JP2006253360A

JP2006253360A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置

Info

Publication number: JP2006253360A
Application number: JP2005066901A
Authority: JP
Inventors: Koji Araki; 浩二荒木; Yasuyuki Iwagami; 泰之岩上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-09-21

Abstract

【課題】ボンディングワイヤを用いずに小型化された半導体装置の製造方法及びこの方法を用いて光の影響により誤動作をしない半導体装置を提供する。
【解決手段】第１の金属板５上のウエハ−６をダイシングしてウエハーを半導体素子毎に分割する第１のダイシング工程と、第１の金属板５上の半導体素子１６表面に金属バンプ７を取り付ける工程と、半導体素子及び金属バンプを樹脂封止する工程と、金属バンプ上に第２の金属板８を搭載し、熱処理して金属バンプと第２の金属板とを電気的に接続する工程と、第１及び第２の金属板及び封止した樹脂を前記第１のダイシング工程によるダイシングラインに沿って、ダイシングして半導体素子が封止された樹脂１９を個々に分離する第２のダイシング工程とを有する。第１の金属板の側面にはダイシングにより形成された切り込み１が形成され、この切り込み部分には樹脂封止体に覆われている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及びこの製造方法により形成された、例えば、小信号系のボンディングワイヤを用いない半導体装置に関するものである。

従来の半導体装置は、素子搭載部とリード部を有するリードフレームの素子搭載部上に、半導体素子を接着剤などを用いて固着し、ボンディングワイヤをボンディングすることにより半導体素子の接続電極である金属バンプとリードフレームのリード部とを電気的に接続している。その後、モールド樹脂により半導体素子、ボンディングワイヤ等を封止することにより、所定形状の半導体装置が形成される。この従来の半導体装置の問題は、ボンディングワイヤの存在により半導体装置が高さ的にも面積的にも大きくなることと、ボンディングワイヤのインダクタンス成分により半導体装置の電気的特性が悪くなることである。
従来技術において（特許文献１）、ウエハストレス、樹脂ストレス等を抑制する製造方法として、メタルポストを形成後、第１ダイシングを行なって、ウエハ全体を樹脂封止し、ウエハ裏面を研磨してチップ毎に分割し、樹脂封止層を研磨してメタルポストの頭部を露出させて半田ボールを載せ、さらに第２ダイシングを行ってチップと隣接チップとを分離する。
特開２００１−１７６８９９号公報

本発明は、ボンディングワイヤを用いずに小型化された半導体装置の製造方法及び光の影響による誤動作のない半導体装置を提供する。

本発明の半導体装置の製造方法の一態様は、第１の金属板上にウエハーを固定する工程と、前記第１の金属板上のウエハ−をダイシングして前記ウエハーを半導体素子毎に分割する第１のダイシング工程と、前記第１の金属板上の前記半導体素子表面に金属バンプを取り付ける工程と、前記半導体素子及び前記金属バンプを樹脂封止する工程と、前記金属バンプ上に第２の金属板を搭載し、熱処理して前記金属バンプと前記第２の金属板とを電気的に接続する工程と、前記第１及び第２の金属板及び前記封止した樹脂を、前記第１のダイシング工程によるダイシングラインに沿ってダイシングして、前記半導体素子が封止された前記樹脂を個々に分離する第２のダイシング工程とを具備することを特徴としている。

本発明の半導体装置の一態様は、半導体素子と、前記半導体素子の第１の面に接合された外部端子となる第１の金属板と、前記半導体素子の第２の面に形成された１つ又は複数のバンプ電極となる金属バンプと、前記半導体素子及び前記金属バンプを樹脂封止する樹脂封止体と、前記金属バンプ毎に接合され、１つ又は複数の金属板から構成された第２の金属板とを具備し、前記第１の金属板の側面には切り欠け部分が形成され、この切り欠け部分は、前記樹脂封止体の樹脂によって覆われていることを特徴としている。

