(57)【要約】【課題】  半導体素子の配置に対する制限を緩和し、製造コストの低減を図りつつサイズ変更等の要請に対応することが可能な半導体装置を提供することを主たる課題とする。【解決手段】  半導体装置１Ａは、厚さ方向において互いに反対側を向く主面１０１および裏面１０２を有し、半導体材料よりなる基板１００と、基板１００に配置された半導体素子３００と、半導体素子３００に導通し、かつ基板１００に形成された導電層２００と、半導体素子３００を覆う封止樹脂４００と、を備え、基板１００には、主面１０１から凹み、かつ裏面１０２に貫通する凹部１０５が形成されており、半導体素子３００は、主面１０１に搭載されており、導電層２００は、主面１０１から凹部１０５を経由して裏面１０２にわたる範囲に形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有し、半導体材料よりなる基板と、
上記基板に配置された半導体素子と、
上記半導体素子に導通し、かつ上記基板に形成された導電層と、
上記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、
上記基板には、上記主面から凹み、かつ上記裏面に貫通する凹部が形成されており、
上記半導体素子は、上記主面に搭載されており、
上記導電層は、上記主面から上記凹部を経由して上記裏面にわたる範囲に形成されている、半導体装置。
【請求項２】
上記凹部は、上記主面に繋がり、かつ上記主面に対して傾いた傾斜面、および当該傾斜面に繋がる底面、を有し、
上記基板は、上記底面から上記裏面に貫通する貫通部を有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
上記傾斜面は、上記厚さ方向に対して直角である第１方向において上記主面を挟んで離間して対をなし、各々が上記第１方向において上記主面から遠ざかるほど上記底面に近づくように変位する、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
上記基板は、上記厚さ方向において上記主面と上記裏面との間に挟まれ、上記裏面に対して交差する外側面を有する、請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
上記外側面は、上記厚さ方向視において矩形環状をなす、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
上記底面は、上記厚さ方向視において上記外側面に囲われている、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
上記底面は、上記厚さ方向視において、矩形環状をなすとともに上記主面を囲っている、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
上記封止樹脂は、上記主面、上記傾斜面および上記底面の全体を覆う、請求項４ないし７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
上記封止樹脂は、上記主面と同じ方向を向く樹脂主面と、当該樹脂主面と上記基板における上記外側面との間に位置する樹脂側面と、を有し、
上記外側面と上記樹脂側面とは、面一状である、請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
上記厚さ方向における上記主面から上記樹脂主面までの寸法は、上記厚さ方向における上記裏面から上記主面までの寸法よりも小である、請求項９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
上記貫通部には、当該貫通部の少なくとも上記裏面側の開口を塞ぎ、金属材料が充填された金属充填部が設けられている、請求項２ないし１０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
上記金属充填部は、上記貫通部の全体に充填されている、請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
上記金属充填部は、上記裏面と同じ方向を向く端面を有し、
上記端面は、上記裏面と面一状である、請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
上記導電層は、上記金属充填部の上記端面を覆う被覆部を有する、請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
上記貫通部は、上記主面側から上記裏面側に向かうほど断面寸法が小である、請求項１１ないし１４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１６】
上記貫通部の個数は、複数である、請求項１１ないし１５のいずれかに記載の電子装置。
【請求項１７】
上記基板は、半導体材料の単結晶からなる、請求項２ないし１６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１８】
上記半導体材料は、Ｓｉである、請求項１７に記載の半導体装置。
【請求項１９】
上記主面は、（１００）面である、請求項１８に記載の半導体装置。
【請求項２０】
上記基板の上記裏面に形成された絶縁膜を更に備え、
上記絶縁膜は、上記基板と上記導電層との間に介在している、請求項１ないし１９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２１】
上記半導体素子は、ホール素子である、請求項１ないし２０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２２】
厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有する基板材料に、上記主面から凹む凹部を形成する工程と、
上記凹部を含む上記基板材料上に導電層を形成する工程と、
上記主面に上記半導体素子を搭載する工程と、
上記半導体素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、
上記主面を避けた位置において、上記基板材料の厚さ方向に沿って上記基板材料を切断する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
