JP2017224706A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄型化を図りつつ半導体素子の保護を向上させることが可能な半導体装置を提供すること。【解決手段】 ｚ方向において互いに反対側を向く主面１１および裏面１２を有する基材１と、基材１に形成された配線部２と、配線部２に導通する半導体素子３と、半導体素子３を覆う封止樹脂５と、を備える半導体装置Ａ１であって、基材１は、主面１１に開口し且つｚ方向において主面１１と裏面１２との間に位置する素子収容部１３を有し、半導体素子３は、ｚ方向において少なくともその一部が素子収容部１３に収容されている。【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体装置に関する。

特許文献１には、半導体素子の一種であるホール素子を内蔵した半導体装置の一例が開示されている。同文献に開示された半導体装置は、絶縁性の基材の主面にホール素子が搭載されている。基材には、金属からなる配線部が形成されている。配線部は、主面に形成された主面部、基材の裏面に形成された裏面部および主面部と裏面部とを繋ぐ貫通部を有する。

半導体素子は、基材の厚さ方向において主面からそのすべてが突出する。このため、半導体装置は、少なくとも基材の厚さと半導体素子の厚さとを合計した厚さよりも厚いものとならざるをえない。また、半導体素子は、封止樹脂によって覆われるものの、製造時、搬送時および使用時において外力が作用する可能性がある。半導体素子は、外力によって動作不良をきたしたり、損傷する虞がある。

特開２００３−２４９６９８号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、薄型化を図りつつ半導体素子の保護を向上させることが可能な半導体装置を提供することをその課題とする。

本発明によって提供される半導体装置は、厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有する基材と、前記基材に形成された配線部と、前記配線部に導通する半導体素子と、前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、前記基材は、前記主面に開口し且つ前記基材の厚さ方向において前記主面と前記裏面との間に位置する素子収容部を有し、前記半導体素子は、前記厚さ方向において少なくともその一部が前記素子収容部に収容されていることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子収容部は、前記主面および前記裏面の双方に開口する貫通孔からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子収容部は、前記主面に繋がり且つ前記裏面側に延びる第１内面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１内面は、前記裏面に繋がる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１内面は、前記主面よりも粗い面である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第１内面は、前記主面から前記裏面に向かうほど前記厚さ方向と直角である方向において前記半導体素子から離間するように傾斜している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子収容部は、前記第１内面に対して前記厚さ方向において前記裏面側に位置し且つ前記厚さ方向と直角である方向において前記第１内面よりも前記半導体素子から離間した第２内面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子収容部は、前記第１内面および前記第２内面の間に位置し且つ前記裏面と同じ側を向く第３内面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子は、前記主面と同じ側を向く素子主面を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子主面は、前記厚さ方向において前記主面よりも前記裏面側に位置する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子主面は、前記厚さ方向において前記主面と同じ位置にある。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子主面は、前記厚さ方向において前記主面よりも前記裏面から離間している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記封止樹脂は、前記素子収容部と前記半導体素子との間に充填された充填部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記封止樹脂は、厚さ方向において前記裏面に対して前記主面とは反対側に位置する裏面樹脂部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記裏面に形成され且つ厚さ方向視において前記裏面樹脂部を囲む絶縁層を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層と前記裏面樹脂部とは、互いに接している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層の内端縁は、前記素子収容部の裏面側に開口する裏面側端縁と前記厚さ方向視において一致している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記絶縁層の内端縁は、前記素子収容部の裏面側に開口する裏面側端縁を前記厚さ方向視において内方するように囲んでいる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記裏面樹脂部は、前記裏面と同じ側を向く樹脂裏面を有し、前記絶縁層は、前記裏面と同じ側を向く絶縁層裏面を有し、前記樹脂裏面と前記絶縁層裏面とは、互いに面一である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線部は、前記主面に形成された主面配線部、前記裏面に形成された裏面配線部および前記基材を貫通し且つ前記主面配線部および前記裏面配線部を繋ぐ貫通配線部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記裏面配線部は、前記裏面と同じ側を向く配線部裏面を有し、前記配線部裏面と前記樹脂裏面および前記絶縁層裏面とは、前記厚さ方向における位置が同じである。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記主面配線部と前記半導体素子とに接合され且つ前記封止樹脂に覆われたワイヤを備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ワイヤは、前記半導体素子に接合されたファーストボンディング部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子は、ホール素子である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記配線部は、４つの前記主面配線部、４つの前記裏面配線部および４つの前記貫通配線部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、４つの前記ワイヤを備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記素子収容部は、前記主面から前記裏面側に凹む凹部からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体素子は、前記厚さ方向視において矩形状であり、前記素子収容部は、前記厚さ方向視において前記半導体素子の四辺と平行である四辺を有する矩形状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材は、前記半導体素子および前記素子収容部の四辺と平行である四辺を有する矩形状である。

