(57)【要約】【課題】薄型で信頼性の高い面実装型の半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体チップの外形と略一致する凹部を有し、少なくとも凹部内壁が導電性を持つように形成された基体と、前記凹部に第１の電極が接続するように固着された半導体チップと、前記半導体チップの第２の電極に固着され、前記基体から略垂直に突出された第１の外部接続端子と、前記基体に固着され、前記第１の外部接続端子と同一方向に突出せしめられた第２の外部接続端子と、前記第１の外部接続端子及び第２の外部接続端子の先端部分を除いて全体を被覆した封止樹脂とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの外形と略一致する凹部を有し、少なくとも凹部内壁が導電性を持つように形成された基体と、
前記凹部に第１の電極が接続するように固着された半導体チップと、
前記半導体チップの第２の電極に固着され、前記基体から略垂直に突出された第１の外部接続端子と、
前記基体に固着され、前記第１の外部接続端子と同一方向に突出せしめられた第２の外部接続端子と、
前記第１の外部接続端子及び第２の外部接続端子の先端部分を除いて全体を被覆した封止樹脂とを備えた半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記基体は、金属で構成された半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記基体は、内壁に金属膜を形成した樹脂で構成され、
前記基体と前記封止樹脂とが一体的に形成された半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置であって、
前記基体は、シリコンで構成された半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記第１の外部接続端子が固着された前記半導体チップの第１の電極の表面と、前記第２の外部接続端子が固着された前記基体の面とが同じ高さであり、前記第１の外部接続端子と前記第２の外部接続端子との前記基体に垂直な方向の長さが等しい半導体装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記基体、半導体チップ及び第１の外部接続端子の組合せが、前記封止樹脂によって複数個被覆されており、各組合せの前記導電板に固着された前記第２の外部接続端子が直線状に連結された半導体装置。
【請求項７】
半導体チップの外形と略一致する凹部を有し、少なくとも凹部内壁が導電性を持つように形成された基体を形成する工程と、
前記基体の前記凹部に第１の電極が接続されるように半導体チップを固着する工程と、
基板に第１及び第２の外部接続端子を備えたリードフレームを用意する工程と、
前記リードフレーム上に前記基体に固着された半導体チップを、
前記第１の外部接続端子が前記半導体チップの第２の電極に固着されるとともに、前記第２の外部接続端子が前記基体に接続されるように固着する工程と、
前記第１の外部接続端子及び第２の外部接続端子の先端部分を除いて全体を封止樹脂で被覆する工程と、
前記リードフレームの基板部分を除去する工程とを備えた半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記リードフレームを用意する工程は、
基板の少なくとも２個所に凹部を形成し、前記凹部以外をマスクして、端子用金属を前記凹部から突出するまで堆積して面実装用の外部接続端子を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記基体を形成する工程は、
金属板に、前記半導体チップの外形と略一致する凹部を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記基体を形成する工程は、
樹脂板に、前記半導体チップの外形と略一致する凹部を形成する工程と、
前記凹部内に導電層を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記基体を形成する工程は、
シリコン基板に、前記半導体チップの外形と略一致する凹部を形成する工程と、
前記凹部内に導電層を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項８乃至１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記基体の凹部に前記半導体チップを固着する工程及び前記基体に前記第１及び第２の外部接続端子を固着する工程を、前記基体の一面に樹脂テープを接着して行い、前記封止する工程に先立ち、前記樹脂テープを前記基体から取り除く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、半導体装置とその製造方法に係り、特に、面実装型で薄型の半導体装置の実現を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の電子機器は小型化しており、それに伴い、電子部品を小型化するための開発が鋭意に進められている。これはＩＣのみならずマイクロホン等のディスクリート部品においても同様である。