上記凹部を形成する工程においては、上記主面に繋がり、かつ上記主面に対して傾いた傾斜面、および当該傾斜面に繋がる底面、を有する第１凹部と、上記底面から凹む第２凹部と、を順次形成し、
上記封止樹脂を形成する工程の後、上記基板材料を切断する工程の前に、上記基板材料を、上記裏面から、上記第２凹部の形成箇所に到達するまで研削する工程を備える、請求項２２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
上記基板材料を切断する工程においては、上記底面において上記基板材料を切断する、請求項２３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
上記凹部を形成する工程においては、上記基板材料の厚さ方向に対して直角である第１方向において間隔を隔てて並ぶ複数の凹部未形成領域を上記主面として残存させ、
上記半導体素子を搭載する工程においては、上記各凹部未形成領域に少なくとも１つの上記半導体素子を搭載し、
上記基板材料を切断する工程においては、上記第１方向において隣接する上記凹部未形成領域の間において上記基板材料を切断する、請求項２３または２４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
上記凹部未形成領域は、上記厚さ方向および上記第１方向のいずれにも直角である第２方向において間隔を隔てて複数並んでおり、
上記基板材料を切断する工程においては、上記第２方向において隣接する上記凹部未形成領域の間において上記基板材料を切断する、請求項２５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
上記封止樹脂を形成する工程においては、上記主面、上記傾斜面および上記底面の全体を上記封止樹脂で覆い、
上記基板材料を切断する工程においては、上記基板材料とともに上記封止樹脂を切断する、請求項２３ないし２６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
上記基板材料は、半導体材料の単結晶からなる、請求項２３ないし２７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
上記半導体材料は、Ｓｉである、請求項２８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
上記主面は、（１００）面である、請求項２９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３１】
上記凹部を形成する工程において、上記第１凹部は基板材料の上記主面に対して異方性エッチングを施すことにより形成され、上記第２凹部は上記底面に対して異方性エッチングを施すことにより形成される、請求項３０に記載の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、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部からの電流の入出力に対して特定の機能を果たす半導体装置は、様々な形態のものが提案されている。一般的には、この半導体装置の機能を果たすために、各々が電気回路の一部を構成する半導体素子が内蔵されている。当該半導体素子を支持し、かつ互いに導通させることを目的として、金属製のリードが用いられる。このリードは、上記半導体素子の機能や形状および大きさに応じて、その個数や形状および大きさが決定される。このリードに搭載された上記半導体素子は、封止樹脂によって覆われる。封止樹脂は、上記半導体素子や上記リードの一部を保護するためのものである。このような半導体装置は、たとえば電子機器の回路基板などに実装されて用いられる。半導体装置に関する文献としては、特許文献１が挙げられる。
【０００３】
特許文献１には、金属製のリードに半導体素子としてのホール素子を搭載した半導体装置が開示されている。当該半導体装置が回路基板等に実装されたとき、半導体装置の外部（半導体装置を挟んで回路基板とは反対側）に配置された磁石と、ホール素子の感磁面との間の距離を短くすることが要請される。また、回路基板から上記磁石までの距離については、実装対象が変わるとそれに応じて変化しうる。そのため、回路基板から上記磁石までの距離が変わると、当該距離に適するように半導体装置の厚さ方向の寸法を変更することが求められる。
【０００４】
上記リードの形成は、たとえば金型を用いた打ち抜き加工によってなされることが多い。金型を用いた手法は、上記リードを効率よく正確に形成できるという利点がある。一方、上記半導体装置に求められるサイズや機能などが変更されると、上記リードのサイズや形状を変更する必要がある。これを実現するには、上記金型を新たに作り直すことが強いられる。上記金型は、比較的高価であるため、上記半導体装置が少量生産される場合には、上記半導体装置のコストを増大させてしまう。また、上記リードは、任意に絞り加工を施すことによって立体的な形状とすることも可能であるが、ある程度の制約が課せられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３６８３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、半導体素子の配置に対する制限を緩和し、製造コストの低減を図りつつサイズ変更等の要請に対応することが可能な半導体装置を提供することを主たる課題とする。また、本発明は、そのような半導体装置を適切に製造し、適切に機能させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の側面によって提供される半導体装置は、厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有し、半導体材料よりなる基板と、上記基板に配置された半導体素子と、上記半導体素子に導通し、かつ上記基板に形成された導電層と、上記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備え、上記基板には、上記主面から凹み、かつ上記裏面に貫通する凹部が形成されており、上記半導体素子は、上記主面に搭載されており、上記導電層は、上記主面から上記凹部を経由して上記裏面にわたる範囲に形成されている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部は、上記主面に繋がり、かつ上記主面に対して傾いた傾斜面、および当該傾斜面に繋がる底面、を有し、上記基板は、上記底面から上記裏面に貫通する貫通部を有する。