本発明によれば、半導体装置の薄型化を図りつつ半導体素子の保護を向上させることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す要部平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示す底面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を適用した回路のブロック図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の第１実施形態に基づく半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。 本発明の第２実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 本発明の第５実施形態に基づく半導体装置を示す底面図である。 本発明の第６実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 本発明の第７実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。 本発明の第８実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図５は、本発明の第１実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ１は、基材１、配線部２、半導体素子３、複数のワイヤ４、封止樹脂５および絶縁層６を備えている。

図１は、半導体装置Ａ１を示す要部平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３は、半導体装置Ａ１を示す要部拡大断面図である。図４は、半導体装置Ａ１を示す要部拡大断面図である。図５は、半導体装置Ａ１を示す底面図である。これらの図において、基材１の厚さ方向が、ｚ方向に相当する。なお、図１においては、理解の便宜上、封止樹脂５を省略している。

基材１は、ガラスエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂からなる板状の部材である。図１に示すように、本実施形態においては、基材１は、ｚ方向視矩形状である。図１〜図５に示すように、基材１は、主面１１、裏面１２および素子収容部１３を有する。主面１１および裏面１２は、ｚ方向において互いに反対側を向いている。主面１１および裏面１２は、本実施形態においては、平坦な面である。

素子収容部１３は、主面１１に開口し且つｚ方向において主面１１と裏面１２との間に位置している。本実施形態においては、素子収容部１３は、主面１１および裏面１２の双方に開口する貫通孔からなる。

素子収容部１３は、第１内面１３１、主面側端縁１３４および裏面側端縁１３５を有する。第１内面１３１は、主面１１に繋がり且つ裏面１２側に延びている。本実施形態においては、第１内面１３１は、裏面１２にも繋がっている。主面側端縁１３４は、素子収容部１３と主面１１との境界における素子収容部１３の端縁である。裏面側端縁１３５は、素子収容部１３と裏面１２との境界における素子収容部１３の端縁である。

本実施形態においては、図１および図５に示すように、主面側端縁１３４および裏面側端縁１３５は、ｚ方向視において略矩形状である。より具体的には、主面側端縁１３４および裏面側端縁１３５は、基材１の四辺と平行である四辺を有する略矩形状である。なお、主面側端縁１３４および裏面側端縁１３５の形状や位置等は特に限定されない。

本実施形態においては、第１内面１３１は、全体としてｚ方向に平行である。そして、図３および図４に示すように、第１内面１３１は、主面１１および裏面１２よりも粗い面とされている。

配線部２は、たとえば半導体装置Ａ１が実装される回路基板（図示略）の配線パターンと半導体素子３とを導通させるためのものである。配線部２は、導電性材料である金属からなり、たとえばＣｕからなる。配線部２は、４つの主面配線部２１、４つの裏面配線部２２および４つの貫通配線部２３を有する。

図１および図２に示すように、４つの主面配線部２１は、基材１の主面１１に形成されている。本実施形態においては、主面配線部２１は、ｚ方向視において主面１１の端縁に到達しており、矩形状である。なお、主面配線部２１の形状や位置等は、何ら限定されない。

図２および図５に示すように、４つの裏面配線部２２は、基材１の裏面１２に形成されている。本実施形態においては、裏面配線部２２は、ｚ方向視において主面１１の端縁に到達している。なお、裏面配線部２２の形状や位置等は、何ら限定されない。裏面配線部２２は、配線部裏面２２１を有する。配線部裏面２２１は、裏面１２と同じ側を向く面であり、本実施形態においては、裏面１２と平行である。

なお、主面配線部２１および裏面配線部２２の表層には、めっき層（図示略）が設けられていてもよい。当該めっき層としては、Ｃｕめっき層、Ｎｉめっき層およびＡｕめっき層が積層された構成、Ｃｕめっき層、Ｎｉめっき層、Ｐｄめっき層およびＡｕめっき層が積層された構成、Ｃｕめっき層およびＡｇめっき層が積層された構成が例示される。

