JP4597448B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【技術分野】
この発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。特に、QFN(Quad Flat Non-leaded package)が適用された半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【背景技術】
最近、半導体装置の小型化を図るための構造としてQFNが提案されている。このQFNが適用された半導体装置では、図3Aおよび3Bに示すように、外部との接続のためのリード101の表面101aがパッケージ102の裏面102aとほぼ面一で露出している。この露出したリード101の表面101aを実装基板に形成された外部電極などに接合させることによって、外部との接続を達成することができる。すなわち、QFN型の半導体装置では、パッケージ102からリード101が突出していない。したがって、パッケージから突出したリードピンを有する典型的な半導体装置と比較して、実装基板上での占有面積および高さを小さくできる。
【0003】
このようなQFN型の半導体装置では、図4Aに示すように、半導体チップ103がリードフレームのアイランド104にマウントされる。このマウントした半導体チップ103とリード101とは、ボンディングワイヤ105で接続される。こうして、半導体チップ103とリードフレームとの組立体が形成された後、この組立体を金型106にセットして樹脂封止工程を行うことによ、QFN型の半導体装置を得ることができる。
【0004】
樹脂封止工程に用いられる金型106は、リード101を嵌め込むことができる嵌込凹部107aが形成された下金型107と、上記組立体を収容可能なキャビティ108aが形成された上金型108とからなる。そして、樹脂封止工程では、下金型107の嵌込凹部107aにリード101が嵌め込まれて、下金型107に上記組立体がセットされる。その後、このセットされた組立体がキャビティ108aに収容されるように上金型108が被せられる。この状態で、下金型107と上金型108との間に保護樹脂が注入される。この注入された保護樹脂が硬化してパッケージ102が形成された後、パッケージ102内に封止された上記組立体が金型106から取り出される。これにより、図4Bに示すようなQFN型の半導体装置が完成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようにして製造されたQFN型の半導体装置においては、いわゆる樹脂バリを生じるおそれがある。すなわち、樹脂封止工程において、下金型107と上金型108との間に注入される保護樹脂が、下金型107の嵌込凹部107aとこの嵌込凹部107aに嵌め込まれたリード101との間に入り込む。これにより、図4Bに示すように、パッケージ102の裏面側に露出したリード101の表面101aに保護樹脂109が付着してしまう。
【0006】
リード101の露出表面101aは、たとえば実装基板に形成された外部電極などに接合される外部接合面である。したがって、この露出表面101aに保護樹脂109が付着していると、この半導体装置(半導体チップ103)と外部との電気接続が達成できないおそれがある。
【0007】
【発明の開示】
この発明の目的は、リードの外部接合面に保護樹脂が付着することを防止できる半導体装置の製造方法を提供することである。
また、この発明の他の目的は、リードの外部接合面に保護樹脂が付着しておらず、かつ、さらに薄型で良好な放熱性を有する半導体装置の製造方法を提供することである。
【0008】
この発明のさらに他の目的は、薄型の良好な放熱性を有する半導体装置を提供することである。
この発明の半導体装置は、活性面および非活性面を有する半導体チップと、この半導体チップに電気的に接続された外部接続面を有するリードと、上記半導体チップおよびリードを、上記半導体チップの非活性面および上記リードの外部接続面を露出させた状態で封止する保護樹脂層からなるパッケージとを含む。そして、上記半導体チップの厚さが上記リードの厚さよりも薄く、上記半導体チップの非活性面と上記リードの外部接続面とが面一の状態で上記パッケージから露出している。
また、この発明の半導体装置は、活性面および非活性面を有する半導体チップと、この半導体チップに電気的に接続された外部接続面を有するリードと、上記半導体チップおよびリードを、上記半導体チップの非活性面および上記リードの外部接続面を露出させるように封止した保護樹脂層からなるパッケージとを含む。そして、上記半導体チップの厚さが上記リードの厚さよりも薄く、上記半導体チップの非活性面と上記リードの外部接続面とが面一の状態で上記パッケージから露出している。