本発明は、ボンディングワイヤを用いずに小型化された半導体装置の製造方法及び光の影響による誤動作の無い半導体装置を得ることができる。

以下、実施例を参照して発明の実施の形態を説明する。

まず、図１乃至図４を参照して実施例１を説明する。
図１乃至図４は、この実施例の半導体装置であるダイオードを形成する製造工程断面図である。図４は、この実施例の完成されたダイオードの断面図である。第１の金属板５の上に複数の半導体素子が配置されたシリコンなどの半導体ウエハー６を接合する。接合材には、導電性接着剤、共晶、はんだ（ＡｕＳｎ）などを用いる。この実施例では銅（Ｃｕ）もしくはその合金を第１の金属板５の材料に用いる（図１（ａ））。金属板の材料としてはこの他に、例えば、Ｆｅ−４２Ｎｉ合金などを用いることができる。次に、ウエハー６の半導体素子間をダイシングにより切断する。これによりウエハー６は、半導体素子２６毎に分離される。この時、ウエハー６だけでなく、第１の金属板５の表面から所定の深さまで切り込み１を入れる（図１（ｂ））。

その後、半導体素子６の表面に形成された表面電極上に、金やはんだ等の金属バンプ７を接合する。この時、ダイシングの前にバンプ形成を行うこともできる（図２（ａ））。次に、半導体素子１６及びその上の金属バンプ７をエポキシ樹脂などの樹脂９によりエンキャップする（図２（ｂ））。
次に、エンキャップされた半導体素子１６、金属バンプ７及び樹脂９の上から銅もしくは銅の合金などからなる第２の金属板８を搭載し、その後リフロー加熱することにより第２の金属板８を金属バンプ７に接合する。この時、第２の金属板８の金属バンプ７と接合する面には、予めＡｕＳｎなどのはんだ１０を塗布形成しておくことができる（図３（ａ））。

次に、ウエハー６の半導体素子間を切断した時のダイシングラインに沿って（重ねて）第１及び第２の金属板５、８及び樹脂９を重ねて切断する。この時のダイシングラインの幅は、ウエハーを切断する時のダイシングラインの幅より狭くしている。ダイシングの位置決めは、カメラを用いて下から観察しながら行う（図３（ｂ））。次に、各半導体素子毎に切断された第１及び第２の金属板１５、１８を電極として用いるために、第１及び第２の金属板１５、１８の表面及び側面の一部にＳｎなどのメッキ層２、３を施して外部との接続を容易にする（図４）。このメッキ層２、３の部分は、半導体装置の外部接続端子として用いられる。

図４は、縦型に電極が形成されたこの実施例のダイオードの断面図である。半導体素子１６は、ウエハー６を縦横にダイシングして形成した２つの電極を持つダイオードである。半導体素子１６の裏面には第１の金属板１５が形成されている。半導体素子１６の主面には表面電極が形成され、その上に金やはんだ等の金属バンプ７が接合されている。半導体素子１６及びその上の金属バンプ７はエポキシ樹脂などの樹脂封止体１９に被覆され、樹脂封止体１９の上には金属バンプ７と、例えば、ＡｕＳｎはんだなどにより接合された第２の金属板１８が形成されている。また、既に述べたように第１及び第２の金属板１５、１８を接続電極として用いるために、第１及び第２の金属板１５、１８の表面及びこの表面に連続的に繋がる側面の一部にＳｎなどのメッキ層２、３が施されている。

第１のダイシング工程の時、ウエハー６だけでなく、第１の金属板５の表面から所定の深さまで切り込み１を入れる（図１（ｂ））が、この切り込み１には樹脂が入り込み、半導体素子１６と第１の金属板１５との境界より第１の金属板１５側に樹脂封止体１９の樹脂が入り込んでいる。したがって、この切り込みによる切り欠け部分に覆われた樹脂によって半導体素子への光の侵入が阻まれて半導体装置の誤動作を引き起こすことが著しく減少する。また、ウエハーと金属板を一括で接合するためインデックスを上げ、コストを抑えることができる。
以上のように、この実施例ではボンディングワイヤを使用せず、外部からの光の影響も少ないので半導体装置の小型化が進み、電気特性が良好になる。