４つの貫通配線部２３は、図２に示すように、基材１をｚ方向に貫通しており、各々が主面配線部２１と裏面配線部２２とを繋いでいる。本実施形態においては、貫通配線部２３は、貫通孔等を有さない中実の部位であるが、貫通配線部２３は、主面配線部２１と裏面配線部２２とを導通させ得る構成であれば、その具体的構成は何ら限定されない。

図１および図５に示すように、本実施形態の貫通配線部２３は、ｚ方向視円形状であるが、貫通配線部２３の形状は何ら限定されない。また、ｚ方向視において主面配線部２１は、貫通配線部２３よりも大であり貫通配線部２３を内包している。また、ｚ方向視において裏面配線部２２は、貫通配線部２３よりも大であり貫通配線部２３を内包している。

半導体素子３は、半導体装置Ａ１における機能素子であり、本実施形態においては、ホール素子である。すなわち、半導体素子３は、ホール効果を利用して外部の磁界を検出することが可能である。このような半導体素子３を備えた半導体装置Ａ１は、たとえば磁石からなる検出対象物の位置を検出する用途に用いられる。

図１および図２に示すように、半導体素子３は、素子本体３１および４つの電極パッド３２を有する。素子本体３１は、半導体材料からなり、ホール効果が発揮される部位である。素子本体３１は、素子主面３１１を有する。素子主面３１１は、基材１の主面１１と同じ側を向く面であり、図示された例においては、主面１１と平行である。４つの電極パッド３２は、素子主面３１１に形成されており、半導体素子３への駆動電流を入力ための２つの電極パッド３２と、出力電圧（ホール電圧）を出力するための２つの電極パッド３２とからなる。

図１に示すように、半導体素子３は、ｚ方向視において基材１の素子収容部１３にそのすべてが収容されている。本実施形態においては、半導体素子３は、ｚ方向視において矩形状である。より具体的には、半導体素子３は、素子収容部１３の四辺と平行である四辺を有する矩形状である。

図２に示すように、半導体素子３は、ｚ方向において少なくともその一部が素子収容部１３に収容されている。本実施形態においては、半導体素子３のうちｚ方向における主面１１側の部分が素子収容部１３に収容されており、裏面１２側の一部が素子収容部１３外に位置し裏面１２から突出している。半導体素子３の素子本体３１の素子主面３１１は、ｚ方向において主面１１よりも裏面１２側に位置している。

半導体素子３には、接合層３９が設けられている。接合層３９は、素子本体３１に対してｚ方向において電極パッド３２とは反対側に設けられている。接合層３９の材質としては、後述する支持部材７と半導体素子３との接合を果たしうる材料であれば特に限定されず、たとえば絶縁性の樹脂ペーストが挙げられる。接合層３９は、接合層裏面３９１を有する。接合層裏面３９１は、裏面１２と同じ側を向いており、本実施形態においては、裏面１２と平行である。

複数のワイヤ４は、配線部２と半導体素子３とを導通させている。本実施形態においては、４つのワイヤ４が設けられている。各ワイヤ４は、半導体素子３の電極パッド３２と配線部２の主面配線部２１とにそれぞれボンディングされている。ワイヤ４は、たとえばＡｕからなる。

図１および図２に示すように、ワイヤ４は、ファーストボンディング部４１およびセカンドボンディング部４２を有する。本実施形態においては、ファーストボンディング部４１は、ワイヤ４のうち半導体素子３の電極パッド３２にボンディングされた部位である。また、セカンドボンディング部４２は、ワイヤ４のうち配線部２の主面配線部２１にボンディングされた部位である。ただし、このような構成はワイヤ４の一構成例であり、ワイヤ４は、様々な構成を取り得る。また、図示された例においては、セカンドボンディング部４２は、図１に示すように、ｚ方向視において貫通配線部２３を避けた位置に設けられている。

封止樹脂５は、半導体素子３および４つのワイヤ４を覆っている。封止樹脂５は、絶縁性樹脂からなり、たとえばフィラーが混入されたエポキシ樹脂からなる。図２〜図５に示すように、封止樹脂５は、主面樹脂部５１、充填部５２および裏面樹脂部５３を有する。

主面樹脂部５１は、封止樹脂５のうちｚ方向において主面１１よりも主面１１が向く側に位置する部位である。本実施形態においては、主面樹脂部５１は、ｚ方向視において基材１と一致する形状および大きさであり、４つの主面配線部２１と４つのワイヤ４のセカンドボンディング部４２を含む一部ずつとを覆っている。

