(57)【要約】【課題】被覆部材の外面を這い上がってきたダイボンディング材によって回路が短絡する可能性を低減することができる半導体装置を提供すること。【解決手段】板状の半導体基板１０Ａを有する半導体チップ部１０と、金属を含有するダイボンディング材Ｂが接続されるとともに半導体基板１０Ａの板厚方向で半導体基板１０Ａにおいて回路が形成される主表面１１の反対側の底面１２を被覆する底部２１と、半導体基板１０Ａの板厚方向で底面１２から主表面１１の方向に立てられ半導体基板１０Ａの側面１３を被覆する側壁部２２とを有する被覆部材２０と、側壁部２２において、半導体基板１０Ａの底面１から主表面１１に向かう方向に向く上端面２２Ｂ及び側壁部２２の外側面２２Ａに設けられた誘電体部３０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の半導体基板を有する半導体チップ部と、
金属を含有するダイボンディング材が接続されるとともに前記半導体基板の板厚方向で前記半導体基板において回路が形成される主表面の反対側の底面を被覆する底部と、前記板厚方向で前記底面から前記主表面の方向に立てられ前記半導体基板の側面を被覆する側壁部とを有する被覆部材と、
前記側壁部において、前記半導体基板の前記底面から前記主表面に向かう方向に向く上端面と、前記側壁部の外側面との少なくともいずれかに設けられた誘電体部と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記誘電体部は、前記側壁部において前記底面から前記主表面に至る経路を横断するように前記側壁部の外面に延びて設けられてい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】
前記誘電体部は、シリコンナイトライドを含有す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４】
前記半導体チップ部は、モノリシックマイクロ波集積回路を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体回路が形成された半導体チップ上には、半導体チップの外部の基板やパッケージに半導体チップを電気的に接続するためのボンディングワイヤや、基板やパッケージに半導体チップを固定するためのダイボンディング材が接続されたりする。ボンディングワイヤやダイボンディング材は、電気伝導性を有するので、ボンディングワイヤが半導体チップに接触したり、ダイボンディング材が半導体チップの外面に沿って這い上がってボンディングワイヤや半導体チップの主表面（回路が形成された側の面）に接触したりして半導体チップ上の回路が短絡する可能性があった。
【０００３】
半導体チップ上で回路が短絡する可能性を低減することができる半導体装置の例として、特許文献１には、ボンディングワイヤと半導体チップとの接触を防止する絶縁層が半導体チップの底面に形成された半導体装置が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、半導体チップを切り出す前のウエハの一方の主表面に、接着剤に対する接着性が半導体チップよりも相対的に低い保護層を形成し、この保護層のうち、半導体装置を個別に切り出すためのスクライブラインに沿う部分を除去し、ウエハの全面に接着剤を貼り付け、その後スクライブラインに沿って位置する接着剤を残して他の接着剤を機械的に剥離することで、ダイボンディング材が這い上がることを抑制する凸状壁を半導体チップ上に形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１６６９２号公報
【特許文献２】特開２００６−１９６８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体装置では、基板に接続される半導体チップの側壁にはダイボンディング材の這い上がりを抑制する構成が設けられていないため、半導体チップの側壁を伝ってダイボンディング材が這い上がり、半導体チップの主表面及びボンディングワイヤにダイボンディング材が接触するおそれがある。
また、特許文献２に記載の半導体装置では、接着剤を機械的に剥離してスクライブラインに沿う接着剤を残して凸状壁を形成するので、スクライブラインに沿う部分の接着剤も剥離されてしまう場合があり、この場合にはダイボンディング材が剥離された隙間を通じてダイボンディング材が這い上がり、ダイボンディング材が半導体チップに接触して回路が短絡する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は被覆部材の外面を這い上がってきたダイボンディング材によって回路が短絡する可能性を低減することができる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】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の半導体装置は、板状の半導体基板を有する半導体チップ部と、金属を含有するダイボンディング材が接続されるとともに前記半導体基板の板厚方向で前記半導体基板において回路が形成される主表面の反対側の底面を被