本発明は、半導体装置とその製造方法に関し、特に、面実装型で薄型の半導体装置の実現を図るものである。
【０００３】
図７（ａ）は、この半導体装置の斜視図であり、樹脂封止された状態を示している。図７（ｂ）は、樹脂を除いた状態の半導体装置の上面図であり、図８（ａ）乃至（ｃ）は、この半導体装置の製造工程を示す断面図である。また、図９は、この半導体装置に用いるリードフレーム１０の断面図を示している。
【０００４】
リードフレーム１０は、浅い凹部が形成された基体としての銅板１と、この凹部に積層された４層構造の外部接続端子（リード）３，４とから成る。銅板１は最終的に除去され、外部接続端子３，４だけが樹脂１３で封止された半導体装置の接点として露出する（図７（ａ））。
このリードフレーム１０は、図１０に示す手順で製造される。
まず、銅板１を用意して（ａ）、その上にレジスト２０を塗布する（ｂ）。次に、フォトリソグラフィによりレジスト２０をパターニングし、このレジストをマスクとして異方性エッチングを行い、断面が矩形で深さが０．５〜２．５μｍ程度の浅い凹部２１を形成する（ｃ）。
【０００５】
次に、レジスト２０を残したまま、スルホン酸ニッケル水溶液のメッキ液に浸漬して、電解メッキにより膜厚０．０００５ｍｍのニッケル層３ａを成形する。このニッケル層３ａは、銅の拡散を防ぐためのバリア層として作用する。
このニッケル層３ａの上に膜厚０．００１５ｍｍの金層３ｂを積層する。ニッケル層３ａ及び金層３ｂは、凹部２１の内壁全体に形成される。
その上に膜厚０．０３０ｍｍのニッケル層３ｃを形成し、更にその上に膜厚０．０００７ｍｍの金層３ｄを形成する（ｅ）。
最後にレジスト２０を除去して、図９のリードフレーム１０が完成する。
【０００６】
図８（ａ）乃至（ｃ）は、このリードフレーム１０を用いて面実装型の半導体装置を製造する手順について示している。
リードフレーム１０の外部接続端子３はダイパッドを兼ねており、この外部接続端子３に半導体チップ１１を固着する。ここでは半導体チップ１１としてバイポーラトランジスタチップを用いており、バイポーラトランジスタのコレクタを外部接続端子３に固着して電気的に接続している。また、バイポーラトランジスタのエミッタを外部接続端子４の一方に金線１２で接続し、ベースを外部接続端子４の他方に金線１２で接続する（図８（ａ））。
次に、これをエポキシ樹脂１３で封止し、封止樹脂１３で固定された半導体装置を形成する（図８（ｂ））。
最後にリードフレーム１０の銅板１をエッチングで除去し、外部接続端子３，４を露出せしめる（図８（ｃ））。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４―２２１３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示す半導体装置は、半導体チップ１１と外部接続端子４とをワイヤボンディングにより金線１２で接続しているため、半導体装置の薄型化には限界があった。この装置の厚みを薄くしようとして半導体チップ１１に接続する金線１２のループ高さを低くすると、金線１２が半導体チップ１１に接触する事故が発生し、また、半導体チップ１１にボンディングされた金線１２のネック部にストレスが加わり、金線１２の断線不良が発生し易い。このため、このような半導体装置では、その厚みを薄くすることができない。
【０００９】
また、半導体装置の上面から半導体チップまでの距離を短く、薄くすることにより、素子領域に光が伝搬し易くなり、ここで半導体素子を普通のトランジスタとした場合、ｎｐｎ接合やｐｎｐ接合の中間層（ベース）は電気の端子として見ると開放されており、光を照射することによって励起された電子によってベース電位が変化する。これによって、エミッタ−ベース間に順方向バイアスをかけた場合と同じ効果が現れ、エミッタ−ベース間に電流が流れ、コレクタ側に大きな電流が流れてしまう。つまり、フォトトランジスタとして作用してしまうことになり、これが誤動作の原因となることがある。
【００１０】
特に近年では、半導体チップの薄型化は進む一方であり、５０μｍ以下、さらには３５μｍ以下のものも提案されている。
このような極薄チップを用いる場合、低抵抗となり、微細でかつ高速動作の可能は半導体装置を実現できる反面、従来問題にならなかったような新たな問題が生じ、実用化を阻む深刻な問題となっている。
【００１１】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、薄型で信頼性の高い面実装型の半導体装置およびそ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】
【００１２】
本発明の半導体装置は、半導体チップの外形と略一致する凹部を有し、少なくとも凹部内壁が導電性を持つように形成された基体と、前記凹部に第１の電極が接続するように固着された半導体チップと、前記半導体チップの第２の電極に固着され、前記基体から略垂直に突出された第１の外部接続端子と、前記基体に固着され、前記第１の外部接続端子と同一方向に突出せしめられた第２の外部接続端子と、前記第１の外部接続端子及び第２の外部接続端子の先端部分を除いて全体を被覆した封止樹脂とを備えたことを特徴とする。
