JP2000277463A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2000277463A
JP2000277463A JP8377699A JP8377699A JP2000277463A JP 2000277463 A JP2000277463 A JP 2000277463A JP 8377699 A JP8377699 A JP 8377699A JP 8377699 A JP8377699 A JP 8377699A JP 2000277463 A JP2000277463 A JP 2000277463A
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JP
Japan
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semiconductor chip
resin
groove
semiconductor device
semiconductor
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JP8377699A
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Inventor
Hiroshi Sawada
弘 澤田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a semiconductor device or a chip-size package lessened in size to be improved in moisture resistance by a method wherein a groove is provided around a semiconductor chip and filled up with resin. SOLUTION: A base region 13 and an emitter region 14 are formed to form a semiconductor device. An annular groove 20 is formed around the active part of the device. A semiconductor chip 10 is sealed up with resin 21, filling the groove 20 with resin. As a moisture penetration path is elongated, the semiconductor device is improved in moisture resistance.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特に耐湿性に優れた半導体装置に関する。
The present invention relates to a semiconductor device,
In particular, the present invention relates to a semiconductor device having excellent moisture resistance.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の分野では軽薄短小化の要求
はすさまじく、これに伴って半導体チップの周辺を被覆
する樹脂の肉厚が薄くなる傾向にある。図5に、従来の
半導体装置の一例を示した。
2. Description of the Related Art In the field of semiconductor devices, the demand for lighter, thinner and smaller devices is remarkable, and the thickness of a resin coating the periphery of a semiconductor chip tends to be reduced. FIG. 5 shows an example of a conventional semiconductor device.

【0003】図4を参照して、この半導体装置は、半導
体チップ1をリードフレームのアイランド2上に固着
し、半導体チップ1の表面に形成した電極パッドとリー
ド3とをワイヤ4でワイヤボンドし、アイランド2の裏
面側を露出するように半導体チップ1の周辺を樹脂5で
モールドしたものである。アイランド2の裏面側を露出
することは、半導体チップ1の放熱性を向上すると同時
に、装置全体の高さ(厚み)を減じることを意味する。
Referring to FIG. 4, in this semiconductor device, a semiconductor chip 1 is fixed on an island 2 of a lead frame, and an electrode pad formed on the surface of the semiconductor chip 1 and a lead 3 are wire-bonded with a wire 4. The periphery of the semiconductor chip 1 is molded with a resin 5 so that the back surface of the island 2 is exposed. Exposing the back surface side of the island 2 means improving the heat dissipation of the semiconductor chip 1 and reducing the height (thickness) of the entire device.

【0004】更に、軽薄短小化の最終形態として近年、
外形寸法を半導体チップサイズと同等あるいは近似した
寸法にまで縮小する事が可能な、ウェハスケールCSP
(チップサイズパッケージ)が注目され始めている。
[0004] Furthermore, in recent years, as a final form of light and thin,
Wafer-scale CSP capable of reducing external dimensions to dimensions that are equivalent to or approximate to the semiconductor chip size
(Chip size package) is starting to attract attention.

【0005】これは、図5(A)を参照して、半導体ウ
ェハ6に各種拡散などの前処理を施して多数の半導体チ
ップ1を形成し、図5(B)に示したように半導体ウェ
ハ6の上部を樹脂層7で被覆すると共に樹脂層3表面に
外部接続用の電極8を導出し、その後半導体ウェハ6の
ダイシングラインに沿って半導体チップ1を分割して、
図5(C)に示したような完成品としたものである。樹
脂層7は半導体チップ1の表面(裏面を被覆する場合も
ある)を被覆するだけであり、半導体チップ1の側壁に
はシリコン基板が露出する。この半導体装置を実装する
には、実装基板上に形成した導電パターンに対して電極
8を対向接着することになる(例えば、特開平9−64
049号)。
[0005] Referring to FIG. 5A, a semiconductor wafer 6 is subjected to various pretreatments such as diffusion to form a large number of semiconductor chips 1, and as shown in FIG. 6 is covered with a resin layer 7, electrodes 8 for external connection are led out to the surface of the resin layer 3, and then the semiconductor chip 1 is divided along a dicing line of the semiconductor wafer 6.
This is a completed product as shown in FIG. The resin layer 7 only covers the front surface of the semiconductor chip 1 (which may cover the back surface), and the silicon substrate is exposed on the side wall of the semiconductor chip 1. To mount the semiconductor device, the electrode 8 is bonded to the conductive pattern formed on the mounting board so as to face the conductive pattern (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-64).
No. 049).

