JP2011155082A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の半導体素子が形成された半導体ウェーハの表面の半導体素子どうしの間に溝を形成する工程と、溝に絶縁体を充填し、半導体素子の電極を絶縁体で覆って封止部を形成する工程と、封止部に電極に達する開口を形成する工程と、開口に導電性材料を充填して、電極と接続される凸部を形成する工程と、凸部と電気的に接続された第1のリードを形成する工程と、半導体ウェーハの表面と対向する裏面を封止部が露出するまで研磨して半導体ウェーハを半導体素子ごとに分離する工程と、半導体素子の裏面に導電材料層を直接形成して第2のリードを形成する工程と、封止部を切断して、半導体素子どうしを分離する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
【選択図】図1
Description
しかしながら、特許文献1に開示される半導体装置の構造は、ボンディングワイヤを必要とするため、半導体装置が全体として大型化するとともに、製造工数が多く、コストが高くなるという問題がある。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の模式図である。
同図(a)は、平面図であり、同図(b)は、同図(a)のA−A線断面図である。
図1(a)及び(b)に表したように、本実施形態に係る半導体装置は、半導体素子11と、その両側に設けられた第1の外部電極82及び第2の外部電極83と、半導体素子11を封止する封止部70と、を有する。
この半導体装置においては、第1の側面と、第2の側面と、がマウント面とされ、半導体素子11が、第1の外部電極と第2の外部電極との間に配置される。
なお、封止部70は、複数の部分(例えば第1の封止部70A及び第2の封止部70Bなど)を有することができる。このような複数の部分(例えば第1及び第2の封止部70A、70B)は、同一の材料からなるものでも良く、異なる材料からなるものでも良い。封止部70の複数の部分は、隙間無く接合される。
以下に説明する製造方法は、互いに対向する第1面(表面)及び第2面(裏面)と、第1面に設けられた電極と、を有する半導体素子11と、半導体素子11の第1面に対向し、第1面に対して略平行な第1の主面と、第1の主面に対して略垂直な第1の側面と、第1の主面に対して垂直な方向に突出し、半導体素子11の第1面に設けられた電極と接続された凸部82Aと、を有する第1の外部電極82と、半導体素子11の第2面に対向し、第2面に対して略平行な第2の主面と、第2の主面に対して略垂直な第2の側面と、第2の主面とは反対側の面であり、第2の主面と実質的に同じ大きさの反対面と、を有する第2の外部電極83と、半導体素子11と、第1の外部電極82の凸部82Aと、を覆う絶縁体(封止部70)と、を有し、第1の側面と、第2の側面と、がマウント面とされ、半導体素子11が、第1の外部電極82と、第2の外部電極83と、の間に配置される半導体装置の製造方法である。
図2に例示したように、この半導体装置の製造方法は、半導体ウェーハに形成された複数の半導体素子の前記半導体ウェーハの表面の側に設けられた電極の上に、導電体からなる凸部82Aを形成する工程(ステップS110)と、前記表面の前記複数の半導体素子どうしの間に溝を形成する工程(ステップS120)と、前記凸部82Aどうしの間の間隙と、前記溝と、に絶縁体を充填して封止部70を形成する工程(ステップS130)と、前記半導体ウェーハの前記表面と対向する裏面を封止部70が露出するまで研磨して前記半導体ウェーハを前記半導体素子11ごとに分離する工程(ステップS140)と、前記凸部82Aのそれぞれの上に導電体からなり、前記第1の外部電極82の一部となる第1のリード82Bを形成する工程(ステップS170)と、前記複数の半導体素子11の前記裏面の側に、導電体からなり、前記第2の外部電極83となる第2のリード83Bを形成する工程(ステップS180)と、前記複数の半導体素子11どうしの間において前記封止部を切断して、前記複数の半導体素子11を分離する工程(ステップS190)と、を備える。
図3(a)及び図3(b)は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程図である。
図4(a)〜図4(g)は、第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程図であり、図3(b)に続く図である。
まず、図3(a)に表したように、電極44(第1面である表面に設けられた電極に相当する)が形成された半導体ウェーハ50を準備する。半導体ウェーハ50の厚みは、例えば、600マイクロメートルである。
すなわち、同図は、図1(b)に相当する模式的断面図である。
図5に表したように、本具体例の半導体装置においても、凸部(凸部82A)が、一方の外部電極(第1の外部電極82)に設けられている。そして、本具体例においては、絶縁体(封止部70)の側面と、第1の外部電極82の側面と、第2の外部電極83の側面と、が実質的に同一平面上にある。