まず、図５乃至図８を参照して実施例１を説明する。
図５乃至図８は、この実施例の半導体装置であるトランジスタを形成する製造工程断面図である。図８は、この実施例のトランジスタの完成された断面図である。第１の金属板５の上に複数の半導体素子が配置されたシリコンなどの半導体ウエハー６を接合する。接合材には、導電性接着剤、共晶、はんだ（ＡｕＳｎ）などを用いる。この実施例では銅（Ｃｕ）もしくはその合金を第１の金属板５の材料に用いる（図５（ａ））。金属板の材料としては、この他に、例えば、Ｆｅ−４２Ｎｉ合金などを用いることができる。次に、ウエハー６の半導体素子間をダイシング（第１のダイシング）により切断する。これによりウエハー６は、半導体素子２６毎に分離される。この時、ウエハー６だけでなく、第１の金属板５の表面から所定の深さまで切り込み２１を入れる（図５（ｂ））。その後、半導体素子６の表面に形成された表面電極上に、金やはんだ等の金属バンプ２７を接合する。この実施例では、トランジスタを形成するので、金属バンプ２７は、各半導体素子２６の表面に２つの金属バンプ２７を接合する。この時、ダイシングの前にバンプ形成を行うこともできる（図５（ｃ））。

次に、エンキャップされた半導体素子２６及び金属バンプ２７の上から銅もしくは銅の合金などからなる第２の金属板８を搭載する（図６（ａ））。次に、金属板８のみをダイシングし、１つの半導体素子２６表面に形成された２つの金属バンプ２７上の第２の金属板８を２つの金属バンプ２７間でダイシング２４して分離し両者を電気的に接続しないようにする（図６（ｂ））。

次に、例えば、樹脂金型などを用いて、第１及び第２の金属板５、８間をエポキシ樹脂などの樹脂９により封止する。その後、リフロー加熱を行って、第２の金属板８を金属バンプ２７に接合する。この時、第２の金属板８の金属バンプ２７と接合する面には、予めＡｕＳｎなどのはんだ１０を塗布形成しておくことができる。樹脂９は、第１及び第２の金属板５、８間、第１金属板５上の切り込み２１の中及び第２の金属板のダイシング２４された部分に充填される（図７（ａ））。次に、ウエハー６の半導体素子間を切断した時のダイシングラインに沿って（重ねて）第１及び第２の金属板５、８及び樹脂９を重ねてダイシングする（第２のダイシング）。この時のダイシングラインの幅は、ウエハーを切断する時のダイシングラインの幅より狭くしている。ダイシングの位置決めは、カメラを用いて下方から観察しながら行う（図７（ｂ））。

次に、各半導体素子毎に切断された第１及び第２の金属板１５、１９を電極として用いるために、第１の金属板１５の表面及び側面の一部にＳｎなどのメッキ層２２を施し、第２の金属板１９の表面及び側面の一部に２つの金属バンプ２７が互いに電気的に接続しないようにＳｎなどのメッキ層２３ａ、２３ｂを施して外部との接続を容易にする。このメッキ層２２、２３ａ、２３ｂの部分は、半導体装置の外部接続端子として用いられる（図８）。

図８は、縦型に電極が形成されたこの実施例のトランジスタの断面図である。半導体素子２６は、ウエハー６を縦横にダイシングして形成した表面に２つの電極、裏面に１つの電極を持つトランジスタである。半導体素子２６の裏面には第１の金属板２５が形成されている。半導体素子２６の主面には２つ表面電極が形成され、その上に金やはんだ等の金属バンプ２７がそれぞれ接合されている。半導体素子２６及びその上の金属バンプ２７は、エポキシ樹脂などの樹脂封止体２９に被覆され、樹脂封止体２９の上には金属バンプ２７と、例えば、ＡｕＳｎはんだなどにより接合された第２の金属板２８が形成されている。第２の金属板２８は、金属板２８ａ及び２８ｂに分かれている。金属板２８ａ、２８ｂは、それぞれ異なる電極として用いられる。また、第１及び金属板２５、金属板２８ａ、２８ｂを接続電極として用いるために、これら金属板の表面及びこの表面に連続的に繋がる側面の一部にＳｎなどのメッキ層２２、２３ａ、２３ｂが施されている。

