(57)【要約】【課題】半導体チップの一部が露出するように半導体チップがモールド樹脂部で被覆された構成を製造するに際し、フィルムの使用面積を小さくし、かつ、樹脂漏れを抑制することができるモールドパッケージの製造方法を提供する。【解決手段】センシング部１２６が形成された半導体チップ１２０を含むウェハ１７０を用意し、ウェハ１７０の表面１７１に、センシング部１２６に対応する部分が開口した第１窓部１６１を有するフィルム１６３を貼り付ける。ウェハ１７０をフィルム１６３ごとダイシングカットすることにより、第１フィルム１６０を有する半導体チップ１２０を用意する。第１フィルム１６０、半導体チップ１２０、第２フィルム１６４、及び支持部１１３を下型２１０及び上型２２０によって挟み込むことで、各フィルム１６０、１６４が押圧された状態となるようにして、モールド樹脂部１４０を形成する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面（１２１）及び裏面（１２３）を有する板状であり、前記表面を構成する第１領域（１２４）及び前記第１領域に連結された第２領域（１２５）のうちの前記第１領域に第１フィルム（１６０）が貼り付けられた半導体チップ（１２０）と、
アイランド部（１１１）と、前記半導体チップの前記裏面のうち前記第１領域に対応した部分を支持するための支持部（１１３）と、を有するリードフレーム（１１０）と、を用意する準備工程と、
前記半導体チップの前記裏面のうち前記第２領域に対応する部分の一部を前記アイランド部に実装すると共に、前記支持部の上に第２フィルム（１６４）を介して前記半導体チップの前記裏面のうち前記第１領域に対応する部分を配置することで前記半導体チップを前記支持部で支持する実装工程と、
前記支持部による前記半導体チップの支持を維持した状態で、前記リードフレームをモールド樹脂成形用の金型（２００）に設置して、前記金型を構成する下型（２１０）と上型（２２０）のキャビティ（２３０）内に前記リードフレームのうちの前記アイランド部側を配置し、前記第１フィルム、前記半導体チップ、前記第２フィルム、及び前記支持部を前記下型及び前記上型によって挟み込むことで、前記第１フィルム及び前記第２フィルムが押圧された状態となるようにする設置工程と、
前記キャビティ内に溶融したモールド樹脂部（１４０）を充填することにより、前記アイランド部及び前記半導体チップの前記第２領域側を前記モールド樹脂部で封止すると共に、前記半導体チップの前記第１領域側を前記モールド樹脂部より突出させる樹脂成形工程と、
前記樹脂成形工程の後、前記リードフレームから前記支持部をカットして前記半導体チップの前記第１領域側から前記支持部及び前記第２フィルムを除去する除去工程と、
を含んでいるモールドパッケージの製造方法。
【請求項２】
前記準備工程では、前記半導体チップを含むウェハ（１７０）の表面（１７１）に、前記第１フィルムを含むフィルム（１６３）を貼り付け、前記ウェハを前記フィルムごとダイシングカットすることにより、前記第１フィルムを備えた前記半導体チップを用意する請求項１に記載のモールドパッケージの製造方法。
【請求項３】
前記準備工程では、前記半導体チップとして前記表面側にセンシング部（１２６）を有するものを用意し、前記第１フィルムとして前記センシング部に対応する部分が開口した窓部（１６１）を有するものを用意する請求項１に記載のモールドパッケージの製造方法。
【請求項４】
前記準備工程では、前記表面側にセンシング部（１２６）が形成された前記半導体チップを含むウェハ（１７０）を用意し、前記ウェハの表面（１７１）に、前記センシング部に対応する部分が開口した窓部（１６１）を有するフィルム（１６３）を貼り付け、前記ウェハを前記フィルムごとダイシングカットすることにより、前記窓部が形成された前記第１フィルムを有する前記半導体チップを用意する請求項１に記載のモールドパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールドパッケージの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体チップの一部がモールド樹脂部から露出するように構成されたモールドパッケージの製造方法が、例えば特許文献１で提案されている。この方法では、金型のうち半導体チップの一面に対向すると共に突出部を含んだ内壁面の全体にフィルムを貼り付ける。
【０００３】