充填部５２は、封止樹脂５のうち基材１の素子収容部１３（第１内面１３１）と半導体素子３との間に充填された部位である。本実施形態においては、素子収容部１３（第１内面１３１）と半導体素子３との間のすべての空間が、充填部５２によって埋められている。なお、製造工程の事情等により、素子収容部１３（第１内面１３１）と半導体素子３との間の空間の一部が、充填部５２によって埋められていない構成であってもよい。

裏面樹脂部５３は、封止樹脂５のうちｚ方向において裏面１２に対して主面１１とは反対側に位置する部位である。裏面樹脂部５３は、樹脂裏面５３１を有する。樹脂裏面５３１は、裏面１２と同じ側を向く面であり、図示された例においては、裏面１２と平行である。また、本実施形態においては、図２に示すように、樹脂裏面５３１は、接合層裏面３９１と面一とされている。図２、図４および図５に示すように、本実施形態においては、裏面樹脂部５３のｚ方向視における外端縁は、素子収容部１３の裏面側端縁１３５と一致している。また、本実施形態においては、接合層裏面３９１と樹脂裏面５３１とは、ｚ方向において裏面配線部２２の配線部裏面２２１と同じ位置にある。

絶縁層６は、図２、図４および図５に示すように、基材１の裏面１２に形成され且つｚ方向視において封止樹脂５の樹脂裏面５３１を囲んでいる。絶縁層６は、絶縁性材料からなり、具体的構成として絶縁ペーストや絶縁テープ等が例示される。絶縁層６は、絶縁層裏面６１および内端縁６２を有する。絶縁層裏面６１は、裏面１２と同じ側を向く面であり、裏面１２と平行である。また、本実施形態においては、図２および図４に示すように、絶縁層裏面６１は、接合層裏面３９１および樹脂裏面５３１と面一である。また、絶縁層裏面６１は、ｚ方向において裏面配線部２２の配線部裏面２２１と同じ位置にある。

図２、図４および図５に示すように、絶縁層６と封止樹脂５の裏面樹脂部５３とは、互いに接している。また、本実施形態においては、絶縁層６の絶縁層裏面６１は、素子収容部１３の裏面側端縁１３５とｚ方向視において一致している。図示された例においては、図５に示すように、絶縁層６は、ｚ方向視において裏面配線部２２とは重ならない位置に設けられている。

次に、図６に基づき、半導体装置Ａ１を適用した回路の一例について説明する。図６は、半導体装置Ａ１を適用した回路のブロック図である。

図６に示すように、当該回路は、半導体装置Ａ１、集積回路７１０および制御対象７２によって構成されている。制御対象７２は、たとえば携帯電話のディスプレイの光源や、ＤＣモータなどが挙げられる。集積回路７１０は、装置駆動領域７１１、電圧検出領域７１２および制御領域７１３を備える。装置駆動領域７１１は、半導体装置Ａ１の半導体素子３にホール電流を流す領域である。電圧検出領域７１２は、ホール効果により半導体素子３に現れた起電力（ホール電圧）を検出する領域である。制御領域７１３は、制御対象７２の動作を制御する領域である。いま、半導体装置Ａ１に磁石７３を近づけたとき、磁束密度が変化するためホール効果により半導体素子３に起電力が現れる。当該起電力は、電圧検出領域７１２により検出される。電圧検出領域７１２は、この検出結果を制御領域７１３に伝達する。制御領域７１３は、伝達された当該検出結果に基づき、制御対象７２の動作を制御（起動や停止など）する。

次に、半導体装置Ａ１の製造方法の一例について、図７〜図９を参照しつつ以下に説明する。

図７に示すように、基材材料１０を用意する。基材材料１０は、複数の基材１を形成可能な板状材料である。基材材料１０には、複数の素子収容部１３が形成されている。素子収容部１３の形成は、たとえばレーザー加工による。レーザー加工によって形成された素子収容部１３においては、第１内面１３１が、図３および図４に示すように、主面１１および裏面１２よりも粗い面とし得る。また、基材材料１０には、導電部２０を形成しておく。導電部２０は、上述した配線部２となるものであり、複数の主面導電部２１０、裏面導電部２２０および貫通導電部２３０を有する。図示された例においては、１つの主面導電部２１０および１つの裏面導電部２２０が、２つの貫通導電部２３０によって繋がれている。２つの貫通導電部２３０は、ｘ方向に離間配置されている。また、基材材料１０に絶縁層６を形成する。絶縁層６は、素子収容部１３を囲むものであり、絶縁ポーストの塗布や絶縁テープの貼付によって形成することができる。次いで、基材材料１０を支持部材７によって支持する。支持部材７は、半導体装置Ａ１の製造工程において基材材料１０を適切に支持しうる部材であり、たとえば耐熱テープが用いられる。支持部材７の支持面７１には、基材材料１０を保持しうる粘着層（図示略）が設けられている。ただし、図示された例においては、この粘着層は、裏面導電部２２０の導電部裏面２２１０および絶縁層６の絶縁層裏面６１と支持面７１とを接合することにより、支持部材７による基材材料１０の支持を実現している。