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記傾斜面は、上記厚さ方向に対して直角である第１方向において上記主面を挟んで離間して対をなし、各々が上記第１方向において上記主面から遠ざかるほど上記底面に近づくように変位する。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は、上記厚さ方向において上記主面と上記裏面との間に挟まれ、上記裏面に対して交差する外側面を有する。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記外側面は、上記厚さ方向視において矩形環状をなす。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記底面は、上記厚さ方向視において上記外側面に囲われている。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記底面は、上記厚さ方向視において、矩形環状をなすとともに上記主面を囲っている。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記封止樹脂は、上記主面、上記傾斜面および上記底面の全体を覆う。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記封止樹脂は、上記主面と同じ方向を向く樹脂主面と、当該樹脂主面と上記基板における上記外側面との間に位置する樹脂側面と、を有し、上記外側面と上記樹脂側面とは、面一状である。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記厚さ方向における上記主面から上記樹脂主面までの寸法は、上記厚さ方向における上記裏面から上記主面までの寸法よりも小である。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記貫通部には、当該貫通部の少なくとも上記裏面側の開口を塞ぎ、金属材料が充填された金属充填部が設けられている。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属充填部は、上記貫通部の全体に充填されている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記金属充填部は、上記裏面と同じ方向を向く端面を有し、上記端面は、上記裏面と面一状である。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導電層は、上記金属充填部の上記端面を覆う被覆部を有する。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記貫通部は、上記主面側から上記裏面側に向かうほど断面寸法が小である。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記貫通部の個数は、複数である。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は、半導体材料の単結晶からなる。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体材料は、Ｓｉである。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記主面は、（１００）面である。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の上記裏面に形成された絶縁膜を更に備え、上記絶縁膜は、上記基板と上記導電層との間に介在している。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体素子は、ホール素子である。
【００２８】
本発明の第２の側面によって提供される半導体装置の製造方法は、厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有する基板材料に、上記主面から凹む凹部を形成する工程と、上記凹部を含む上記基板材料上に導電層を形成する工程と、上記主面に上記半導体素子を搭載する工程と、上記半導体素子を覆う封止樹脂を形成する工程と、上記主面を避けた位置において、上記基板材料の厚さ方向に沿って上記基板材料を切断する工程と、を備える。
【００２９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部を形成する工程においては、上記主面に繋がり、かつ上記主面に対して傾いた傾斜面、および当該傾斜面に繋がる底面、を有する第１凹部と、上記底面から凹む第２凹部と、を順次形成し、上記封止樹脂を形成する工程の後、上記基板材料を切断する工程の前に、上記基板材料を、上記裏面から、上記第２凹部の形成箇所に到達するまで研削する工程を備える。
【００３０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板材料を切断する工程においては、上記底面において上記基板材料を切断する。
【００３１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部を形成する工程においては、上記基板材料の厚さ方向に対して直角である第１方向において間隔を隔てて並ぶ複数の凹部未形成領域を上記主面として残存させ、上記半導体素子を搭載する工程においては、上記各凹部未形成領域に少なくとも１つの上記半導体素子を搭載し、上記基板材料を切断する工程においては、上記第１方向において隣接する上記凹部未形成領域の間において上記基板材料を切断する。
【００３２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部未形成領域は、上記厚さ方向および上記第１方向のいずれにも直角である第２方向において間隔を隔てて複数並んでおり、上記基板材料を切断する工程においては、上記第２方向において隣接する上記凹部未形成領域の間において上記基板材料を切断する。
