(57)【要約】      （修正有）【課題】金属板と半導体素子との接合がはがれにくい半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】表面及び裏面を有する半導体素子と、前記半導体素子の前記表面及び裏面にそれぞれ接合され、外部電極を構成する少なくとも一対の金属板１２と、前記一対の金属板の前記半導体素子に対する接合面とは反対側の表面１２ａをそれぞれ露出させ、それ以外の部分を覆うように設けられた封止部１４と、を備えたことを特徴とする半導体装置１０。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面及び裏面を有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記表面及び裏面にそれぞれ接合され、外部電極を構成する少なくとも一対の金属板と、
前記一対の金属板の前記半導体素子に対する接合面とは反対側の表面をそれぞれ露出させ、それ以外の部分を覆うように設けられた封止部と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記表面に対して垂直な方向からみた前記一対の金属板の大きさは、前記半導体素子の大きさとほぼ同じであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記一対の金属板の少なくともいずれかは、バンプを介して前記半導体素子に接合された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。
【請求項４】
前記一対の金属板の少なくともいずれかは、前記半導体素子が接合される側の主面と、これとは反対側の主面と、に異なる金属が被覆されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
複数の第１の金属板のそれぞれの主面に、半導体素子を一括に接合する工程と、
前記半導体素子のそれぞれの主面に、第２の金属板を一括に接合して複数の積層体を形成する工程と、
前記複数の積層体のそれぞれの周側面に封止材料を付着させる工程と、
前記第２の金属板の前記半導体素子とは反対側の主面に付着した前記封止材料を取り除く工程と、
を備えたことを特徴とする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、半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一対の金属板の間に複数の半導体素子を挟持し、ダイシングにより分離して形成する半導体装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、このような半導体装置は、熱応力がかかったとき、金属板と半導体素子がはがれやすいという問題がある。また、この半導体装置の製造方法においては、ブレード切断工程があるため、切断中の負荷により半導体装置が倒れやすく、そのためダイシングテープから外れたり、歪みのある形状に切断されることがある。
【特許文献１】特開２００４−１４８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、金属板と半導体素子との接合がはがれにくい半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、表面及び裏面を有する半導体素子と、前記半導体素子の前記表面及び裏面にそれぞれ接合され、外部電極を構成する少なくとも一対の金属板と、前記一対の金属板の前記半導体素子に対する接合面とは反対側の表面をそれぞれ露出させ、それ以外の部分を覆うように設けられた封止部と、を備えたことを特徴とする半導体装置が提供される。
【０００６】
また、本発明の他の一態様によれば、 複数の第１の金属板のそれぞれの主面に、半導体素子を一括に接合する工程と、 前記半導体素子のそれぞれの主面に、第２の金属板を一括に接合して複数の積層体を形成する工程と、前記複数の積層体のそれぞれの周側面に封止材料を付着させる工程と、前記第２の金属板の前記半導体素子とは反対側の主面に付着した前記封止材料を取り除く工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、金属板と半導体素子との接合がはがれにくい半導体装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。  
図１は、本発明の半導体装置の一実施形態を示す斜視図、図２は、縦断側面図、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【０００９】
この半導体装置１０は、半導体素子１１と、この半導体素子１１の表面及び裏面に接合された銅等の金属からなる一対の金属板１２、１３と、半導体素子１１および金属板１２、１３の外周を覆い、金属板１２、１３の表面１２ａ、１３ａのみが露出するように封止した封止部１４と、を備えている。
