JP2010153726A - 半導体装置の製造方法および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光センサ系の半導体装置の信頼性を向上させる。
【解決手段】半導体装置の製造工程における封止工程を以下のように行う。上型１７ａ、下型１７ｂを有する成形金型１７を準備し、上型１７ａと下型１７ｂとの間にフィルムを配置する。次に、タブ１の上面に第１接着材９、半導体チップ３、第２接着材１１、基材４の順で各部材が搭載されたリードフレーム１５をフィルム１８と下型１７ｂとの間に配置する。基材４には、開口部４ｄが形成され、開口部４ｄは保護シート１２で覆われている。半導体チップ３の主面３ａには受光部３ｄが形成されている。次に、上型１７ａおよび下型１７ｂをクランプし、基材４の一部をフィルム１８に食い込ませる。その後、フィルム１８および下型１７ｂとの間に封止用の樹脂１６ａを供給し、一括封止体１６を形成し、受光部３ｄ上に樹脂バリのない光センサ系半導体装置を得る。
【選択図】図３３

Description

本発明は半導体装置およびその製造技術に関し、特に主面に光センサが形成された半導体チップを有する光センサ系の半導体装置に適用して有効な技術に関する。

近年、固体撮像装置や、光ピックアップ装置などの用途で、光センサ系の半導体装置が広く用いられる。光センサ系の半導体装置の製造方法として、例えば、特開２００６−３０３４８１号公報（特許文献１）には、配線板上に固着されたセンサーパッケージと、配線板とセンサーパッケージとの間を接続する複数本のボンディングワイヤと、センサーパッケージのカバーガラスの外周を封止する封止用樹脂と、配線板の下面に形成された外部導体パッドとから構成される固体撮像装置の製造方法が記載されている。

また、光センサではないが、例えば、特開２００３−１６１７２１号公報（特許文献２）、特開２００３−１５４５５１号公報（特許文献３）、特開平４−３１３０３６号公報（特許文献４）には、センサが形成された半導体素子の一部を封止樹脂から露出させる構造の半導体装置が記載されている。
特開２００６−３０３４８１号公報 特開２００３−１６１７２１号公報 特開２００３−１５４５５１号公報 特開平４−３１３０３６号公報

光センサ系の半導体装置は、搭載する半導体チップのセンサ面に光を照射することで回路を動作させるものである。そのため、半導体チップのセンサ面は、光が通る経路を確保しておく必要がある。

一方、近年は半導体装置の製造コストの低減が要求されている。このコスト低減の観点から、半導体チップをリードフレームに搭載し、リードと半導体チップとをワイヤを介して接続する手段が有効である。また、半導体チップを配線基板に搭載する場合においても半導体チップと配線基板とをワイヤを介して接続する手段が有効である。このように半導体チップとリードあるいは配線基板とをワイヤを介して接続する場合、ワイヤや半導体チップを保護する必要があるが、保護手段としては樹脂でワイヤおよび半導体チップを封止して保護する方式がある。

しかし、樹脂で半導体チップのセンサ面を封止してしまうと、光が遮断されてしまう。そのため、半導体チップのセンサ面を露出させる必要があるが、センサ面が露出した状態だと、製造工程中にセンサ面に異物が付着する懸念がある。また、該異物によりセンサ面が傷つく場合がある。このようにセンサ面に付着した異物あるいはセンサ面の傷は、光センサの信頼性を低下させる原因となるため、異物の付着を防止する必要がある。

センサ面を保護する方法として、例えば、前記特許文献１に記載されるように、ガラス材（カバーガラス）をセンサ面上に固着して保護する方法が検討されている。しかしながら、センサ面上にガラス材を配置すると、カバーガラスの存在により透過光が減衰あるいは屈折などし、光センサの検出効率、感度などが低下してしまう虞がある。なお、光の減衰の少ない材質のカバーガラスを選択する方法も考えられるが、カバーガラスの加工が難しい、あるいは部品材料が高価となってしまうという新たな課題が生じる。

また、半導体チップのセンサ面上にカバーガラスを配置した状態で、樹脂封止を行う場合、樹脂封止時にガラス材の表面に樹脂バリなどの異物が付着する虞があり、品質の安定化が難しい。

一方、例えば、前記特許文献２、３、４には、樹脂封止時に、封止用金型の一部を半導体チップのセンサ面に当接させ、センサ面を被覆した状態で封止することにより、センサ面を露出させる方法が記載されている。しかし、この方法を光センサ系の半導体装置に適用した場合、半導体装置のセンサ面（受光面）に金型が接触し、樹脂封止時の応力が加わるため、受光素子などを破損する虞があり、安定した製品性能（良品）を十分確保することができない。

また、センサ面が露出した状態で作業を行うと、製造工程中にセンサ面上に異物が付着する、あるいはセンサ面に化学物質が付着するリスクが増大する。例えば、封止用金型をセンサ面に当接させてセンサ面を露出させる前記方法の場合、金型とセンサ面の間に樹脂バリが形成され、これが、異物となって光センサとしての信頼性を低下させる要因となる。

また、本発明者は、製造工程中にセンサ面を保護シートで覆った状態で、製造を行い、完成後に保護シートを剥離する方法についても検討した。しかしながら、単にセンサ面上に保護シートを配置する方法では、保護シートの端部において完全に隙間を無くすことは困難であることが判った。このため、封止用金型と保護シートとを当接させた状態で封止用樹脂を注入しても、前記端部において樹脂バリ（封止用樹脂が保護シートと封止用金型との間の僅かな隙間から保護シートの表面側に浸入することにより形成される突起状の樹脂）が発生する。

この場合、保護シートを剥離する工程において、樹脂バリが脱落し、センサ面に付着してしまう。これにより、この半導体装置の光センサとしての信頼性が低下してしまう。あるいは、脱落した樹脂バリを除去する新たな工程が必要となってしまう。

このように光センサ系半導体装置の製造コストを低減する観点からは、半導体チップをリードフレームに搭載し、リードと半導体チップとをワイヤを介して接続し、半導体チップおよびワイヤを樹脂封止する方法が有効である。しかし、この方法を光センサ系の半導体装置に適用する場合、信頼性確保の観点から、センサ面に光を照射する経路を確保しつつ、かつ、センサ面を損傷や異物付着から保護する必要がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、光センサ系の半導体装置の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明の一つの実施の形態における半導体装置の製造方法以下の工程を含んでいる：
（ａ）チップ搭載部、および前記チップ搭載部の周囲に配置された複数の電極部を備えた第１基材を準備する工程；
（ｂ）第１主面、前記第１主面に形成されたセンサ部、前記第１主面に形成され、前記センサ部と電気的に接続された複数のパッド、前記第１主面と反対側の第１裏面、および前記第１主面と前記第１裏面との間に位置する第１側面、を有する半導体チップを、前記第１裏面が前記チップ搭載部と対向するように、第１接着材を介して前記チップ搭載部上に搭載する工程；
（ｃ）第２主面、前記第２主面と反対側の第２裏面、前記第２主面と前記第２裏面との間に位置する第２側面、および前記第２主面から前記第２裏面まで貫通する開口部を有し、前記開口部が前記第２主面上に貼り付けられた保護シートにより覆われた第２基材を、前記第２裏面が前記半導体チップの前記第１主面と対向するように、第２接着材を介して前記半導体チップの前記第１主面上に搭載する工程；
（ｄ）前記半導体チップの前記複数のパッドと前記複数の電極部とを、複数の導電性部材を介してそれぞれ電気的に接続する工程；
（ｅ）前記第２基材の前記第２側面の一部および前記第２基材の前記第２主面が露出するように、前記半導体チップ、前記第２基材、および前記複数の導電性部材を樹脂で封止し、封止体を形成する工程；
ここで、前記封止体は、以下の工程により形成される、
（ｅ１）上型、前記上型と対向する下型を有する成形金型を準備する工程；
（ｅ２）前記上型と前記下型との間にフィルムを配置する工程；
（ｅ３）前記半導体チップおよび前記第２基材が搭載された前記第１基材を、前記フィルムと前記下型との間に配置する工程；
（ｅ４）前記（ｅ３）工程の後、前記上型および前記下型をクランプし、前記第２基材の一部を前記フィルムに食い込ませる工程；
（ｅ５）前記（ｅ４）工程の後、前記フィルムおよび前記下型との間に前記樹脂を供給し、前記封止体を形成する工程；
（ｅ６）前記（ｅ５）工程の後、前記上型および前記下型を型開きし、前記封止体が形成された前記第１基材を前記成形金型から取り出す工程。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

（本願における記載形式・基本的用語・用法の説明）
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。

同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、ＳｉＧｅ（シリコン・ゲルマニウム）合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、銅層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、銅、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。

さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。

＜半導体装置の構造＞
まず、図１〜図４を用いて、本実施の形態の半導体装置の概略構成を説明する。図１は本実施の形態の半導体装置の上面側を示す平面図、図２は図１に示す半導体装置の下面側を示す平面図、図３は図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図４は、図１に示す半導体装置の封止体内部における平面構造を示す平面図である。このため、図４では、内部の構成が分かるように、封止体を透過して内部構造を示す平面図としている。

本実施の形態の半導体装置は、基材であるリードフレーム（第１基材、基板）のチップ搭載部であるタブ上に半導体チップが搭載されたリードフレームタイプの半導体パッケージであり、本実施の形態ではその一例として、図１に示すようなリードフレームタイプの半導体装置であるＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package）１０を取り上げて説明する。

リードフレームタイプの半導体装置は、長年に亘って蓄積されたコスト低減技術を活用することができる。また、既に構築された製造設備等のインフラストラクチャーを活用することができるので、配線基板上に半導体チップを搭載する基板タイプの半導体装置と比較して製造コストを低減することができる。

また、本実施の形態のＱＦＮ１０は外部接続端子である複数のリードがＱＦＮ１０の下面（封止体６の下面６ｂ）側から露出している。したがって、複数のリードが半導体装置の側面から外側に導出されるＱＦＰ（Quad Flat Package）などと比較して半導体装置を小型化することができる。

図１〜図３において、本実施の形態のＱＦＮ１０は、タブ（チップ搭載部）１と、タブ１の周囲に配置された複数のリード（電極部）２と、タブ１の上面１ａに搭載された半導体チップ３と、半導体チップ３の主面３ａ上に搭載され、平面形状が枠状の基材（第２基材、枠体、部材、枠状部材）４と、半導体チップ３および複数のリード２をそれぞれ電気的に接続する複数のワイヤ（導電性部材）５と、半導体チップ３および複数のワイヤ５を封止する封止体６とを有している。ＱＦＮ１０は、厚さ方向と交差する面の平面形状が四角形から成り、本実施の形態では、例えば各辺の長さが３ｍｍ〜４ｍｍ程度の正方形である。

次に、各構成の詳細について、以下に説明する。

タブ１は、上面１ａ、および上面１ａの反対側の下面１ｂを有している。タブ１の下面１ｂは、封止体６の下面６ｂ側から露出しており、その表面には外装めっき層７が形成されている。外装めっき層７は、ＱＦＮ１０を実装基板に搭載する際の接合特性を向上させるために形成される。したがって、半導体装置を実装基板に搭載する際に用いられる接合材料、例えば、半田などの金属材料で構成される。本実施の形態では外装めっき層７は、Ｐｂ（鉛）を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田であり、例えばＳｎ（錫）のみ、Ｓｎ（錫）‐Ｂｉ（ビスマス）、またはＳｎ（錫）‐Ａｇ（銀）‐Ｃｕ（銅）などである。ここで、鉛フリー半田とは、鉛（Ｐｂ）の含有量が０．１ｗｔ％以下のものを意味し、この含有量は、ＲｏＨｓ（Restriction of Hazardous Substances）指令の基準として定められている。

また、タブ１の平面形状（厚さ方向と交差する面の平面形状）は四角形からなり、本実施の形態では、正方形である。また、タブ１の上面１ａの面積は搭載される半導体チップ３の裏面３ｂの面積よりも大きい。

