JP2008235634A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板又はリードフレームを用いない半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る半導体装置の製造方法は、シート１上に電極２を配置する工程と、シート１上に半導体チップ４を配置する工程と、半導体チップ４と電極２を電気的に接続する工程と、シート１上に封止樹脂層７を形成し、電極２及び半導体チップ４を封止樹脂層７で封止する工程と、封止樹脂層７からシート２を剥離することにより、封止樹脂層７によって電極２及び半導体チップ４が封止された半導体装置を形成する工程とを具備する。半導体チップ１と電極２をボンディングワイヤ５で電気的に接続する場合、ボンディングワイヤ５も封止樹脂層７で封止される。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体チップを樹脂で封止した半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。特に本発明は、従来と比較して薄型化できる半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。

図５は、第１の従来例に係る半導体装置の構成を説明するための断面図である。本図に示す半導体装置は、半導体チップ１００をリードフレームのダイパッド１０２上に固定し、半導体チップ１００の外部接続端子１０１をインナーリード１０４にボンディングワイヤ１０５で電気的に接続し、さらに半導体チップ１００、インナーリード１０４及びボンディングワイヤ１０５を樹脂１０６で封止した構造を有している。本図に示す構造において、半導体装置の厚みは、樹脂１０６の厚みとインナーリードの厚さの和になっている。

図６は、第２の従来例に係る半導体装置の構成を説明するための断面図である。本図に示す半導体装置は、配線基板１１０上に半導体チップ１００を固定し、半導体チップ１００の外部接続端子１０１をボンディングワイヤ１０５で配線基板１１０上の端子１１１に電気的に接続し、半導体チップ１００及びボンディングワイヤ１０５を配線基板１１０上の樹脂１０６で封止し、さらにまた配線基板１１０の裏面にハンダボール１１２を取り付けた構造を有している（例えば特許文献１参照）。本図に示す構造において、半導体装置の厚みは、樹脂１０６の厚みと配線基板１１０の厚さの和になっている。

特開２００１−２７４２８２号公報（図１０）

上記した従来の半導体装置は、半導体チップを固定するために基板又はリードフレームを用いていた。このため、半導体装置は厚くなっていた。
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、従来と比較して薄型化することができる半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る半導体装置の製造方法は、シート上に電極を配置する工程と、
前記シート上に半導体チップを配置する工程と、
前記半導体チップと前記電極をワイヤで接続する工程と、
前記シート上に封止樹脂層を形成することにより、前記電極、前記ワイヤ、及び前記半導体チップを前記封止樹脂層で封止する工程と、
前記封止樹脂層から前記シートを剥離することにより、前記封止樹脂層によって前記電極、前記ワイヤ、及び前記半導体チップが封止された半導体装置を形成する工程とを具備する。

この半導体装置の製造方法によれば、従来と比較して半導体装置を薄くすることができる。

前記シート上には粘着層が形成されていると、前記電極を前記シート上に配置しやすくなる。

前記シート上に前記半導体チップを配置する工程の前に、前記シートのうち前記半導体チップが配置される領域上に保護樹脂層を形成する工程を具備し、前記シート上に前記半導体チップを配置する工程において、前記半導体チップを前記保護樹脂層上に配置してもよい。この場合、前記封止樹脂層から前記シートを剥離する工程において、前記保護樹脂層は前記シートから剥離して前記半導体チップの保護層となる。

前記シート上に前記電極を配置する工程は、例えば、前記シートと対向する位置に配置された導電プレートをパンチで前記シートに向けて打ち抜き、打ち抜かれた部分を前記シート上に付着させることにより、前記打ちぬかれた部分を前記電極として前記シート上に配置する工程である。この場合、前記導電プレートは表面に金メッキ又はハンダメッキが施された銅プレート、若しくはハンダプレートである

前記電極及び前記半導体チップを前記封止樹脂層で封止する工程の前までに、前記シート上には、前記電極及び前記半導体チップの組み合わせが複数組形成されていてもよい。この場合、前記電極及び前記半導体チップを前記封止樹脂層で封止する工程において、一つの前記封止樹脂層で前記複数組の組み合わせを封止してもよい。そして、前記電極及び前記半導体チップを前記封止樹脂層で封止する工程の後に、前記一つの封止樹脂層で封止された前記複数組の組み合わせを、該組み合わせそれぞれ毎に個片化する工程を具備してもよい。

本発明に係る半導体装置は、上面に外部接続端子を有する半導体チップと、
前記半導体チップを封止する封止樹脂層と、
前記封止樹脂層の一面から露出しており、前記半導体チップの前記外部接続端子にワイヤを介して接続している電極と、
を具備し、前記半導体チップの下面は前記封止樹脂層の前記一面から露出している。