【００３３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記封止樹脂を形成する工程においては、上記主面、上記傾斜面および上記底面の全体を上記封止樹脂で覆い、上記基板材料を切断する工程においては、上記基板材料とともに上記封止樹脂を切断する。
【００３４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板材料は、半導体材料の単結晶からなる。
【００３５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記半導体材料は、Ｓｉである。
【００３６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記主面は、（１００）面である。
【００３７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部を形成する工程において、上記第１凹部は基板材料の上記主面に対して異方性エッチングを施すことにより形成され、上記第２凹部は上記底面に対して異方性エッチングを施すことにより形成される。
【００３８】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る半導体装置の一例を示す要部平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】図１の半導体装置の基板を示す斜視図である。
【図４】図２の部分拡大図である。
【図５】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図６】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図７】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部平面図である。
【図８】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図９】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１０】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部平面図である。
【図１１】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１２】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１３】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１４】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１５】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１６】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１７】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１８】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図１９】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図２０】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図２１】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図２２】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図２３】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図２４】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部断面図である。
【図２５】図１の半導体装置の製造方法の一工程を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００４１】
図１および図２は、本発明に係る半導体装置の一例を示している。本実施形態の半導体装置１Ａは、基板１００、導電層２００、金属充填部２４０、半導体素子３００、封止樹脂４００、絶縁膜５００、および裏面電極パッド６００を備えている。なお、図１においては、理解の便宜上、封止樹脂４００を省略している。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿うｙｚ平面における断面図である。図３は、基板１００を示す斜視図である。なお、図３においては、封止樹脂４００を想像線（二点鎖線）で示している。
【００４２】
基板１００は、半導体装置１Ａの土台となるものであり、基材１０３および絶縁層１０４からなる。基板１００は、主面１０１、裏面１０２、４つの外側面１０６、凹部１０５、および貫通部１０７を有する。主面１０１および裏面１０２は、ｚ方向（基板の厚さ方向）において互いに反対側を向いており、ｚ方向が半導体装置１Ａ（基板１００）の厚さ方向に相当する。基板１００は、ｚ方向視（基板１００の厚さ方向視）において、矩形状である。主面１０１は、ｚ方向視において基板１００の中央に位置する。
【００４３】
４つの外側面１０６は、ｚ方向（基板１００の厚さ方向）において主面１０１と裏面１０２との間に挟まれており、いずれも裏面１０２に繋がっている。これら外側面１０６のうち、２つはｘ方向において互いに反対側を向いており、他の２つはｙ方向において互いに反対側を向いている。ｘ方向およびｙ方向は、いずれもｚ方向に対して直角である。また、ｙ方向はｘ方向に対して直角である。即ち、ｘ方向、ｙ方向、およびｚ方向は、相互に直角である。図２に示すように、４つの外側面１０６は、平面視（基板１００の厚さ方向視）において矩形環状をなす。
【００４４】
基材１０３は、半導体材料の単結晶からなり、本実施形態においては、Ｓｉ単結晶からなる。なお、基材１０３の材質は、Ｓｉに限定されず、後述する意図を満たす凹部１０５を形成可能なものであればよい。基板１００の厚さは、たとえば２５０〜４００μｍ程度である。
【００４５】
図３は、基板１００を示す斜視図である。本実施形態においては、主面１０１として、基材１０３の（１００）面が採用されている。凹部１０５は、主面１０１から裏面１０２に向かって凹んでいる。