この構成により、半導体チップを内壁が導電性を持つように形成された基体に固着し、この基体に第１の外部接続端子を形成しているため、接続が容易かつ確実で取り出し抵抗も小さい。また内壁が導電性を持つように形成された導電板で接続しているため、ワイヤで接続する場合に必要となる“ループ高さ”を確保する必要がない。
【００１３】
また本発明は、上記半導体装置において、前記基体は、金属で構成されたものを含む。
この構成によれば、半導体チップの主表面以外の５つの面が金属で囲まれることになり、電気的接触のための接続抵抗も極めて小さく、また金属面による遮光効果により、光電効果に起因する誤動作の低減を図ることが出来る。
【００１４】
また本発明は、上記半導体装置において、前記基体は、内壁に金属膜を形成した樹脂で構成され、前記基体と前記封止樹脂とが一体的に形成されたものを含む。
この構成により、樹脂製の基体にメタライズすることにより、第１の外部接続端子との接続が容易であり、また樹脂製の基体を用いることにより、成形性も高い。またこの構成を用いることにより、封止樹脂が不要となる場合もあり、さらなる小型化および薄型化を図ることが可能となる。
【００１５】
また本発明は、上記半導体装置において、前記基体は、シリコンで構成されたものを含む。
この構成により、加工性が良好で、内部に不純物領域を形成することにより、内部パスを用いた接続も可能である。
【００１６】
また本発明は、上記半導体装置において、前記第１の外部接続端子が固着された前記半導体チップの第１の電極の表面と、前記第２の外部接続端子が固着された前記基体の面とが同じ高さであり、前記第１の外部接続端子と前記第２の外部接続端子との前記基体に垂直な方向の長さが等しい。
この構成により、この半導体装置を基板に面実装したとき、導電板は基板と平行になる。
【００１７】
また本発明は、上記半導体装置において、前記基体、半導体チップ及び第１の外部接続端子の組合せが、前記封止樹脂によって複数個被覆されており、各組合せの前記導電板に固着された前記第２の外部接続端子が直線状に連結されたものを含む。
この構成により、各半導体チップの第２の外部接続端子を共通化しているため、この半導体装置を実装した基板での配線の引き回し距離を短くすることができる。
【００１８】
また本発明の半導体装置の製造方法は、半導体チップの外形と略一致する凹部を有し、少なくとも凹部内壁が導電性を持つように形成された基体を形成する工程と、前記基体の前記凹部に第１の電極が接続されるように半導体チップを固着する工程と、基板に第１及び第２の外部接続端子を備えたリードフレームを用意する工程と、前記リードフレーム上に前記基体に固着された半導体チップを、前記第１の外部接続端子が前記半導体チップの第２の電極に固着されるとともに、前記第２の外部接続端子が前記基体に接続されるように固着する工程と、前記第１の外部接続端子及び第２の外部接続端子の先端部分を除いて全体を封止樹脂で被覆する工程と、前記リードフレームの基板部分を除去する工程とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、半導体チップの極薄化に際しても、基体で強固に支持し、封止樹脂で封止した後に樹脂を除去すればよいため、チップクラックを生じたりすることもなく、製造歩留まりの向上をはかることができる。
【００１９】
また本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、前記リードフレームを用意する工程が、基板の少なくとも２個所に凹部を形成し、前記凹部以外をマスクして、端子用金属を前記凹部から突出するまで堆積して面実装用の外部接続端子を形成する工程を含む。
【００２０】
また本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、前記基体を形成する工程は、金属板に、前記半導体チップの外形と略一致する凹部を形成する工程を含む。
【００２１】
また本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、前記基体を形成する工程は、樹脂板に、前記半導体チップの外形と略一致する凹部を形成する工程と、前記凹部内に導電層を形成する工程とを含む。
【００２２】
また本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、前記基体を形成する工程は、シリコン基板に、前記半導体チップの外形と略一致する凹部を形成する工程と、前記凹部内に導電層を形成する工程とを含む。
【００２３】
また本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、前記基体の凹部に前記半導体チップを固着する工程及び前記基体に前記第１及び第２の外部接続端子を固着する工程を、前記基体の一面に樹脂テープを接着して行い、前記封止する工程に先立ち、前記樹脂テープを前記基体から取り除くものを含む。
