JP2003243577A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2003243577A
JP2003243577A JP2002040276A JP2002040276A JP2003243577A JP 2003243577 A JP2003243577 A JP 2003243577A JP 2002040276 A JP2002040276 A JP 2002040276A JP 2002040276 A JP2002040276 A JP 2002040276A JP 2003243577 A JP2003243577 A JP 2003243577A
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semiconductor device
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recess
cavity
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Futoshi Tsukada
太 塚田
Keiichi Masaki
慶一 政木
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Shinko Electric Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子の表面の少なくとも一部が、封止
樹脂層に形成された凹部の底面に露出する半導体装置を
容易に製造でき、且つ半導体装置の搬送等の際に、半導
体素子の表面が損傷等されるおそれを解消し得ることが
できる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 圧力センサ等に用いられる半導体素子１
６の表面の少なくとも一部が、半導体素子１６を封止す
る封止樹脂層１８に形成された凹部２０の底面に露出す
る半導体装置１０を製造する際に、該封止樹脂層１８に
形成された凹部２０の底面に露出する半導体素子１６の
表面１６ａに、凹部２０の底面の形状に倣って形成した
シリコーンゴムから成る保護部材２６を被着した後、半
導体素子１６に被着した保護部材２６がモールド金型の
キャビティ５４の内壁面に当接するように、半導体素子
１６をキャビティ５４内に配置し、次いで、キャビティ
５４内に封止樹脂Ｍを注入して半導体素子１６を樹脂封
止することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、更に詳細には圧力センサ等に用いられ
る半導体素子の表面の少なくとも一部が、前記半導体素
子を封止する封止樹脂層に形成された凹部の底面に露出
する半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置には、押し付けられた人の指
先の指紋をセンシングする指紋センサとして用いられて
いる、図５に示す半導体装置３０がある。かかる半導体
装置３０は、図５に示す様に、リードフレーム１２のダ
イプレート１４に搭載された半導体素子１６の指紋セン
シング部の表面１６ａ（半導体素子１６の表面）が、半
導体素子１６等を樹脂封止する封止樹脂層１８に形成さ
れた凹部２０の底面に露出する、半導体素子の表面露出
型の半導体装置である。かかる半導体素子の表面露出型
の半導体装置３０を製造する際には、先ず、リードフレ
ーム１２のダイプレート１４に搭載した半導体素子１６
と、リードフレーム１２のインナーリード２４の先端部
とをワイヤ２２でワイヤボンディングした後、図６
（ａ）に示す様に、型開きしたモールド金型の上型１０
０と下型１０２との間に挿入する。この際に、リードフ
レーム１２を、上型１００と下型１０２とによって形成
されるキャビティ１０４内に半導体素子１６が位置する
ように挿入する。かかるモールド金型の上型１００に
は、モールド金型を型閉じしたとき、キャビティ１０４
に挿入された半導体素子１６の指紋センシング部の表面
１６ａに先端面が当接するように、キャビティ１０４内
に突出する突起部１０６が形成されている。
【０００３】次いで、上型１００と下型１０２とを型閉
じすると、図６（ｂ）に示す様に、キャビティ１０４内
に挿入された半導体素子１６の指紋センシング部の表面
１６ａには、上型１００に形成された突起部１０６の先
端面が当接し、表面１６ａを被覆する。この様に、表面
１６ａが突起部１０６の先端面で被覆された状態で、キ
ャビティ１０４内に樹脂路１０８から封止樹脂Ｍを注入
すると、突起部１０６の先端面で被覆された表面１６ａ
を除く半導体素子１６の部分、ワイヤ２２及びインナー
リード２４が封止樹脂Ｍによって樹脂封止される。その