【００４６】
凹部１０５は、主面１０１を囲んでいる。凹部１０５は、底面１１１および４つの傾斜面１１２を有する。凹部１０５の深さ（主面１０１と底面１１１との、厚さ方向における離間寸法）は、たとえば２００〜３００μｍ程度である。
【００４７】
各傾斜面１１２は、主面１０１に繋がり、かつ主面１０１に対して傾いている。４つの傾斜面１１２は、平面視（基板１００の厚さ方向視）において主面１０１を囲んでおり、主面１０１と接する部分を上底とする略台形状である。４つの傾斜面１１２のうちの２つは、ｙ方向において主面１０１を挟んで離間して対をなしている。当該２つの傾斜面１１２は、各々、ｙ方向において主面１０１から遠ざかるほど底面１１１に近づくように変位する。４つの傾斜面１１２のうちの他の２つは、ｘ方向において主面１０１を挟んで離間して対をなしている。当該他の２つの傾斜面１１２は、各々、ｘ方向において主面１０１から遠ざかるほど底面１１１に近づくように変位する。本実施形態においては、傾斜面１１２のｘｙ平面に対する傾斜角度が５５°程度である。なお、傾斜面１１２が略台形状であり、かつ上記傾斜角度が５５°である点は、主面１０１として（１００）面を採用したことに由来している。
【００４８】
底面１１１は、傾斜面１１２に繋がっている。底面１１１は、基板１００の厚さ方向視において矩形環状をなしており、主面１０１および４つの傾斜面１１２を囲っている。底面１１１はまた、平面視において上記した４つの外側面１０６によって囲われている。
【００４９】
貫通部１０７は、凹部１０５から裏面１０２側へ凹んでおり、基板１００における一部分を底面１１１から裏面１０２へと貫通する。
【００５０】
本実施形態では、貫通部１０７の個数は、複数（たとえば４つ）である。本実施形態においては、凹部１０５の底面１１１のうち、主面１０１を挟んでｙ方向に離間する２つの部位に、貫通部１０７が２つずつ設けられている。貫通部１０７の深さは、たとえば、１０〜５０μｍ程度である。基板１００の厚さ方向視における貫通部１０７の最大開口寸法は、たとえば、１０〜５０μｍ程度である。本実施形態では、貫通部１０７は、厚さ方向視において、矩形状である。また、本実施形態においては、貫通部１０７は、厚さ方向において主面１０１側から裏面１０２側に向かうほど断面寸法が小である。
【００５１】
貫通部１０７は、貫通部内面１０８を有する。貫通部内面１０８は、基板１００の厚さ方向に対して傾斜している。貫通部内面１０８は、４つの平坦面を有している。本実施形態では、貫通部内面１０８は、底面１１１および裏面１０２に繋がっている。厚さ方向に直交する平面（ｘｙ平面）に対する貫通部内面１０８の角度は、５５°程度である。これは、主面１０１として（１００）面を採用したことに由来している。本実施形態においては、貫通部１０７の裏面１０２側は、基板１００の厚さ方向を向いた平坦状の開口１０９とされている。
【００５２】
絶縁層１０４は、基板１００上に形成されている。絶縁層１０４は、基板１００のうち裏面１０２とは反対側から臨む部分を覆っている。より具体的には、絶縁層１０４は、主面１０１、傾斜面１１２、底面１１１および貫通部内面１０８を覆っている。絶縁層１０４の厚さは、たとえば０．１〜１．０μｍ程度である。絶縁層１０４は、たとえばＳｉＯ2よりなる。絶縁層１０４は、たとえば熱酸化によって形成されている。
【００５３】
絶縁層１０４は、貫通部内面絶縁部１０４Ａを有する。貫通部内面絶縁部１０４Ａは、貫通部１０７の貫通部内面１０８に形成されている。貫通部内面絶縁部１０４Ａは、裏面１０２と同じ方向を向く端面１０４ｂを有する。当該端面１０４ｂは、裏面１０２と面一状である。
【００５４】
導電層２００は、半導体素子３００搭載し、当該半導体素子３００に入出力する電流経路を構成するためのものである。導電層２００は、基板１００に形成されており、半導体素子３００に導通している。導電層２００は、主面１０１から凹部１０５および貫通部１０７（凹部１０５の傾斜面１１２および底面１１１と貫通部１０７の貫通部内面１０８）を経由して裏面１０２にわたって形成されている。本実施形態においては、図４に示すように、導電層２００は、シード層２０１とめっき層２０２とが積層された構造を有する。
【００５５】
シード層２０１は、所望のめっき層２０２を形成するためのいわゆる下地層である。シード層２０１は、基材１０３とめっき層２０２との間に介在している。シード層２０１は、たとえばＴｉやＣｕなどからなる。シード層２０１は、たとえばスパッタリングによって形成される。シード層２０１の厚さは、たとえば１μｍ以下である。
【００５６】
めっき層２０２は、たとえばシード層２０１を利用した電解めっきによって形成される。めっき層２０２は、たとえばＣｕあるいはＴｉ、Ｎｉ、Ｃｕなどが積層された層よりなる。めっき層２０２の厚さは、たとえば３〜１０μｍ程度である。めっき層２０２の厚さは、シード層２０１の厚さよりも厚い。
【００５７】
導電層２００は、素子配置用パッド２１０、連絡経路２２０、および裏面側パッド２３０を含む。
【００５８】
素子配置用パッド２１０は、主面１０１に形成されている。素子配置用パッド２１０は、半導体素子３００を主面１０１に搭載するために用いられる。本実施形態においては、素子配置用パッド２１０は、複数の貫通部１０７に対応するように複数設けられている。
【００５９】
裏面側パッド２３０は、裏面１０２に形成されている。裏面側パッド２３０は、後述の裏面電極パッド６００を形成する土台となる部位である。本実施形態では、裏面側パッド２３０は、複数の貫通部１０７に対応するように複数設けられている。本実施形態においては、裏面側パッド２３０は、後述する金属充填部２４０の端面２４１を覆っている。
【００６０】
連絡経路２２０は、主に凹部１０５に形成されている。連絡経路２２０は、素子配置用パッド２１０と裏面側パッド２３０と、に導通している。なお、図１においては、導電層２００に斜線を付している。
【００６１】
金属充填部２４０は、貫通部１０７に設けられている。金属充填部２４０は、たとえばＣｕなどの導電性に優れた金属材料よりなる。金属充填部２４０は、貫通部１０７の少なくとも一部に充填されている。金属充填部２４０は、貫通部１０７の少なくとも開口１０９を塞いでいる。金属充填部２４０は、貫通部１０７の全体に充填されていてもよい。本実施形態においては、金属充填部２４０は、連絡経路２２０のうち貫通部内面１０８に形成された部分の少なくとも一部を覆っている。金属充填部２４０は、裏面１０２と同じ方向を向く端面２４１を有する。金属充填部２４０の端面２４１は、基板１００の裏面１０２と面一状である。金属充填部２４０は、基板１００の厚さ方向の寸法が導電層２００の厚さよりも大である。なお、図１においては、金属充填部２４０に斜線を付している。