この構成によれば、作業性よく実装を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の半導体装置は、半導体チップを内壁が導電性を持つように形成された基体に固着し、この基体に第１の外部接続端子を形成しているため、接続が容易かつ確実で取り出し抵抗も小さい。また内壁が導電性を持つように形成された導電板で接続しているため、ワイヤで接続する場合に比べて、ループ高さの分だけ樹脂パッケージの高さを減らすことが可能であり、薄型化できる。また、ワイヤレスであるため、短絡や断線の虞がなく、信頼性が高い。
【００２５】
また、金属などで少なくとも内壁を導電化した基体に半導体チップの外形と略一致する溝部を形成し、この溝部に半導体チップを一方の電極を介して固着し、半導体チップ上面の電極にリードフレーム固着していることから、光による影響を受けない。
また、本発明の半導体装置は、基体で保護されているため、機械的強度が高く、また、半導体チップを磁気からシールドすることができ、また、半導体チップを水分や湿気からも守ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施形態における半導体装置の斜視図であり、図２は、この半導体装置の断面図である。
この半導体装置には、半導体チップ３０として３端子の接合型電界効果トランジスタ。そのため、樹脂封止された半導体装置は、図１に示すように、二つの外部接続端子３，４を有している。この半導体装置は、特許文献１の半導体装置と同様に、図９のリードフレーム１０に結合され、最終的にリードフレーム１０の基体としての銅板１が除去されて、第１及び第２の外部接続端子３，４が、樹脂封止された半導体装置から露出する。
【００２７】
この半導体装置は、導電板４０の半導体チップの外形と略一致するように形成された凹部に半導体チップ３０が銀ペースト３１によって固着され、この導電板４０により半導体チップ３０と外部接続端子４とが電気接続されている点に特徴がある。従って、半導体チップの主面を除く全面が銅製の導電板４０で被覆されかつわずかな隙間も銀ペーストで埋められており、電気的接続性が極めて良好である上、遮光性も高く、トランジスタ裏面からの光の入射に起因する誤動作は皆無となる。これは厚さ４０μｍ程度の極薄チップを、用いた場合にも、保護効果が高くチップクラックの発生はほとんど皆無である。
【００２８】
図３，図４を参照して、この半導体装置を製造する手順について説明する。
ここで使用する半導体チップは一般的な接合型電界効果トランジスタを用いる物とする。ここで電極材料としてはアルミニウム等が用いられる。また、Ｐ++導電型の基板裏面は研磨されＰ型エピタキシャル層の裏面の全面に、アルミニウム等の金属からなる、ゲート電極が形成される（Ｐ型エピタキシャル層の側面にもゲート電極をとることが可能）。
このようにして製造された接合型電界効果トランジスタチップ３０が図３（ｂ）に設けられている。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、導電板４０に、例えば１ｍｍの厚さの銅合金板を使用し、接合型電界効果トランジスタチップ３０を収納することができる半導体チップの外形と略一致する凹部４１をエッチングなどで形成する。
次に、図３（ｃ）に示すように、この凹部にゲート電極を設けた接合型電界効果トランジスタチップ３０を銀ペーストＰで接着固定し、ゲート電極と導電板４０とを電気的に接続する。ゲート電極を接着固定する銀ペースト等の厚さは、ドレイン、ソ−ス電極の表面が導電板４０の表面と略同じ高さになるように設定する。
【００３０】
この接合型電界効果トランジスタチップ３０を固定した導電板４０は、図３（ｄ）に示すように、樹脂テープ４２に固着してリードフレーム１０に実装できる状態にする。この樹脂テープ４２は、導電板４０を補強し、かつ、導電板４０の加工や搬送の操作を容易にする。そのため、図３（ａ）や図３（ｃ）の処理は、導電板４０に樹脂テープ４２を接着した状態で行うことが好ましい。
【００３１】
なお、リードフレーム１０は、先に説明したように、図９の構造のものを前述のように図１０に示す手順で作成する。
導電板４０を固着した樹脂テープ４２は、図４（ｅ）に示すように、ダイパッドを兼ねる外部接続端子３が、接合型電界効果トランジスタチップ３０のドレイン、ソース電の位置に来るようにリードフレーム１０に位置合わせする。このとき、外部接続端子４は、導電板４０の表面と当接する位置に来る。
【００３２】
次いで、図４（ｆ）に示すように、外部接続端子３を接合型電界効果トランジスタチップ３０のゲート電極に固着し、外部接続端子４を導電板４０の表面に固着する。
この固着により、リードフレーム１０に結合された導電板４０の機械的強度が増す。そこで、図５（ｇ）に示すように、樹脂テープ４２を剥がし、図５（ｈ）に示すように、エポキシ樹脂を用いて樹脂封止を行い、封止樹脂１３で固定された半導体装置を形成する。
【００３３】
最後にリードフレーム１０の銅板１をエッチングによって除去し、外部接続端子３，４が露出させる。
こうして、図１及び図２に示す半導体装置が得られる。
【００３４】
このように、この半導体装置は、遮光性の銅板からなる導電板４０で囲まれた状態で実装されており、主表面以外からの光の入射を確実に遮断することができるため、薄型化に際しても裏面からの光による誤動作はほとんど皆無となる。また外部接続端子４と半導体チップ３０とを導電板４０で接続しているため、これらをワイヤで接続する場合と比べて、ループ高さの分だけ樹脂パッケージの高さを低くすることができ、装置の薄型化が可能になる。具体的には、この装置の場合、その厚さを、同じ半導体チップを樹脂封止した従来の装置の２分の１程度に低減することができる。