【００１０】
半導体素子１１としては、例えば、ＰＮ接合型ダイオードが用いられる。そして、半導体素子１１の一方の面に金属板１２がほぼ全面にわたり電気的および機械的に接合され、反対側の面には金属バンプ１５が設けられ、この金属バンプ１５に他の金属板１３が接合されている。半導体素子１１およびそれぞれの金属板１２の外周面、ならびに金属バンプ１５の周囲の空隙１６には、絶縁材からなる封止部１４が形成されている。これにより、金属板１２、１３の表面（半導体素子１１に対する接合面とは反対側の面）１２ａ、１３ａのみが露出面となり、そのほかの部分は封止された状態となっている。封止部１４の封止材料としては、樹脂、ガラス、セラミック等の絶縁材を用いることができる。
【００１１】
この半導体装置１０は、基板３５に対して金属板１２、１３をはんだ３６を介して接続することにより実装することができる。本実施形態によれば、半導体素子１１の両面に、半導体素子１１とほぼ同じサイズの金属板１２、１３を接合し、結果として半導体素子１１のサイズと同程度の極めてコンパクトな半導体装置を実現できる。そのまた、その周側面が金属板１２、１３の側面に至るまで樹脂などにより封止されているので、接合された金属板１２、１３が熱応力などにより剥がれることを防止でき、また湿気などに対する耐久性も向上させ高い信頼性を得ることができる。
【００１２】
図４および図５は、第１実施形態の半導体装置１０の製造工程を示している。
【００１３】
図４（ａ）に示すように、第１のチャック治具２１に、銅等の導体からなる金属板１３を整列させ、第１のチャック治具２１に給電して吸着させる。なお、チャック治具２１としては、静電チャックが好適であるが、吸着力で物品を保持できるものであればチャック治具の種類は限定されない。チャック治具２１が静電チャックの場合は、吸着力発生用電極が内蔵され、給電端子（図示せず）を介して給電されるようになっており、かつ、ヒータを内蔵する等の手段により、表面を均一に加熱する加熱機構も内蔵されている。
【００１４】
次に、図４（ｂ）に示すように、金や半田などの金属バンプ１５を接合させた半導体素子１１を、第１の金属板１３と同ピッチで第２のチャック治具２２に整列させて吸着させる。
【００１５】
次に、図４（ｃ）に示すように、第１のチャック治具２１の上方に、半導体素子１１を下向きにして第２のチャック治具２２を対向させる。このとき、第１、第２のチャック治具２１、２２は、ともに２００℃前後の接合温度に昇温しておき、金属バンプ１５と第１の金属板１３とを圧接させて電気的および機械的に接合する。
【００１６】
次に、第２のチャック治具２２の給電をオフにし、接合が完了した半製品から第２のチャック治具２２を外し、図４（ｄ）に示すように、（ａ）と同じ要領で第３のチャック治具２３に金属板１２を整列吸着した後、第３のチャック治具２３を回転させ、金属板１２を下向きにして、半導体素子１１に被せて接合する。このときチャック治具２１、２３は半導体素子１１裏面と金属板１２の共晶温度付近（例えば、約３５０℃）に設定しておく。このようにして、それぞれが金属板１２、１３、半導体素子１１からなる複数の積層体を形成する。
【００１７】
次に、図５（ｅ）に示すように、第１のチャック治具２１を外した状態の積層体１０ａを、樹脂槽２５内において例えば数ポアズの粘度になっている、封止材料である樹脂２４に浸漬する。
【００１８】
次に、図５（ｆ）に示すように、所定時間（例えば、数秒）経過後に半導体装置本体１０ａを樹脂槽２５から引き上げると、樹脂２４がその表面張力で積層体１０ａの周囲にのみ付着する。このまま約１５０℃の温度に設定されたオーブン（図示せず）に入れるか、第３のチャック治具２３を約１５０℃に昇温して樹脂２５を硬化させる。
【００１９】
次に、この封止工程で金属板１３の表面に付いた樹脂バリ２４ａを、ホーニング（図示せず）などのバリ取り工程で除去することにより、図５（ｇ）および図１に示すように、樹脂２４による封止部１４が金属板１２、１３および半導体素子１１の周側面に形成された半導体装置１０を得る。
【００２０】
金属板１２、１３の接合面側（半導体素子１１の側）にはＮｉ―Ａｕメッキを施すことにより、金属板１３と金属バンプ１５、金属板１２と半導体素子１１との接合を確実にすることができる。また、金属板１２、１３のＮｉ―Ａｕメッキの接合面とは反対側の面（外側の面）を樹脂と密着しにくいＮｉメッキとすることにより、樹脂の付着を最小限にすることができるとともに、バリ取り工程で樹脂を取り易くすることができる。
【００２１】
図６は、別の封止方法を示している。  
図５（ｄ）の接合工程の後、樹脂槽２５への浸漬に代えて、第３のチャック治具２３を回転させて半導体装置本体１０ａを上向きにし、塗布ノズル２６で樹脂２４を各半導体装置本体１０ａに供給して塗布する。この場合、第３のチャック治具２３の表面を、樹脂が付着しにくいフッ素系の表面処理またはフッ素系シートなどで覆うことにより、チャック治具２３が樹脂で濡れにくくなり、隣接する半導体装置本体１０ａ間で樹脂がつながることを防ぐことができる。