【0009】
この発明の一実施形態では、上記パッケージが、上記半導体チップの非活性面および上記リードの外部接続面と面一の底面を有してい
また、この発明は、半導体チップに電気的に接続されたリードの外部接続面がパッケージの表面とほぼ面一で露出した半導体装置を製造するための方法に関する。この発明の方法は、上記パッケージの材料を用いて、上記半導体チップを封止する封止部と上記外部接続面をほぼ覆う保護樹脂層とを一体的に形成する樹脂封止工程と、上記保護樹脂層の少なくとも一部を除去して、上記外部接続面と上記半導体チップの非活性面とを露出させ、上記外部接続端子よりも上記半導体チップの厚さを薄くする樹脂除去工程とを含む。さらにこの発明は、半導体チップに電気的に接続されたリードの外部接続面がパッケージの表面と実質的に面一で露出した半導体装置の製造方法であって、上記パッケージの材料を用いて、上記半導体チップを封止する封止部と上記外部接続面を覆う保護樹脂層とを形成する樹脂封止工程と、上記保護樹脂層の少なくとも一部を除去する樹脂除去工程と、上記外部接続面と上記半導体チップの非活性面とを露出する工程と、上記外部接続端子よりも上記半導体チップの厚さを薄くする工程とを含む、半導体装置の製造方法である。
上記樹脂除去工程は、保護樹脂層を研削する研削工程であってもよい。また、樹脂除去工程は、エッチングにより保護樹脂層の少なくとも一部を除去する工程であってもよい。
【0010】
もう少し具体的に言えば、この発明は、リードの一方面に半導体チップが電気的に接続され、上記リードの他方面は外部との電気接続のためにパッケージの表面とほぼ面一で露出した半導体装置を製造するための方法に関する。この方法は、上記パッケージの材料を用いて、上記リードの一方面側および他方面側をほぼ覆うとともに上記半導体チップを封止する一体的な保護樹脂層を形成する樹脂封止工程と、上記リードの他方面側から上記保護樹脂層の少なくとも一部を除去して、上記リードの他方面と上記半導体チップの非活性面とを露出させ、上記外部接続端子よりも上記半導体チップの厚さを薄くする樹脂除去工程とを含む。この場合、上記リードの他方面が上記外部接続面に対応する。
【0011】
なお、上記保護樹脂層は、上記外部接続面とほぼ平行で、当該半導体装置の平面サイズとほぼ同じ大きさの平坦面を有することが好ましい。
また、上記保護樹脂層は、上記外部接続面において、少なくとも当該半導体装置の内方側の縁部を覆うように形成されることが好ましい。
この発明の方法によれば、半導体チップを封止する封止部と外部接続面をほぼ覆う保護樹脂層とを一体的に形成した後、保護樹脂層の少なくとも一部を除去して外部接続面および半導体チップの非活性面を露出させることにより、半導体装置を得ることができる。したがって、リードの外部接続面に、パッケージの材料である保護樹脂が付着したままになるおそれがない。ゆえに、この方法で製造された半導体装置は、パッケージから露出したリードの外部接続面を、たとえば実装基板に形成された外部電極などに接合させた時に、外部との良好な電気接続を達成することができる。
【0012】
また、この方法によれば、リードの外部接続面をほぼ覆う保護樹脂層の少なくとも一部を除去してリードを露出させるので、この除去を研削により行ったとしても、リードに大きな力が加わるおそれがなく、リードがパッケージから剥離するおそれはない。
また、この方法により製造された半導体装置は、半導体チップの非活性面がパッケージから露出しているので、半導体チップからの発熱を効率良く放熱することができる。
【0013】
なお、上記リードと上記半導体チップとの電気接続は、上記樹脂封止工程の前に、上記半導体チップをリードフレームのアイランドにマウントするマウント工程と、上記アイランドにマウントされた半導体チップと上記リードとをボンディングするボンディング工程とが行われることによって達成されるとよい
の発明の実施形態では、上半導体チップの活性面が上記外部接続面を含む平面の一方側に配置され、上記アイランドと上記半導体チップとの接合面は上記外部接続面を含む平面の他方側に配置される。この場合には、樹脂除去工程では、上記保護樹脂層とともに上記アイランドが、研削などにより除去され、上記半導体チップの非活性面が露出させられることになる。
【0014】
この方法によれば、保護樹脂層とともにアイランドが除去されるから、半導体装置のさらなる薄型化を図ることができる