覆する底部と、前記板厚方向で前記底面から前記主表面の方向に立てられ前記半導体基板の側面を被覆する側壁部とを有する被覆部材と、前記側壁部において前記底面から前記主表面に向かう方向に向く上端面と、前記側壁部の外側面との少なくともいずれかに設けられた誘電体部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体装置によれば、被覆部材の側壁部に設けられた誘電体部によってダイボンディング材が這い上がることを抑制できるので、被覆部材の外面を這い上がってきたダイボンディング材によって回路が短絡する可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の半導体装置を示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、同半導体装置の製造工程を示す工程説明図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、同半導体装置の取付時の工程を説明する工程説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態の半導体装置を示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）のＹ−Ｙ線における断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、同半導体装置の製造工程を示す工程説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の半導体装置１について図１ないし図３を参照して説明する。図１は、本実施形態の半導体装置１を示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。また、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、半導体装置１の製造工程を示す工程説明図である。また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、半導体装置１の取付時の工程を説明する工程説明図である。
【００１２】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、半導体装置１は、金属製のメタルパッケージ１００の接続面１００Ａ上にダイボンディング材Ｂを介して固定されており、半導体チップ部１０と、被覆部材２０と、誘電体部３０と、電極パッド４０とを備えている。
【００１３】
メタルパッケージ１００は、例えば金属製の板状部材等を採用することができる。
ダイボンディング材Ｂは、例えば金とすずの合金を採用することができる。なお、ダイボンディング材Ｂは、半導体装置１とメタルパッケージ１００との素材に応じて適宜の材料を選択して採用することができる。
【００１４】
半導体チップ部１０は、半導体基板１０Ａの主表面１１に回路構造が形成されている。本実施形態では、半導体チップ部１０は、ガリウム砒素によって形成され、主表面１１には、マイクロ波及びミリ波帯のモノリシックマイクロ波集積回路が形成されている。
【００１５】
被覆部材２０は、半導体チップ部１０の主表面と反対側の底面１２に接する底部２１と、底部２１に立てられた側壁部２２とが形成されており、半導体チップ部１０の主表面１１側に開口を有する容器形状になっている。
被覆部材２０の材料は半導体チップ部１０よりも剛性が高い材料であることが好ましく、例えば被覆部材２０の材料として金属を採用することができる。このため、半導体装置１を組み立てる組み立て工程などにおいて半導体装置１に応力が加わった場合に、被覆部材２０によって半導体チップ１０に伝わる応力が低減される。このため、半導体チップ部１０の欠けや割れ、あるいは微小なクラックが発生することを抑制できる。
【００１６】
誘電体部３０は、被覆部材２０の側壁部２２の側面２２Ａおよび上端面２２Ｂに配置されている。これにより、被覆部材２０と誘電体部３０との境界３０Ａでは、誘電体部３０と側壁部２２との間でそれらの表面の材質が不連続になっている。誘電体部３０の材質は、誘電率が高い材料であることが好ましく、例えばシリコンナイトライドを採用することができる。
【００１７】
電極パッド４０は、半導体チップ部１０の主表面１１上に形成されており、電極パッド４０には、半導体チップ１０へ入力される信号や半導体チップ部１０から出力される信号を伝送するためのボンディングワイヤ１０３がワイヤボンディング材４１によって接続されている。ボンディングワイヤ１０３は、メタルパッケージ１００の外部へ延びる引き出し電極１０１に設けられた接点１０２に接続されている。
【００１８】
以下では、本実施形態の半導体装置１の製造工程について説明する。
図２（Ａ）に示すように、底部２１に半導体チップ部１０を載置し、半導体チップ部１０の厚さ方向で裏面１２から主表面１１側へ向かって側壁部２２を形成する。このとき、側壁部２２は半導体チップ部１０の側面１３を覆う形状で、誘電体部３０を配置するための凹部２３を有するように形成される。このとき、凹部２３には、側壁部２２の側面２２Ａに交差して境界３０Ａを生じる第一面２３Ａと、側壁部２２の上端面２２Ｂに交差する第二面２３Ｂとが形成されている。
