JP2817693B2 - 樹脂封止型半導体装置 - Google Patents
樹脂封止型半導体装置Info
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Description
装置に関し、特にマイクロ波帯で用いられるMESFE
Tなどの超高周波用の半導体チップを実装した樹脂封止
型半導体装置に関するものである。
としては、セラミックパッケージが一般的に用いられて
きたが、近年、より安価な実装手段として樹脂モールド
型パッケージも採用されるようになってきている。この
種の樹脂封止型半導体装置は、リードフレームのダイパ
ッド上に半導体チップを搭載し、半導体チップ上の電極
パッドとリードフレームのインナーリードとをボンディ
ングワイヤにより接続した後、トランスファモールド法
などにより樹脂封止を行なうことにより製造される。
装置では、半導体チップ上が誘電率の高いモールド樹脂
によって直接被覆されるため、寄生容量が増加して高周
波特性が劣化する。この点に対処して、半導体チップ周
辺部を中空にすることが、特開平5−218222号公
報により提案されている。図9(a)〜(c)は、同公
報によりされた開示された樹脂封止型半導体装置の製造
方法を工程順に示した斜視図であり、図9(d)は図9
(c)のB−B′線での断面図である。リードフレーム
のリード101、102、103、104上に予めAu
Snなどからなるバンプ105を形成しておき、半導体
チップ106をフリップチップ方式にてマウントし、半
導体チップの電極パッドをリード上のバンプ105に接
続する〔図9(a)〕。
シ樹脂111により、半導体チップ106とその周辺を
包み〔図9(b)〕、さらにそのエポキシ樹脂111を
覆うようにモールド樹脂部材112により樹脂封止す
る。この樹脂封止時の熱により、エポキシ樹脂111が
モールド樹脂部材112に吸収され、中空のモールドパ
ッケージが形成される〔図9(c)、(d)〕。
平5−218222号公報に記載された樹脂封止型半導
体装置では、以下のような問題点がある。図10に示す
ような、化合物半導体基板201にリセスを形成し、そ
のリセス部にT字型のゲート電極を形成しているFET
(例えば1993年電子情報通信学会春季大会C−52
8で発表されたFET)を含む半導体チップでは、ゲー
ト電極下に形成された空洞に入り込んだエポキシ樹脂1
11が樹脂封止の際、ゲート電極下の空洞から抜けきれ
ず残ってしまう。その樹脂のため、FETのゲート−ソ
ース間容量(Cgs)およびゲート−ドレイン間容量
(Cgs)が大きくなってしまい、高周波特性の改善効
果が得られない。
形成された接地導体により半導体チップが包囲されるた
め、入力と出力(FETではゲートとドレイン)との分
離が十分に行われるが、上述の公報に記載されたもので
は入力と出力との分離が不十分であるため、発振を抑え
ることが難しく高い利得を得ることができない。さら
に、最近ではパッケージの小型化のためにモールド樹脂
の膜厚が薄くなる傾向にあるが、上記の従来例では、パ
ッケージ内に大きな空洞が形成されるため、機械的強度
が低下するという欠点があった。
第1に、ゲート電極下に空洞が形成されているFETを
有する半導体チップを実装する場合においても高周波特
性の改善を行うことができるようにすることであり、第
2に、入力と出力との分離をより確実に行うことができ
るようにすることであり、第3に、樹脂モールドパッケ
ージの機械的な強度を向上させることである。
レームのリードに凹部を形成しておき、半導体チップを
その活性領域がこの凹部に対向するようにマウントし、
この活性領域上の部分を中空としておくことによって解
決することができる。
置は、リードフレームのリード上に半導体チップがフェ
ースダウン方式にて搭載され、前記半導体チップがモー
ルド樹脂により封止されているものであって、接地導体
として用いられるリードには凹部が設けられ、前記半導
体チップはその活性部分が前記凹部に対向するようにリ