後、上型１００及び下型１０２を型開きすることによっ
て、半導体素子１６等を樹脂封止する封止樹脂層１８に
形成された凹部２０の底面に、半導体素子１６の指紋セ
ンシング部の表面１６ａが露出する半導体装置３０を得
ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図６（ａ）〜（ｃ）に
示す製造方法によれば、半導体素子１６の指紋センシン
グ部の表面１６ａが、封止樹脂層１８に形成された凹部
２０の底面に露出する半導体装置３０を容易に得ること
ができる。しかしながら、図６（ａ）〜（ｃ）に示す製
造方法では、モールド金型の上型１００には、モールド
金型を型閉じしたとき、キャビティ１０４に挿入された
半導体素子１６の指紋センシング部の表面１６ａに先端
面が当接するように、キャビティ１０４内に突出する突
起部１０６が形成されている。この様に、突起部１０６
が形成された上型１００は、汎用されている半導体装置
用のモールド金型としては使用できず、図５に示す半導
体装置３０用の専用金型とせざるを得ない。更に、モー
ルド金型のキャビティ１０４内に突出する突起部１０６
は、キャビティ１０４内に注入する封止樹脂によって摩
耗され易く、金型寿命も短い。また、モールド金型のキ
ャビティ１０４内に突出する突起部１０６の先端面が、
半導体素子１６の表面１６ａに当接し、半導体素子１６
にストレスを与えた状態で樹脂封止を行うため、樹脂封
止中に半導体素子１６にクラック等が発生し易くなり、
歩留率が低下する。しかも、得られた半導体装置３０
は、半導体素子１６の表面１６ａが何等保護されておら
ず、半導体装置３０を搬送等する際に、半導体素子１６
の表面１６ａが損傷されたり或いは汚されるおそれがあ
る。そこで、本発明の課題は、半導体素子の表面の少な
くとも一部が、封止樹脂層に形成された凹部の底面に露
出する半導体装置を容易に製造でき、且つ半導体装置の
搬送等の際に、半導体素子の表面が損傷等されるおそれ
を解消し得ることができる半導体装置及びその製造方法
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、封止樹脂層に形成され
た凹部の底面に露出する半導体素子の表面部分を、凹部
の底面の形状に倣って形成した保護部材によって被覆し
た後、汎用されている半導体装置用のモールド金型を用
いて樹脂封止できることを知った。更に、本発明者等
は、モールド金型で樹脂封止して得られた半導体装置
は、封止樹脂層に形成された凹部の底面形状に形成され
た保護部材が、封止樹脂層の凹部に取出可能に挿入され
ており、半導体装置の搬送等の際に、封止樹脂層の凹部
の底面に露出する半導体素子の表面が損傷等される懸念
を解消できることも知った。本発明者等は、これらの知
見を基にして更に検討を重ねた結果、本発明に到達し
た。
【０００６】すなわち、本発明は、圧力センサ等に用い
られる半導体素子の表面の少なくとも一部が、前記半導
体素子を封止する封止樹脂層に形成された凹部の底面に
露出する半導体装置において、該凹部の底面の形状に倣
って形成された保護部材が、前記凹部の底面に露出する
半導体素子の表面を被覆するように、前記凹部内に取出
可能に挿入されていることを特徴とする半導体装置にあ
る。また、本発明は、圧力センサ等に用いられる半導体
素子の表面の少なくとも一部が、前記半導体素子を封止
する封止樹脂層に形成された凹部の底面に露出する半導
体装置を製造する際に、該封止樹脂層に形成された凹部
の底面に露出する半導体素子の表面部分に、前記凹部の
底面の形状に倣って形成した保護部材を被着した後、前
記半導体素子に被着した保護部材がモールド金型のキャ
ビティの内壁面に当接するように、前記半導体素子を前
記キャビティ内に配置し、次いで、前記キャビティ内に
封止樹脂を注入して半導体素子を樹脂封止することを特
徴とする半導体装置の製造方法でもある。かかる本発明
において、保護部材として、封止樹脂層に対して剥離性
を呈し且つ弾性変形可能であって、モールド金型のキャ
ビティ内に注入する封止樹脂の温度に対して耐熱性を有
する耐熱性樹脂から成る保護部材、特にシリコーンゴム
又はフッ素樹脂から形成されている保護部材を用いるこ
とによって、樹脂封止の際に、保護部材が変形すること
を防止できる。
【０００７】本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、モールド金型のキャビティ内に挿入された半導体素
子の所定の表面に先端面が当接する突出部を、モールド
金型に形成することを要せず、通常の半導体装置用のモ
ールド金型と共用でき、金型寿命も長くできる。また、
本発明では、半導体素子の露出面を保護部材によって被
覆して樹脂封止を施すため、モールド金型に形成された