次に、ワークを金型の内部空間に配置すると共に、フィルムのうち突出部の先端部に貼り付いた一部を半導体チップの一面の少なくとも一部に接触させた状態で、内部空間に樹脂材料を注入及び硬化することによりモールド樹脂部を形成する。この後、モールド樹脂部を含んだワークを金型から取り外す。これにより、半導体チップのうちフィルムが接触していた部分がモールド樹脂部から露出する構造が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２０１５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、フィルムは半導体チップのうちモールド樹脂部から露出させる一部分だけでなく、上型の内壁面の全体に貼り付けられている。このため、フィルムの使用面積が大きいため、フィルムのコストが掛かってしまうという問題がある。そこで、フィルムを分割することが考えられるが、金型とフィルムとの間に樹脂材料が入り込む樹脂漏れが発生し、樹脂成形ができないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、半導体チップの一部が露出するように半導体チップがモールド樹脂部で被覆された構成を製造するに際し、フィルムの使用面積を小さくし、かつ、樹脂漏れを抑制することができるモールドパッケージ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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、表面（１２１）及び裏面（１２３）を有する板状であり、表面を構成する第１領域（１２４）及び第１領域に連結された第２領域（１２５）のうちの第１領域に第１フィルム（１６０）が貼り付けられた半導体チップ（１２０）を用意する。また、アイランド部（１１１）と、半導体チップの裏面のうち第１領域に対応した部分を支持するための支持部（１１３）と、を有するリードフレーム（１１０）を用意する（準備工程）。
【０００８】
半導体チップの裏面のうち第２領域に対応する部分の一部をアイランド部に実装すると共に、支持部の上に第２フィルム（１６４）を介して半導体チップの裏面のうち第１領域に対応する部分を配置することで半導体チップを支持部で支持する（実装工程）。
【０００９】
支持部による半導体チップの支持を維持した状態で、リードフレームをモールド樹脂成形用の金型（２００）に設置して、金型を構成する下型（２１０）と上型（２２０）のキャビティ（２３０）内にリードフレームのうちのアイランド部側を配置し、第１フィルム、半導体チップ、第２フィルム、及び支持部を下型及び上型によって挟み込むことで、第１フィルム及び第２フィルムが押圧された状態となるようにする（設置工程）。
【００１０】
キャビティ内に溶融したモールド樹脂部（１４０）を充填することにより、アイランド部及び半導体チップの第２領域側をモールド樹脂部で封止すると共に、半導体チップの第１領域側をモールド樹脂部より突出させる（樹脂成形工程）。この後、リードフレームから支持部をカットして半導体チップの第１領域側から支持部及び第２フィルムを除去する（除去工程）。
【００１１】
これによると、半導体チップの表面のうちの第１領域に予め第１フィルムを貼り付けているので、上型の壁面の全体に第１フィルムを貼り付ける必要がない。また、第１フィルム及び第２フィルムが押圧された状態となるように各フィルム（１６０、１６４）を金型で挟んでいるので、半導体チップと各フィルムとの隙間に溶融したモールド樹脂部が入り込むことを防止することができる。したがって、上型側の第１フィルムの使用面積を小さくし、かつ、樹脂漏れを抑制することができる。
【００１２】
なお、この欄及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実施形態に係るモールドパッケージの断面図である。
【図２】半導体チップのセンシング部近傍の断面図である。
【図３】第１フィルムの平面図である。
【図４】準備工程を説明するための断面図である。
【図５】準備工程を説明するための断面図である。
【図６】実装工程を説明するための断面図である。
【図７】実装工程を説明するための断面図である。
【図８】設置工程を説明するための断面図である。
【図９】除去工程を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るモールドパッケージは、例えば、圧力センサ、流量センサ、あるいは加速度センサ等の物理量センサとして構成される。
【００１５】
図１に示されるように、モールドパッケージ１００は、リードフレーム１１０、半導体チップ１２０、回路チップ１３０、及びモールド樹脂部１４０を備えて構成されている。
【００１６】
リードフレーム１１０は、半導体チップ１２０及び回路チップ１３０の固定部、及び、回路チップ１３０と外部とを電気的に接続するための端子として機能する金属製の板状の部品である。リードフレーム１１０は、アイランド部１１１及び複数のリード１１２を有している。