次いで、図８に示すように、支持部材７の支持面７１のうち基材材料１０の素子収容部１３から露出した部位に、半導体素子３を搭載する。図示された例においては、半導体素子３の搭載は、半導体素子３の素子本体３１の素子主面３１１と支持部材７の支持面７１とを接合層３９によって接合することによって行う。この状態において、接合層３９の接合層裏面３９１、絶縁層６の絶縁層裏面６１および裏面導電部２２０の導電部裏面２２１０は、それぞれのｚ方向における位置が同じ状態となっている。

次いで、図９に示すように、樹脂部５０を形成する。樹脂部５０は、たとえばフィラーが混入された液状のエポキシ樹脂材料を素子収容部１３と半導体素子３との隙間や、基材材料１０の主面１１０上に充填した後に、このエポキシ樹脂材料を硬化させることによって形成される。主面１１０上において硬化した部位が主面樹脂部５１０である。素子収容部１３と半導体素子３との間において硬化した部位が充填部５２０である。基材材料１０の裏面１２０と支持部材７の支持面７１との間において硬化した部位が、裏面樹脂部５３０である。裏面樹脂部５３０の樹脂裏面５３１０は、接合層裏面３９１および絶縁層裏面６１と面一であり、裏面導電部２２０の導電部裏面２２１０とｚ方向における位置が同じである。

次いで、切断領域８１を削除するように、基材材料１０をダイシングブレード等によって切断する。この切断によって、基材材料１０が複数の基材１となり、導電部２０が複数の配線部２となり、樹脂部５０が複数の封止樹脂５となる。この結果、複数の半導体装置Ａ１が得られる。

次に、半導体装置Ａ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、図２に示すように、半導体素子３は、ｚ方向において少なくとも一部が素子収容部１３に収容されている。これにより、基材１と半導体素子３とを合計したｚ方向寸法を縮小することができる。また、半導体素子３のうち素子収容部１３に収容された部位は、ｚ方向視において素子収容部１３に囲まれている。このため、半導体装置Ａ１に外力が作用することによって、仮に封止樹脂５が変形する場合であっても、基材１によって半導体素子３に応力が発生することを抑制することが可能である。これにより、半導体素子３が動作不良をきたしたり、損傷することを防止することができる。したがって、半導体装置Ａ１の小型化を図りつつ、半導体素子３の保護を向上することができる。

本実施形態においては、半導体素子３の素子本体３１は、ｚ方向において主面１１よりも裏面１２側に位置している。このため、半導体素子３は、基材１から主面１１が向く側には突出していない。これは、半導体装置Ａ１の薄型化に好ましい。また、半導体素子３の大部分が素子収容部１３によって囲まれている。これにより、半導体素子３をより確実に保護することができる。

封止樹脂５は、裏面樹脂部５３を有している。裏面樹脂部５３の樹脂裏面５３１は、接合層３９の接合層裏面３９１と面一である。これにより、半導体素子３は、ｚ方向における全体が封止樹脂５によって覆われる構成となっている。これは、半導体素子３の保護に好ましい。

封止樹脂５の裏面樹脂部５３は、絶縁層６と接しており、ｚ方向視において絶縁層６に囲まれている。これは、図９に示す工程において、樹脂部５０を形成するための樹脂材料が意図しない領域に漏れてしまうことが防止されたことによる。したがって、たとえば、裏面配線部２２の配線部裏面２２１が封止樹脂５によって不当に覆われてしまうといった事態を回避することができる。

素子収容部１３の第１内面１３１は、主面１１および裏面１２よりも粗い面とされている。これにより、第１内面１３１によって封止樹脂５の充填部５２がｚ方向に移動することを抑制するアンカー効果が得られる。したがって、封止樹脂５が基材１から脱落してしまうことなどを防止することができる。

第１内面１３１が全体としてｚ方向に平行であることにより、素子収容部１３のｚ方向視寸法が不当に大きくなってしまうことを回避することができる。

半導体素子３が、ｚ方向視において素子収容部１３の四辺と平行である四辺を有する矩形状であることにより、半導体素子３と素子収容部１３（第１内面１３１）との隙間を縮小することが可能である。これは、半導体装置Ａ１の小型化に有利である。