また、タブ１の周囲には、複数の吊りリード８が配置され、タブ１はこの複数の吊りリード８に支持されている。吊りリード８はタブ１と一体に形成され、一方の端部がタブ１の外周縁に（図４ではタブ１が有する４つの角部のそれぞれに）接続され、ＱＦＮ１０の外縁方向に向かって延在している。また、吊りリード８の下面側（図示は省略）にはハーフエッチング加工などの薄肉化処理が施されている。このため、吊りリード８はＱＦＮ１０の下面（封止体６の下面６ｂ）側には露出せず、封止体６に封止されている。

タブ１の周囲に配置される複数のリード２は、それぞれＱＦＮ１０の外部接続端子であり、上面２ａとその反対側に位置する下面２ｂとを有している。この下面２ｂは、タブ１の下面１ｂと同様に封止体６の下面側から露出しており、その表面には外装めっき層７が形成されている。また、リード２が有する４つの側面２ｃのうち、１つの側面２ｃは、封止体６の側面からも露出している。一方、リード２の上面２ａは導電性部材であるワイヤ５をボンディングするためのボンディング面であり、ワイヤ５とリード２との接合強度を向上させるため、あるいはワイヤ５とリード２との接合面での電気抵抗を低減させるため、単層あるいは複数の金属層が積層されためっき層（図示は省略）が形成されている。

前記したタブ１、吊りリード８および複数のリード２はＱＦＮ１０の製造段階で用いるリードフレームの一部を構成する。つまり、ＱＦＮ１０はリードフレームのチップ搭載部であるタブ１に半導体チップ３を搭載するリードフレームタイプの半導体装置である。このため、タブ１、吊りリード８および複数のリード２はそれぞれ同じ金属材料をコア材として構成される。例えば、本実施の形態では、タブ１、吊りリード８および複数のリード２は、Ｃｕ（銅）からなる。

タブ１の上面１ａ上には、半導体チップ３が第１接着材９を介して固着されている。半導体チップ３は、主面３ａ、主面３ａの反対側に位置する裏面３ｂ、および主面３ａと裏面３ｂとの間に位置する側面３ｃとを有し、裏面３ｂがタブ１の上面１ａと対向するように配置されている。すなわちフェイスアップ実装である。

第１接着材９には、半導体チップのダイボンディングに一般に用いられる材料を用いることができる。例えば、本実施の形態では、エポキシ樹脂などに硬化剤などの添加剤を添加した熱硬化性樹脂を用いている。熱硬化性樹脂は一般にペースト状の接着材として用いられ、設計要求に応じて種々の添加剤を容易に添加することができる。また、ダイボンディング用の接着材として一般に用いられているため非常に安価に入手することができるので、ＱＦＮ１０の製造コストを低減することができる。

また、熱硬化性樹脂にＡｇ（銀）などの金属フィラーを分散させた、所謂、銀ペーストと呼ばれる導電性接着材を用いることもできる。第１接着材９に金属フィラーを含ませることにより半導体チップ３の裏面３ｂとタブ１とを電気的に接続することができる。このため、タブ１を介して半導体チップ３に基準電位、あるいは電源電位を供給することができる。また、金属フィラーは、樹脂と比較して熱伝導率が高い。したがって、金属フィラーを含ませることにより第１接着材９の熱伝導率が向上するので、半導体チップ３で発生した熱を効率的に排出することができる。

半導体チップ３は、厚さ方向と交差する面の平面形状が四角形から成り、本実施の形態では、例えば各辺の長さが約２ｍｍ程度の正方形である。半導体チップ３は例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる。

また、半導体チップ３の主面３ａには、光を受光する受光部（センサ部）３ｄと、受光した光を電気信号に変換する変換回路と、が形成されている。また、主面３ａには受光部３ｄと電気的に接続される複数のパッド３ｅが形成されている。複数のパッド３ｅは、それぞれ導電性部材であるワイヤ５を介して複数のリード２と電気的に接続されている。つまり、半導体チップ３は受光した光を電気信号に変換し、該信号を外部に出力する光センサ系の半導体チップであり、半導体チップ３が搭載されるＱＦＮ１０は光センサ系の半導体装置である。

光センサ系の半導体装置は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの固体撮像装置の他、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体から所定の波長域の光信号を取り出して電気信号に変換する光ピックアップ装置、あるいは所定の波長域のレーザ光を用いて行う光通信装置の光センサ部（光センサ装置）など種々の用途に適用される。本実施の形態のＱＦＮ１０は、例えば、光ピックアップ装置に組み込まれる光センサ半導体装置である。

主面３ａの受光部３ｄにはフォトダイオードあるいはフォトトランジスタなどの受光半導体素子が複数形成されている。

ここで、前記の通り、受光部３ｄが露出した状態だと、受光部３ｄに異物が付着する懸念がある。また、該異物により受光部３ｄが傷つく懸念がある。このように受光部３ｄに付着した異物あるいは受光部３ｄの傷は、光センサであるＱＦＮ１０の信頼性を低下させる原因となるため、異物の付着を防止する必要がある。また、一般に可視光の透過率が低い封止体６で受光部３ｄを封止すると、受光部３ｄを保護することはできるが、光が遮断されてしまうので、光センサとしての機能を発揮できなくなる。一方、受光部３ｄ上にカバーガラスなどの光透過性部材を配置すると、透過光が減衰あるいは屈折などし、光センサの検出効率、感度などが低下してしまう懸念がある。

そこで、本実施の形態では、半導体チップ３の主面３ａ上に受光部３ｄの周囲に主面（第２主面）４ａから裏面（第２裏面）４ｂまで貫通する開口部（貫通孔）４ｄを有する基材４を配置（固着）して、基材４の開口部４ｄにおいて、受光部３ｄの表面を封止体６から露出させている。これにより、光センサとしての検出効率、感度などの低下を防止することができる。また、基材４の開口部４ｄは、少なくともＱＦＮ１０の製造工程中には、主面４ａに配置された保護シート（詳細は後述する）により覆われている。これにより、ＱＦＮ１０に製造工程において、露出した受光部３ｄ上に異物が落下することを防止することができる。

基材４は、主面４ａ、主面４ａと反対側の裏面４ｂ、および主面４ａと裏面４ｂとの間に位置する側面（第２側面）４ｃ、および主面４ａから裏面４ｂまで貫通する開口部４ｄを有している。また、基材４は、裏面４ｂが半導体チップ３の主面３ａと対向するように、第２接着材１１を介して半導体チップ３の主面３ａ上に搭載されている。基材４は、厚さ方向と交差する面の外形形状が四角形から成り、本実施の形態では、例えば各辺の長さが約１ｍｍ程度の正方形である。

基材４は開口部４ｄの形状を確保するため、ある程度の硬度（剛性）が要求される。また、ＱＦＮ１０の製造工程中、あるいは、完成後に加熱プロセスが施される場合があるが、基材４と半導体チップ３の線膨張係数が異なる場合、加熱中の熱膨張、加熱後の収縮によって、半導体チップ３と基材４の位置関係がずれてしまう場合がある。したがって、基材４の材料選択においては、半導体チップ３と線膨張係数を近づける点に配慮することが好ましい。本実施の形態では、この観点から、半導体チップ３を構成する材料と同じ半導体材料であるＳｉを基材４の材料として用いている。

また、基材４は、封止体６を形成する封止工程において、モールド時に封止用樹脂が半導体チップ３の受光部３ｄ上に流入することを阻止する防護壁としての機能を有している。このため、基材４は、受光部３ｄの周囲を取り囲む枠形状に形成され、第２接着材１１を介して半導体チップ３の主面３ａ上にしっかりと固着されている。

ここで、基材４および第２接着材１１は半導体チップ３の主面３ａにおいて、受光部３ｄよりも上側に配置される。しかし、基材４の材料であるＳｉは、光を通さないので、ＱＦＮ１０の上面に照射される照射光を受光部３ｄに到達させるため、主面３ａにおいて、受光部３ｄの全体を開口部４ｄの内側に配置して、露出させている。換言すれば、半導体チップ３の主面３ａにおいて、基材４の開口部４ｄの範囲は、受光部３ｄが形成された領域の範囲よりも広くなっている。同様に、第２接着材１１にも、例えば基材４の開口部４ｄと同じ寸法の開口部が形成されており、受光部３ｄの全てを第２接着材１１の開口部から露出させている。換言すれば、主面３ａにおいて、第２接着材１１は受光部３ｄの外縁よりも外側に配置されている。これにより、半導体チップ３の受光部３ｄと基材４の開口部４ｄとの位置関係を維持しつつ、かつ、全ての照射光を受光部３ｄに到達させることができるので、ＱＦＮ１０の信頼性を向上させることができる。

また、例えば、ＱＦＮ１０をＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像装置に適用する場合、受光部３ｄの上に、マイクロレンズなどの部材を配置する方が好ましいが、ＱＦＮ１０は、開口部４ｄを有しているので、これらの部材を配置するスペースを確保することができる。

なお、基材４および第２接着材１１の材料は、上記に限定されるわけではない。例えば、可視光に対して透明な部材で構成すれば、受光部３ｄの一部が基材４、あるいは第２接着材１１の一部と重なった場合であっても、受光部３ｄ全体に照射光を到達させることができる。

ただし、この場合、少なくとも、受光部３ｄの全体が、ＱＦＮ１０の上面側から目視することができる程度の光透過性を有している必要がある。特に、光ピックアップ装置に組み込む光センサ系の半導体装置においては、光信号である照射光の波長域における分光透過率について、基材４および第２接着材１１の分光透過率は、封止体６の分光透過率よりも高くする必要がある。例えば、ＱＦＮ１０を波長が４０５ｎｍの青色半導体レーザを用いたＤＶＤ用の光ピックアップ装置に組み込む場合には、照射光の波長である４０５ｎｍ近傍の波長域において、９５％以上の分光透過率が要求される。

したがって、基材４の一部が受光部３ｄの一部と重なる場合には、基材４として非晶質の固体であるガラス材料を用いることが好ましい。また、第２接着材１１には、高い分光透過率特性に加え、基材４の裏面４ｂと半導体チップ３の主面３ａとを接着する接着強度も要求されるので、フッ素系、アクリル系、あるいはポリカーボネート系など透明度の高い熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂を用いる理由は、以下である。すなわち、第２接着材１１に熱硬化性樹脂を用いる場合、硬化剤など非透明な材料を多く添加する必要がある。このため、第２接着材１１の分光透過率特性を向上させるためには、非透明な材料の添加割合が比較的少なくて済む熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。

また、アクリル樹脂やポリカーボネートの非晶質固体は、透明度が高いので、基材４の材料としても用いることができる。ただし、ＱＦＮ１０を光ピックアップ装置に組み込む光センサ装置として用いる場合には、前記したように特に高い分光透過率特性が要求されるので、分光透過率を向上させる観点から、ＳｉＯ_２（ケイ酸）を主成分とする非晶質材料を用いることが好ましい。特に石英ガラスはＳｉＯ_２（ケイ酸）の純度が高く、可視光に対する透明度の程度が非常に高いため、受光部３ｄと基材４とが重なるように配置する場合の基材４の材料として特に好ましい。

受光部３ｄの一部が基材４、あるいは第２接着材１１の一部と重なる構造の場合、ＱＦＮ１０の小型化という観点からは、半導体チップ３の主面３ａにおける受光部３ｄの占める面積率が高くなる点で好ましい。しかし、上記のように受光部３ｄの一部が基材４、あるいは第２接着材１１の一部と重なる構造では、基材４および第２接着材１１に対する分光透過率の要求があるため、材料選択の自由度という観点からは、図１〜図４に示すように、受光部３ｄの全てを基材４の開口部４ｄ、および第２接着材１１の開口部から露出させた構造とすることが特に好ましい。