【００６２】
絶縁膜５００は、裏面１０２に形成されている。絶縁膜５００は、基板１００と導電層２００との間に介在している。本実施形態においては、絶縁膜５００は、裏面１０２の全体を覆っている。また、絶縁膜５００は、貫通部内面絶縁部１０４Ａの端面１０４ｂを覆っている。絶縁膜５００は、たとえば絶縁材料によって積層形成されている。絶縁膜５００は、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって形成されている。絶縁膜５００は、ポリイミド樹脂あるいはベンゾシクロブテン樹脂よりなる。
【００６３】
裏面電極パッド６００は、裏面１０２に形成されている。裏面電極パッド６００は、導電層２００に接しており、かつ、半導体素子３００に導通している。裏面電極パッド６００は、たとえば基板１００に近い順に、Ｎｉ層、Ｐｄ層、およびＡｕ層が積層された構造となっている。本実施形態では、裏面電極パッド６００は矩形状である。裏面電極パッド６００は、半導体装置１Ａをたとえば図示しない電子機器の回路基板に面実装するために用いられる。
【００６４】
半導体素子３００は、主面１０１に支持されており、複数の素子配置用パッド２１０を利用してはんだ３１０を介して搭載されている。本実施形態においては、半導体素子３００はホール素子である。ホール素子によって、半導体装置１Ａが磁気センサとしての機能を果たす。また、本実施形態においては、上記ホール素子はＧａＡｓ型ホール素子である。ＧａＡｓ型ホール素子は、磁束の変化に対するホール電圧の直線性に優れるとともに、温度変化の影響を受けにくいという利点を有する。図２に示す半導体素子３００の下面に、半導体装置１Ａの外部に配置された磁石に起因した磁束変化を検出する感磁面（図示略）が形成されている。
【００６５】
封止樹脂４００は、半導体素子３００を覆っており、凹部１０５に充填されている。より具体的には、封止樹脂４００は、主面１０１、傾斜面１１２、および底面１１１の全体を覆っている。また、封止樹脂４００は、凹部１０５に繋がる貫通部１０７のうち金属充填部２４０が存在しない空間にも充填されている。
【００６６】
封止樹脂４００は、樹脂主面４０１および樹脂側面４０２を有する。樹脂主面４０１は、主面１０１の法線方向外方を向く。即ち、樹脂主面４０１は、主面１０１と同じ方向を向く。樹脂主面４０１は、ｚ方向視（基板１００の厚さ方向視）において矩形状である。樹脂主面４０１は、厚さ方向視において基板１００と重なっている。基板１００の厚さ方向における主面１０１から樹脂主面４０１までの寸法は、基板１００の厚さ方向における裏面１０２から主面１０１までの寸法よりも小である。樹脂側面４０２は、基板１００の厚さ方向視において樹脂主面４０１の周縁を囲っている。本実施形態においては、封止樹脂４００は、樹脂主面４０１の各辺に対応するように４つの樹脂側面４０２を有する。４つの樹脂側面４０２は、各々、ｚ方向（基板１００の厚さ方向）において樹脂主面４０１と基板１００の外側面１０６との間に位置する。樹脂側面４０２は、これに対応する位置にある外側面１０６と面一状である。封止樹脂４００の材質としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）樹脂、および、シリコーン樹脂が挙げられる。封止樹脂４００は、透光性樹脂または非透光性樹脂のいずれであってもよいが、本実施形態においては、非透光性樹脂が好ましい。
【００６７】
次に、半導体装置１Ａの製造方法について、図５〜図２５を参照しつつ以下に説明する。なお、これらの図（図７、図１０、図２５を除く）においては、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿うｙｚ平面における断面を示している。
【００６８】
まず、図５に示すように基板材料１００’を用意する。基板材料１００’は、半導体材料の単結晶からなり、本実施形態においては、Ｓｉ単結晶からなる。基板材料１００’の厚さは、たとえば３００〜４５０μｍ程度である。基板材料１００’は、上述した半導体装置１Ａの基板１００が複数個取りできるサイズである。すなわち、以降の製造工程においては、複数の半導体装置１Ａを一括して製造する手法を前提としている。１つの半導体装置１Ａを製造する方法であっても構わないが、工業上の効率を考慮すると、複数の半導体装置１Ａを一括して製造する手法が現実的である。
【００６９】
基板材料１００’は、ｚ方向において互いに反対側を向く主面１０１および裏面１０２を有している。本実施形態においては、主面１０１として結晶方位が（１００）である面、（１００）面を採用する。次いで、主面１０１をたとえば酸化させることによりＳｉＯ2からなるマスク層１９１を形成する。マスク層１９１の厚さは、たとえば０．７〜１．０μｍ程度である。
【００７０】
次いで、図６に示すように、マスク層１９１に対してエッチングによるパターニングを行う。これにより、図７に示すように、互いに分離した複数の領域にマスク層１９１が残る。当該複数の領域は、ｚ方向（基板材料１００’の厚さ方向）に対して直角であるｙ方向と、ｚ方向およびｙ方向のいずれにも直角であるｘ方向と、のそれぞれについて所定間隔を隔てて並んでおり、ｘｙ平面においてマトリクス状に配列された形態となっている。残存するマスク層１９１である複数の領域は、各々、矩形状とされており、最終的に主面１０１として残る部分の形状および大きさに応じて設定される。
【００７１】
次いで、図８に示すように、第１凹部１１０を形成する。第１凹部１１０の形成は、たとえばＫＯＨを用いた異方性エッチングによって行う。ＫＯＨは、Ｓｉ単結晶に対して良好な異方性エッチングを実現しうるアルカリエッチング溶液の一例である。この異方性エッチングを行うことにより、底面１１１および傾斜面１１２を有する第１凹部１１０が形成される。第１凹部１１０は、後に凹部１０５となる部分である。傾斜面１１２がｘｙ平面に対してなす角度は、５５°程度となる。
【００７２】
次いで、図９に示すように、マスク層１９１を除去する。マスク層１９１の除去は、たとえばＨＦを用いたエッチングによって行う。
【００７３】