上記半導体チップの活性面を上方に向けた場合、上記アイランドと上記半導体チップとの接合面は上記外部接続面を含む平面の下方に位置し、上記半導体チップの活性面は上記外部接続面を含む平面の上方に位置することになる。
【0015】
本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1A〜1Cは、比較列に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。図1Aは、半導体チップ10の樹脂封止工程を示す。この樹脂封止工程に先立って、半導体チップ10をリードフレーム20のアイランド21にマウントするマウント工程と、アイランド21にマウントされた半導体チップ10とリードフレーム20のリード22とをボンディングするボンディング工程とが行われる。
【0017】
マウント工程では、半導体チップ10の非活性面11が、たとえば銀ペースト樹脂などの接着剤がポッティングされたアイランド21の表面に接合されることにより、半導体チップ10がアイランド21にマウントされる。半導体チップ10の非活性面11は、トランジスタや抵抗などの素子が形成された活性表層領域側の表面である活性面12とは反対側の表面である。
【0018】
ボンディング工程では、半導体チップ10の活性面12に設けられたパッド(図示せず)と、リード22の一方面(図1における上面)22aとの間が、たとえば金細線のようなボンディングワイヤ23によって接続される。これにより、半導体チップ10とリードフレーム20との組立体が得られる。リード22の一方面22aと反対側の表面(他方面)は、外部との電気接続のための外部接続面である。この比較例では、半導体チップ10とアイランド21との接合面が、外部接続面22bよりも上方に位置している。
【0019】
このボンディング工程に引き続いて樹脂封止工程が行われる。この樹脂封止工程では、半導体チップ10とリードフレーム20との組立体を収容可能なキャビティCが形成された金型30が用いられる。金型30は、キャビティCの下半分を形成する凹部31aを有する下金型31と、キャビティCの上半分を形成する凹部32aを有する上金型32とからなる。
【0020】
半導体チップ10とリードフレーム20との組立体は、リード22の端部が下金型31の凹部31aの口縁部と上金型32の凹部32aの口縁部とに狭持された状態でキャビティC内に収容される。この後、キャビティC内に、たとえばエポキシなどの保護樹脂が注入される。キャビティC内に注入された保護樹脂が硬化すると、キャビティC内には、下保護樹脂層41(図1Bに示す仮想線の下方の部分)および上保護樹脂層42(図1Bに示す仮想線の上方の部分:封止部)が一体成形され、これらの一体的な下保護樹脂層41および上保護樹脂層42で半導体チップ10およびリードフレーム20の組立体が封止される。その後、図1Bに示すように、下保護樹脂層41および上保護樹脂層42内に封止された半導体チップ10およびリードフレーム20の組立体が金型30から取り出される。
【0021】
図1Cは、樹脂封止工程に続いて行われる研削工程を示す。研削工程では、グラインダーなどの研削装置を用いて、下保護樹脂層41のリード22の外部接続面22bよりも下方に位置する部分がほぼ一様に研削されていく。下保護樹脂層41の研削は、リード22の外部接続面22bが露出するまで続けられる。そして、リード22の外部接続面22bが露出すると、この研削工程が終了され、リード22の外部接続面22bが、パッケージ40の裏面40aとほぼ面一で露出したQFN型の半導体装置が完成する。パッケージ40は、下保護樹脂層41の残留部分と上保護樹脂層42とから構成されることになる。
【0022】
以上のようにこの比較例によれば、半導体チップ10およびリードフレーム20の組立体を金型50のキャビティC内にセットして下保護樹脂層41および上保護樹脂層42が形成される。その後、下保護樹脂層41のリード22の外部接続面22bよりも下方に位置する部分を研削して、リード22の外部接続面22bを露出させることにより半導体装置が得られる。したがって、リード22の外部接続面22bに保護樹脂が付着したままになるおそれがない。ゆえに、パッケージ40から露出したリード22の外部接続面22bを、たとえば実装基板に形成された外部電極などに接合させることによって、この半導体装置と外部との良好な電気接続を達成することができる。
【0023】