また、半導体チップ３および複数のワイヤ５は封止体６により封止されている。封止体６で半導体チップ３および複数のワイヤ５を封止することにより、半導体チップ３および複数のワイヤ５を保護することができる。また、受光部３ｄの全てを基材４の開口部４ｄ、および第２接着材１１の開口部から露出させることにより、照射光の受光経路が確保されているので、封止体６には、照射光に対する透光性は要求されない。したがって、封止体６に用いる材料選定に際しては封止体６の機械的強度、耐熱性、放熱性、離型性、あるいは半導体チップ３や基材４に加わる応力などを考慮して最適な材料を選択することができる。本実施の形態では、封止体６の材料として、例えば、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を基材として、線膨張係数を半導体チップ３および基材４に近づけるためのフィラー、硬化剤、着色剤などの添加剤を添加した封止用樹脂を用いている。

ここで、封止体６は基材４も封止しているが、図３に示すように、基材４は封止体６に完全に覆われているわけではなく、一部が露出している。詳しくは、基材４の主面４ａは、封止体６から完全に露出している。また、基材４の側面４ｃの一部（主面４ａ側の一部）も封止体６から露出している。別の観点から説明すると、基材４は封止体６の上面６ａ側に露出部を有し、この露出部は封止体６の上面６ａから突出している。さらに別の観点から説明すると、封止体６の下面６ｂから基材４の主面４ａまでの距離は、封止体６の下面６ｂから上面６ａまでの距離よりも長い。これらの構造は、ＱＦＮ１０の製造工程において、基材４の主面４ａ上への異物付着を防止する製造方法に起因するものであるが、この詳細な理由および、異物付着防止の観点から特に好ましいＱＦＮ１０の詳細な構造についてはＱＦＮ１０の製造方法を説明する際に説明する。

＜半導体装置の製造方法＞
次に図１〜図４に示すＱＦＮ１０の製造方法について説明する。

まず、図５〜図７に示すリードフレーム（基材、基板）１５を準備する（リードフレーム準備工程）。図５は本実施の形態の半導体装置の製造に用いるリードフレームの全体構造の概要を示す平面図、図６は図５に示すＢ部を拡大して示す拡大断面図、図７は図６に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。

本工程で準備するリードフレーム１５は、複数の製品形成領域（デバイス形成領域）１５ａ（図５において２点鎖線で囲まれる各領域）を有し、各製品形成領域１５ａは図１〜図４に示す半導体装置（ＱＦＮ１０）１個分に相当する。各製品形成領域１５ａは枠体１５ｂによって連結されている。また、図５に示すように各製品形成領域１５ａはマトリクス状に配置されている。図５では列方向に１２個、行方向に１５個配置された複数の製品形成領域１５ａのブロックが、行方向に２個連結された構造を示している。

また、図６に示すように、リードフレーム１５が有する複数の製品形成領域１５ａは、それぞれタブ（チップ搭載部）１、タブ１を支持する複数の吊りリード８、タブ１の周囲に配置される複数のリード２を有している。また、リードフレームが有する枠体１５ｂは、複数の吊りリード８および複数のリード２と一体に形成されている。

本実施の形態のＱＦＮ１０は、光ピックアップ装置に組み込まれる光センサであり、外部接続端子の数が比較的少ない。例えば、図１〜図４に示すＱＦＮ１０では、リード２の数は２０個である。このように端子数が少ない半導体装置の場合、製造コスト低減の観点から、配線を引き回すための配線層や絶縁層などを必要としない、リードフレームを用いることが好ましい。例えば、図５〜図７に示すリードフレーム１５はプレス加工により形成されている。詳しくは、リードフレーム１５の原料となる金属板を金型でプレスすることにより、タブ１、リード２、吊りリード８などの形状を図６に示すように成形している。このプレス加工は金型を用いて大量に生産することができるので、リードフレーム１５の製造コストを低減することができる。

なお、半導体装置の小型化・微細化を重視する場合、または少量・多品種化に対応する場合は、エッチング加工によりリードフレームを形成しても良い。

次に、図８および図９に示すように半導体チップ３を準備して、それぞれタブ１の上面１ａ上に第１接着材９を介して搭載する（ダイボンディング工程）。図８は、図６に示すリードフレームに半導体チップを搭載した状態を示す拡大平面図、図９は図８に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。

本工程では、まず、前記した半導体チップ３を準備する。半導体チップ３は前記したように主面３ａ、主面３ａに形成された受光部（センサ部）３ｄ、主面３ａに形成され、受光部３ｄと電気的に接続された複数のパッド３ｅ、主面３ａと反対側の裏面３ｂ、および主面３ａと裏面３ｂとの間に位置する側面とを有している。

また、リードフレーム１５の各タブ１の上面１ａには、半導体チップ３とタブ１とを固定するための第１接着材９を配置する。ここで、本実施の形態で使用する第１接着材９は、ペースト状の熱硬化性樹脂から成る。このため、リードフレーム１５の上面１ａ上にペースト状の第１接着材９を塗布することにより配置する。

次に、図８および図９に示すように、半導体チップ３を、裏面３ｂがタブ１の上面１ａと対向するように配置する。この時、半導体チップ３の主面３ａがタブ１の上面１ａに対して傾斜しないように、コレットなどの押圧治具（図示は省略）を用いて半導体チップ３の主面３ａ側から押圧して配置することが好ましい。押圧治具で押し付けることにより、半導体チップ３の主面３ａをタブ１の上面１ａと略平行とすることができるので、結果として後述する基材４の主面がタブ１の上面１ａに対して傾斜することを防止することができる。また、製品形成領域１５ａ毎の複数の第１接着材９の厚さを略一定に揃えることができる。また、本実施の形態で使用する第１接着材９は熱硬化性の接着材であるため、半導体チップ３をタブ１の上面１ａ上に配置した後に熱を加えることで、この第１接着材９を硬化させ、半導体チップ３を固定する。

なお、本実施の形態では、第１接着材９として、ペースト状の樹脂を用いる例を説明したが、これに代えて両面に接着層を有するＤＡＦ（Die Attach Film）と呼ばれる樹脂フィルムを用いても良い。このＤＡＦを用いれば、ペースト状の樹脂を用いる場合と比較して第１接着材９の厚さをさらに一定にすることができる。このため、各製品形成領域１５ａにおける半導体チップ３の主面３ａの高さを略同一とすることができる。

ただし、ＤＡＦを用いる場合、ペースト状の樹脂と比較すると製造コストが上昇する。また、ペースト状の樹脂の場合、基材となる樹脂に添加する材料を選択する自由度がＤＡＦと比較して高いので、接着強度、線膨脹係数などの要求仕様に応じて適切な添加剤を加えることができる。したがって、これらの観点からは、ペースト状の樹脂を用いることが好ましい。

次に、図１０および図１１に示すように半導体チップ３の主面３ａ上に、第２接着材１１を介して基材４を搭載する（基材搭載工程）。図１０は、図８に示す半導体チップに基材を搭載した状態を示す拡大平面図、図１１は図１０に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。

本工程では、まず基材４を準備する。基材４は前記したように主面４ａ、主面４ａと反対側の裏面４ｂ、主面４ａと裏面４ｂとの間に位置する側面４ｃ、および主面４ａから裏面４ｂまで貫通する開口部４ｄを有している。基材４の主面４ａには、開口部４ｄを覆う保護シート１２が予め接着されている。また、基材４の裏面４ｂには、熱溶融硬化性樹脂からなる第２接着材１１が、予め貼り付けてある。第２接着材１１は、枠状に形成され、基材４の開口部４ｄと重なる領域には、第２接着材１１の上面から下面まで貫通する開口部が形成されている。保護シート１２および第２接着材１１が予め接着された基材４は、例えば以下のように形成する。図１２〜図２１は、基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、図１２は、ウエハを準備する工程を示す拡大断面図、図１３は、第２接着材を形成する工程を示す拡大断面図、図１４は、ダイシングテープを貼り付ける工程を示す拡大断面図である。また、図１５は、マスクを貼り付ける工程を示す拡大平面図、図１６は図１５に示すＦ−Ｆ線に沿った拡大断面図である。また、図１７は、ウエハおよび第２接着材に開口部を形成する工程を示す拡大断面図である。また、図１８は図１７に示すマスクを取り除き、ウエハを洗浄する工程を示す拡大断面図、図１９は、ウエハの主面に保護シートを貼り付ける工程を示す拡大断面図、図２０は、ウエハを個々の基材に切断する工程を示す拡大断面図、図２１は個片化された基材をピックアップする工程を示す拡大断面図である。

まず、図１２に示すように、準備する基材４（図１１参照）よりも大きい平板を用意する。本実施の形態では、基材４をＳｉで形成するので、一般に半導体チップの製造に用いるウエハ（Ｓｉウエハ）４１を用いることができる。ウエハ４１は、主面４１ａと主面４１ａの反対側に位置する裏面４１ｂを有しており、主面４１ａは、図１１に示す基材４の主面４ａに、裏面４１ｂは図１１に示す基材４の裏面４ｂにそれぞれ対応している。

次に、図１３に示すように、ウエハ４１の裏面４１ｂに第２接着材１１を形成する。第２接着材１１は、前記の通り、熱溶融硬化性を有する樹脂材料で構成され、これを裏面４１ｂに薄く塗布した後、乾燥させることにより形成することができる。

次に、図１４に示すようにウエハ４１の裏面４１ｂ側、すなわち、第２接着材１１が形成された面にダイシングテープ４２を貼り付ける。なお、ダイシングテープ４２は後述するウエハ４１を切断する工程までに貼り付ければ良いが、本実施の形態ではウエハ４１に開口部を形成する前に貼り付けている。被貼付面が平坦な方がダイシングテープ４２を容易に貼り付けられるからである。

次に図１５および図１６に示すように、ウエハ４１の主面４１ａ上にマスク４３を形成する。マスク４３は、複数の開口部４３ａが規則的に配置されており、本実施の形態では、図１５に示すようにマトリクス状に配置されている。マスク４３は、例えば、フォトレジストを使用し、ウエハ４１の主面４１ａに形成されている。

次に、図１７に示すようにウエハ４１の開口部４ｄおよび第２接着材１１の開口部を形成する。本工程では、ウエハ４１の主面４１ａ側、すなわち、マスク４３が形成された側からウエハ４１および第２接着材１１の開口部に相当する部分を取り除くことにより形成する。取り除く方法には既知の種々の方法を用いることができるが、本実施の形態では、例えば、ウェットエッチングと呼ばれる侵食技術を用いている。ウェットエッチングでは、非加工部分をエッチング液に浸し、マスク４３の開口部４３ａ（図１６参照）からエッチング液を供給することにより不要な部分を除去する。この他、反応性のエッチングガスを利用するドライエッチング技術、あるいは研磨材を吹き付けるサンドブラスト技術などを用いて形成することもできる。

次に、図１８に示すようにウエハ４１および第２接着材１１を洗浄し、その後乾燥させる。本工程では、図１７に示すマスク４３を取り除いた後、水洗、あるいは洗浄液などを用いて、特に、開口部４ｄ内に残留する不要部除去時の残渣を完全に取り除く。

次に、図１９に示すようにウエハ４１の主面４１ａ上に保護シート１２を貼り付ける。本工程では、全ての開口部４ｄが保護シート１２に覆われるように貼り付ける。これにより開口部４ｄ内は、密封され、落下異物等から保護される。

次に、図２０に示すように、ウエハ４１および第２接着材１１をダイシングラインに沿って切断し、個々の基材４に切断する。

次に、図２１に示すように、個片化された基材４をピックアップして搬送する。搬送先は、例えば、複数の基材４を一旦収容する容器に搬送してもよい。ただし、ダイシングテープ４２から基材４を取り外すと、開口部４ｄが基材４の裏面４ｂ側から露出することとなる。したがって、汚染防止の観点からは、ピックアップした基材４をそのまま、図１１に示す半導体チップ３の主面３ａ上まで搬送し、続いて搭載してしまう（ダイレクトピックアップと呼ばれる）ことが好ましい。