ここで、図７、図１０を対比するとよく理解されるように、マスク層１９１で覆われていた領域が凹部未形成領域１０１’（主面１０１）として残存する。凹部未形成領域１０１’は、ｘ方向およびｙ方向のそれぞれについて所定間隔を隔てて並んでいる。凹部未形成領域１０１’は、ｚ方向視（基板材料１００’の厚さ方向視）において４つの傾斜面１１２によって囲まれている。また、凹部未形成領域１０１’は、厚さ方向視において底面１１１に囲まれている。
【００７４】
次いで、図１１に示すように、マスク層１９２を形成する。マスク層１９２の形成は、基板材料１００’のうち裏面１０２とは反対側部分全体を酸化させることにより行う。マスク層１９２の厚さは、たとえば０．７〜１．０μｍ程度である。
【００７５】
次いで、図１２に示すように、マスク層１９２に対してエッチングによるパターニングを行う。これにより、マスク層１９２に開口を形成する。この開口の形状および大きさは、最終的に得ようとする貫通部１０７の形状および大きさに応じて設定する。開口は、たとえば矩形状である。
【００７６】
次いで、図１３に示すように、第２凹部１２０を形成する。第２凹部１２０を形成するには、たとえば上述したＫＯＨを用いた異方性エッチングを行う。このエッチングを行うことにより、図１３に示す第２凹部１２０が形成される。第２凹部１２０は後の工程を経ることによって貫通部１０７となる部分であり、凹部内面１２１および凹部底面１２２を有する。第２凹部１２０は、第１凹部１１０の底面１１１から凹んでいる。第２凹部１２０は、厚さ方向視矩形状である。凹部底面１２２は、厚さ方向に対して直角である。凹部内面１２１がｘｙ平面に対してなす角度は、５５°程度となる。
【００７７】
次いで、図１４に示すように、マスク層１９２を除去する。マスク層１９２の除去は、たとえばＨＦを用いたエッチングによって行う。
【００７８】
次いで、図１５に示すように、たとえばＳｉＯ2からなる絶縁層１０４を形成する。絶縁層１０４の形成は、基板材料１００’のうち裏面１０２とは反対側部分全体を酸化させることにより行う。これにより、厚さがたとえば０．７〜１．０μｍ程度の絶縁層１０４が得られる。
【００７９】
次いで、図１６に示すように、導電層２００（シード層２０１およびめっき層２０２）を形成する。シード層２０１は、たとえばＣｕを用いたスパッタリングを行った後にパターニングを施すことにより、形成される。めっき層２０２の形成は、たとえばシード層２０１を利用した電解めっきによって行う。この結果、たとえばＣｕあるいはＴｉ、Ｎｉ、Ｃｕなどが積層された層からなるからなるめっき層２０２が得られる。これらシード層２０１およびめっき層２０２は、積層されることにより導電層２００をなす。めっき層２０２は、上述した素子配置用パッド２１０および連絡経路２２０に対応する形状となっている。
【００８０】
次いで、図１７に示すように、金属充填部２４０を形成する。金属充填部２４０の形成は、たとえば第２凹部１２０の凹部内面１２１に、たとえばＣｕなどの金属を無電解めっきすることにより形成される。
【００８１】
次いで、図１８に示すように、半導体素子３００を基板材料１００’の凹部未形成領域１０１’（主面１０１）に搭載する。半導体素子３００には、たとえばはんだボールを形成しておく。はんだボールには、フラックスを塗布しておく。このフラックスの粘着性を利用して、半導体素子３００を載置する。そして、リフロー炉によって上記はんだボールを溶融させた後に硬化させることにより、はんだ３１０を介して半導体素子３００の搭載が完了する。はんだボールを形成する手法の他に、導電層２００の素子配置用パッド２１０にはんだペーストを塗布しておく手法を採用してもよい。
【００８２】
次いで、図１９に示すように、封止樹脂４００を形成する。封止樹脂４００の形成は、たとえば浸透性に優れるとともに、感光することによって硬化する樹脂材料を、主面１０１，傾斜面１１２、および底面１１１の全体を覆い、かつ半導体素子３００を覆うように充填し、これを硬化させることによって行う。
【００８３】
次いで、図２０に示すように、基板材料１００’を裏面１０２から研削する。裏面１０２の研削は、金属充填部２４０に到達するまで行う。これにより、金属充填部２４０の底部（端面２４１）が露出する。また、上記した第２凹部１２０は、底面部分が研削されることにより、貫通部内面１０８および平坦状の開口１０９を有する貫通部１０７となる。このとき、研削により露出した金属充填部２４０の端面２４１と、基板材料１００’の裏面１０２とは、面一状である。また、金属充填部２４０は、貫通部１０７の開口１０９全体を塞いでいる。
【００８４】
次いで、図２１に示すように、裏面１０２に絶縁膜５００を形成する。絶縁膜５００は、たとえばポリイミド樹脂あるいはベンゾシクロブテン樹脂などの絶縁材料をＣＶＤにより積層させた後にパターニングを施すことにより、形成される。
【００８５】
次いで、図２２に示すように、裏面１０２の適所（絶縁膜５００上および金属充填部２４０上）に導電層２００（シード層２０１およびめっき層２０２）を形成する。シード層２０１は、たとえばＴｉやＣｕを用いたスパッタリングを行った後にパターニングを施すことにより、形成される。めっき層２０２の形成は、たとえばシード層２０１を利用した電解めっきによって行う。この結果、たとえばＣｕあるいはＴｉ、Ｎｉ、Ｃｕなどが積層された層からなるめっき層２０２が得られる。シード層２０１およびめっき層２０２は、積層されることにより導電層２００をなす。この際、導電層２００は、たとえば裏面側パッド２３０を含む形状とされている。
【００８６】
次いで、図２３に示すように、裏面電極パッド６００を形成する。裏面電極パッド６００は、裏面側パッド２３０に、たとえばＮｉ，Ｐｄ，Ａｕなどの金属を無電解めっきすることにより形成される。
【００８７】
次いで、図２４および図２５に示すように、基板材料１００’および封止樹脂４００をたとえばダイサーＤｃによって切断する。ダイサーＤｃによる切断は、ｚ方向視において、ｘ方向とｙ方向とにそれぞれ延びる切断線ＣＬに沿って行う。なお、図２５においては、基板材料１００’および半導体素子３００のみを表し、他の要素は省略している。
【００８８】
ダイサーＤｃによる切断の際、基板材料１００’については凹部未形成領域１０１’（主面１０１）を避けた位置で切断する。具体的には、第１凹部１１０の底面１１１において基板材料１００’を切断し、ｙ方向において隣接する凹部未形成領域１０１’の間と、ｘ方向において隣接する凹部未形成領域１０１’の間と、において切断する。このような切断作業を経ることにより、図１、図２に示した半導体装置１Ａが得られる。