本発明に係る他の半導体装置は、上面に外部接続端子を有する半導体チップと、
前記半導体チップを封止する封止樹脂層と、
上面が前記半導体チップの下面に接しており、下面が前記封止樹脂層の一面から露出している保護樹脂層と、
前記封止樹脂層の前記一面から露出しており、前記半導体チップの前記外部接続端子にワイヤを介して接続している電極とを具備する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）、図２の各図、ならびに図３（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための斜視図である。図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の次の工程を説明するための断面図である。本図によって製造される半導体装置は、半導体チップを樹脂で封止した構造を有しているが、半導体チップを保持する基板又はリードフレームを有していないため、従来の半導体装置と比較して薄くなっている。

まず図１（Ａ）に示すように、シート１の上面に複数の電極２を仮止めする。シート１は、例えばダイシングテープと同様の構成である。電極２は、半導体チップが配置されるべき領域１ｂの周囲を取り囲むように配置されている。電極２は、例えば上面にＡｕがメッキされたＣｕ電極、又はハンダ電極であるが、他の金属によって形成された電極（例えば上面にＰｄがメッキされたＣｕ電極、又はＦｅ系電極）であっても良い。

図１（Ｂ）は、シート１の表面に電極２を仮止めするための装置の構成を説明するための側面図（一部は断面を示している）である。本装置は、シート１を上面に保持するダイホルダー１０、シート１の上方で金属プレート２ａを挟んで保持する保持治具１３，１４、及び保持治具１３，１４の上方に位置するパンチホルダー１１を有している。パンチホルダー１１の下面にはパンチ１２が取り付けられている。保持治具１３，１４にはパンチ１２が挿通する貫通孔が設けられており、この貫通孔の中でパンチ１２が押し下げられることにより、金属プレート２ａの一部がパンチ１２によって打ち抜かれて電極２としてシート１の上面に押し付けられることにより、電極２がシート１の上面に仮止めされる。金属プレート２ａは、電極２がＣｕ電極の場合は、少なくとも上面がＡｕメッキされたＣｕプレートであり、電極２がハンダ電極である場合はハンダプレートである。また、金属プレート２ａは、少なくとも上面がハンダメッキされたＣｕプレートであっても良い。

本実施形態において、シート１の上面には粘着層１ａが設けられているため、電極２が仮止めされやすくなっている。粘着層１ａは、例えば紫外線を照射することにより硬化して粘着力が低下又は消える樹脂から形成されている。なお、図１（Ｂ）に示す装置はパンチ１２を複数有しており、一回の打ち抜き動作で全ての電極２をシート１の上面に仮止めできるようになっている。

なお本図に示す例において、電極２は領域１ｂの周囲に一列ほど形成されているが、複数列形成されていても良い。この場合、全ての電極２を同時にシート１上に仮止めしてもよいが、各列の相互間隔が狭い場合、各列ごとに電極２をシート１上に仮止めしてもよい。

次いで図２（Ａ）に示すように、シート１の上面の領域１ｂ上に、保護樹脂層であるポリイミドシール３を取り付ける。ポリイミドシール３の大きさは、後述する半導体チップ４の下面と略同じ大きさか、これより少し大きい程度であるのが好ましい。ポリイミドシール３の上面には粘着層（図示せず）が設けられている。

次いで図２（Ｂ）に示すように、ポリイミドシール３の上面に、半導体チップ４の下面を押し付け、半導体チップ４をポリイミドシール３上に固定する。この状態において、半導体チップ４の上面に形成された複数の外部接続端子４ａは、上方を向いている。

次いで図２（Ｃ）に示すように、複数の電極２と複数の外部接続端子４ａをボンディングワイヤ５で接続する。このようにして、複数の電極２、ポリイミドシール３、半導体チップ４、及び複数のボンディングワイヤ５を有する封止前装置６が形成される。
ここまでの工程は、シート１を長尺状にして一方向に移動させながら、流れ作業として連続して行うことができる。

次いで図３（Ａ）に示すように、２以上である所定数の封止前装置６単位でシート１の上面を封止樹脂層７でモールド封止することにより、所定数の封止前装置６を一つの封止樹脂層７で封止する。

次いで、図３（Ｂ）に示すように、シート１及び封止樹脂層７を切断し、封止前装置６単位で個片化する。

その後、シート１を引き剥がす。粘着層１ａの粘着力が紫外線照射により低下又は消える場合、シート１を引き剥がす前にシート１の裏面から紫外線照射を行う。このようにして、図３（Ｃ）に示す半導体装置が形成される。この半導体装置は、封止樹脂層７の下面に複数の電極２の下面、及びポリイミドシール３の下面が露出している。複数の電極２それぞれは、ボンディングワイヤ５を介して半導体チップ４の外部接続端子４ａに接続している。半導体チップ４は、下面がポリイミドシール３の上面に接しており、また封止樹脂層７及びポリイミドシール３によって保護かつ固定されている。そしてこの半導体装置は、半導体チップ４を固定する為の基板又はリードフレームを有していない。