ード上に搭載されており、かつ、該活性部分上が中空に
なされていることを特徴としている。
は、半導体チップの活性領域上には空気に比べて高い誘
電率を有する被吸収樹脂やモールド樹脂が充填されてい
ないので、樹脂による容量増加を抑制することができ、
高周波数特性の悪化を防ぐことができる。例えば、FE
Tの形成された半導体チップを実装する場合には、活性
領域であるFET部がモールド樹脂などで充填されるこ
とがないため、ゲート−ソース間容量(Cgs)および
ゲート−ドレイン間容量(Cgs)の増加を防ぐことが
でき、高周波特性(例えば高周波領域での電力利得)の
悪化を防止することができる。
半導体チップ上の活性領域に限定される狭い領域であ
り、かつ、その中空部がリードフレームによって覆われ
ているため、パッケージを小型化した場合であっても中
空部を設けたことによる機械的強度の低下を防ぐことが
できる。さらに、接地導体となるリードに凹部を形成し
た場合には、入力と出力のアイソレーションをより確実
に行うことができ、電力利得を改善することができる。
また、このリードのシールド効果により発振などの異常
動作を防止することができる。
て説明する。 [第1の実施例]図1(a)は、本発明の第1の実施例
を示す平面図であり、図1(b)はそのA−A′線での
断面図である。同図に示されるように、半導体チップ6
の電極はAuSnなどからなるメタルバンプ5によりリ
ードフレームから切断されたリード1、2、3に接続さ
れている。リード3の半導体チップ6と対向する部分に
は凹部3aが形成されている。半導体チップ6およびそ
の周辺のリードはモールド樹脂部材12により封止され
るが、リード3に形成された凹部3a内には樹脂は充填
されていない。
半導体チップの平面図であり、図2(b)はその側面図
である。GaAs基板を有する半導体チップ6上には、
ドレインパッド7、ゲートパッド8およびソースパッド
9が形成されており、これらのパッド上にはメタルバン
プ5が形成されている。チップ中央部には活性領域であ
るFET部6aが設けられており、ここではドレイン電
極とソース電極が向き合うように形成されており、ドレ
イン電極とソース電極の間には、ゲートパッド8からソ
ースパッド9の下を通過してFET部6a内に延びるゲ
ート電極(図示なし)が配置されている。
リードフレームの平面図である。厚さ0.15mm程度
の銅等の板材をプレス加工またはエッチングによりフレ
ーム部およびリード1、2、3を有するリードフレーム
を形成する。その後、リード3の中央部に凹部3aをエ
ッチングにより形成し、リードフレーム全体に銀メッキ
等の表面処理を行い、図示したリードフレームの製作が
完了する。
施例の製造方法を説明するための工程順斜視図である。
ゲートパッドがリード1上に、ドレインパッドがリード
2上に、ソースパッドがリード3上に位置するように、
そしてFET部が凹部3a上に位置するように、半導体
チップ6をリードフレームに位置決めし〔図4
(a)〕、マウントしてメタルバンプの融点(AuSn
であれば約320℃)以上に加熱して、メタルバンプを
溶融させて半導体チップ6の電極をリード1乃至3上に
ロー付けする〔図4(b)〕。
ードフレームをモールド金型内にセットし、エポキシな
どのモールド樹脂を注入して樹脂封止を行なう〔図4
(c)〕。この時、凹部3a内の空気が凹部内に樹脂が
入り込むのを防いでいる。このようにしてモールド樹脂
部材12にて封止されたリードフレームの不要部を切断
しリードの整形を行って本実施例の樹脂封止型半導体装
置の製造が完了する〔図4(d)〕。
いては、フリップチップ方式でマウントされた半導体チ
ップ6の表面に形成されたFET部6aとこれと対向す
るリードフレームの凹部3aとの間の空間に樹脂が充填
されていないため、モールド樹脂部材12(比誘電率ε
r ≒4.7程度)がFET部を覆うことによるFETの
Cgs、Cgdの増加を防ぎ高周波特性の悪化を防止で
きる。例えばゲート幅200μmのFETでは、周波数
18GHzにおいて、NF(雑音指数)で0.1〜0.