図6(a)〜図6(c)は、第1実施形態に係る半導体装置の変形例の製造方法を例示する製造工程図である。
本製造方法においても、半導体ウェーハ50の電極44の上に第1の外部電極82の一部となる凸部82Aを形成し、半導体ウェーハ50の表面側に溝85を形成し、溝85と、凸部82Aどうしの間の間隙と、を樹脂により埋め込んで、第1の封止部70Aを形成する。この工程は、図3(a)及び図3(b)並びに図4(a)〜(c)に例示したのと同様なので図示を省略する。なお、図4(c)に例示したように、第1の封止部70Aから凸部82Aと半導体素子11の裏面の電極(図示しない)が露出している。
この導電シート86及び88には、任意の材料と厚さを適用でき、例えば厚さが100マイクロメートルのCu等の薄膜を用いることができる。なお、導電シート86及び88を凸部82A、第1の封止部70A及び半導体素子11の裏面の電極に貼り付ける際には、導電性の接着層を用いることができる。
本実施形態に係る製造方法も、第1の外部電極82に凸部82Aが設けられ、第2の外部電極83への凸部の付与が省略された構成に適用される、製造工程が省略された高生産性の製造方法である。
図7に例示したように、本実施形態に係る製造方法は、半導体ウェーハに形成された複数の半導体素子の前記半導体ウェーハの表面の側に設けられた電極のそれぞれの上に、導電体からなる前記凸部を形成する工程(ステップS210)と、前記半導体ウェーハの前記表面の側において前記凸部を絶縁体で覆って第1の封止部を形成する工程と(ステップS220)、前記複数の半導体素子どうしの間において、前記半導体ウェーハの前記裏面の側から前記第1の封止部の途中に至る溝を形成して前記複数の半導体素子のそれぞれを分離する工程(ステップS241)と、前記溝に絶縁体を充填して第2の封止部を形成する工程(ステップS251)と、前記第1の封止部を研磨して前記凸部を露出させる工程(ステップS260)と、前記凸部の上に導電体からなり、前記第1の外部電極の一部となる第1のリードを形成する工程と(ステップS280)、前記複数の半導体素子どうしの前記裏面に、前記第2の外部電極となる第2のリードとなる導電材料層を直接形成して前記第2のリードを形成する工程(ステップS290)と、前記複数の半導体素子どうしの間において前記第1及び第2の封止部を切断して、前記第2のリードの形成によって形成された複数の半導体装置どうしを分離する工程(ステップS295)と、を備える。
図8(a)〜(h)は、第2実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する製造工程図である。
まず、図8(a)に表したように、半導体素子11、並びに、電極44(半導体素子11の第1面である表面に設けられる電極であり、半導体素子11に含まれるものとされる)及び電極43(半導体素子11の第2面である裏面に設けられる電極であり、半導体素子11に含まれるものとされる)が形成された半導体ウェーハ50を準備する。ここで、半導体ウェーハ50の厚みは、例えば、300マイクロメートル程度である。
このように、本実施形態によれば、工程を省略し、より簡単な工程で半導体装置を製造できる。
本実施形態に係る製造方法も、第1の外部電極82に凸部82Aが設けられ、第2の外部電極83への凸部の付与が省略された構成に適用される、製造工程が省略された高生産性の製造方法である。
図9に例示したように、この製造方法は、半導体ウェーハの表面に形成された複数の半導体素子の裏面(前記半導体ウェーハの前記表面とは反対側の面)の側に第2の封止部を形成する工程(ステップS310)と、前記複数の半導体素子どうしの間において、前記半導体ウェーハの前記表面から前記第2の封止部の途中に到る溝を形成して、前記複数の半導体素子のそれぞれを分離する工程(ステップS320)と、前記半導体ウェーハの前記表面の側において前記溝に絶縁体を充填し、前記電極を前記絶縁体で覆って第1の封止部を形成する工程(ステップS330)と、前記第1の封止部に、前記複数の半導体素子のそれぞれの前記表面の側に設けられた前記電極に達する開口を形成する工程(ステップS350)と、前記裏面に前記第2の外部電極となる第2のリードとなる導電材料層を直接形成して前記第2のリードを形成する工程(ステップS362)と、前記第1の封止部の前記開口に導電性材料を充填して、前記電極と接続される前記凸部82Aを形成する工程と(ステップS371)と、前記凸部と電気的に接続され、前記第1の外部電極の一部となる第1のリードを形成する工程(ステップS372)と、前記第1の封止部と前記第2の封止部の少なくともいずれかを切断して、前記第1のリードの形成によって形成された複数の半導体素子どうしを分離する工程(ステップS380)と、を備える。
なお、上記の各工程は、技術的に可能な範囲で入れ替えが可能であり、また、同時に実施されても良い。