【００１７】
アイランド部１１１は、半導体チップ１２０の一部及び回路チップ１３０が実装された部品である。また、複数のリード１１２は、回路チップ１３０と外部とを接続するための部品である。複数のリード１１２は、一部がモールド樹脂部１４０から露出するようにモールド樹脂部１４０にインサート成形されている。
【００１８】
半導体チップ１２０は、表面１２１、側面１２２、及び裏面１２３を有する板状の半導体基板を元に形成されている。半導体チップ１２０は、裏面１２３の一部が導電性あるいは電気絶縁性の接着剤１５０によってアイランド部１１１に実装されている。
【００１９】
また、半導体チップ１２０は、表面１２１を構成する第１領域１２４及び第１領域１２４に連結された第２領域１２５のうちの第１領域１２４側に物理量を検出するセンシング部１２６を有している。物理量として加速度を検出する場合、センシング部１２６は例えば錘を含む梁構造体として構成されている。
【００２０】
物理量として圧力や流量を検出する場合、図２に示されるように、センシング部１２６は半導体チップ１２０の裏面１２３の一部が表面１２１側に凹んだ形状に薄肉化されたダイヤフラム１２７に形成されている。
【００２１】
圧力を検出する場合、ダイヤフラム１２７のうちの表面１２１側に複数のゲージ抵抗１２８が形成されている。各ゲージ抵抗１２８は、半導体基板に対するイオン注入により形成された拡散抵抗である。各ゲージ抵抗１２８はダイヤフラム１２７の上に形成された薄膜抵抗として構成されていても良い。半導体チップ１２０は、図１に示されるように、各ゲージ抵抗１２８に接続された図示しない配線部やパッド１２９等も形成されている。
【００２２】
さらに、半導体チップ１２０は、表面１２１のうちの第１領域１２４に第１フィルム１６０が貼り付けられている。第１フィルム１６０は、モールド樹脂部１４０を形成する際に用いられるものである。第１フィルム１６０は、熱可塑性樹脂等の樹脂材料で形成されたものである。
【００２３】
図３に示されるように、第１フィルム１６０は、第１窓部１６１及び第２窓部１６２を有している。第１窓部１６１は、第１フィルム１６０のうちセンシング部１２６に対応する部分が開口した部分である。第２窓部１６２は、第１フィルム１６０のうちパッド１２９等の電気接続部に対応する部分が開口した部分である。各窓部１６１、１６２によって、半導体チップ１２０の表面１２１のうち露出すべき部分が覆われないようになっている。
【００２４】
なお、電気接続部はモールド樹脂部１４０で被覆される。このため、第２窓部１６２は第１窓部１６１と同様に第１フィルム１６０の一部が窓状に開口した開口部として構成されていても良いし、第１フィルム１６０の一部が外縁部側から中央部側に凹むように切り込まれた開口部として構成されていても良い。本実施形態では、第２窓部１６２は第１フィルム１６０の一部が凹んだ開口部になっている。
【００２５】
回路チップ１３０は、半導体チップ１２０から入力した検出信号に対して予め設定された演算を行うための信号処理回路を備えている。回路チップ１３０は、接着剤１５０によってアイランド部１１１に実装されている。
【００２６】
回路チップ１３０には、図示しないパッドが複数形成されている。また、各パッドに接合されたボンディングワイヤ１３１によって半導体チップ１２０と回路チップ１３０とが電気的に接続されている。回路チップ１３０と各リード１１２もボンディングワイヤ１３２によって電気的に接続されている。
【００２７】
モールド樹脂部１４０は、半導体チップ１２０の表面１２１のうち第１領域１２４側が露出するように、リード１１２の一部、アイランド部１１１、回路チップ１３０、及び半導体チップ１２０の第２領域１２５側を被覆した部品である。モールド樹脂部１４０の樹脂材料として、例えばエポキシ樹脂等が採用される。モールド樹脂部１４０は、金型を用いたトランスファーモールド法により形成されたものである。
【００２８】
モールド樹脂部１４０は、半導体チップ１２０の第１領域１２４側を突出させて保持している。これにより、センシング部１２６における精度の良い検出が可能となっている。また、モールド樹脂部１４０は、各リード１１２の先端部を突出させて保持している。これにより、外部との電気的接続が可能となっている。半導体チップ１２０の一部はアイランド部１１１に固定されているが、実質的にモールド樹脂部１４０が半導体チップ１２０を支持している。
【００２９】
以上が、本実施形態に係るモールドパッケージ１００の全体構成である。半導体チップ１２０は、ダイヤフラム１２７に外圧が加わるとピエゾ抵抗効果により各ゲージ抵抗１２８の内部抵抗が変化することを利用して、圧力に対応する電気信号を出力する。半導体チップ１２０から出力された電気信号は、回路チップ１３０及びリード１１２へと順に伝えられ、最終的にはモールドパッケージ１００の外部に伝えられる。