突起部の先端面が半導体素子の所定の表面に当接し、半
導体素子にストレスを与えた状態で樹脂封止を施す場合
に比較して、半導体素子にストレスが加えられることを
防止でき、樹脂封止中に半導体素子に発生するクラック
等を抑制できる。更に、得られた半導体装置では、封止
樹脂層に形成された凹部の底面に露出する半導体素子の
表面が保護部材で被覆されているため、その搬送等の際
に、封止樹脂層の凹部の底面に露出する半導体素子の表
面が損傷等されるおそれを解消できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体装置の一例を
図１に示す。図１（ａ）に示す半導体装置１０は、指紋
センサとして使用される半導体装置であり、指紋センシ
ング部が設けられた半導体素子１６が用いられている。
この半導体素子１６は、その表面が薄層のポリイミド膜
等の保護膜で覆われていてもよい。かかる半導体装置１
０は、リードフレーム１２のダイプレート１４に搭載さ
れた半導体素子１６の指紋センシング部の表面１６ａ
が、半導体素子１６等を樹脂封止する封止樹脂層１８に
形成された凹部２０の底面に露出する。かかる封止樹脂
としては、汎用されているエポキシ樹脂等の熱硬化性樹
脂を用いることができる。この凹部２０には、半導体素
子１６の表面１６ａの形状に形成された保護部材２６が
取出可能に挿入されている。このため、図１（ｂ）に示
す様に、保護部材２６を凹部２０から取外すことによっ
て、半導体素子１６の指紋センシング部の表面１６ａ
を、人の指先が当接できるように露出できる。かかる保
護部材２６として、封止樹脂層１８との剥離性が良好で
且つ弾性変形可能の保護部材を用いることによって、保
護部材２６を凹部２０から容易に取り外すことができ
る。このため、封止樹脂層１８との剥離性が良好な樹脂
製の保護部材２６を用いることが好ましい。但し、保護
部材２６は、後述する様に、モールド金型のキャビティ
内に挿入された半導体素子１６を樹脂封止する際に、封
止樹脂と接触するため、モールド金型のキャビティ内に
注入される封止樹脂の温度に対して耐熱性を有する耐熱
性樹脂から成る保護部材２６、特に、シリコーンゴム又
はフッ素樹脂から成る保護部材２６を好適に用いること
ができる。
【０００９】かかる図１（ａ）に示す半導体装置１０
は、図２に示す工程で製造できる。先ず、リードフレー
ム１２のダイプレート１４に搭載した半導体素子１６
と、リードフレーム１２のインナーリード２４の先端部
とをワイヤ２２でワイヤボンディングし、半導体素子１
６の指紋センシング部の表面１６ａ（封止樹脂で封止さ
れない領域）にシリコーンゴムから成る平板状の保護部
材２６を被着する［図２（ａ）］。この保護部材２６の
被着は、接着剤等を用いることなく行うことができる。
次いで、図２（ｂ）に示す様に、型開きしたモールド金
型の上型５０と下型５２との間に、リードフレーム１２
に搭載した半導体素子１６等を配置する。この際に、半
導体素子１６を上型５０と下型５２とによって形成され
るキャビティ５４内に位置するようにする。このモール
ド金型としては、その上型５０と下型５２とにより形成
されたキャビティ５４内に半導体素子１６が配置された
とき、半導体素子１６の指紋センシング部が形成された
表面１６ａ及びダイプレート１４の各々に対向する、キ
ャビティ５４の内壁面が平坦面に形成されているもので
ある。
【００１０】更に、リードフレーム１２に搭載した半導
体素子１６等を挿入したモールド金型の上型５０と下型
５２とを型閉じする。この際に、半導体素子１６の指紋
センシング部の表面１６ａに被着した保護部材２６とキ
ャビティ５４の内壁面とが当接する。この様に、モール
ド金型の上型５０と下型５２とを型閉じして形成したキ
ャビティ５４内に、樹脂路５８から封止樹脂Ｍを注入
し、保護部材２６で被覆された表面１６ａを除く半導体
素子１６の部分、ワイヤ２２及びインナーリード２４が
封止樹脂Ｍによって樹脂封止する［図２（ｃ）］。封止
樹脂Ｍとしては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用い
ることができ、キャビティ５４に注入する際の封止樹脂
Ｍの温度は、１７０〜１８５℃程度である。その後、キ
ャビティ５４に注入した封止樹脂Ｍが充分に固化（硬
化）した後、上型５０及び下型５２を型開きすることに
よって、半導体素子１６を樹脂封止する封止樹脂層１８
に形成された凹部２０の底面に露出する、半導体素子１
６の指紋センシング部の表面１６ａが保護部材２６で被
覆された半導体装置１０を得ることができる［図２
（ｄ）］。
【００１１】得られた半導体装置１０の封止樹脂層１８
に形成された凹部２０から保護部材２６を取り出す。そ