裏面配線部２２の配線部裏面２２１と接合層裏面３９１、樹脂裏面５３１および絶縁層裏面６１が、ｚ方向において同じ位置にあることにより、半導体装置Ａ１を回路基板等に実装する際に、半導体装置Ａ１をより安定して載置することができる。

図１０〜図１７は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図１０は、本発明の第２実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ２は、素子収容部１３の構成が上述した実施形態と異なっている。

本実施形態においては、素子収容部１３の第１内面１３１は、ｚ方向において主面１１から裏面１２へと向かうほどｚ方向と直角である方向（ｘ方向やｙ方向を含む）において半導体素子３から離間するように傾斜している。すなわち、図示された例においては、ｚ方向視において、主面側端縁１３４よりも裏面側端縁１３５の方が大きい。

このような実施形態によっても、半導体装置Ａ２の小型化を図りつつ、半導体素子３の保護を向上することができる。また、第１内面１３１が傾斜していることにより、充填部５２が素子収容部１３からｚ方向における主面１１が向く側へと移動することを阻止することが可能である。これにより、封止樹脂５が基材１から脱落してしまうことなどを防止することができる。

図１１は、本発明の第３実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ３は、素子収容部１３の構成が上述した実施形態と異なっている。

本実施形態においては、素子収容部１３は、第１内面１３１、第２内面１３２および第３内面１３３を有する。本実施形態においては、第１内面１３１は、主面１１に繋がっており、裏面１２には繋がっていない。第２内面１３２は、第１内面１３１に対してｚ方向において裏面１２側に位置しており、裏面１２に繋がっている。第２内面１３２は、ｚ方向と直角である方向（ｘ方向やｙ方向を含む）において第１内面１３１よりも半導体素子３から離間している。第３内面１３３は、第１内面１３１と第２内面１３２とを繋いでおり、図示された例においては、裏面１２と平行である。

このような実施形態によっても、半導体装置Ａ３の小型化を図りつつ、半導体素子３の保護を向上することができる。また、第１内面１３１、第２内面１３２および第３内面１３３を有する構成であることにより、充填部５２が素子収容部１３からｚ方向における主面１１が向く側へと移動することを阻止することが可能である。これにより、封止樹脂５が基材１から脱落してしまうことなどを防止することができる。

図１２は、本発明の第４実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ４は、絶縁層６および封止樹脂５の裏面樹脂部５３の構成が上述した実施形態と異なっている。なお、本実施形態における素子収容部１３の構成は、上述した半導体装置Ａ１〜Ａ３のいずれであってもよい。

本実施形態においては、絶縁層６の内端縁６２が、ｚ方向視において素子収容部１３の裏面側端縁１３５から離間しており、裏面側端縁１３５を内包する位置となっている。これに対応して、封止樹脂５の裏面樹脂部５３は、ｚ方向視において裏面側端縁１３５と内端縁６２との間に位置する張り出し部５３３を有する形状となっている。

このような実施形態によっても、半導体装置Ａ４の小型化を図りつつ、半導体素子３の保護を向上することができる。また、裏面樹脂部５３が張り出し部５３３を有することにより、封止樹脂５が基材１から脱落してしまうことなどをより確実に防止することができる。

図１３および図１４は、本発明の第５実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ５は、絶縁層６を備えない点が、上述した実施形態と異なっている。なお、本実施形態における素子収容部１３の構成は、上述した半導体装置Ａ１〜Ａ３のいずれであってもよい。

本実施形態においては、絶縁層６が設けられていないことにより、裏面１２のうち裏面配線部２２から露出した領域に、封止樹脂５の張り出し部５３３が形成されている。なお、図示された例においては、張り出し部５３３と裏面配線部２２とが接しているが、封止樹脂５の製造における条件等によっては、張り出し部５３３は、裏面配線部２２と一部または全体が離間した構成となりうる。

このような実施形態によっても、半導体装置Ａ５の小型化を図りつつ、半導体素子３の保護を向上することができる。また、裏面樹脂部５３が張り出し部５３３を有することにより、封止樹脂５が基材１から脱落してしまうことなどをより確実に防止することができる。

図１５は、本発明の第６実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ６は、基材１と半導体素子３との相対的な位置関係が上述した実施形態と異なっている。なお、本実施形態における素子収容部１３、封止樹脂５および絶縁層６の構成は、上述した半導体装置Ａ１〜Ａ５のいずれであってもよい。