4dB、付随利得(NFを最小としたときの利得)で1
〜3dB程度改善される。
ース接地の電力増幅器として動作させる場合、FET上
部を接地電位のシールドメタル(リード3)で覆うこと
になるため、FETの入力(ゲート)とFETの出力
(ドレイン)間のアイソレーションが改善され、FET
の発振などの異常動作を防止することができる。したが
って、発振が抑制された状態での電力利得大きくするこ
とができる。
第2の実施例を示す平面図であり、図5(b)はそのA
−A′線での断面図である。また、図6(a)は、第2
の実施例において実装される半導体チップの平面図であ
り、図6(b)は、一部を断面図で示した側面図であ
る。図5、図6において、図1、図2に示した第1の実
施例の部分と同等の部分には同一の参照番号が付せられ
ているので重複する説明は省略する。本実施例の基本的
構成は第1の実施例と同様であるが、本実施例では半導
体チップのパターンに特徴がある。すなわち、ソースパ
ッド9がFET部6aの周囲を囲むように形成されてい
る。
実施例の半導体チップ6においては、ドレインパッド7
はスルーホール7a、クロスアンダー7b、スルーホー
ル7cを介してFET部6aのドレイン電極7dに接続
されている。本実施例で用いられる半導体チップにおい
ては、特にFET部の周囲が全てリードフレームにロー
付けされるのでFET部6aの面積が広い半導体チップ
の場合であっても樹脂封止時にモールド樹脂が凹部へ進
入するのを防ぐことができる。また、このチップ構造
は、ソース接地として動作させる場合には、アイソレー
ション作用およびシールド作用をより高めることができ
る。
第3の実施例を示す平面図であり、図7(b)は、その
A−A′線での断面図である。また、図8は、第3の実
施例において実装される半導体チップの平面図である。
図8に示されるように、半導体チップ6の外周部には電
極パッド10が配置されており、その上にはメタルバン
プ5が形成されている。チップ中央部にはFET部6a
とスパイラルインダクタンス部6bが設けられており、
これらFET部6aとスパイラルインダクタンス部6b
の周囲には、表面にメタルバンプ5を有する外周メタル
11が形成されている。
ウントされるが、リード4には、半導体チップ上のFE
T部6aとスパイラルインダクタンス部6bに対向する
位置に凹部4a、4bが形成されている。本実施例にお
いては、FET部6aおよびスパイラルインダクタンス
部6bとリード4の凹部4a、4b間に形成される空間
内にはモールド樹脂は充填されない。モールド樹脂がイ
ンダクタンス線路間に充填されるとインダクタンス線路
間の容量が増加し共振周波数が低域してしまうが、本実
施例によればこのような不都合を回避することができ
る。
封止型半導体装置は、半導体チップをその活性領域がリ
ードフレームに形成された凹部に対向するようにマウン
トし、その部分にモールド樹脂が充填されないようにし
たものであるので、モールド樹脂が半導体チップに形成
された活性領域(例えばFET部)を覆うことによる寄
生容量の増加を防止することができ、能動素子の高周波
特性(例えば、高周波での利得)の低下を防止すること
ができる。
として利用する場合においては、半導体チップ表面に形
成された能動素子(FET)上にシールドメタル(リー
ドフレーム)が配置されることになるので、能動素子の
出力側から入力側に空中、またはモールド樹脂中を通っ
て信号が正帰還することを防止することができ、これに
より発振等を防ぐことができ、能動素子(例えばFE
T)の増幅率(利得)を改善することができる。さら
に、パッケージ内に形成された中空部が、リードフレー
ムおよび半導体チップにより囲まれているので、パッケ
ージ内に中空部を設けたことによる機械的強度の低下を
最小限に抑えることができる。
図。
導体チップの平面図と側面図。
ードフレームの平面図。
ための工程順斜視図。
図。
導体チップの平面図と一部断面図で示した側面図。
図。
導体チップの平面図。
視図と断面図。
リード 3a、4a、4b 凹部 5 メタルバンプ 6、106 半導体チップ 6a FET部 6b スパイラルインダクタンス部 7 ドレインパッド 7a、7c スルーホール 7b クロスアンダー 7d ドレイン電極 8 ゲートパッド 9 ソースパッド 10 電極パッド 11 外周メタル 12、112 モールド樹脂部材 105 バンプ 111 エポキシ樹脂 201 化合物半導体基板 202 ゲート電極
Claims (4)
- 【請求項1】 リードフレームのリード上に半導体チッ
プがフェースダウン方式にて搭載され、前記半導体チッ
プがモールド樹脂により封止されている樹脂封止型半導
体装置において、接地導体として用いられるリードには
凹部が設けられ、前記半導体チップはその活性部分が前
記凹部に対向するようにリード上に搭載されており、か
つ、該活性部分上が中空になされていることを特徴とす
る樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項2】 前記半導体チップ上にはバンプ電極が設
けられており、該バンプ電極を介して前記半導体チップ
が前記リードに接続されていることを特徴とする請求項
1記載の樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項3】 前記リードにバンプ電極が設けられてお
り、該バンプ電極を介して前記半導体チップの電極が各
リードに接続されていることを特徴とする請求項1記載
の樹脂封止型半導体装置。 - 【請求項4】 前記半導体チップにはFETが形成され
ており、該FETの形成されている領域がソース電極に
連なる接続導体により囲まれており、該接続導体が前記
リードの凹部の周辺部に接続されていることを特徴とす
る請求項1記載の樹脂封止型半導体装置。
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-
1996
- 1996-01-31 JP JP8014972A patent/JP2817693B2/ja not_active Expired - Fee Related
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