の際に、図１及び図２に示す半導体装置１０では、シリ
コーンゴムから成る保護部材２６を、ピンセットで摘ん
で引き剥がしてもよく、電解液に浸漬した半導体装置１
０を陰極又は陽極として電解を施す電解脱脂法によって
も保護部材２６を容易に取り外すことができる。かかる
電解脱脂法によれば、電解液に浸漬した半導体装置１０
を陰極又は陽極として電解した際に、陰極又は電極とし
た半導体装置１０から発生する酸素ガス又は水素ガスに
よる化学作用や攪拌作用によって、保護部材２６を取り
外し易くできるものと考えられる。この様に、半導体装
置１０の封止樹脂層１８に形成された凹部２０からの保
護部材２６の取出しは、モールド金型から取り出した直
後に行ってもよいが、半導体装置１０を搬送した後、特
に、半導体装置１０を実装基板に実装する直前に行うこ
とが好ましい。搬送等の際に、封止樹脂層１８に形成さ
れた凹部２０の底面に露出する半導体素子１６の表面１
６ａが損傷等されることを防止できるからである。尚、
半導体装置１０から保護部材２６を、ピンセットで摘ん
で引き剥がす場合には、実装基板に実装した半導体装置
１０から保護部材２６を引き剥がしてもよい。
【００１２】これまで説明してきた図１及び図２では、
半導体素子１６をリードフレーム１２に搭載した半導体
装置１０に本発明を適用した例について説明してきた
が、図３（ａ）（ｂ）に示す様に、ＢＧＡ（Ball Grid
Array）型の半導体装置４０にも本発明を適用できる。
図３（ａ）に示す半導体装置４０も、指紋センサとして
使用される半導体装置であって、指紋センシング部が設
けられた半導体素子１６は、配線基板４２の一面側に搭
載されており、ワイヤ４４，４４・・を介して配線基板
４２と電気的に接続されている。この配線基板４２の他
面側には、外部接続端子としてのはんだボール４５，４
５・・が装着されている。かかる半導体装置４０は、半
導体素子１６が搭載された配線基板４２の搭載面側を樹
脂封止する片側樹脂封止型である。この半導体素子１６
の指紋センシング部の表面１６ａは、配線基板４２の半
導体素子１６の搭載面側に形成された封止樹脂層４６の
凹部４８の底面に露出する。かかる凹部４８には、半導
体素子１６の表面１６ａの形状に形成された保護部材２
６が取出可能に挿入されている。このため、図３（ｂ）
に示す様に、保護部材２６を凹部４８から取外すことに
よって、半導体素子１６の指紋センシング部の表面１６
ａを、人の指先が当接できるように露出できる。
【００１３】図３（ａ）に示す半導体装置４０を製造す
る際には、先ず、配線基板４２の一面側に搭載され、ワ
イヤ４４，４４・・を介して電気的に接続された半導体
素子１６の指紋センシング部の表面１６ａ（封止樹脂で
封止されない領域）に、シリコーンゴムから成る平板状
の保護部材２６を被着する。次いで、半導体素子１６が
搭載された配線基板４２を、図４に示す様に、モールド
金型を構成する下型６２の凹部６３内に挿入し、半導体
素子１６、ワイヤ４４，４４・・を、上型６０と下型６
２とで形成するキャビティ６４内に配置する。この際
に、半導体素子１６に被着された保護部材２６の表面
は、キャビティ６４の内壁面に当接している。その後、
モールド金型の樹脂路６５からキャビティ６４内に封止
樹脂Ｍを注入し、封止樹脂Ｍが冷却されてから金型を型
開きした後、金型から取り出した配線基板４２の所定箇
所に、はんだボール４５，４５・・を装着することによ
って、図３（ａ）に示す半導体装置４０を得ることがで
きる。尚、図３及び図４において、図１及び図２に示す
半導体装置及び金型と同一部材は、同一番号を付して詳
細な説明を省略した。
【００１４】以上、説明してきた図１〜図４では、保護
部材２６として、シリコーンゴムから成る保護部材２６
を用いていたが、シリコーンゴムはゴム弾性を呈する。
このため、シリコーンゴムから成る保護部材２６が被着
された半導体素子１６を、上型５０（６０）と下型５２
（６２）とにより形成されたキャビティ５４（６４）内
に配置したとき、保護部材２６がキャビティ５４（６
４）の内壁面に当接して押圧されて容易に変形され易
く、封止樹脂層１８（４６）に形成された凹部２０の形
状にバラツキが発生し易い。このため、シリコーンゴム
よりも弾性変形し難いフッ素樹脂から成る保護部材２６
を用いることによって、かかる保護部材２６のキャビテ
ィ５４（６４）の内壁面による押圧に起因する変形を可
及的に少なくできる。但し、フッ素樹脂から成る保護部
材２６は、半導体素子１６の表面１６ａに対する密着性
が、シリコーンゴムから成る保護部材２６に比較して低
いため、接着剤を表面１６ａに塗布してフッ素樹脂から
成る保護部材２６を接着してもよい。この場合、保護部
材２６を剥離した後、半導体素子１６ａに残留している
接着剤を溶剤等で除去することが好ましい。また、図１