本実施形態においては、半導体素子３の素子本体３１の素子主面３１１と基材１の主面１１とが、ｚ方向において同じ位置にある。このような実施形態によっても、半導体装置Ａ６の小型化を図りつつ、半導体素子３の保護を向上することができる。特に、半導体素子３が、主面１１から大きく突出するものでないことから、半導体装置Ａ６の薄型化を実現しつつ、半導体素子３のほとんどが素子収容部１３に収容されており、半導体素子３を確実に保護することができる。

図１６は、本発明の第７実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ７は、基材１と半導体素子３との相対的な位置関係が上述した実施形態と異なっている。なお、本実施形態における素子収容部１３、封止樹脂５および絶縁層６の構成は、上述した半導体装置Ａ１〜Ａ５のいずれであってもよい。

本実施形態においては、半導体素子３の素子本体３１の素子主面３１１が基材１の主面１１よりも、ｚ方向において主面１１が向く側に位置している。このような実施形態によっても、半導体装置Ａ７の小型化を図りつつ、半導体素子３の保護を向上することができる。基材１と半導体素子３とを合計したｚ方向寸法は、半導体素子３単体のｚ方向寸法とほとんど同じである。たとえば、半導体素子３のｚ方向寸法が変更が困難な固定された寸法である場合に、半導体装置Ａ７の薄型化を図るのに有利である。

図１７は、本発明の第８実施形態に基づく半導体装置を示している。本実施形態の半導体装置Ａ８は、素子収容部１３の構成が、上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、素子収容部１３は、主面１１から凹む凹部によって構成されている。

本実施形態の素子収容部１３は、第１内面１３１および底面１３６を有する。第１内面１３１は、主面１１に繋がっており、裏面１２には到達していない。底面１３６は、ｚ方向において主面１１と裏面１２との間に位置している。底面１３６は、主面１１と同じ側を向いており、図示された例においては、主面１１と平行である。半導体素子３は、接合層３９によって底面１３６に接合されている。

このような実施形態によっても、半導体装置Ａ８の小型化を図りつつ、半導体素子３の保護を向上することができる。また、素子収容部１３が凹部によって構成されていることにより、半導体素子３は、ｚ方向視において基材１によって囲まれていることに加えて、ｚ方向における裏面１２側から基材１に覆われている。これにより、半導体装置Ａ８に外力が加えられた際などに、半導体素子３をより確実に保護することができる。

本発明に係る半導体装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１〜Ａ８ ：半導体装置
１ ：基材
２ ：配線部
３ ：半導体素子
４ ：ワイヤ
５ ：封止樹脂
６ ：絶縁層
７ ：支持部材
１０ ：基材材料
１１ ：主面
１２ ：裏面
１３ ：素子収容部
２０ ：導電部
２１ ：主面配線部
２２ ：裏面配線部
２３ ：貫通配線部
３１ ：素子本体
３２ ：電極パッド
３９ ：接合層
４１ ：ファーストボンディング部
４２ ：セカンドボンディング部
５０ ：樹脂部
５１ ：主面樹脂部
５２ ：充填部
５３ ：裏面樹脂部
６１ ：絶縁層裏面
６２ ：内端縁
７１ ：支持面
７２ ：制御対象
７３ ：磁石
８１ ：切断領域
１１０ ：主面
１２０ ：裏面
１３１ ：第１内面
１３２ ：第２内面
１３３ ：第３内面
１３４ ：主面側端縁
１３５ ：裏面側端縁
１３６ ：底面
２１０ ：主面導電部
２２０ ：裏面導電部
２２１ ：配線部裏面
２３０ ：貫通導電部
３１１ ：素子主面
３９１ ：接合層裏面
５１０ ：主面樹脂部
５２０ ：充填部
５３０ ：裏面樹脂部
５３１ ：樹脂裏面
５３３ ：張り出し部
７１０ ：集積回路
７１１ ：装置駆動領域
７１２ ：電圧検出領域
７１３ ：制御領域
２２１０ ：導電部裏面
５３１０ ：樹脂裏面

Claims (29)