以上の工程により、主面４ａには、開口部４ｄを覆う保護シート１２が予め接着され、裏面４ｂには、第２接着材１１が、予め貼り付けてある基材４が得られる。このように基材４の開口部４ｄ全体を覆う保護シート１２を主面４ａに予め接着しておき、この基材４を搭載することで、半導体チップ３の受光部３ｄを外部から遮断することができるので、製造工程中の異物の落下などから受光部３ｄを保護することができる。

また、前記ダイボンディング工程では、土台であるタブ１にペースト状の第１接着材９を塗布し、この第１接着材９上に半導体チップ３を押し付けてボンディングする方法を用いた。しかし、本工程では、第２接着材１１が予め基材４に接着されていることが好ましい。その理由は以下である。

まず、第１の理由として、第２接着材１１を基材４と先に接着する場合、例えば、図１２〜図２１を用いて説明したような方法を用いることで、複数の基材４にそれぞれ接着する第２接着材１１を一括して形成することができる。このように複数の第２接着材１１を一括して形成すると、各第２接着材１１の厚さを略一定に揃えやすくなる。

第２接着材１１の厚さを略一定とすると、製品形成領域１５ａ毎の複数の基材４の主面４ａの高さを略一定に揃えることができる。基材４の主面４ａの高さを揃えると、後述する封止工程において複数の基材４の主面４ａに加わる圧力を略均一化することができる。基材４の主面４ａに加わる圧力を均一化することによる効果については、封止工程について説明する際に詳細に説明する。

なお、第２接着材１１としては、前記した熱溶融硬化性の接着材を塗布した後、乾燥して形成する他に、前記した両面に接着層を有するＤＡＦを用いることもできる。このＤＡＦはフィルム状の両面接着テープであり、基材（コア材）と、この基材の表面に形成された接着層から成る。そして、ＤＡＦは、第１接着材９に用いるペースト状の接着材と比較して厚さを均一に形成することができる。

ところで、本実施の形態では、第１接着材９にはペースト状の接着材を用いている。基材４の第２主面の高さを決定する要因には、第１接着材９の厚さも含まれるので、高さを揃える観点からは、第１接着材９にもＤＡＦなどフィルム状の接着材を用いることが好ましい。

しかし、前記ダイボンディング工程で説明したペースト状の第１接着材９は、半導体チップの接着材料として一般に用いられるので、安価に入手することができる。また、第１接着材９の厚さは、前記の通り半導体チップ３を搭載する際に、押圧治具を用いて半導体チップ３の主面３ａ側から押圧することにより、ある程度厚さの均一性を確保することができる。

一方、第２接着材１１は半導体チップ３の受光部３ｄの上に配置するものである。また、第２接着材１１の上には基材４が搭載され、基材４は枠状の構造物（枠体）なので半導体チップ３よりも破損し易い。したがって、第２接着材１１にペースト状の接着材を用いて基材４を搭載する場合、半導体チップ３を搭載する際に加える押圧力よりも小さい押圧力しか加えることができない。この結果、第２接着材１１の厚さが大きくばらつく虞がある。

すなわち、ＱＦＮ１０の製造コスト低減と、信頼性向上とを両立させるため、基材４の主面４ａの高さへの影響を比較的小さくできる第１接着材９についてはペースト状の接着材を用い、基材４の主面４ａの高さへの影響が特に大きい第２接着材１１については予め第２接着材１１を接着している。

そして第２の理由として、基材４は半導体チップ３の主面３ａ上に搭載するものである。したがって、本工程を後述するワイヤボンディング工程よりも前に行う場合、ペースト状の接着材を塗布する工程の位置精度あるいはペーストの粘度によっては、パッド３ｅを第２接着材１１が覆ってしまう虞がある。また、半導体チップ３の主面３ａを傷つける危険性を低減するためには、主面３ａを基材４で保護する前に主面３ａ上で作業する工程の数をできる限り減らす方が好ましい。第２接着材１１を予め接着しておけば、パッド３ｅを第２接着材１１が覆ってしまうことを防止できる。また、ペースト状の接着材を塗布する工程を省略することができるので、半導体チップ３の主面３ａを傷つける可能性を低減することができる。

次に、裏面４ｂに第２接着材１１が接着された基材４を、裏面４ｂが半導体チップ３の主面３ａと対向するように、第２接着材１１を介して半導体チップ３の主面３ａ上に搭載する。この際、半導体チップ３を加熱する（あるいは、予め加熱しておく）と、半導体チップ３の熱が第２接着材１１に伝達されることにより第２接着材１１が軟化し、基材４と半導体チップ３とが接着する。

なお、図１１に示すように第２接着材１１の厚さは第１接着材９の厚さよりも薄いことが好ましい。これは以下の理由による。すなわち、第２接着材１１は熱溶融特性を有しているため、硬化後の熱硬化性樹脂である第１接着材９よりも剛性が低い（柔らかい）。したがって、後述する封止工程において、クランプ（狭持）する際には、第１接着材９よりも第２接着材１１の方が変形しやすい。そこで、本実施の形態では、第２接着材１１の厚さを第１接着材９の厚さよりも薄くすることにより、第２接着材１１を変形しにくくすることができるので、封止工程における第２接着材１１の変形を抑制することができる。

また、本工程では、基材４の主面４ａの高さが、後述するワイヤボンディング工程において、複数のパッド３ｅと複数のリード２とをそれぞれ電気的に接続した複数のワイヤ５（図３参照）の頂部の高さよりも上側となるように搭載する。例えば、基材４の厚さは、ワイヤ５のループ高さよりも厚い。これは、後述する封止工程において、ワイヤ５（図３参照）を確実に封止しつつ、かつ、基材４の側面４ｃの一部を封止体６から露出させるためである。このような位置関係で配置するため、本実施の形態では、図３に示すように基材４の厚さを、パッド３ｅ上面からワイヤ５の頂部までの厚さ方向の距離よりも厚くしている。

本工程により、半導体チップ３の主面３ａに形成された受光部３ｄは第２接着材１１を介して基材４および主面４ａに接着された保護シート１２に完全に覆われ、保護される。

次に、図２２および図２３に示すように半導体チップ３の複数のパッド３ｅと複数のリード（電極部、内部接続部）２とを、複数のワイヤ５を介してそれぞれ電気的に接続する（ワイヤボンディング工程）。図２２は、図１０に示すパッドとリードとをそれぞれワイヤを介して電気的に接続した状態を示す拡大平面図、図２３は図２２に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。

本実施の形態では、ワイヤ５の接合方法として超音波および熱圧着を併用して行っており、ワイヤボンディングの方式としては、半導体チップ３のパッド３ｅ側にワイヤ５の一端部を接続してから、ワイヤ５の他端部をリードフレーム１５のリード２と接続する、所謂、正ボンディング方式である。また、図２３に示すように、半導体チップ３のパッド３ｅ上には、キャピラリ（図示は省略）の先端部から突出したワイヤ５の一端部を放電させることで形成されたボール部が、キャピラリの荷重により接合されている。このボール部をワイヤ５の一端部に形成しておくことで、１ｓｔ側であるパッド３ｅと、ワイヤ５との接合強度をより向上することができる。

また正ボンディング方式では、１ｓｔ側であるパッド３ｅとワイヤ５の一端部とを接合した後、キャピラリがループ軌道を描いて２ｎｄ側であるリードフレーム１５のリード２にワイヤ５を導くことによりワイヤ５のループ形状を形成する。この時、ワイヤ５のループ形状の頂部が、基材４の主面４ａの高さよりも低い位置となるように形成する。これは前記したように後述する封止工程において、ワイヤ５を確実に封止しつつ、かつ、基材４の側面４ｃの一部を封止体６から露出させるためである。

また、本実施の形態では、本工程（ワイヤボンディング工程）は前記した基材搭載工程の後で行う。換言すれば、前記基材搭載工程はワイヤボンディング工程の前に行う。さらに換言すれば、ワイヤボンディング工程は、既に基材４が搭載された状態で行う。これは以下の理由による。

すなわち、本実施の形態の工程順序を入れ替えてワイヤボンディング工程を基材搭載工程の前に行うと、基材搭載工程は、複数のワイヤ５がパッド３ｅに接合された状態で行うこととなる。このため、基材４を搭載する際に基材４あるいはこれを搭載するコレットなどの治具がワイヤ５と接触する可能性がある。この場合、ワイヤ５の接合部がパッド３ｅから外れ、導通不良となる虞がある。また、パッド３ｅから外れなくともワイヤ５が変形し、隣り合うワイヤ５同士が接触すると、短絡する虞がある。導通不良や短絡は、ＱＦＮ１０の信頼性低下の原因となる。

そこで、本実施の形態では、ワイヤボンディング工程を、既に基材４が搭載された状態で行う。これにより信頼性低下の原因となる導通不良や短絡を防止することができる。

次に、図２４および図２５に示すように基材４の側面４ｃの一部および基材４の主面４ａが露出するように、半導体チップ３、基材４、および複数のワイヤ５を樹脂で封止し、封止体（一括封止体）を形成する（封止工程）。図２４は、図２２に示す半導体チップ、基材、および複数のワイヤを樹脂で封止し、封止体を形成した状態を示す拡大平面図、図２５は図２４に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。

本実施の形態では、複数の製品形成領域１５ａをまとめて封止する、所謂、一括モールド方式（一括トランスファモールド方式）により、一括封止体１６を形成し、後述する個片化工程で、各ＱＦＮ１０に分割する。このような製造方法はＭＡＰ（Mold Array Process）方式と呼ばれる。このＭＡＰ方式は、一回の封止工程でマトリクス状に配置された多数の製品形成領域１５ａを封止することができるので、生産効率が向上し、製造コストを低減させる観点から好ましい。なお、図２４および図２５に示す一括封止体１６を製品形成領域１５ａ毎に分割すると、図１〜図４に示す封止体６が得られる。

ここで、一括封止体１６を形成する工程の詳細について、図２６〜図３６を用いて説明する。

まず、図２６に示すように、上型１７ａおよび上型１７ａと対向する下型１７ｂを有する成形金型１７を準備する（成形金型準備工程）。図２６は本実施の形態の半導体装置の封止体の形成に用いる成形金型の一部を拡大して示す拡大断面図である。

上型１７ａは、上型面１７ｃと、この上型面１７ｃに形成されたキャビティ１７ｄと、このキャビティ１７ｄに連通するように上型１７ａに形成され、樹脂を供給するためのゲート部１７ｅと、このゲート部１７ｅとキャビティ１７ｄを介して対向する位置であり、上型１７ａに形成されたエアベント部（図示は省略）とを有している。また、キャビティ１７ｄの側面１７ｄａは外側から内側に向かって傾斜しており、これにより、成形金型１７から、一括封止体１６（図２５参照）が形成されたリードフレーム１５（図２５参照）を取り出す際の離型性を向上させている。

一方、下型１７ｂは、上型１７ａの上型面１７ｃと対向する下型面１７ｆを有している。また、下型１７ｂのリードフレーム搭載領域は段差部１７ｇを有し、この段差部１７ｇの側面１７ｇａでリードフレーム１５（図２５参照）の位置合わせを行う構造となっている。

また、成形金型１７は、上型１７ａと下型１７ｂとを型合わせすることにより形成されるポット部１７ｈを有している。ポット部１７ｈは、ゲート部１７ｅなどの樹脂流路を介してキャビティ１７ｄと連通されている。また、ポット部１７ｈには、一括封止体１６（図２５参照）を形成するための樹脂を充填するためのプランジャ１７ｊが配置されている。

次に、図２７に示すように上型１７ａと下型１７ｂとの間にフィルム（上型面被覆フィルム）１８を配置する（フィルム配置工程）。図２７は図２６に示す上型と下型の間にフィルムを配置した状態を示す要部拡大断面図である。