【００２２】
なお、上記封止工程では樹脂２４を封止材料として使用する例を説明したが、封止材料としては、樹脂のほか、ガラス、セラミック等の絶縁材を用いることができる。
【００２３】
なお、金属板１２、１３を半導体素子１１に接合させる工程の前に、プラズマクリーニングなどの方法により、金属板１２、１３の表面の不純物を除去することにより、複数個を確実に一括接合することができる。
【００２４】
図７および図８は、第２実施形態における半導体装置の平面図であって、半導体素子１１が３電極を有するトランジスタなどの場合の例である。
【００２５】
同図に示すように、半導体素子１１は、一方の面に例えばドレイン電極２７、他方の面に例えばゲート電極２８およびソース電極２９を備えたトランジスタである。同図に示すように、ドレイン電極２７側には第１の金属板３０が電気的および機械的に接合され、ゲート電極２８およびソース電極２９側には、第２の金属板３１がゲート電極２８と電気的および機械的に接合されるとともに、第３の金属板３２がソース電極２９と電気的および機械的に接合されている。各金属板３０、３１、３２の基板実装面（図７の上下面）は同一平面となっており、この実装面を基板３５に当接させて実装することができる。
【００２６】
本実施形態においても、金属板３０、３１、３２を接合して完成した半導体装置のサイズは、半導体素子１１と同程度であり、いわゆるチップサイズのコンパクトな半導体装置を実現できる。
【００２７】
図９は、半導体素子の両面に外部電極となる金属板を有する小型の半導体装置の製造方法を、比較例として示している。
【００２８】
この半導体装置の製造は、以下のようにして行われる。半導体素子４０の一方の面に長尺の金属板４１を、他方の面に金属バンプ４２を介して同じく長尺の金属板４３を接合し、金属板４１、４３間を樹脂等の封止材料により封止部４４を形成して長尺の半製品を作製し、これをダイシングテープ４５上に載せ、ブレード４６で切断することにより半導体装置４７が得られる。
【００２９】
このような半導体装置において、外形寸法が０６０３０３（０．６×０．３×０．３ｍｍ）である場合、金属板４１、４３の縦横の寸法Ｗは０．３ｍｍ、高さＨの寸法は０．６ｍｍで、縦長の寸法となるため、ブレード４６で切断中に半導体装置４７が倒れやすく、そのため、ダイシングテープ４５から外れたり、歪んだ形状に切断されることがある。また、完成した半導体装置４７も、封止部４４が金属板４１、４３の間のみで、封止材料の接着面積が少ないため、熱応力の発生時に金属板４１、４２と半導体素子４０が外れやすい。
【００３０】
これに対して、本実施形態の半導体装置では、半導体素子１１の両側面に金属板１２、１３または金属板３０、３１、３２を直接接合するとともに、金属板１２、１３、３０、３１、３２の半導体素子１１への接合面と反対側の表面のみ露出させて、それ以外の部分を覆うように封止部１４を形成したので、外部電極となる金属板１２、１３、３０、３１、３２を封止部１４で囲む構造となり、熱応力が加わったときに金属板１２、１３、３０、３１、３２と半導体素子１１が外れようとする応力に対する抵抗力を大きくすることができる。
【００３１】
また、本実施形態の半導体装置の製造方法では、個々の半導体装置本体１０ａを作製し、これらの半導体装置本体１０ａ単位で封止を行うようにしたので、ブレードによる切断工程をなくすることができ、図９に示したように、歪んだ形状に切断される現象がなくなり、高精度の半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態にかかる半導体装置の斜視図である。
【図２】第１実施形態にかかる半導体装置の縦断側面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第１実施形態にかかる半導体装置の製造工程図である。
【図５】図４に続く第１実施形態にかかる半導体装置の製造工程図である。
【図６】封止方法の他の例を示す封止工程図である。
【図７】第２実施形態にかかる半導体装置の縦断側面図である。
【図８】図７のＢ―Ｂ線断面図である。
【図９】ブレードダイシング法による一般的な半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  半導体装置、１１  半導体素子、  １２、１３、３０，３１、３２  金属板、１２ａ、１３ａ  露出面、  １４  封止部、１５  金属バンプ、２１  第１のチャック治具  ２２  第２のチャック治具、２３  第３のチャック治具  １６  樹脂（封止材料）、２７  ドレイン電極、２８  ゲート電極、２９  ソース電極
【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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