【００１９】
続いて、図２（Ｂ）に示すように、第一面２３Ａ及び第二面２３Ｂに接触して凹部２３を埋めるように、被覆部材２０上に誘電体部３０を形成する。被覆部材２０上に誘電体部３０を形成するときには、凹部２３の位置で開口するフォトレジストを被覆部材２０上に成膜し、フォトレジストを露光、現像して凹部２３に沿うパターンを形成する。
すると、境界３０Ａにおいて金属とシリコンナイトライドとが接する構造を有する半導体装置１を製造することができる。
【００２０】
以下では、本実施形態の半導体装置１の組立時の工程および半導体装置１の作用について説明する。
図３（Ａ）に示すように、半導体装置１の組立時には、まず、メタルパッケージ１００の接続面１００Ａ上に、ダイボンディング材Ｂを配置する。このとき、ダイボンディング材Ｂはシート状のものを配置してもよく、またペースト状のダイボンディング材をメタルパッケージ１００に塗布してもよい。
【００２１】
続いて、底部２１の接続面２１Ａがダイボンディング材Ｂに接するようにダイボンディング材Ｂ上に半導体装置１を載置する。続いて、半導体装置１、ダイボンディング材Ｂ、及びメタルパッケージ１００をともに約３２０℃で加熱してダイボンディング材Ｂを溶融させる。なお、半導体装置１、ダイボンディング材Ｂ、及びメタルパッケージ１００を加熱するときの温度は、半導体装置１、ダイボンディング材Ｂ、及びメタルパッケージ１００の材質や半導体チップ部１０の耐熱性などを考慮して適宜選択することができる。
【００２２】
すると、図３（Ｂ）に示すように、ダイボンディング材Ｂは、メタルパッケージ１００の接続面１００Ａから被覆部材２０の側面２２Ａを伝って被覆部材２０の上端面２２Ｂ側へと這い上がる。しかしながら、ダイボンディング材Ｂが誘電体部３０の境界３０Ａに到達すると、ダイボンディング材Ｂに対する濡れ性が金属よりも低い誘電体によってダイボンディング材Ｂは這い上がることができなくなる。このため、ダイボンディング材Ｂは、誘電体部３０の境界３０Ａにおいて這い上がりを止められ、境界３０Ａよりも上端面２２Ｂ側へは這い上がらない。このため、ダイボンディング材Ｂは、上端面２２Ｂに到達せず、またダイボンディング材Ｂは、被覆部材２０の接続面２１Ｂから境界３０Ａまでの間の被覆部材２０の外面を囲んで半導体装置１を支持している。
【００２３】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置１によれば、被覆部材２０の側面２２Ａ及び上端面２２Ｂに誘電体部３０が設けられているので、ダイボンディング材Ｂが側面２２Ａを介して這い上がった場合でも誘電体部３０でダイボンディング材Ｂが這い上がるのを止めることが出来る。これにより、被覆部材２０を這い上がってきたダイボンディング材Ｂが半導体チップ部１０の主表面１１やボンディングワイヤ１０２に接触することを抑制して半導体チップ部１０の回路が短絡する可能性を低減することができる。
【００２４】
さらに、従来は、被覆部材の上面は、ダイボンディング材の這い上がりを考慮し、半導体チップ部の主表面をダイボンディング材から離間させるために十分な大きさに形成する必要があり、半導体装置を小型化することが困難であった。これに対して、本実施形態の半導体装置１によれば、誘電体部３０においてダイボンディング材Ｂの這い上がりを抑制できるので、被覆部材２０の側壁部２２の上端面２２Ｂの面積を小さくしてもダイボンディング材Ｂを半導体チップ部１０から十分に離間させることができ、半導体装置１を小型化することができる。
【００２５】
また、従来は、ダイボンディング材の這い上がりを抑制する目的で、ダイボンディング材の量、実装の時間と温度を厳密に制御する必要があった。これに対して、本実施形態の半導体装置１では、ダイボンディング材Ｂが這い上がるのを誘電体部３０の境界３０Ａの位置で止めることができるので、ダイボンディング材の量、実装の時間と温度に誤差があってもダイボンディング材Ｂが這い上がって半導体チップ部１０が短絡することを抑制でき、半導体装置１を製造する歩留まりを向上させることができる。
【００２６】
また、誘電体部３０における境界３０Ａは、側壁部２２の側面２２Ａに沿って切れ目なく周状に延びて形成されているので、被覆部材２０の外面に沿って境界３０Ａを越えて上端面２２Ｂ側へダイボンディング材Ｂが這い上がることが抑制できる。
【００２７】
また、誘電体部３０がシリコンナイトライドによって形成されているので、半導体装置１を製造するときの製造プロセスに誘電体部３０の形成工程を容易に組みいれることができ、誘電体部３０を簡便に形成することができる。
【００２８】
また、半導体チップ部１０が金属製の被覆部材２０で支持されているので、半導体チップ部１０が応力によって破損することを抑制でき、半導体装置１の製造の歩留まりを向上させ、また半導体チップ部１０の動作の信頼性が低下することを抑制することができる。
【００２９】
（第２実施形態）