フィルム１８は、上型１７ａの上型面１７ｃを覆うように配置する。また、フィルム１８は上型１７ａの上型面１７ｃよりも大きい面積を有し、上型面１７ｃ全体を覆うように配置されていることが好ましい。特に、フィルム１８は少なくともポット部１７ｈが配置される領域から前記エアベント部が配置された領域に亘って被覆する大きさを有していることが好ましい。後述する樹脂供給工程で、上型１７ａの上型面１７ｃとフィルム１８との間に樹脂が流入するのを防止するためである。

また、フィルム１８は、図２７に示すように上型１７ａの上型面１７ｃの凹凸に倣って配置することが好ましい。上型１７ａの上型面１７ｃとフィルム１８との間に隙間が生じることを防止するためである。図２７に示すように上型面１７ｃの凹凸に倣ってフィルム１８を配置する方法として、例えば上型１７ａの複数の箇所に上型面１７ｃまで貫通する吸気孔を形成し、該吸気孔から吸気することにより吸着させる方法がある。しかし、この場合、吸気孔が形成されていない箇所では、フィルム１８の自重により弛みが発生し、上型１７ａの上型面１７ｃとの間に隙間が生じる場合がある。

そこで、フィルム１８を上型１７ａの上型面１７ｃとの間に隙間を生じさせることなく配置するという観点からは、フィルム１８の上面１８ａに粘着層を形成し、上型面１７ｃと密着させることが好ましい。ただし、粘着層は図２７に示すようにフィルム１８の下面１８ｂ側が後述するクランプ工程で保護シート１２（図２５参照）の上面１２ａと当接するまでの間、上面１８ａと上型面１７ｃとが密着状態を維持できる程度の接着力を有していれば良い。フィルム１８の交換の容易性を考慮すると、前記密着状態を維持できる程度の接着力を下回らない範囲において、接着力は低いほど好ましい。

なお、フィルム１８の厚さや硬さなどその他の特性については後述するクランプ工程において説明する。

次に、図２８に示すように半導体チップ３および基材４が搭載されたリードフレーム１５を、フィルム１８と下型１７ｂとの間に配置する（リードフレーム配置工程）。図２８は図２７に示すフィルムと下型の間に図２５に示すリードフレームを配置した状態を示す要部拡大断面図である。

本工程ではリードフレーム１５の下面が下型１７ｂの下型面１７ｆと対向し、複数の半導体チップ３が上型１７ａのキャビティ１７ｄの内部に位置するように（１個のキャビティ１７ｄ内に複数の半導体チップ３が配置されるように）、リードフレーム１５の位置合わせをして成形金型１７の内部に配置する。この位置合わせは、リードフレーム１５の端部を下型１７ｂの段差部１７ｇの側面１７ｇａに合わせることで、容易に位置合わせを行うことができる。

なお、リードフレーム配置工程と前記したフィルム配置工程は、工程順序を入れ替えて行うことも可能であるが、この時点では、ワイヤ５（図２５参照）が露出した状態であるため、フィルム１８を配置する際にワイヤ５と接触するリスクを回避する観点からは、リードフレーム配置工程をフィルム配置工程の後で行うことが好ましい。

次に、図２９および図３０に示すように上型１７ａおよび下型１７ｂをクランプ（狭持）し、基材４の一部をフィルム１８に食い込ませる（クランプ工程）。図２９は図２８に示す上型と下型をクランプした状態を示す要部拡大断面図、図３０は図２９に示すＤ部をさらに拡大した要部拡大断面図である。また、図３１はクランプ工程において、フィルム−保護シート間距離と、上型と下型が近づく速度の関係を示す説明図である。なお、図３１において縦軸は上型と下型が近づく速度を示し、縦軸に沿って上側程速度が速い。また、横軸はフィルムと基材の間の距離と示し、横軸に沿って左側程距離が長い。また横軸が０となる地点（縦軸との交点）でフィルムと保護シートが当接する。

本工程では、上型１７ａと下型１７ｂとの距離を近づけて、上型１７ａ、下型１７ｂを挟み込む。ここで、フィルム１８は、基材４よりも柔らかい（硬度が低い）、例えばポリイミドなどの樹脂材料で構成される。また、基材４の主面４ａ上に貼り付けられている保護シート１２は、例えば基材４との当接面である下面１２ｂに粘着層を有する樹脂フィルムであって、例えば、ポリイミドなどで構成されている。したがって、保護シート１２も基材４よりも柔らかい（硬度が低い）。このため、フィルム１８の下面１８ｂと保護シート１２の上面１２ａとを当接させた後、さらに上型１７ａと下型１７ｂとの距離を近づけると、フィルム１８の下面１８ｂ側、および保護シート１２は、図３０に示すように変形し、保護シート１２の全体、および基材４の一部がフィルム１８に食い込むこととなる。

ところで、フィルム１８の下面１８ｂと保護シート１２の上面１２ａとを単に当接させたのみの状態では、フィルム１８と保護シート１２とを完全に密着させることが難しく、特に、基材４の外縁部において、僅かな隙間が生じやすい。この僅かに隙間が生じた状態で後述する一括封止体形成工程を実施すると、該隙間から封止用の樹脂が保護シート１２の上面１２ａ上に流入し、樹脂バリが形成されてしまう。

この樹脂バリが形成されると、保護シート１２を剥離する際にＱＦＮ１０（図３参照）の受光部３ｄ（図３参照）上に落下してしまう。つまり、保護シート１２で覆うことにより、製造工程中は受光部３ｄを保護することはできるが、保護シート１２上に樹脂バリが形成されると、結局光センサ半導体装置であるＱＦＮ１０の信頼性を低下させる要因となる。したがって、例えば、ＱＦＮ１０を実装基板に実装した後で保護シート１２を剥離する場合、実装基板上で樹脂バリを除去する必要がある。また、主面４ａに付着した樹脂バリが微細であって、付着していることを見落とした場合、ＱＦＮ１０の信頼性が低下する原因となる。特に、光ピックアップ装置のように特定の波長域の光をレーザ光として、集束させて用いる光センサにおいては、レーザ光が遮光あるいは散乱されると、重大な信頼性低下を引き起こす原因となる。

そこで、本実施の形態では、本工程において、フィルム１８が、基材４の一部に食い込む程度まで押し込むことにより、フィルム１８と保護シート１２との密着性を向上させている。また、本実施の形態では、上型１７ａと下型１７ｂとの距離を近づける際のクランプ力を利用して食い込ませるので、基材４の主面４ａの外縁部に特に強いクランプ力が作用する。この結果、基材４の主面４ａの外縁部では、フィルム１８と保護シート１２とが完全に密着する。さらに、同様の効果により、保護シート１２と基材４の主面４ａも完全に密着する。したがって、後述する一括封止体形成工程において、封止用の樹脂が保護シート１２の上面１２ａ側に流入することを確実に防止することができるので樹脂バリの発生を防止することができる。つまり、ＱＦＮ１０（図３参照）の信頼性を向上させることができる。

また、本工程において、保護シート１２のみをフィルム１８に食い込ませた場合に得られる半導体装置について説明すると、基材４の側面４ｃが封止体６から全く露出せず、保護シート１２の側面のみが露出した状態となる。このような構造において、保護シート１２の側面に樹脂バリが形成された場合には、保護シート１２を剥離する際に、該樹脂バリが脱落して、基材４の主面４ａ上に付着する懸念がある。これを防止するためには、基材４の第２側面の一部も封止体６から露出させることが好ましい。

本実施の形態では、フィルム１８を基材４の一部まで食い込ませることにより、保護シート１２の下面１２ｂと基材４の主面４ａも密着させることができるので、この間への樹脂の侵入を防止することができる。すなわち、樹脂バリの発生を防止することができる。

ところで、本工程では、樹脂バリの発生防止を目的として基材４の一部をフィルム１８に食い込ませるので、保護シート１２の外縁部がフィルム１８と確実に密着していれば、食い込む程度は例えば数μｍ〜数十μｍ程度と小さくても良い。したがって、フィルム１８の厚さは、基材４を食い込ませることができるように、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有している。

また、基材４の一部もフィルム１８に食い込ませるためには、保護シート１２には、硬さがフィルム１８の硬さよりも硬い（すなわち、硬度が高い）ものを用いることが特に好ましい。保護シート１２をフィルム１８よりも硬くすることで、クランプ工程において、フィルム１８が保護シート１２から受ける圧力により変形し、基材４の側面４ｃ側に回り込むので基材４の一部もフィルム１８に食い込ませることができる。

また、保護シート１２の硬度を高くすることにより、保護シート１２の強度を向上させることができる。また、保護シート１２を剥離する際に、容易に剥離することができる。また、図２５に示すように、基材４の側面４ｃの一部を封止体６から露出させると、保護シート１２は封止体６から完全に露出した状態となる。つまり、保護シート１２の下面１２ｂ側の端部が封止体６から露出することとなるので、容易に剥離することができる。

また、保護シート１２が基材４の全面を覆っていない場合、基材４の主面４ａ上において、保護シート１２が配置された領域と配置されていない領域とで段差が生じることとなる。この段差が生じると、本工程において、フィルム１８を食い込ませる際に、皺を発生させる原因となりうる。したがって、保護シート１２は基材４の主面４ａの全面を覆っていることが好ましい。この観点から保護シート１２の下面２ｂの外形寸法は、基材４の主面４ａの外形寸法と同じ、あるいはそれ以上とすることが好ましい。下面１２ｂの外形寸法を主面４ａの外形寸法以上とすることで、主面４ａの全面を保護シート１２で覆うことができる。

ここで、外形寸法が同じ、とは、クランプ工程において、上記した皺の発生原因となる段差が生じない程度の同一寸法を有していれば良く、加工精度などの制約から、僅かに異なる寸法となるものまでを排除するものではない。

ただし、基材４の外形寸法よりも大きい外形寸法を有する保護シート１２の端部が、例えばワイヤ５が配置される領域の上方に配置される場合、クランプ工程において保護シート１２の端部が下方に曲がると、ワイヤ５と接触してしまう懸念がある。この状態で一括封止体形成工程を行うと、ワイヤ５が露出する懸念がある。したがって、保護シート１２は、下面１２ｂの外形寸法を主面４ａの外形寸法と同じとすることが特に好ましい。

また、フィルム１８と保護シート１２との厚さの比較においては、フィルム１８を確実に基材４まで食い込ませる観点からフィルム１８は保護シート１２よりも厚くすることが好ましい。

また、タブ１上に搭載された各部材（第１接着材９、半導体チップ３、第２接着材１１、基材４）よりもフィルム１８は柔らかく（硬度が低く）、変形し易い部材とすることが好ましい。クランプ力を印加した際にフィルム１８を優先的に変形させることにより、保護シート１２の外縁部をフィルム１８と確実に密着させるためである。

例えば、本実施の形態において、タブ１上に搭載された各部材のうち、最も柔らかい保護シート１２の次に柔らかい部材は第２接着材１１であるが、フィルム１８は第２接着材１１よりも柔らかい部材を用いることが好ましい。

また、本工程では、基材４の一部をフィルム１８に食い込ませるため、フィルム１８の下面１８ｂと保護シート１２の上面１２ａとを当接させた後、さらに上型１７ａと下型１７ｂとの距離を近づける。このため、基材４には、単に当接させるのみの場合と比較してより強い荷重が印加される。ところが、基材４は前記の通り、開口部４ｄを有しているので、急激に強い荷重を印加すると破損する懸念がある。

そこで、本実施の形態では、クランプ動作を以下の二段階構成とすることが好ましい。クランプを開始してからフィルム１８の下面１８ｂと保護シート１２の上面１２ａとを当接させるまでは、第１速度１９ａ（図３１参照）で上型１７ａと下型１７ｂの距離を近づける。また、下面１８ｂと上面１２ａとが当接した後は、第１速度１９ａよりも遅い第２速度１９ｂ（図３１参照）で上型１７ａと下型１７ｂの距離を近づける。