【0006】斯かる半導体装置は、装置のパッケージサ
イズが半導体チップのチップサイズと同等であり、実装
基板に対しても対向接着で済むので、実装占有面積を大
幅に減らすことが出来る利点を有する。また、後工程に
拘わるコストを大幅に減じることが出来る利点を有する
ものである。
Such a semiconductor device has an advantage that the package size of the device is equal to the chip size of the semiconductor chip, and the device can be bonded to the mounting substrate by opposing bonding, so that the area occupied by the mounting can be greatly reduced. Further, there is an advantage that the cost associated with the post-process can be significantly reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外形寸
法が小さくなった結果、リードフレームと樹脂層5との
界面から図4(A)の符号9、10で示した経路での距
離が短くなり、水分が半導体チップ1表面の活性部分に
まで容易に到達するという欠点があった。チップ表面は
素子にとって最も重要な箇所であり、ここに水分が到達
すると、リーク電流が増大する等、トランジスタ特性を
著しく劣化させ、半導体チップ1の信頼性を著しく低下
させることになる。この様な耐湿性の劣化は、アイラン
ドの裏面側を露出した外形の装置のみならず、小型化を
追求した外形のものであれば必然的に発生するものであ
る。
However, as a result of the reduced external dimensions, the distance between the interface between the lead frame and the resin layer 5 along the path indicated by reference numerals 9 and 10 in FIG. There is a disadvantage that moisture easily reaches the active portion on the surface of the semiconductor chip 1. The chip surface is the most important point for the element, and when moisture reaches the chip surface, the transistor characteristics are significantly deteriorated, such as an increase in leak current, and the reliability of the semiconductor chip 1 is significantly reduced. Such deterioration of the moisture resistance inevitably occurs not only in a device having an external shape in which the back surface side of the island is exposed, but also in an external shape pursuing miniaturization.

【0008】また、図5に示したウェハスケールCSP
では、パッケージの側辺に半導体基板と樹脂層7との界
面が露出するので、活性部分までのパスが更に短くな
り、耐湿性が一層劣化することになる。
Further, the wafer scale CSP shown in FIG.
In this case, since the interface between the semiconductor substrate and the resin layer 7 is exposed on the side of the package, the path to the active portion is further shortened, and the moisture resistance is further deteriorated.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
欠点に鑑みて成されたものであり、半導体チップの表面
に少なくとも1つのPN接合を形成する拡散領域を形成
し、前記半導体チップの周辺部に沿って前記拡散領域の
周囲を取り囲む溝を形成し、該溝内部を埋設するように
前記半導体チップを樹脂封止したことを特徴とするもの
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and has a structure in which a diffusion region for forming at least one PN junction is formed on a surface of a semiconductor chip. A groove surrounding the periphery of the diffusion region is formed along a peripheral portion, and the semiconductor chip is resin-sealed so as to bury the inside of the groove.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態を、
NPNトランジスタを例にして詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below.
This will be described in detail using an NPN transistor as an example.

【0011】図1は、本発明の半導体装置の、チップ周
辺部分を示す(A)断面図と(B)平面図である。半導
体チップ10は、全体として矩形の形状を具備し、裏面
側にはN+型高濃度層11を有し、表面側に実質的なコ
レクタとなるN型の低濃度層12を形成したもので、N
型半導体基板の両面にN+層を拡散した後にウェハを研
磨した素材か、あるいはN+基板の上にN型のエピタキ
シャル層を形成したものを用いる。
FIG. 1 is a sectional view (A) and a plan view (B) showing a peripheral portion of a chip of a semiconductor device according to the present invention. The semiconductor chip 10 has a rectangular shape as a whole, has an N + type high concentration layer 11 on the back surface side, and has an N type low concentration layer 12 serving as a substantial collector formed on the front side. N
A material in which an N + layer is diffused on both sides of a mold semiconductor substrate and the wafer is polished, or a material in which an N-type epitaxial layer is formed on an N + substrate is used.