以下では、本発明の第２実施形態の半導体装置２について説明する。図４は、半導体装置２の構成を示す図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ線における断面図である。また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）、及び図５（Ｄ）は、半導体装置２の製造工程を示す工程説明図である。
【００３０】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、半導体装置２は、被覆部材２０に代えて設けられた被覆部材２２０と、誘電体部３０に代えて設けられた誘電体部２３０とを備えている点で第１実施形態の半導体装置１と構成が異なっている。
【００３１】
被覆部材２２０は、半導体チップ部１０の底面１２が接する板状の底部２２１と、半導体チップ部１０の底面１２から主表面１１側に向かって底部２２１から延びて形成された側壁部２２２とを有している。底部２２１は、金属製の薄板や薄膜によって形成することができ、例えば本実施形態の底部２２１は金メッキ層によって形成されている。
【００３２】
誘電体部２３０は、側壁部２２２と底部２２１との間に生じる凹部に埋め込まれて配置されており、底部２２１の上端面２２１Ａ側の縁は被覆部材２２０と誘電体部２３０との境界２３０Ａになっている。
【００３３】
本実施形態では、被覆部材２２０の側壁部２２２は、半導体チップ部１０の主表面１１側を形成する上面工程で形成され、被覆部材２２０の底部２２１は、半導体チップ部１０の底面１２側を形成する下面工程で形成される。以下、半導体装置２の製造工程について詳述する。
【００３４】
図５（Ａ）は、半導体装置２を製造する工程における上述の上面工程を説明するための工程説明図である。図５（Ａ）に示すように、上面工程では、側壁部２２２となる金属枠２２２Ｘによって、複数の半導体チップ部１０がそれぞれ囲まれて形成される。また、金属枠２２２Ｘには、凹部２２３となる凹部２２３Ｘが半導体チップ部１０を囲んで形成される。
【００３５】
図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）は、半導体装置２を製造する工程における下面工程を説明するための工程説明図である。図５（Ｂ）に示すように、下面工程では、まず、例えば第１実施形態で説明したシリコンナイトライドなどの誘電体を凹部２２３Ｘに充填する。さらに、図５（Ｃ）に示すように、金メッキによって底部２２１を成膜する。これにより、凹部２２３Ｘに充填されたシリコンナイトライド（誘電体）は凹部２２３Ｘと底部２２１との隙間に封入される。
また、凹部２２３Ｘの幅方向の中間部Ｃに、半導体装置２を切り分けるためのスクライブラインが設定される。
【００３６】
図５（Ｄ）は、下面工程の後に半導体装置２を切り分けるダイシング工程を説明する工程説明図である。図５（Ｄ）に示すように、側壁部２２２は上述のスクライブラインに沿って切断され、半導体装置２は個別に切り出される。このとき、半導体装置２のそれぞれの側壁部２２２の側面２２２Ａには、誘電体部２３０が位置している。
【００３７】
このような構成であっても、第１実施形態の半導体装置１と同様に、被覆部材２２０の側面２２２Ａに誘電体部２３０が設けられているので、ダイボンディング材Ｂが側面２２２Ａを介して這い上がった場合でも誘電体部２３０でダイボンディング材Ｂが這い上がるのを止めることが出来る。これにより、被覆部材２００を這い上がってきたダイボンディング材によって半導体チップ部１０の回路が短絡する可能性を低減することができる。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の実施形態において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
例えば、上述の各実施形態では、半導体チップ部１０にはモノリシックマイクロ波集積回路が形成されている例を示したが、これに限らず、半導体回路が形成された種々の半導体基板を有する半導体チップ部を用いても本発明と同様の効果を奏する。
【００３９】
また、上述の各実施形態では、半導体チップ部１０の半導体基板１０Ａはガリウム砒素によって形成されている例を示したが、その他の材料によって半導体基板が形成されている場合でも本発明と同様の効果を奏する。
【００４０】
また、上述の各実施形態では、誘電体部をシリコンナイトライドで形成する例を示したが、これに限らず、誘電体部としては、パッシベーション膜材として用いられるポリイミドを採用することもできる。また、シリコン（Ｓｉ）を材料として形成された半導体集積回路では、半導体集積回路上にＳｉＯ２を形成して誘電体部とすることもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１、２  半導体装置
１０  半導体チップ部
１０Ａ  半導体基板
１１  主表面
１２  底面
２０、２２０  被覆部材
２１、２２１  底部
２２、２２２  側壁部
２２Ａ、２２２Ａ  側面
２２Ｂ、２２２Ｂ  上端面
３０、２３０  誘電体部
４０  電極パッド
【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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