程を行った。これら以外の点は実施例１と同じ方法で磁気センサを作製した。これにより、図１（ｃ）で、エポキシ樹脂で形成された絶縁層４０を有し、素子下部被覆部５０ａを有さず、ホール素子１０の裏面１１１が封止部５０の第二面５２と一致している磁気センサを得た。
【００７０】
＜磁気センサの評価＞
実施例１および比較例１の磁気センサをそれぞれ２０個用意し、以下の試験を行った。
測定機としてデジタルフォースゲージ（ＩＭＡＤＡ製「ＺＰ−５０」）を用意し、その押し付け部に、先端直径が０．２ｍｍである押し付け治具を取り付けた。
先ず、磁気センサを、封止部５０の第二面５２を下側にしてステージの平坦な水平面上に置いた。この状態で、押し付け治具を、荷重：約２００ｇ、押し付け時間：約１秒間の条件で、封止部５０の第一面５１に押し当てた後に、この押し当てを解除した。そして、この押し当ておよび解除の動作を５回繰り返した。つまり、約２００ｇの荷重を５回付加する荷重試験を行った。
【００７１】
次に、荷重試験後の磁気センサの封止部５０の第二面５２を、実体顕微鏡で観察して、ホール素子１０の基板１１に割れが生じているかどうかを確認した。
その結果、実施例１の磁気センサでは２０個全てで割れが生じていなかったが、比較例１の磁気センサでは２０個中１０個で割れが生じていた。つまり、ホール素子の裏面１１１の外縁部（角部を含む）１１１ａの３０％が封止部で覆われていることで、割れを発生しにくくできることが分かった。これは、封止部で覆われていることで、角部に集中する応力が分散されたためと考えられる。
【符号の説明】
【００７２】
１００  磁気センサ
１０  ホール素子
１０ａ  ホール素子の活性層側の面（基板とは反対側の面）
１０ｂ  ホール素子の側面
１１  基板
１１１  基板の裏面（活性層とは反対側の面）
１１１ａ  基板の裏面の外縁部（ホール素子の裏面）
１１１ｂ  基板の裏面の中央部
１２  活性層
１３ａ〜１３ｄ  電極
２１〜２４  リード端子
２１ａ〜２４ａ  リード端子の上面
２１ｂ〜２４ｂ  リード端子の内側面
２１ｃ〜２４ｃ  リード端子の外側面
２１ｄ〜２４ｄ  リード端子の外側面
２１ｅ〜２４ｅ  リード端子の下面（封止部の第二面から露出する面）
３１〜３４  導体
４０  絶縁層（保護層）
４０ａ  絶縁層の下面（ホール素子の裏面、露出面）
５０  封止部
５０ａ  素子下部被覆部（外縁部１１１ａを覆う部分）
５１  第一面
５２  第二面
６０  外装メッキ層
７００  赤外線センサ
７０  赤外線検出素子
７０ａ  ホール素子の活性層側の面（基板とは反対側の面）
７０ｂ  ホール素子の側面
７１  基板
７１１  基板の裏面（活性層とは反対側の面、赤外線検出素子の裏面）
７１１ａ  基板の裏面の外縁部
７１１ｂ  基板の裏面の中央部（赤外線検出素子の露出面）
７２  活性層
７３ａ〜７３ｄ  電極
【図１】
2018066722.tif 000003
【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】
2018066722.tif 000009
【図８】
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【図９】
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