【００８９】
次に、半導体装置１Ａの作用効果について説明する。
【００９０】
本実施形態によれば、半導体素子３００が、半導体材料からなり、かつ凹凸を有する基板１００に搭載されている。このため、半導体素子３００を支持するためのリードを設ける必要がない。リードを金型成形する場合と比較して、半導体材料からなる基板１００は、形状を作り変えるために発生する費用が少ない。したがって、半導体装置１Ａのコストを低減することができる。特に、半導体装置１Ａを少量生産する場合に、コスト低減効果が顕著である。
【００９１】
半導体素子３００は、基板１００の凹部１０５を避けた位置（主面１０１）に搭載されている。基板１００のうち裏面１０２とは厚さ方向の反対側は、主面１０１および凹部１０５を有し、凹凸状である。そして、半導体素子３００が搭載される主面１０１は、基板１００の厚さ方向において最も突出する部分である。これにより、半導体装置１Ａがたとえば回路基板等に実装されるとき、半導体素子３００は実装面である裏面１０２から離れた位置にある。したがって、本実施形態においては、半導体素子３００であるホール素子について、たとえば半導体装置１Ａの外部（半導体装置１Ａを挟んで回路基板とは反対側）に配置された磁石と、ホール素子の感磁面との間の距離を短くすることができ、当該ホール素子の磁束変化に対する感度が向上する。
【００９２】
また、回路基板から上記磁石までの距離が比較的に長く設定される場合であっても、基板１００の厚さ方向の寸法を大きくすることで、主面１０１に搭載される半導体素子３００（ホール素子）と外部の磁石との距離を短くすることができる。
【００９３】
基板に１００形成される凹部１０５は、裏面１０２に貫通している。半導体素子３００に導通する導電層２００は、主面１０１（素子配置用パッド２１０）から凹部１０５（連絡経路２２０）を経由して裏面１０２（裏面側パッド２３０）にわたる範囲に形成されている。したがって、基板１００の厚さを変更する場合においても、半導体素子３００と裏面１０２側の裏面電極パッド６００との導通は、主として貫通状の凹部１０５に形成された導電層２００によって適切に確保することができる。このような構成によれば、半導体素子３００の配置の自由度が高まる。
【００９４】
上記したように、半導体素子３００が搭載される主面１０１は、基板１００の厚さ方向において最も突出する部分である。このような構成によれば、半導体素子３００を基板１００に搭載する際、たとえば凹部に半導体素子を収容する場合と比べ、半導体素子３００搭載用の装置（たとえば吸着コレット等）と基板１００との干渉を回避しつつ、基板１００へ半導体素子３００を容易に搭載することができる。
【００９５】
さらに、半導体素子３００が凸状の主面１０１に搭載される構成によれば、半導体装置１Ａの製造時に封止樹脂４００を形成する際、半導体素子３００の全体をより確実に覆うことができる。このことは、半導体装置１Ａを適切に製造するうえで好ましい。
【００９６】
封止樹脂４００は、半導体素子３００を覆うとともに凹部１０５に充填されている。凹部１０５は、主面１０１から凹んでいる。凹部１０５は、主面１０１に繋がる傾斜面１１２と、傾斜面１１２に繋がる底面１１１とによって構成される。そして、封止樹脂４００は、主面１０１、傾斜面１１２および底面１１１の全体（即ち、実質的に基板１００の凹凸状部分の全体）を覆う。このような構成によれば、基板１００と封止樹脂４００との密着力が高められ、封止樹脂４００の剥離や脱落が防止される。
【００９７】
底面１１１は、基板１００の厚さ方向視において矩形環状をなすとともに主面１０１を囲っている。傾斜面１１２は、主面１０１と底面１１１との間に介在している。このような構成は、基板１００の凹凸状部分の面積（即ち、封止樹脂４００との接触面積）を大きくするのに適しており、基板１００と封止樹脂４００との密着力を高めるうえで好ましい。
【００９８】
上記のように凹部１０５の底面１１１は矩形環状をなしており、基板１００の凹凸状部分（裏面１０２の反対側）の周縁は上記底面１１１によって構成される。半導体装置１Ａを製造する際、基板材料１００’についての切断は、底面１１１においてのみ行う。このような構成によれば、半導体装置１Ａを所望サイズにより確実に切断することができる。このことは、半導体装置１Ａを適切に製造するうえで好ましい。
【００９９】
本発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【０１００】
１Ａ      半導体装置
１００    基板
１００’  基板材料
１０１    主面
１０１’  凹部未形成領域
１０２    裏面
１０３    基材
１０４    絶縁層
１０４Ａ    貫通部内面絶縁部
１０４ｂ    端面
１０５    凹部
１０６    外側面
１０７    貫通部
１０８    貫通部内面
１０９    開口
１１０    第１凹部
１１１    底面
１１２    傾斜面
１２０    第２凹部
１２１    凹部内面
１２２    凹部底面
２００    導電層
２０１    シード層
２０２    めっき層
２１０    素子配置用パッド
２２０    連絡経路
２３０    裏面側パッド（被覆部）
２４０    金属充填部
２４１    端面
３００    半導体素子
３１０    はんだ
４００    封止樹脂
４０１    樹脂主面
４０２    樹脂側面
５００    絶縁膜
６００    裏面電極パッド
【図１】
2017050380.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】
2017050380.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2017050380.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2017050380.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2017050380.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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