【0012】前工程として、低濃度層12の表面に選択
的にボロン等のP型不純物を選択拡散してベース領域1
3とガードリング領域14を形成し、さらにベース領域
13表面にリン等のN型不純物を選択拡散してエミッタ
領域15とN+アニュラリング領域16を形成する。符
号17はシリコン酸化膜である。酸化膜17には各拡散
領域を露出するコンタクトホールが形成され、該コンタ
クトホールを介してアルミ電極18がオーミックコンタ
クトしている。アルミ電極18は更に、酸化膜17上に
於いて各々ベースとエミッタの電極パッドを構成する。
このトランジスタは、ベース領域13を含めガードリン
グ領域14の近傍までが動作上活性な領域であって、こ
の領域を取り囲むようにしてアニュラリング領域16が
配置されている。
As a pre-process, a P-type impurity such as boron is selectively diffused into the surface of the low concentration layer 12 to selectively diffuse the base region 1.
3 and a guard ring region 14, and an N-type impurity such as phosphorus is selectively diffused on the surface of the base region 13 to form an emitter region 15 and an N + annular ring region 16. Reference numeral 17 denotes a silicon oxide film. A contact hole exposing each diffusion region is formed in the oxide film 17, and an ohmic contact is made between the aluminum electrode 18 via the contact hole. The aluminum electrode 18 further forms base and emitter electrode pads on the oxide film 17.
In this transistor, the region including the base region 13 and the vicinity of the guard ring region 14 is an operationally active region, and the annular ring region 16 is arranged so as to surround this region.

【0013】アニュラリング領域16の更に外側を囲む
領域には、半導体チップ10の周辺端部に沿うようにし
て、有底の溝20を形成する。溝20はシリコン表面を
異方性ドライエッチングすることによって形成したトレ
ンチ溝か、あるいは拡散と電極配線処理を終えた状態の
ウェハをダイシングブレードで格子状にハーフダイシン
グする事によって形成した切削溝である。溝20の線幅
は、エッチングによって形成した場合は10〜50μ程
度、ダイシングブレードで形成した場合はブレードの板
厚に左右されて50μm〜300μmとなる。
A groove 20 having a bottom is formed in a region further surrounding the annular ring region 16 along the peripheral end of the semiconductor chip 10. The groove 20 is a trench groove formed by anisotropically dry-etching the silicon surface, or a cut groove formed by half-dicing the wafer after diffusion and electrode wiring processing in a lattice shape using a dicing blade. . The line width of the groove 20 is about 10 to 50 μm when formed by etching, and 50 μm to 300 μm depending on the thickness of the blade when formed by a dicing blade.

【0014】そして、半導体チップ10の周辺部はエポ
キシ系の樹脂21で被覆される。リードフレームを用い
るタイプでは半導体チップ10がアイランド表面に固着
されるので、チップの上面と側面が樹脂21で被覆さ
れ、CSPタイプではチップの上面だけが樹脂21で被
覆される。どちらのタイプでも、樹脂21は溝20の内
部を埋設する。
The periphery of the semiconductor chip 10 is covered with an epoxy resin 21. In the type using a lead frame, the semiconductor chip 10 is fixed to the island surface, so that the top and side surfaces of the chip are covered with the resin 21, and only the top surface of the chip is covered with the resin 21 in the CSP type. In either case, the resin 21 buries the inside of the groove 20.

【0015】図2に、リードフレームを用いるタイプの
装置を示した。半導体チップ10をリードフレームのア
イランド22上に固着し、半導体チップ10の表面に形
成した電極パッドとリード23とをワイヤ24でワイヤ
ボンドし、アイランド22の裏面側を露出するように半
導体チップ10の周辺を樹脂21でモールドしたもので
ある。この装置では、リードフレーム金属表面と樹脂2
1との界面から水分が進入し、進入した水分は半導体チ
ップ10の側壁に沿って上昇し、そして活性部分まで到
達する様なパスとなる。尚、水分樹脂21自体を貫通し
て進入することは殆ど無く、大半は樹脂21と他素材と
の界面に沿って進入すると考えられる。
FIG. 2 shows an apparatus of a type using a lead frame. The semiconductor chip 10 is fixed on the island 22 of the lead frame, and the electrode pad formed on the surface of the semiconductor chip 10 and the lead 23 are wire-bonded with the wire 24 so that the back surface of the island 22 is exposed. The periphery is molded with resin 21. In this apparatus, the lead frame metal surface and resin 2
Water enters from the interface with the semiconductor chip 1 and rises along the side wall of the semiconductor chip 10 to form a path that reaches the active portion. In addition, it hardly penetrates through the water resin 21 itself, and it is considered that most of the water penetrates along the interface between the resin 21 and another material.