図4Aおよび4Bを参照して説明した従来の方法でQFN型の半導体装置を製造し、リードの露出面のみに付着した保護樹脂を研削して除去することが考えられる。しかしながら、リードの露出面のみに付着した保護樹脂を研削すると、リードに比較的大きな力が加わり、リードがパッケージから剥離するおそれがある。これに対し、この比較例に係る方法によれば、下保護樹脂層41をほぼ一様に研削してリード22の外部接続面22bを露出させるので、この研削によりリード22に大きな力が加わるおそれがなく、リード22がパッケージ40から剥離するおそれもない。
【0024】
図2A〜2Cは、この発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。この図2A〜2Cにおいて、上述の図1A〜1Cに示された各部に対応する部分には、図1A〜1Cの場合と同一の参照符号を付して示す。
上述の比較例においては、半導体チップ10とアイランド21との接合面がリード22の外部接続面22bよりも上方に位置するように、アイランド21とリード22との位置関係が設定されている(図1A参照)。これに対して、この実施形態においては、半導体チップ10とアイランド21との接合面がリード22の外部接続面22bよりも下方に位置し、かつ、半導体チップ10の活性面12がリード22の外部接続面22bよりも上方に位置するように、アイランド21とリード22との位置関係が設定されている(図2A参照)。この場合、アイランド21は、リード22の外部接続面22bの下方の下保護樹脂層41内に位置することになる(図2B参照)。半導体チップ10の活性面12は、リード22の上面22aよりも低い位置に位置している。
【0025】
樹脂封止工程の後には、グラインダーなどの研削装置を用いた研削工程が行われる。この研削工程では、リード22の外部接続面22bが露出するまで、下保護樹脂層41のリード22の外部接続面22bよりも下方の部分がほぼ一様に研削されていく。また、この下保護樹脂層41が研削される過程で、アイランド21が研削されて除去され、さらに半導体チップ10の非活性面11が研削される。こうして、図2Cに示すように、リード22の外部接続面22bがパッケージ40の裏面40aとほぼ面一で露出したQFN型の半導体装置が完成する。半導体チップ10の活性面12がリード22の上面よりも低い位置に位置しているので、半導体チップ10の厚さは、リード22の厚さよりも薄くなる。
【0026】
このようにこの実施形態においては、半導体チップ10とアイランド21との接合面がリード22の外部接続面22bよりも下方に位置し、かつ、半導体チップ10の活性面12がリード22の外部接続面22bよりも上方に位置している。そして、研削工程において、下保護樹脂層41とともにアイランド21および半導体チップ10の非活性面11が研削される。これにより、上述した比較例に係る方法で製造した半導体装置よりも薄型化を図ることができる。
【0027】
また、半導体チップ10の非活性面11がパッケージ40から露出しているので、半導体チップ10からの発熱を効率良く放熱することができる。なお、パッケージ40から露出している半導体チップ10の非活性面11には、トランジスタなどの素子は形成されていないので、パッケージ40から露出していることによって性能劣化などを招くおそれはない。
【0028】
なお、この実施形態では、アイランド21とリード22との位置関係が、半導体チップ10とアイランド21との接合面がリード22の外部接続面22bよりも下方に位置するように設定されているが、半導体チップ10とアイランド21との接合面がリード22の外部接続面22bとほぼ面一になるように設定されてもよい。
【0029】
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は、他の形態でも実施することができる。たとえば、パッケージの研削はグラインダーなどの研削装置を用いて行われるとしたが、このような機械的な研削に代えて、たとえばCMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法のような化学的機械的研磨が行われてもよい。また、研削以外にも、エッチングなどの他の手法が保護樹脂層41の除去のために適用されてもよい。
【0030】
本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
この出願は、1999年8月9日に日本国特許庁に提出された特願平11−224966号に対応しており、この出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
図1A,1Bおよび1Cは、比較例に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