【００３５】
また、この半導体装置は、ワイヤレスであるため、短絡や断線の虞がない。また、ワイヤが封止樹脂から露出する事故も防止できる。
【００３６】
また、導電板４０は、樹脂封止した半導体装置の機械的強度を高めることができる。また、導電板４０は、半導体チップ３０を磁気シールドし、また、半導体チップ３０を水分や湿気から守る働きをする。
また、導電板４０は、ワイヤに比べて断面積が広く、直流抵抗の増大を抑制することができる。そのため、導電板４０に用いる素材の選択肢が拡がる。
【００３７】
また、導電板４０に固定した半導体チップ３０をリードフレーム１０に接続するとき、リードフレーム１０の各外部接続端子３、４が半導体チップ３０または導電板４０に当接するため、両者の係合関係が安定し（即ち、半導体チップ３０を固定した導電板４０側とリードフレーム１０側とが複数個所で当接して位置決めされるため、安定となる。）、この安定した状態の下で半導体チップ３０と外部接続端子４とを固着することができる。それ故、この半導体装置では、外部接続端子４の接触面積より大きい面積の半導体チップ３０を外部接続端子４に固着することも可能である。
【００３８】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。
図６は、本発明の実施の形態２の半導体装置を示す斜視図である。
この半導体装置は、４個の半導体チップを導電板４０の４つの凹部に固定し、外側を封止樹脂１３で一体的に封止して形成した半導体装置である。各半導体チップは、図１及び図２に示すものと同様に、それぞれの導電板４０の半導体チップの外形と略一致するように凹部に固定され、ダイパッドを兼ねる外部接続端子３０１，３０２，・・・，３０８に固着されている。ただ、個々の導電板４０に接続する外部接続端子は、図１及び図２に示す個別の外部接続端子４とは異なり、連結した共通の外部接続端子４００である。
【００３９】
この外部接続端子３０１，３０２，・・・，３０８及び共通外部接続端子４００は、図９と同様に、リードフレーム１０の銅板１の上に形成され、このリードフレーム１０に、４個の導電板４０に固着された４個の半導体チップが結合され、樹脂封止された後、銅板１が除去されて、図６に示した半導体装置を得ることができる。
この装置では、各半導体チップの外部接続端子４００を共通化しているため、この半導体装置を実装した配線基板の配線引き回し距離を短くすることができる。
【００４０】
なお前記実施の形態１及び２においては、外側を封止樹脂で被覆したが、内壁を導体化した樹脂製の板状体を用いて実装した場合には、前記実施の形態１及び２のいずれにおいても外側の封止樹脂１３は不要となる。
【００４１】
なお、明細書で示した層の厚さや半導体チップの外形と略一致する凹部の深さ、板の厚さなどの数値は、一例であって、本発明は、それに限定されるものではない。また、明細書で示した各素材についても、同様に一例であって、本発明は、それに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、薄型で信頼性の高い半導体装置の提供が可能であり、接合型電界効果トランジスタなどのディスクリート型半導体装置のみならず、集積回路装置など種々の半導体装置に対して広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１における半導体装置の斜視図
【図２】本発明の実施形態１における半導体装置の断面図
【図３】本発明の実施形態１における半導体装置の製造手順（その１）を示す図
【図４】本発明の実施形態１における半導体装置の製造手順（その２）を示す図
【図５】本発明の実施形態１における半導体装置の製造手順（その３）を示す図
【図６】本発明の実施形態２における半導体装置の変形例を示す図
【図７】従来の半導体装置の斜視図（ａ）と上面図（ｂ）
【図８】従来の半導体装置の製造手順を示す図
【図９】従来のリードフレームの断面図
【図１０】従来のリードフレームの製造手順を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１  銅板
３  外部接続端子
３ａ  ニッケル層
３ｂ  金層
３ｃ  ニッケル層
３ｄ  金層
４  外部接続端子
１０  リードフレーム
１１  半導体チップ
１２  金線
１３  樹脂
２０  レジスト
３０  半導体チップ（接合型電界効果トランジスタ）
３１  銀ペースト
４０  導電板
４１  半導体チップの外形と略一致する凹部
４２  樹脂テープ
３０１〜３０８  外部接続端子
４００  共通外部接続端子
【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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【図１０】
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