第１のダイシング工程のとき、ウエハー６だけでなく、第１の金属板２５の表面から所定の深さまで切り込み２１を入れる（図５（ｂ））が、この切り込み２１には樹脂（図７（ａ））が入り込み、半導体素子２６と第１の金属板２５との境界より第１の金属板２５側に樹脂封止体２９の樹脂が入り込んでいる。したがって、この切り込みによる切り欠け部分に覆われた樹脂によって半導体素子への光の侵入が阻まれて半導体装置の誤動作を引き起こすことが著しく減少される。また、ウエハーと金属板を一括で接合するためインデックスを上げ、コストを抑えることができる。

以上のように、この実施例ではボンディングワイヤを使用せず、外部からの光の影響も少ないので半導体装置の小型化が進み、電気特性が良好になる。
また、ボンディングワイヤを用いる従来の半導体装置では電極が平面に並んで形成されるが、本発明における上記実施例では、上下に電極が形成されるので面積が減少し、しかもボンディングワイヤを用いないので、高さも従来より高くなることはない。また、電極となる第１の金属板の側面上部には樹脂が覆われているので、外部からの光が半導体素子の内部に侵入することが少なくなり光による半導体装置の誤動作が従来より減少する。

本発明の一実施例である実施例１の半導体装置であるダイオードを形成する製造工程断面図。本発明の一実施例である実施例１の半導体装置であるダイオードを形成する製造工程断面図。本発明の一実施例である実施例１の半導体装置であるダイオードを形成する製造工程断面図。本発明の一実施例である実施例１の半導体装置であるダイオードの断面図。本発明の一実施例である実施例２の半導体装置であるトランジスタを形成する製造工程断面図。本発明の一実施例である実施例２の半導体装置であるトランジスタを形成する製造工程断面図。本発明の一実施例である実施例２の半導体装置であるトランジスタを形成する製造工程断面図。本発明の一実施例である実施例２の半導体装置であるトランジスタの断面図。

符号の説明

１、２１・・・切り込み
２、３、２２、２３ａ、２３ｂ・・・メッキ層
５、１５、２５・・・第１の金属板
６・・・ウエハー
７、２７・・・金属バンプ
８、１８・・・第２の金属板
９・・・樹脂
１０・・・はんだ
１６、２６・・・半導体素子
１９、２９・・・樹脂封止体
２４・・・ダイシング
２８ａ、２８ｂ・・・金属板

Claims

第１の金属板上にウエハーを固定する工程と、
前記第１の金属板上のウエハ−をダイシングして前記ウエハーを半導体素子毎に分割する第１のダイシング工程と、
前記第１の金属板上の前記半導体素子表面に金属バンプを取り付ける工程と、
前記半導体素子及び前記金属バンプを樹脂封止する工程と、
前記金属バンプ上に第２の金属板を搭載し、熱処理して前記金属バンプと前記第２の金属板とを電気的に接続する工程と、
前記第１及び第２の金属板及び前記封止した樹脂を、前記第１のダイシング工程によるダイシングラインに沿ってダイシングして、前記半導体素子が封止された前記樹脂を個々に分離する第２のダイシング工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
１つの半導体素子表面に金属バンプが複数個形成されている場合において、前記第１及び第２の金属板及び前記封止した樹脂をダイシングする第２のダイシング工程の前に、前記第２の金属板を、１つの半導体素子の一の金属バンプが他の金属バンプと電気的に接続しないように、切断し分離する工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１のダイシング工程によるダイシングライン幅は、前記第２のダイシング工程によるダイシングライン幅より広いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
前記第１のダイシング工程によるダイシングにより、前記第１の金属板表面には切り込みが形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
半導体素子と、
前記半導体素子の第１の面に接合された外部端子となる第１の金属板と、
前記半導体素子の第２の面に形成された１つ又は複数のバンプ電極となる金属バンプと、
前記半導体素子及び前記金属バンプを樹脂封止する樹脂封止体と、
前記金属バンプ毎に接合され、１つ又は複数の金属板から構成された第２の金属板とを具備し、
前記第１の金属板の側面には切り欠け部分が形成され、この切り欠け部分には前記樹脂封止体の樹脂によって覆れていることを特徴とする半導体装置。