言い換えれば、本実施の形態ではクランプ工程を以下の２段階に分けている。すなわち、上型１７ａと下型１７ｂの距離を、第１速度１９ａで近づけて、フィルム１８の下面１８ｂと保護シート１２の上面１２ａとを当接させる工程と、第１速度１９ａよりも遅い第２速度１９ｂで上型１７ａと下型１７ｂの距離をさらに近づけて（当接させる工程よりも高い荷重を基材４に加えて）基材４の一部をフィルム１８に食い込ませる工程である。

このように下面１８ｂと上面１２ａとが当接するタイミングの前後で上型１７ａと下型１７ｂを近づける速度を変化させることにより、処理速度の低下を抑制しつつ、かつ、クランプ時の基材４の損傷を防止することができる。

また、基材４を食い込ませる際に、第１速度１９ａから第２速度１９ｂに急激に変化すると、フィルム１８に皺が発生する場合がある。フィルム１８に皺が発生すると、封止樹脂の形状不良の原因となる。そこで、本実施の形態では、第２速度１９ｂを、上型１７ａと下型１７ｂの距離が近づくにつれて遅くするようにした。これにより、フィルム１８における皺の発生を防止ないしは抑制することができる。

また、本実施の形態では図３に示すようにタブ１の下面１ｂが封止体６の下面６ｂ側から露出するように封止されている。したがって、本工程においては、上型１７ａと下型１７ｂの間にタブ１、第１接着材９、半導体チップ３、第２接着材１１、基材４、フィルム１８の各部材がそれぞれ重なって配置されている。このようにクランプ工程において、上型１７ａと下型１７ｂの間に各部材を重ねて配置することにより、各部材が固定されるので、クランプ時に、基材４の主面４ａにおいてクランプ力が均等に伝わり易くなる。つまり、各構成部材のうち、最も柔らかく、変形し易い部材であるフィルム１８が保護シート１２、あるいは基材４との接触界面で変形して、基材４の側面４ｃの一部（第２主面側の一部）がフィルム１８に食い込むこととなる。

また、クランプ時の安定性という観点からは、下段に配置される部材の上面側の平面積を上段に配置される部材の下面側の平面積以上とすることが好ましい。本実施の形態では図３０に示すように保護シート１２、基材４および第２接着材１１の平面積が最も小さく、以下半導体チップ３、第１接着材９、タブ１の順で平面積が大きくなっている。したがって、各部材は、下段に配置される部材を土台として、安定的に支持されるのでクランプ時には基材４の主面４ａの面内におけるフィルム１８に食い込む力を略均等に分散させることができる。

また、同じくクランプ時の安定性の観点から、タブ１、第１接着材９、半導体チップ３、第２接着材１１、および基材４の中心が、それぞれ厚さ方向に重なる位置に配置された状態で基材４の一部をフィルム１８に食い込ませることが特に好ましい。このように配置すれば、クランプ力を均等に伝えることができるので、安定的に食い込ませることができる。また、クランプ力を均等に伝えることにより、フィルム１８の変形に伴って発生する皺を抑制することができる。

また、本実施の形態では、複数の基材４を一度にフィルム１８に食い込ませるので、各基材４における食い込み力を均等にすることが好ましい。特定の基材４に力が集中して、食い込み過剰あるいは食い込み不足が発生することを防止するためである。この点、本実施の形態では、前記基材搭載工程で説明したように複数の基材４の主面４ａに加わる圧力を均一化することができるので、食い込み過剰あるいは食い込み不足を防止することができる。

次に、図２９、図３２および図３３に示すようにフィルム１８および下型１７ｂとの間に封止用の樹脂１６ａを供給し、一括封止体１６を形成する（一括封止体形成工程）。図３２は図２９に示すフィルムおよび下型との間に封止用の樹脂を供給し、一括封止体を形成した状態を示す要部拡大断面図、図３３は図３２に示すＤ部をさらに拡大した要部拡大断面図である。

本工程では、図２９に示す封止用の樹脂１６ａをキャビティ１７ｄ内に供給し、これを熱硬化させて一括封止体１６とする。封止用の樹脂１６ａは、図２９に示すようにタブレット状に形成されたものを、予め加熱することにより、粘度を低下させてポット部１７ｈに投入しておく。また、成形金型１７をあらかじめ加熱しておくことにより樹脂１６ａはポット部１７ｈ内でさらに粘度が低下する。次に、プランジャ１７ｊにより樹脂１６ａを押し出して、図３２に示すようにゲート部１７ｅを介してキャビティ１７ｄ内に供給（注入）する。

注入された樹脂１６ａは、キャビティ１７ｄ内の隙間を順次埋めながら充填される。ここで、半導体チップ３の受光部３ｄは、周囲を基材４に囲まれ、基材４は、第２接着材１１を介して半導体チップ３の主面３ａ上にしっかりと固着されている。したがって、本工程において、受光部３ｄは、基材４、および基材４の主面４ａを覆う保護シート１２に囲まれているので、封止用の樹脂１６ａが受光部３ｄ上へ流入することを防止することができる。

また、本実施の形態では図３３に示すように、基材４の一部がフィルム１８に食い込んだ状態で樹脂１６ａを注入するので、主面４ａ側に樹脂１６ａが流入する隙間は形成されていない。したがって、主面４ａ上への樹脂１６ａの流入を防止することができる。

また、図３３において、タブ１の下面１ｂは、下型１７ｂの下型面１７ｆと接触している。したがって、タブ１の下面１ｂが一括封止体１６の下面側から露出するように封止される。

なお、成形金型１７は、ゲート部１７ｅの反対側に図示しないエアベント部を有しているので、たとえ供給された樹脂１６ａに空気（気泡）が巻き込まれていたとしても、この空気（気泡）はキャビティ１７ｄ内に残留することなく、エアベント部を介して外部に抜けるため、形成される一括封止体１６にボイドの問題が発生することはない。

樹脂１６ａが充填された状態で、成形金型１７を介して樹脂１６ａを加熱した状態で保持すると、樹脂１６ａが硬化して一括封止体１６が形成される。

次に、図３２に示す上型１７ａおよび下型１７ｂを型開きし、一括封止体１６が形成されたリードフレーム１５を成形金型１７から取り出して図２４および図２５に示すリードフレーム１５が得られる（型開き工程）。

本工程では、上型１７ａと下型１７ｂの距離を離して型開きを行うが、このとき、上型面１７ｃとフィルム１８との接触界面における貼着強度がフィルム１８と一括封止体１６との接触界面における貼着強度よりも低い場合には、フィルム１８は、上型面１７ｃから離れ、一括封止体１６の上面側に貼り付いて残ることとなる。

この場合、フィルム１８を一括封止体１６の上面から剥離して図２４および図２５に示すリードフレーム１５を得ることになる。ここで、フィルム１８と上型面１７ｃとの間に樹脂１６ａが流入していた場合、フィルム１８の上面１８ａ側も硬化した樹脂が残留する。このようにフィルム１８の上面１８ａ側に硬化した樹脂が残留している場合、フィルム１８を剥離する工程で、硬化した樹脂が保護シート１２の上面１２ａ上に異物として落下する懸念がある。上面１２ａ上に異物が付着していると、保護シート１２を剥離する際に受光部３ｄ上に落下する懸念があるため、これを除去する工程が必要となる。

本実施の形態では、フィルム１８を成形金型内に配置する前記フィルム配置工程で説明したように、フィルム１８は、上型１７ａの上型面１７ｃを覆うように配置するので、フィルム１８の上面１８ａ側への樹脂１６ａの流入を防止することができるので、異物の発生自体を防止することができる。このため、異物を除去する工程が不要となるので、製造効率を向上させることができる。

次に、図３４に示すように一括封止体１６から露出した複数のリード２のそれぞれの下面２ｂに外装めっき層（金属層）７を形成する（外装めっき形成工程）。図３４は、図２５に示す一括封止体から露出した複数のリードおよびタブの下面に外装めっき層を形成した状態を示す拡大断面図である。

本工程では、例えば、図２５に示す一括封止体１６が形成されたリードフレーム１５を図示しないめっき槽に投入し、リードフレーム１５をめっき液に浸した状態で、電気めっきを施すことによりリード２の下面２ｂ側にめっき層を成長させることにより外装めっき層７を形成する。ここで、本実施の形態では、タブ１の下面１ｂも、リード２の下面２ｂと同様に一括封止体の下面６ｂ側から露出しているので、タブ１の下面１ｂにも外装めっき層７が形成される。

次に、図３５および図３６に示すように複数の吊りリードおよび複数のリード２のそれぞれと枠体１５ｂとの間をそれぞれ切断する（個片化工程）。図３５は図３４に示すリードフレームを個々の半導体装置として切断する切断ラインを示す拡大平面図、図３６は図３５に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。また、図３７は切断後の半導体装置を示す断面図である。

本工程は、例えば図３６に示すように、一括封止体１６の上面６ａ側を上方に向けた状態、言い換えると、一括封止体１６の下面６ｂ側をダイシングテープ２２で固定した状態で行われ、一括封止体１６の上面６ａ側からダイシングブレード２１を走らせて、分割する。このとき、一括封止体１６だけでなく、ダイシングテープ２２の一部までダイシングブレード２１を到達させることで、リードフレーム１５および一括封止体１６を完全に分割することができる。ダイシングブレード２１は、図３５に示すダイシングライン（切断ライン）２０に沿ってリードフレーム１５および一括封止体１６を切断しながら移動させる。

本工程が完了すると、図３７に示すＱＦＮ１０が得られる。最後に、個片化されたＱＦＮ１０の外観を検査し、外装めっき層７の剥離や、封止体６とタブ１、リード２、あるいは基材４との間に隙間やクラックが生じていないことを確認し、半導体装置の製造が完了する。なお、ＱＦＮ１０を光センサとして使用する際には、保護シート１２を剥離する工程が必要であるが、保護シート１２は、ＱＦＮ１０が使用されるまでに取り除けば良い。したがって、例えば、ＱＦＮ１０を別の場所で図示しない実装基板に実装する場合には、図３７に示すように基材４の開口部４ｄが保護シート１２で覆われた状態で搬送し、実装基板に実装した後で保護シート１２を取り除くことが好ましい。受光部３ｄを搬送中の汚染（異物落下等）から保護するためである。

＜変形例＞
次に本実施の形態の変形例について説明する。

図３８は本実施の形態の第１の変形例である半導体装置の断面図である。図３８に示すＱＦＮ２３と図３に示すＱＦＮ１０との相違点は、タブ１の大きさである。ＱＦＮ２３が有するタブ１は、図３に示すタブ１よりも上面１ａの面積が小さく、上面１ａ上に搭載される半導体チップ３の裏面３ｂの面積よりも小さい。

このように半導体チップ３よりも小さい面積を有するタブ１に半導体チップ３を搭載する場合、裏面３ｂの面積が異なる半導体チップ３を搭載する場合にも共通のリードフレームを用いることができるので、製造効率向上の観点から好ましい。

また、ＱＦＮ１０、２３などの半導体装置を実装基板に搭載する際には、リフロー工程と呼ばれる加熱工程で、例えば半田などの接合材料を溶融させるため、約２６０℃程度まで加熱される。この時、ＱＦＮ１０、２３を構成する各部材の線膨脹係数の違いに起因して、封止体６にリフロークラックと呼ばれる亀裂が生じる場合がある。このリフロークラックを防止する対策として、半導体チップ３と封止体６との接触面積を広くとる方法が有効だということが現在までに判っている。つまり、図３８に示すＱＦＮ２３は、リフロークラックを防止して、信頼性を向上させる観点からも好ましい。

ただし、タブ１は、前記クランプ工程において、安定的にクランプ力を伝える土台としての機能を果たすべき部材なので、タブ１の上面１ａの面積を極端に小さくしすぎると、基材４の主面４ａに加わる圧力を均一化することができない。また、チップ周辺に折り曲げモーメントを与え、チップクラックの虞が増してしまう。