図10(a)〜図10(f)は、第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する製造工程図である。
図11(a)〜図11(e)は、第3実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する製造工程図であり、図11(a)は図10(f)に続く図である。
まず、図10(a)に表したように、半導体素子11、並びに、電極44(半導体素子11の第1面である表面に設けられる電極)及び電極43(半導体素子11の第2面である裏面に設けられる電極)が形成された半導体ウェーハ50を準備する。すなわち、本製造方法は、複数の半導体素子11のそれぞれの第2面(裏面)に、複数の半導体素子11のそれぞれの一部となる電極43を形成する工程をさらに備えている。本具体例では、この電極43は、複数の半導体素子11において連続した層として形成されている。ここで、半導体ウェーハ50の厚みは、例えば、300マイクロメートル程度である。そして、本具体例においては、電極43は、複数の半導体素子11において繋がった形状で、例えば、パターニングされていないものを用いることができる。
この方法では、図3(a)に例示した半導体ウェーハ50、すなわち、電極44(第1面である表面に設けられた電極に相当する)が形成された半導体ウェーハ50を用いる。
これらの図は、図11(a)の工程の後の工程の別の例を示している。
これらの図は、図11(a)の工程の後の工程の別の例を示している。
これらの図は、図11(a)の工程の後の工程の別の例を示している。
この方法においては、さらに工程が簡略化される。
これらの図は、図11(a)の工程の後の工程の別の例を示している。
図16(a)に表したように、例えば、銅などの電解メッキにより、開口(孔90)の内部に導電性材料を充填して凸部82Aを形成する。この凸部82Aの形成には、例えば導電ペーストなどを印刷やポッティングなどの種々の方法で塗布する方法を用いても良い。
この方法も工程が簡略化された方法である。
このように、本実施形態によれば、工程を省略し、より簡単な工程で半導体装置を製造できる。
図17は、第4実施形態に係る別の半導体装置の模式図である。
すなわち、同図は、図1(b)に相当する模式的断面図である。
図17に表したように、本具体例の半導体装置においては、半導体素子11の表面に2つの外部電極、すなわち、第1の外部電極82及び第3の外部電極84が設けられている。そして、第3の外部電極84は、半導体素子11の表面に略平行な第1の主面に対して垂直な方向に突出し、半導体素子11の表面の電極と接続された凸部84Aを有する。なお、同図において、半導体素子11の電極は省略されている。第3の外部電極84は、凸部84Aと第3のリード84Bとを有し、第3の外部電極84の表面にはメッキ層84Cが設けられている。
すなわち、本発明の実施形態において、半導体素子11の表面と裏面とにそれぞれ設けられる第1の外部電極82及び第2の外部電極83の少なくともいずれかが凸部を有していれば良い。そして、半導体素子11の表面と裏面との少なくともいずれかに設けられた第3の外部電極84をさらに備えても良い。この第3の外部電極84は凸部を有しても良いし、凸部を有していなくも良い。そして、第3の外部電極84は単数でも良く、複数でも良い。
図18に表したように、本発明のいずれかの実施形態に係る半導体装置10aは、例えば、基板18の電極パッド102の上にマウント(実装)される。この時、第1の外部電極82の第1の側面と、第2の外部電極83の第2の側面と、がマウント面とされる。そして、半導体素子11は、第1の外部電極82と第2の外部電極83との間に配置されている。そして、電極パッド102と、第1の外部電極82及び第2の外部電極83と、は、例えばハンダ104によって電気的に接続される。
図19に表したように、本発明のいずれかの実施形態に係る半導体装置10aが、例えば、基板18の電極パッド102の上にマウント(実装)され、さらに、半導体装置10aの上に、本発明のいずれか実施形態に係る半導体装置10bがマウントされている。例えば、下側の半導体装置10aの第1の外部電極82と上側の半導体装置10bの第1の外部電極82とが例えばハンダ104によって接続され、例えば下側の半導体装置10aの第2の外部電極83と上側の半導体装置10bの第2の外部電極83とが例えばハンダ104によって接続される。このように、本発明の実施形態に係る半導体装置によれば、半導体装置を積層する実装方法が容易となり、半導体装置が用いられる電子機器のさらなる小型化が可能となる。
図20に表したように、図17に例示した半導体装置(半導体装置10c)が、例えば、基板18の電極パッド102a、102b及び102cの上にマウント(実装)される。例えば電極パッド102a、102b及び102cは、第1の外部電極82、第2の外部電極83及び第3の外部電極84に、例えばハンダ104によってそれぞれ接続される。この時も、第1の外部電極82の第1の側面と、第2の外部電極83の第2の側面と、がマウント面とされ、半導体素子11は、第1の外部電極82と第2の外部電極83との間に配置される。