（ｂ）及び図３（ｂ）に示す半導体装置は、指紋センサ
として用いるが、大気圧等の気体圧を検出する圧力セン
サとしても使用できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、モールド金型のキャビ
ティ内に挿入された半導体素子の露出面に先端面が当接
する突出部を、モールド金型に形成することを要せず、
汎用されている半導体装置用のモールド金型を用いるこ
とができ、その金型寿命も長くなるため、半導体装置の
製造コストの低減を図ることができる。また、樹脂封止
の際に、半導体素子の表面を保護部材によって被覆して
樹脂封止を施すため、半導体素子に加えられるストレス
を低減でき、樹脂封止中に半導体素子に発生するクラッ
ク等を抑制できるため、得られた半導体装置の歩留率を
向上できる。更に、得られた半導体装置では、その搬送
等の際に、半導体素子の露出面が損傷等されるおそれを
解消でき、半導体装置の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置の一例を説明するため
の断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の製造工程を説明するた
めの工程図である。
【図３】本発明に係る半導体装置の他の例を説明するた
めの断面図である。
【図４】図３に示す半導体装置の製造工程を説明するた
めの工程図である。
【図５】実装基板に実装される半導体装置の断面図であ
る。
【図６】図５に示す半導体装置を製造する製造工程を説
明するための工程図である。
【符号の説明】
１０，３０，４０ 半導体装置 １２ リードフレーム １６ａ 表面 １８，４６ 封止樹脂層 ２０，４８ 凹部 ２４ インナーリード ２６ 保護部材 ４２ 配線基板 ４４ ワイヤ ５０，６０ 上型 ５２，６２ 下型 ５４，６４ キャビティ ５８，６５ 樹脂路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M109 AA01 BA01 BA04 CA21 DA04 DA07 EE01 GA10 5F061 AA01 BA01 BA04 CA21 CB13 DA06 FA06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 圧力センサ等に用いられる半導体素子の
    表面の少なくとも一部が、前記半導体素子を封止する封
    止樹脂層に形成された凹部の底面に露出する半導体装置
    において、 該凹部の底面の形状に倣って形成された保護部材が、前
    記凹部の底面に露出する半導体素子の表面を被覆するよ
    うに、前記凹部内に取出可能に挿入されていることを特
    徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 保護部材が、封止樹脂層に対して剥離性
    を呈し且つ弾性変形可能な保護部材であって、樹脂封止
    温度に対して耐熱性を有する耐熱性樹脂によって形成さ
    れている請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 保護部材が、シリコーンゴム又はフッ素
    樹脂から形成されている請求項１又は請求項２記載の半
    導体装置。
  4. 【請求項４】 圧力センサ等に用いられる半導体素子の
    表面の少なくとも一部が、前記半導体素子を封止する封
    止樹脂層に形成された凹部の底面に露出する半導体装置
    を製造する際に、 該封止樹脂層に形成された凹部の底面に露出する半導体
    素子の表面部分に、前記凹部の底面の形状に倣って形成
    した保護部材を被着した後、 前記半導体素子に被着した保護部材がモールド金型のキ
    ャビティの内壁面に当接するように、前記半導体素子を
    前記キャビティ内に配置し、 次いで、前記キャビティ内に封止樹脂を注入して半導体
    素子を樹脂封止することを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  5. 【請求項５】 保護部材として、封止樹脂層に対して剥
    離性を呈し且つ弾性変改可能であって、モールド金型の
    キャビティ内に注入する封止樹脂の温度に対して耐熱性
    を有する耐熱性樹脂から成る保護部材を用いる請求項４
    記載の半導体装置。
  6. 【請求項６】 保護部材として、シリコーンゴム又はフ
    ッ素樹脂から形成されている保護部材を用いる請求項４
    又は請求項５記載の半導体装置の製造方法。
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