【0016】而して、以上に説明した本発明の装置は、
半導体チップ10の周辺部分に有底の溝20を形成した
ので、進入した水分は溝20の内壁を経由して進入する
ことになり、そのパス31(図1参照)を長大化出来る
ので、従来より耐湿性に優れた半導体装置を得ることが
出来る。
Thus, the apparatus of the present invention described above
Since the bottomed groove 20 is formed in the peripheral portion of the semiconductor chip 10, the entered water enters through the inner wall of the groove 20, and the path 31 (see FIG. 1) can be lengthened. A semiconductor device having more excellent moisture resistance can be obtained.

【0017】図3は、本発明をウェハレベルCSP装置
に適用した例を示している。図1と同一箇所には同一の
符号を付して説明を省略する。半導体チップ10の周辺
部分に溝20が形成され、半導体チップ10の表面だけ
が樹脂21で被覆され、樹脂21が溝20の内部を埋設
した構造である。尚、符号30は、エミッタ、コレク
タ、ベースを各々導出するための電極である。先の例と
同様に、溝20の内壁に沿って進入する分だけパス31
が長大化するので、耐湿性を大幅に向上することができ
る。
FIG. 3 shows an example in which the present invention is applied to a wafer level CSP device. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. A groove 20 is formed in a peripheral portion of the semiconductor chip 10, only the surface of the semiconductor chip 10 is covered with the resin 21, and the resin 21 buries the inside of the groove 20. Reference numeral 30 denotes an electrode for leading each of the emitter, the collector, and the base. In the same manner as in the previous example, the path 31 is extended by an amount that enters along the inner wall of the groove 20.
Is increased, so that the moisture resistance can be greatly improved.

【0018】なお、半導体素子としてはバイポーラ型ト
ランジスタを例にして説明したが、ディスクリート型の
他にもBIP型、MOS型など、集積回路チップに応用
しても良いことは言うまでもない。
Although the semiconductor element has been described by taking a bipolar transistor as an example, it goes without saying that the present invention may be applied to an integrated circuit chip such as a BIP type or a MOS type in addition to a discrete type.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、半導体チップ10周辺部分に溝20を設けて樹脂2
1で埋設したので、パス31を長大化して半導体装置の
耐湿性を大幅に向上できる利点を有する。
As described above, according to the present invention, the groove 20 is provided around the semiconductor chip 10 so that the resin 2
Since it is buried with 1, the length of the path 31 has the advantage that the moisture resistance of the semiconductor device can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を説明するための(A)断面図、(B)
平面図である。
FIG. 1A is a cross-sectional view for explaining the present invention, and FIG.
It is a top view.

【図2】本発明を説明するための(A)断面図、(B)
平面図である。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views for explaining the present invention; FIGS.
It is a top view.

【図3】本発明を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the present invention.

【図4】従来例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional example.

【図5】従来例を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional example.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体チップの表面に少なくとも1つの
PN接合を形成する拡散領域を形成し、前記半導体チッ
プの周辺部に沿って前記拡散領域の周囲を取り囲む溝を
形成し、該溝内部を埋設するように前記半導体チップを
樹脂封止したことを特徴とする半導体装置。
1. A diffusion region forming at least one PN junction is formed on a surface of a semiconductor chip, a groove surrounding the periphery of the diffusion region is formed along a peripheral portion of the semiconductor chip, and the inside of the groove is buried. Wherein the semiconductor chip is sealed with a resin.
【請求項2】 前記溝がダイシングによって形成したも
のであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said groove is formed by dicing.
【請求項3】 前記溝がエッチング加工によって形成し
たものであることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said groove is formed by etching.
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