したがって、この均一化の観点からはタブ１の上面１ａは、基材４の裏面４ｂの外形よりも大きくすることが好ましい。また、図３８に示すようにタブ１の上面１ａの外形寸法が、基材４の裏面４ｂの外形寸法と同程度である場合には、タブ１、第１接着材９、半導体チップ３、第２接着材１１、および基材４の中心が、それぞれ厚さ方向に重なる位置に配置された状態で基材４の一部をフィルム１８に食い込ませることが特に好ましい。

次に、図３９は、本実施の形態の第２の変形例である半導体装置の断面図である。また、図４０は、図３９に示すＱＦＮの上面側の平面図である。なお、図３９に示す断面図は、図４０に示すＡ−Ａ線に沿った断面に対応している。

図３９および図４０に示すＱＦＮ２４と図１〜図４に示すＱＦＮ１０との相違点は、ＱＦＮ２４の封止体６は、上面６ａにおいて、基材４の周囲に窪み部６ｄが形成されている点である。この窪み部６ｄは、前記クランプ工程において、基材４の一部をフィルム１８に食い込ませる際に、下面１８ｂ側に大きな皺が発生した場合に形成される。

すなわち、前記クランプ工程において、基材４の一部をフィルム１８に食い込ませると、フィルム１８における主面４ａと対向する領域は変形し、周囲の領域よりも厚さが薄くなる。この時、主面４ａの周縁部と対向する領域では、基材４に押圧されたフィルム１８の一部が、基材４の側面４ｃ側に押し出され、皺が形成される。その後、前記一括封止体形成工程において、樹脂１６ａを供給すると、樹脂１６ａはフィルム１８の下面１８ｂの形状に倣って充填されるため、大きな皺が発生すると、窪み部６ｄもこれに倣って大きくなる。

窪み部６ｄの大きさが小さい場合には、特にＱＦＮ２４の信頼性を低下させる要因とはならないが、窪み部６ｄが大きくなって、例えば、ワイヤ５が窪み部６ｄから露出すると、ＱＦＮ２４の信頼性が低下することとなるので、窪み部６ｄの大きさはできる限り小さくすることが好ましい。

本発明者の検討によれば、窪み部６ｄは、前記クランプ工程において、過剰に強い力でクランプすると、大きくなり易いことが判った。また、クランプ時の速度、特にフィルム１８と保護シート１２とが当接した後の第２速度１９ｂが早すぎる場合、あるいは第１速度１９ａから第２速度１９ｂに変化する際の変化量が大きすぎる場合に大きくなり易いことが判った。

したがって、図１〜図３７を用いて説明したＱＦＮ１０の製造方法のように、フィルム１８と基材４とが当接した後の第２速度１９ｂを第１速度１９ａよりも遅くすること、および、第２速度１９ｂを、上型１７ａと下型１７ｂの距離が近づくにつれて遅くするようにすることは、大きな窪み部６ｄの発生を防止する観点からも好ましいことが判った。

また、前記基材搭載工程で説明したように、複数の基材４に加わる力を略均一化することも、大きな窪み部６ｄの発生を防止する観点からも好ましい。

次に、図４１は、本実施の形態の製造方法の変形例を説明するための拡大断面図である。なお、図４１は、前記封止工程の変形例を説明するための拡大断面図であるが、代表として、図３３に対応する拡大断面図を示している。また、図４１を用いて説明する変形例を用いて得られる半導体装置は、図１〜図４に示すＱＦＮ１０の有するタブ１、リード２の下面１ｂ、２ｂにおける樹脂バリの発生をより確実に防止することができる点を除き図１〜図４に示すＱＦＮ１０と同じ構造であるので、図示は省略し、必要に応じて図１〜図４を用いて説明する。

図４１に示す製造方法と、図３３で説明した製造方法の相違点は、封止工程において、下型１７ｂの下型面１７ｆとリードフレーム１５との下面との間に下型面被覆フィルム（第２フィルム）２７が配置されている点である。

図４１に示すように下型面１７ｆを覆う下型面被覆フィルム２７を下型面１７ｆに密着させて配置した状態でクランプ（狭持）すると、下型面被覆フィルム２７の上面２７ａにタブ１およびリード２の一部（下面１ｂ、２ｂ側の一部）が食い込む。この結果、タブ１およびリード２の裏面である下面１ｂ、２ｂに樹脂バリが形成されることを防止ないしは抑制することができる。つまり、ＱＦＮ１０（図３参照）の外部接続端子面に樹脂バリが形成されることを防止ないしは抑制することができるので、樹脂バリに起因する図３に示す外装めっき層７の剥離などの問題を防止することができる。また、樹脂バリの発生を防止することにより、リード２と外装めっき層７との接触界面における電気抵抗を軽減することができる。したがって、ＱＦＮ１０の信頼性をさらに向上させることができる。

このように、下型面被覆フィルム２７は、前記封止工程においてタブ１およびリード２の一部を食い込ませることにより、下面１ｂ、２ｂにおける樹脂バリの発生を防止ないしは抑制する機能を有しているので、柔らかい樹脂材料を用いることが好ましい。例えば、上型１７ａの上型面１７ｃと密着して配置される上型面被覆フィルム（第１フィルム）１８と同様の材料を用いることができる。

ただし、光センサ系の半導体装置であるＱＦＮ１０の信頼性という観点では、外部接続端子面に発生する樹脂バリよりも基材４の主面４ａ側に発生する樹脂バリを防止する方が特に重要である。このため、下型面被覆フィルム２７の硬さ（硬度）は上型面を被覆するフィルム１８と同じ、あるいはこれより硬く（高く）することが好ましい。また、下型面被覆フィルム２７の厚さは上型面被覆フィルム１８と同じ、あるいは図４１に示すようにこれより厚くすることが好ましい。上型面被覆フィルム１８を優先的に変形させて基材４の一部を確実に上型面被覆フィルム１８に食い込ませ、主面４ａ上における樹脂バリの発生を防止するためである。

最後に、本実施の形態の第３の変形例である半導体装置について説明する。前記実施の形態では、枠状の基材４を半導体チップ３と同じ材料で構成する例を説明したが、本実施の形態の第３の変形例においては、部材の強度（剛性）、および半導体チップあるいは封止樹脂との熱膨張率などを考慮し、他の材料を利用することもできる。この第３の変形例では、例えば金属薄板・樹脂薄板などからプレス加工により作成することもできる。また、金属材料あるいは樹脂材料をモールド加工することにより枠状の成型品を得ることもできる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、前記実施の形態では半導体装置の製造方法の例としてＭＡＰについて説明した。しかし半導体装置の製造工程はこれに限定されるものではなく、例えば、リードフレーム１５における製品形成領域１５ａの数に対応して複数のキャビティを有する金型を用いて封止する方法（個片モールドと呼ばれる）で製造する方法に適用することができる。

また例えば、光センサ系の半導体装置の例としてＱＦＮのパッケージに適用する実施態様について説明したが、ＱＦＮのパッケージに限定される訳ではなく、例えば、半導体装置の下面が有する四角形の４辺のうち、対向する２辺にのみ複数のリードが配置されたＳＯＮ（Small Outline Non-leaded package）に適用することもできる。

また、半導体装置のコスト低減の観点からは、ＱＦＮやＳＯＮなどリードフレームに半導体チップを搭載するタイプのパッケージが特に好ましいが、半導体チップのパッド数の増加への対応を考慮した場合、例えばＬＧＡ（Land grid array）、あるいは図４２および図４３に示すＢＧＡ（ball Grid Allay）３４のように配線基板上に半導体チップを搭載したパッケージが好ましい。以下半導体チップを配線基板上に搭載する場合の態様について簡単に説明する。

図４２は、他の実施の形態である半導体装置の下面側を示す平面図、図４３は図４２に示すＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

図４２に示すＢＧＡ３４と前記実施の形態で説明したＱＦＮ１０、２３、２４との相違点は半導体チップ３が、基材である配線基板（基板）３５に搭載されている点である。

配線基板３５は、上面３５ａ、上面３５ａと反対側の下面３５ｂ、上面３５ａに配置されるチップ搭載部３５ｃ、上面３５ａにおいてチップ搭載部３５ｃの周囲に配置された複数のボンディングリード（電極部）３５ｄ、および下面３５ｂに配置され複数のランド部３５ｆとそれぞれ電気的に接続されるバンプ電極（外部端子）３５ｅを備えている。

半導体チップ３の主面３ａに形成されたパッド３ｅはワイヤ５を介してボンディングリード３５ｄとそれぞれ電気的に接続され、ボンディングリード３５ｄは、配線基板３５が有する導電路（図示は省略）を介してバンプ電極３５ｅと電気的に接続されている。

また、バンプ電極３５ｅは、配線基板３５の下面３５ｂにおいて、図４２に示すように行列状に配置されている。このようなバンプ電極３５ｅの配置は、エリアアレイと呼ばれ、配線基板３５の下面３５ｂのスペースを有効活用することができるので、半導体装置を小型化することができる。

なお、バンプ電極３５ｅの材料は、例えば前記実施の形態で説明した外装めっき層７と同様にＰｂ（鉛）を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田であり、例えばＳｎ（錫）のみ、Ｓｎ（錫）‐Ｂｉ（ビスマス）、またはＳｎ（錫）‐Ａｇ（銀）‐Ｃｕ（銅）などである。

ＢＧＡ３４のような配線基板３５を用いる半導体パッケージにおいても、コスト低減の観点から、パッド３ｅとボンディングリード３５ｄとをワイヤ５で接続する場合がある。この場合、ワイヤ５を保護するため、配線基板３５の上面３５ａ側を封止体６で封止する必要がある。

ここで、ＢＧＡ３４は、ＱＦＮ１０、２３、２４と同様に光センサ半導体装置である。したがって、受光部３ｄの上側は、照射光が通過する経路を確保する必要がある、このため、前記実施の形態で説明したように、基材４の側面４ｃの一部を露出させることにより、樹脂バリの形成を防止することができるので、信頼性を向上させることができる。

なお、前記実施の形態で説明した種々の変形例等をＢＧＡ３４に適用できることは言うまでもない。

また、ＢＧＡ３４の製造方法について、ＱＦＮ１０、２３、２４の製造方法との相違点のみを簡単に説明する。

まず、前記実施の形態で説明したリードフレーム準備工程が異なる。ＢＧＡ３４の製造方法においては、まず、配線基板準備工程として、上面３５ａ、上面３５ａと反対側の下面３５ｂ、上面３５ａに配置されるチップ搭載部３５ｃ、上面３５ａにおいてチップ搭載部３５ｃの周囲に配置された複数のボンディングリード（電極部）３５ｄ、および下面３５ｂに配置され、この複数のボンディングリード３５ｄとそれぞれ電気的に接続されるランド部３５ｆを備える配線基板（第１基材）３５を準備する。本工程で準備する配線基板は、半導体装置（ＢＧＡ３４）１個分に相当する製品形成領域を複数有する多数個取り配線基板を準備する。また、本工程では配線基板の下面３５ｂには、バンプ電極３５ｅはまだ形成されていない。

また、ダイボンディング工程では、半導体チップ３を、配線基板の各製品形成領域がそれぞれ有するチップ搭載部３５ｃ上に第１接着材９を介して搭載する。基材搭載工程は前記実施の形態と同様なので省略する。

また、ワイヤボンディング工程では、複数のパッド３ｅと複数のボンディングリード３５ｄとをワイヤ（導電性部材）５を介してそれぞれ電気的に接続する。

また、封止工程（特にクランプ工程）において、配線基板は図４３に示すように略平面板状の部材であって、その上面３５ａの面積は、半導体チップ３の裏面３ｂよりも大きいので、基材４の一部をフィルム１８に安定的に食い込ませることができる。

また、前記実施の形態で説明した外装めっき形成工程が異なる。ＢＧＡ３４の製造方法においては、外装めっき形成工程に代えてバンプ電極形成工程として、成形金型から取り出した配線基板の下面３５ｂ側に、外部端子となる複数のバンプ電極３５ｅを形成する。複数のバンプ電極３５ｅは、配線基板の下面３５ｂに形成された複数のランド部３５ｆに、それぞれ接合する。