図2A,2Bおよび2Cは、この発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
図3Aおよび3Bは、QFN型の半導体装置の外観を示す斜視図であり、図3Aは表面側を示し、図3Bは裏面側を示している。
図4Aおよび4Bは、QFN型の半導体装置を製造するための従来方法を説明するための断面図である。

Claims (10)

  1. 活性面および非活性面を有する半導体チップと、
    この半導体チップに電気的に接続された外部接続面を有するリードと、
    上記半導体チップおよびリードを、上記半導体チップの非活性面および上記リードの外部接続面を露出させた状態で封止する保護樹脂層からなるパッケージとを含み、
    上記半導体チップの厚さが上記リードの厚さよりも薄
    上記半導体チップの非活性面と上記リードの外部接続面とが面一の状態で上記パッケージから露出している、半導体装置。
  2. 活性面および非活性面を有する半導体チップと、
    この半導体チップに電気的に接続された外部接続面を有するリードと、
    上記半導体チップおよびリードを、上記半導体チップの非活性面および上記リードの外部接続面を露出させるように封止した保護樹脂層からなるパッケージとを含み、
    上記半導体チップの厚さが上記リードの厚さよりも薄く、
    上記半導体チップの非活性面と上記リードの外部接続面とが面一の状態で上記パッケージから露出している、半導体装置。
  3. 上記パッケージが、上記半導体チップの非活性面および上記リードの外部接続面と面一の底面を有する、請求項1または2記載の半導体装置。
  4. 半導体チップに電気的に接続されたリードの外部接続面がパッケージの表面とほぼ面一で露出した半導体装置を製造するための方法であって、
    上記パッケージの材料を用いて、上記半導体チップを封止する封止部と上記外部接続面をほぼ覆う保護樹脂層とを一体的に形成する樹脂封止工程と、
    上記保護樹脂層の少なくとも一部を除去して、上記外部接続面と上記半導体チップの非活性面とを露出させ、上記外部接続端子よりも上記半導体チップの厚さを薄くする樹脂除去工程とを含む、半導体装置の製造方法。
  5. 半導体チップに電気的に接続されたリードの外部接続面がパッケージの表面と実質的に面一で露出した半導体装置の製造方法であって、
    上記パッケージの材料を用いて、上記半導体チップを封止する封止部と上記外部接続面を覆う保護樹脂層とを形成する樹脂封止工程と、
    上記保護樹脂層の少なくとも一部を除去する樹脂除去工程と、
    上記外部接続面と上記半導体チップの非活性面とを露出する工程と、
    上記外部接続端子よりも上記半導体チップの厚さを薄くする工程とを含む、半導体装置の製造方法。
  6. 上記樹脂封止工程では、上記保護樹脂層が、上記リードの外部接続面において、少なくとも当該半導体装置の内方側の縁部を覆うように形成される、請求項4または5記載の半導体装置の製造方法。
  7. 上記樹脂除去工程では、上記保護樹脂層の表面と上記リードの外部接続面とが面一になるように上記保護樹脂層の少なくとも一部が除去される、請求項4ないし6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  8. 上記樹脂除去工程は、上記保護樹脂層を研削する研削工程である、請求項4ないしのいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  9. 上記樹脂封止工程の前に、
    上記半導体チップをリードフレームのアイランドにマウントするマウント工程と、
    上記アイランドにマウントされた半導体チップと上記リードとをボンディングするボンディング工程とをさらに含む、請求項4ないしのいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
  10. 上記半導体チップは、機能素子が形成された活性面と反対側の表面である非活性面を上記アイランドに接合させてマウントされており、
    上記半導体チップの活性面は上記外部接続面を含む平面の一方側に配置され、上記アイランドと上記半導体チップとの接合面は上記外部接続面を含む平面内またはこの平面の他方側に配置され、
    上記樹脂除去工程では、上記保護樹脂層の少なくとも一部とともに上記アイランドを除去して、上記半導体チップの非活性面を露出させる、請求項記載の半導体装置の製造方法。
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