以上、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体チップ４
を固定する基板又はリードフレームを有していないため、従来の半導体装置と比較して薄型化することができ、かつ製造コストを低くすることができる。

図４の各図は、本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、図４（Ａ）に示すように、シート１の上面に複数の電極２を仮止めする工程において、電極２の下部をシート１内に押し込む点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様である。

本実施形態によって製造される半導体装置は、図４（Ｂ）に示すように、電極２の下部が封止樹脂層７の下面から突出している点を除いて、第１の実施形態によって製造される半導体装置と同様の構成である。
本実施形態によっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えばシート１を金属シートにより構成してもよい。またシート１上に電極２を打ち抜きで仮止めする代わりに、Ｘ−Ｙロボットで複数の電極２をシート１上に配置及び仮止めしてもよい。この場合、多品種少量生産に対応することができる。また、シート１の領域１ｂにポリイミドシール３を取り付けずに、領域１ｂに直接半導体チップ４を固定しても良い。

また、上記した各実施形態において、ポリイミドシール３を用いなくてもよい。この場合、半導体チップ４の下面は封止樹脂層７の下面から露出する。

（Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための斜視図、（Ｂ）は（Ａ）で説明する工程で用いられる装置の側面図。 各図は図１の次の工程を説明するための断面図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図２の次の工程を説明するための斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）の次の工程を説明するための断面図。 各図は第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための断面図。 （Ａ）は第１の従来例に係る半導体装置の構成を説明するための断面図、（Ｂ）は第２の従来例に係る半導体装置の構成を説明するための断面図。

符号の説明

１…シート、１ａ…粘着層、１ｂ…領域、２…電極、２ａ…金属プレート、３…ポリイミドシール、４，１００…半導体チップ、４ａ，１０１…外部接続端子、５，１０５…ボンディングワイヤ、６…封止前装置、７…封止樹脂層、１０…ダイホルダー、１１…パンチホルダー、１２…パンチ、１３，１４…保持治具、１０２…ダイパッド、１０４…インナーリード、１０６…樹脂、１１０…配線基板、１１１…端子、１１２…ハンダボール

Claims (9)

1. シート上に電極を配置する工程と、
   前記シート上に半導体チップを配置する工程と、
   前記半導体チップと前記電極をワイヤで接続する工程と、
   前記シート上に封止樹脂層を形成することにより、前記電極、前記ワイヤ、及び前記半導体チップを前記封止樹脂層で封止する工程と、
   前記封止樹脂層から前記シートを剥離することにより、前記封止樹脂層によって前記電極、前記ワイヤ、及び前記半導体チップが封止された半導体装置を形成する工程と、
   を具備する半導体装置の製造方法。
2. 前記シート上には粘着層が形成されている請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記シート上に前記半導体チップを配置する工程の前に、前記シートのうち前記半導体チップが配置される領域上に保護樹脂層を形成する工程を具備し、
   前記シート上に前記半導体チップを配置する工程において、前記半導体チップを前記保護樹脂層上に配置し、
   前記封止樹脂層から前記シートを剥離する工程において、前記保護樹脂層は前記シートから剥離して前記半導体チップの保護層となる請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記シート上に前記電極を配置する工程は、前記シートと対向する位置に配置された導電プレートをパンチで前記シートに向けて打ち抜き、打ち抜かれた部分を前記シート上に付着させることにより、前記打ちぬかれた部分を前記電極として前記シート上に配置する工程である請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 前記導電プレートは表面に金メッキ又はハンダメッキが施された銅プレートである請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記導電プレートはハンダプレートである請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記電極及び前記半導体チップを前記封止樹脂層で封止する工程の前までに、前記シート上には、前記電極及び前記半導体チップの組み合わせが複数組形成されており、
   前記電極及び前記半導体チップを前記封止樹脂層で封止する工程において、一つの前記封止樹脂層で前記複数組の組み合わせを封止し、
   前記電極及び前記半導体チップを前記封止樹脂層で封止する工程の後に、前記一つの封止樹脂層で封止された前記複数組の組み合わせを、該組み合わせそれぞれ毎に個片化する工程を具備する請求項１〜６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
8. 上面に外部接続端子を有する半導体チップと、
   前記半導体チップを封止する封止樹脂層と、
   前記封止樹脂層の一面から露出しており、前記半導体チップの前記外部接続端子にワイヤを介して接続している電極と、
   を具備し、前記半導体チップの下面は前記封止樹脂層の前記一面から露出している半導体装置。
9. 上面に外部接続端子を有する半導体チップと、
   前記半導体チップを封止する封止樹脂層と、
   上面が前記半導体チップの下面に接しており、下面が前記封止樹脂層の一面から露出している保護樹脂層と、
   前記封止樹脂層の前記一面から露出しており、前記半導体チップの前記外部接続端子にワイヤを介して接続している電極と、
   を具備する半導体装置。

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