また、ダイシング工程においては、バンプ電極３５ｅが形成された面を上方に向けて（つまり、一括封止体の上面をダイシングテープに貼り付けた状態で）ダイシングを行う。

本発明は、特に主面に光センサが形成された半導体チップを有する光センサ系の半導体装置に利用可能である。

本発明の一実施の形態である半導体装置の上面側を示す平面図である。 図１に示す半導体装置の下面側を示す平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１に示す半導体装置の封止体内部における平面構造を示す平面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造に用いるリードフレームの全体構造の概要を示す平面図である。 図５に示すＢ部を拡大して示す拡大断面図である。 図６に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。 図６に示すリードフレームに半導体チップを搭載した状態を示す拡大平面図である。 図８に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。 図８に示す半導体チップに基材を搭載した状態を示す拡大平面図である。 図１０に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。 基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、ウエハを準備する工程を示す拡大断面図である。 基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、第２接着材を形成する工程を示す拡大断面図である。 基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、ダイシングテープを貼り付ける工程を示す拡大断面図である。 基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、マスクを貼り付ける工程を示す拡大平面図である。 図１５に示すＦ−Ｆ線に沿った拡大断面図である。 基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、ウエハおよび第２接着材に開口部を形成する工程を示す拡大断面図である。 図１７に示すマスクを取り除き、ウエハを洗浄する工程を示す拡大断面図である。 基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、ウエハの主面に保護シートを貼り付ける工程を示す拡大断面図である。 基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、ウエハを個々の基材に切断する工程を示す拡大断面図である。 基材搭載工程で準備する基材の形成方法を説明する図であって、個片化された基材をピックアップする工程を示す拡大断面図である。 図１０に示すパッドとリードとをそれぞれワイヤを介して電気的に接続した状態を示す拡大平面図である。 図２２に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。 図２２に示す半導体チップ、基材、および複数のワイヤを樹脂で封止し、封止体を形成した状態を示す拡大平面図である。 図２４に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の封止体の形成に用いる成形金型の一部を拡大して示す要部拡大断面図である。 図２６に示す上型と下型の間にフィルムを配置した状態を示す要部拡大断面図である。 図２７に示すフィルムと下型の間に図２５に示すリードフレームを配置した状態を示す要部拡大断面図である。 図２８に示す上型と下型をクランプした状態を示す要部拡大断面図である。 図２９に示すＤ部をさらに拡大した要部拡大断面図である。 クランプ工程において、フィルム−基材間距離と、上型と下型が近づく速度の関係を示す説明図である。 図２９に示すフィルムおよび下型との間に封止用の樹脂を供給し、一括封止体を形成した状態を示す要部拡大断面図である。 図３２に示すＤ部をさらに拡大した要部拡大断面図である。 図２５に示す一括封止体から露出した複数のリードおよびタブの下面に外装めっき層を形成した状態を示す拡大断面図である。 図３４に示すリードフレームを個々の半導体装置として切断する切断ラインを示す拡大平面図である。 図３５に示すＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。 切断後の半導体装置を示す断面図である。 本発明の第１の変形例である半導体装置の断面図である。 本発明の第２の変形例である半導体装置の断面図である。 図３９に示す半導体装置の上面側の平面図である。 本発明の製造方法の変形例を説明するための拡大断面図である。 本発明の他の実施の形態である半導体装置の上面側を示す平面図である。 図４２に示すＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

符号の説明

１ タブ（チップ搭載部）
１ａ 上面
１ｂ 下面
２ リード（電極部）
２ａ 上面
２ｂ 下面
２ｃ 側面
３ 半導体チップ
３ａ 主面（第１主面）
３ｂ 裏面（第１裏面）
３ｃ 側面（第１側面）
３ｄ 受光部（センサ部）
３ｅ パッド
４ 基材（第２基材）
４ａ 主面（第２主面）
４ｂ 裏面（第２裏面）
４ｃ 側面（第２側面）
４ｄ 開口部（貫通孔）
５ ワイヤ（導電性部材）
６ 封止体
６ａ 上面
６ｂ 下面
６ｄ 窪み部
７ 外装めっき層（金属層）
８ 吊りリード
９ 第１接着材
１０、２３、２４ ＱＦＮ（半導体装置）
１１ 第２接着材
１２ 保護シート
１２ａ 上面
１２ｂ 下面
１５ リードフレーム（第１基材）
１５ａ 製品形成領域（デバイス形成領域）
１５ｂ 枠体
１６ 一括封止体
１６ａ 樹脂
１７ 成形金型
１７ａ 上型
１７ｂ 下型
１７ｃ 上型面
１７ｄ キャビティ
１７ｄａ 側面
１７ｅ ゲート部
１７ｆ 下型面
１７ｇ 段差部
１７ｇａ 側面
１７ｈ ポット部
１７ｊ プランジャ
１８ フィルム（上型面被覆フィルム、第１フィルム）
１８ａ 上面
１８ｂ 下面
１９ａ 第１速度
１９ｂ 第２速度
２０ ダイシングライン
２１ ダイシングブレード（切断治具）
２２ ダイシングテープ
２７ 下型面被覆フィルム（第２フィルム）
２７ａ 上面
３４ ＢＧＡ（半導体装置）
３５ 配線基板（第１基材）
３５ａ 上面
３５ｂ 下面
３５ｃ チップ搭載部
３５ｄ ボンディングリード（電極部）
３５ｅ バンプ電極（外部端子）
３５ｆ ランド部
４１ ウエハ
４１ａ 主面
４１ｂ 裏面
４２ ダイシングテープ
４３ マスク
４３ａ 開口部

Claims (17)

1. 以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法：
   （ａ）チップ搭載部、および前記チップ搭載部の周囲に配置された複数の電極部を備えた第１基材を準備する工程；
   （ｂ）第１主面、前記第１主面に形成されたセンサ部、前記第１主面に形成され、前記センサ部と電気的に接続された複数のパッド、前記第１主面と反対側の第１裏面、および前記第１主面と前記第１裏面との間に位置する第１側面、を有する半導体チップを、前記第１裏面が前記チップ搭載部と対向するように、第１接着材を介して前記チップ搭載部上に搭載する工程；
   （ｃ）第２主面、前記第２主面と反対側の第２裏面、前記第２主面と前記第２裏面との間に位置する第２側面、および前記第２主面から前記第２裏面まで貫通する開口部を有し、前記開口部が前記第２主面上に貼り付けられた保護シートにより覆われた第２基材を、前記第２裏面が前記半導体チップの前記第１主面と対向するように、第２接着材を介して前記半導体チップの前記第１主面上に搭載する工程；
   （ｄ）前記半導体チップの前記複数のパッドと前記複数の電極部とを、複数の導電性部材を介してそれぞれ電気的に接続する工程；
   （ｅ）前記第２基材の前記第２側面の一部および前記第２基材の前記第２主面が露出するように、前記半導体チップ、前記第２基材、および前記複数の導電性部材を樹脂で封止し、封止体を形成する工程；
   ここで、前記封止体は、以下の工程により形成される、
   （ｅ１）上型、前記上型と対向する下型を有する成形金型を準備する工程；
   （ｅ２）前記上型と前記下型との間にフィルムを配置する工程；
   （ｅ３）前記半導体チップおよび前記第２基材が搭載された前記第１基材を、前記フィルムと前記下型との間に配置する工程；
   （ｅ４）前記（ｅ３）工程の後、前記上型および前記下型をクランプし、前記第２基材の一部を前記フィルムに食い込ませる工程；
   （ｅ５）前記（ｅ４）工程の後、前記フィルムおよび前記下型との間に前記樹脂を供給し、前記封止体を形成する工程；
   （ｅ６）前記（ｅ５）工程の後、前記上型および前記下型を型開きし、前記封止体が形成された前記第１基材を前記成形金型から取り出す工程。
2. 請求項１において、
   前記半導体チップの前記第１主面において、前記センサ部の全体が、前記開口部の内側に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項２において、
   前記第２基材は、前記半導体チップを構成する材料と同じ半導体材料からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項２において、
   前記半導体チップの前記第１主面において、前記第２接着材は前記センサ部の外縁よりも外側に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項１において、
   前記第２基材は、前記チップ搭載部、前記チップ搭載部を支持する複数の吊りリード、前記チップ搭載部の周囲に配置された前記複数の電極部である複数のリード、および前記複数の吊りリードおよび前記複数のリードと一体に形成された枠体とを備えたリードフレームであって、
   前記チップ搭載部の下面が、前記封止体の下面側から露出していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 請求項５において、
   前記（ｅ４）工程では、前記チップ搭載部、前記第１接着材、前記半導体チップ、前記第２接着材、および前記第２基材の中心が、それぞれ厚さ方向に重なる位置に配置された状態で前記第２基材の一部を前記フィルムに食い込ませることを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 請求項１において、
   前記（ｅ４）工程には、
   （ｅ４ａ）前記上型と前記下型の距離を、第１速度で近づけて、前記フィルムの下面と前記保護シートの上面とを当接させる工程と、
   （ｅ４ｂ）前記（ｅ４ａ）工程の後、前記上型と前記下型の距離を、前記第１速度よりも遅い第２速度で近づけて前記第２基材の一部を前記フィルムに食い込ませる工程とが含まれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項７において、
   前記第２速度は、前記上型と前記下型の距離が近づくにつれて遅くなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項１において、
   前記チップ搭載部の上面の面積は、前記半導体チップの前記第１裏面の面積よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 請求項１において、
    前記第２接着材の厚さは、前記第１接着材の厚さよりも薄いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 請求項１において、
    前記（ｃ）工程において、前記半導体チップの前記第１主面上に搭載される前記第２基材の前記第２主面の高さは、前記（ｄ）工程において、前記複数のパッドと前記複数の電極部とをそれぞれ電気的に接続した前記複数の導電性部材の頂部の高さよりも上側となるように搭載することを特徴とする半導体装置の製造方法。
12. チップ搭載部と、
    前記チップ搭載部の周囲に配置された複数の電極部と、
    第１主面、前記第１主面に形成されたセンサ部、前記第１主面に形成され、前記センサ部と電気的に接続された複数のパッド、前記第１主面と反対側の第１裏面、および前記第１主面と前記第１裏面との間に位置する第１側面を有し、前記第１裏面が前記チップ搭載部と対向するように、第１接着材を介して前記チップ搭載部上に搭載された半導体チップと、
    第２主面、前記第２主面と反対側の第２裏面、前記第２主面と前記第２裏面との間に位置する第２側面、および前記第２主面から前記第２裏面まで貫通する開口部を有し、前記第２裏面が前記半導体チップの前記第１主面と対向するように、第２接着材を介して前記半導体チップの前記第１主面上に搭載された基材と、
    前記半導体チップの前記複数のパッドと前記複数の電極部とをそれぞれ電気的に接続する複数の導電性部材と、
    前記基材の前記第２側面の一部および前記基材の前記第２主面が露出するように、前記半導体チップ、前記基材、および前記複数の導電性部材を封止する封止体と、を含み、
    前記半導体チップの前記センサ部は、前記基材の開口部において、露出していることを特徴とする半導体装置。
13. 請求項１２において、
    前記半導体チップの前記第１主面において、前記センサ部の全体が、前記開口部の内側に配置されていることを特徴とする半導体装置。
14. 請求項１３において、
    前記基材は、前記半導体チップを構成する材料と同じ半導体材料からなることを特徴とする半導体装置。
15. 請求項１２において、
    前記基材の前記第２主面上には、前記開口部を覆う保護シートが貼り付けられていることを特徴とする半導体装置。
16. 請求項１３において、
    前記半導体チップの前記第１主面において、前記第２接着材は前記センサ部の外縁よりも外側に配置されていることを特徴とする半導体装置。
17. 請求項１２において、
    前記チップ搭載部の下面が前記封止体の下面側から露出していることを特徴とする半導体装置。

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