1. 厚さ方向において互いに反対側を向く主面および裏面を有する基材と、
   前記基材に形成された配線部と、
   前記配線部に導通する半導体素子と、
   前記半導体素子を覆う封止樹脂と、を備える半導体装置であって、
   前記基材は、前記主面に開口し且つ前記基材の厚さ方向において前記主面と前記裏面との間に位置する素子収容部を有し、
   前記半導体素子は、前記厚さ方向において少なくともその一部が前記素子収容部に収容されていることを特徴とする、半導体装置。
2. 前記素子収容部は、前記主面および前記裏面の双方に開口する貫通孔からなる、請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記素子収容部は、前記主面に繋がり且つ前記裏面側に延びる第１内面を有する、請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記第１内面は、前記裏面に繋がる、請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記第１内面は、前記主面よりも粗い面である、請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記第１内面は、前記主面から前記裏面に向かうほど前記厚さ方向と直角である方向において前記半導体素子から離間するように傾斜している、請求項４または５に記載の半導体装置。
7. 前記素子収容部は、前記第１内面に対して前記厚さ方向において前記裏面側に位置し且つ前記厚さ方向と直角である方向において前記第１内面よりも前記半導体素子から離間した第２内面を有する、請求項３に記載の半導体装置。
8. 前記素子収容部は、前記第１内面および前記第２内面の間に位置し且つ前記裏面と同じ側を向く第３内面を有する、請求項７に記載の半導体装置。
9. 前記半導体素子は、前記主面と同じ側を向く素子主面を有する、請求項２ないし８のいずれかに記載の半導体装置。
10. 前記素子主面は、前記厚さ方向において前記主面よりも前記裏面側に位置する、請求項９に記載の半導体装置。
11. 前記素子主面は、前記厚さ方向において前記主面と同じ位置にある、請求項９に記載の半導体装置。
12. 前記素子主面は、前記厚さ方向において前記主面よりも前記裏面から離間している、請求項９に記載の半導体装置。
13. 前記封止樹脂は、前記素子収容部と前記半導体素子との間に充填された充填部を有する、請求項２ないし１２のいずれかに記載の半導体装置。
14. 前記封止樹脂は、厚さ方向において前記裏面に対して前記主面とは反対側に位置する裏面樹脂部を有する、請求項１３に記載の半導体装置。
15. 前記裏面に形成され且つ厚さ方向視において前記裏面樹脂部を囲む絶縁層を備える、請求項１４に記載の半導体装置。
16. 前記絶縁層と前記裏面樹脂部とは、互いに接している、請求項１５に記載の半導体装置。
17. 前記絶縁層の内端縁は、前記素子収容部の裏面側に開口する裏面側端縁と前記厚さ方向視において一致している、請求項１６に記載の半導体装置。
18. 前記絶縁層の内端縁は、前記素子収容部の裏面側に開口する裏面側端縁を前記厚さ方向視において内方するように囲んでいる、請求項１６に記載の半導体装置。
19. 前記裏面樹脂部は、前記裏面と同じ側を向く樹脂裏面を有し、
    前記絶縁層は、前記裏面と同じ側を向く絶縁層裏面を有し、
    前記樹脂裏面と前記絶縁層裏面とは、互いに面一である、請求項１５ないし１８のいずれかに記載の半導体装置。
20. 前記配線部は、前記主面に形成された主面配線部、前記裏面に形成された裏面配線部および前記基材を貫通し且つ前記主面配線部および前記裏面配線部を繋ぐ貫通配線部を有する、請求項１９に記載の半導体装置。
21. 前記裏面配線部は、前記裏面と同じ側を向く配線部裏面を有し、
    前記配線部裏面と前記樹脂裏面および前記絶縁層裏面とは、前記厚さ方向における位置が同じである、請求項２０に記載の半導体装置。
22. 前記主面配線部と前記半導体素子とに接合され且つ前記封止樹脂に覆われたワイヤを備える、請求項２０または２１に記載の半導体装置。
23. 前記ワイヤは、前記半導体素子に接合されたファーストボンディング部を有する、請求項２２に記載の半導体装置。
24. 前記半導体素子は、ホール素子である、請求項２２または２３のいずれかに記載の半導体装置。
25. 前記配線部は、４つの前記主面配線部、４つの前記裏面配線部および４つの前記貫通配線部を有する、請求項２４に記載の半導体装置。
26. ４つの前記ワイヤを備える、請求項２５に記載の半導体装置。
27. 前記素子収容部は、前記主面から前記裏面側に凹む凹部からなる、請求項１に記載の半導体装置。
28. 前記半導体素子は、前記厚さ方向視において矩形状であり、
    前記素子収容部は、前記厚さ方向視において前記半導体素子の四辺と平行である四辺を有する矩形状である、請求項１ないし２７のいずれかに記載の半導体装置。
29. 前記基材は、前記半導体素子および前記素子収容部の四辺と平行である四辺を有する矩形状である、請求項２８に記載の半導体装置。

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