また、各具体例のいずれか2つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
Claims (6)
- 互いに対向する第1面及び第2面と、
前記第1面に設けられた電極と、
を有する半導体素子と、
前記半導体素子の前記第1面に対向し、
前記第1面に対して略平行な第1の主面と、
前記第1の主面に対して略垂直な第1の側面と、
前記第1の主面に対して垂直な方向に突出し、前記半導体素子の前記第1面に設けられた電極と接続された凸部と、
を有する第1の外部電極と、
前記半導体素子の前記第2面に対向し、
前記第2面に対して略平行な第2の主面と、
前記第2の主面に対して略垂直な第2の側面と、
前記第2の主面とは反対側の面であり、前記第2の主面と実質的に同じ大きさの反対面と、
を有する第2の外部電極と、
前記半導体素子と、前記第1の外部電極の前記凸部と、を覆う絶縁体と、
を有し、前記第1の側面と、前記第2の側面と、がマウント面とされ、前記半導体素子が、前記第1の外部電極と、前記第2の外部電極と、の間に配置される半導体装置の製造方法であって、
複数の半導体素子が形成された半導体ウェーハの表面の前記複数の半導体素子どうしの間に溝を形成する工程と、
前記溝に絶縁体を充填し、前記電極を前記絶縁体で覆って封止部を形成する工程と、 前記封止部に、前記複数の半導体素子のそれぞれの前記表面の側の前記第1面の前記電極に達する開口を形成する工程と、
前記封止部の前記開口に導電性材料を充填して、前記電極と接続される前記凸部を形成する工程と、
前記凸部と電気的に接続され、前記第1の外部電極の一部となる第1のリードを形成する工程と、
前記半導体ウェーハの前記表面と対向する裏面を前記封止部が露出するまで研磨して前記半導体ウェーハを前記半導体素子ごとに分離する工程と、
前記半導体素子の前記裏面に前記第2の外部電極となる第2のリードとなる導電材料層を直接形成して前記第2のリードを形成する工程と、
前記封止部を切断して、前記第1のリードが接続された複数の半導体素子どうしを分離する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記凸部を形成する工程は、
前記開口の周囲の前記封止部の表面にレジストを形成し、前記レジストを除く領域において、電解メッキ法により前記開口の内部に導電性材料を充填する工程を含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 前記凸部を形成する工程は、前記開口の内部に前記導電性材料を充填する前記工程の前に、前記開口から露出した前記第1面に設けられた前記電極にシード層を形成する工程をさらに含み、
前記開口の内部に前記導電性材料を充填する前記工程は、前記電界メッキ法により前記シード層の上の前記開口の内部に前記導電性材料を充填することを含むことを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1のリードを形成する前記工程は、前記第1のリードをメッキ法により形成する工程を含む、及び、
前記第2のリードを形成する前記工程は、前記第2のリードをメッキ法により形成する工程を含む、の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1のリードを形成する前記工程は、前記半導体素子の前記第1面の側に前記第1のリードとなる導電シートを貼り付ける工程を含む、及び、
前記第2のリードを形成する前記工程は、前記半導体素子の前記第2面の側に前記第2のリードとなる導電シートを貼り付ける工程を含む、の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記封止部の切断は、前記封止部と共に、前記第1のリード及び前記第2のリードの少なくともいずれかを一括して切断する工程を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)
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CN111653528A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-09-11 | 江苏长晶科技有限公司 | 芯片封装结构、方法和半导体器件 |
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- 2010-01-26 JP JP2010014795A patent/JP2011155082A/ja active Pending
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