【００３０】
次に、モールドパッケージ１００の製造方法について説明する。まず、準備工程を行う。図４に示されるように、ウェハ状態でフィルム１６３の貼り付けを行う。このため、フィルム１６３をウェハ１７０に貼り付ける前に、半導体チップ１２０のセンシング部１２６及びパッド１２９等の電気接続部に対応する部分のくり抜きを行う。くり抜きには、型を使用してフィルム１６３をプレス加工する。このようにして、半導体チップ１２０のセンシング部１２６に対応する部分が開口した各窓部１６１、１６２を有するフィルム１６３を用意する。
【００３１】
なお、フィルム１６３のくり抜き箇所として、センシング部１２６と電気接続部を想定しているが、半導体チップ１２０の特性に影響を及ぼしてしまう箇所も予めくり抜いておいても良い。この場合、溶融したモールド樹脂部１４０によって半導体チップ１２０の表面１２１が汚れないようにするために、フィルム１６３を窓状にくり抜くことが望ましい。
【００３２】
また、表面１２１側にセンシング部１２６が形成された半導体チップ１２０を多数含むウェハ１７０を用意する。その後、フィルム１６３とウェハ１７０の位置合わせを行い、センシング部１２６と第１窓部１６１、及び、電気接続部と第２窓部１６２が対応するように、ウェハ１７０の表面１７１にフィルム１６３を貼り付ける。
【００３３】
この後、図示しないダイシングテープの上にウェハ１７０を配置し、ウェハ１７０をフィルム１６３ごとダイシングカットする。これにより、各窓部１６１、１６２が形成された第１フィルム１６０を有する半導体チップ１２０が完成する。
【００３４】
続いて、第１フィルム１６０の上面から吸着を行い、半導体チップ１２０をピックアップする。このため、予め、ダイシングテープの粘着力よりも半導体チップ１２０に貼り付けた第１フィルム１６０の粘着力を強くしておく。こうすることで、ピックアップ時にダイシングテープに半導体チップ１２０が固定された状態で第１フィルム１６０が剥がれる現象を防ぐ。
【００３５】
一方、図５に示されるように、アイランド部１１１、リード１１２、及び支持部１１３が設けられたリードフレーム１１０を用意する。支持部１１３は、半導体チップ１２０の裏面１２３のうち第１領域１２４に対応した部分を支持するための部分である。また、支持部１１３の上に緩衝材用の第２フィルム１６４を貼り付ける。
【００３６】
次に、実装工程を行う。具体的には、図６に示されるように、リードフレーム１１０のうちアイランド部１１１に対応する部分に接着剤１５０で回路チップ１３０を実装する。接着剤１５０は第２フィルム１６４と同等の厚みを確保する。
【００３７】
また、半導体チップ１２０の裏面１２３のうち第２領域１２５に対応する部分の一部をアイランド部１１１に実装する。ここで、支持部１１３の上に第２フィルム１６４を介して半導体チップ１２０の裏面１２３のうち第１領域１２４に対応する部分を配置することで半導体チップ１２０を支持部１１３で支持する。さらに、図７に示されるように、半導体チップ１２０と回路チップ１３０、及び、回路チップ１３０と各リード１１２にワイヤボンディングを行う。
【００３８】
続いて、設置工程を行う。まず、図８に示されるように、モールド樹脂成形用の金型２００を用意する。金型２００は、下型２１０と、下型２１０に組み合わされる上型２２０と、を有して構成されている。金型２００は、下型２１０と上型２２０とが組み合わされることにより、空間部であるキャビティ２３０を構成する。
【００３９】
そして、支持部１１３による半導体チップ１２０の支持を維持した状態で、リードフレーム１１０を金型２００に設置する。この際、キャビティ２３０内にリードフレーム１１０のうちのアイランド部１１１側を配置する。
【００４０】
一方、第１フィルム１６０、半導体チップ１２０、第２フィルム１６４、及び支持部１１３を下型２１０の一部及び上型２２０の一部によって挟み込むことで、第１フィルム１６０及び第２フィルム１６４が押圧された状態となるようにする。つまり、半導体チップ１２０のうちの第１領域１２４側を各フィルム１６０、１６４を介して金型２００で挟み込む。
【００４１】
このように、上型２２０に第１フィルム１６０を密着させ、下型２１０に第２フィルム１６４を密着させて、周囲から樹脂の入り込みが無いようにする。密着が十分でないと周囲からモールド樹脂部１４０の流れ込みが発生してしまうため、半導体チップ１２０が破損しない程度に上型２２０及び下型２１０から加圧してモールド樹脂部１４０の入り込みが無いようにする。
【００４２】
また、各リード１１２の先端部分を上型２２０及び下型２１０によって挟み込む。そして、図８の上型２２０と下型２１０との隙間が無くなるように、金型２００の型締めを行う。
【００４３】
次に、モールド樹脂部１４０を形成する樹脂成形工程を行う。すなわち、金型２００に設けられた図示しないゲートを介してキャビティ２３０内に溶融したモールド樹脂部１４０を充填して硬化することにより、モールド樹脂部１４０を形成する。このようにして、アイランド部１１１及び半導体チップ１２０の第２領域１２５側をモールド樹脂部１４０で封止すると共に、半導体チップ１２０の第１領域１２４側をモールド樹脂部１４０より突出させる。
【００４４】
なお、上型２２０と第１フィルム１６０との位置関係によっては、モールド樹脂部１４０の一部が第１フィルム１６０の上に形成される形状もあり得る。
【００４５】
続いて、除去工程を行う。まず、モールド樹脂部１４０から金型２００を外す離型工程を行う。このとき、半導体チップ１２０の表面１２１に第１フィルム１６０が残される。しかし、第１フィルム１６０にはセンシング部１２６に対応した第１窓部１６１が設けられているので、圧力検出には影響しない。
【００４６】
この後、図９に示されるように、リードフレーム１１０から支持部１１３をカットしてリードフレーム１１０の不要な部分と共に半導体チップ１２０の第１領域１２４側から支持部１１３及び第２フィルム１６４を除去する。これにより、半導体チップ１２０の裏面１２３のうち第１領域１２４に対応する部分を露出させる。
【００４７】
また、半導体チップ１２０の側面１２２を露出させたい場合、モールド樹脂部１４０のうち側面１２２に固定された部分をレーザカットする。こうして、モールドパッケージ１００が完成する。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態では、半導体チップ１２０の表面１２１のうちの第１領域１２４に予め第１フィルム１６０を貼り付け、モールド樹脂部１４０を形成している。このため、設置工程において上型２２０の壁面の全体に第１フィルム１６０を貼り付ける必要がないので、第１フィルム１６０の使用面積を小さくでき、第１フィルム１６０のコストを大幅に削減することができる。
【００４９】
また、半導体チップ１２０を挟んだ各フィルム１６０、１６４が押圧された状態となるように各フィルム１６０、１６４を金型２００で挟んでいる。このため、半導体チップ１２０と各フィルム１６０、１６４との隙間に溶融したモールド樹脂部１４０が入り込むことを防止することができる。
【００５０】
したがって、金型２００のうち上型２２０側の第１フィルム１６０の使用面積を小さくし、かつ、半導体チップ１２０に対する樹脂漏れを抑制することができる。なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第１窓部１６１が特許請求の範囲の「窓部」に対応する。
【００５１】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたモールドパッケージ１００の製造工程は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、フィルム１６３をウェハ１７０に貼り付けた状態でダイシングカットするのではなく、予め個々の第１フィルム１６０の形状にカットしたものを、予めダイシングカットした個々の半導体チップ１２０の表面１２１に貼り付けても良い。
【００５２】
上記実施形態では、半導体チップ１２０はセンシング部１２６を有するセンサチップとして構成されていたが、これは半導体チップ１２０の構成の一例である。したがって、半導体チップ１２０はセンサチップとして構成されていなくても良い。この場合、センシング部１２６等が表面１２１に露出しない構成となるので、第１フィルム１６０に第１窓部１６１が不要となる。
【００５３】
上記実施形態では、モールドパッケージ１００にアイランド部１１１及び回路チップ１３０が備えられているが、これはモールドパッケージ１００の構成の一例である。アイランド部１１１及び回路チップ１３０が設けられておらず、半導体チップ１２０からリード１１２にボンディングワイヤ１３１が直接接続された構成でも良い。
【符号の説明】
【００５４】
１００  モールドパッケージ、１１０  リードフレーム、１１１  アイランド部、１１３  支持部、１２０  半導体チップ、１２１  表面、１２３  裏面、１２４  第１領域、１２５  第２領域、１４０  モールド樹脂部、１６０  第１フィルム、１６４  第２フィルム、２００  金型、２１０  下型、２２０  上型、２３０  キャビティ
【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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