JP4905432B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップの一方の板面にヒートシンクを熱的に接続し、半導体チップの他方の板面にて半導体チップを基板に接続してなる半導体装置およびそのような半導体装置の製造方法に関する。

従来より、この種の半導体装置としては、半導体チップを基板にフリップチップ実装した構造が一般的である。この構造においては、半導体チップにおいて、基板との接続面とは反対の面に金属製のヒートシンクを搭載することにより、半導体チップの放熱性を高める構造がとられている。

また、この構造に対して、さらに放熱性を向上させる目的で、半導体チップからの発熱を、半導体チップの一方の板面からだけでなく半導体チップにおいて両板面の間に位置する側面からも逃がすようにした構造が、従来より提案されている（特許文献１参照）。このものでは、基板に搭載され樹脂で封止された半導体チップの側面側に、封止樹脂を介してさらにヒートシンクを設けている。
特開２００２−１５８３１６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の構造では、半導体チップの側面とヒートシンクとの間には封止樹脂が介在しており、この封止樹脂の熱伝導率が高くないために、十分な放熱性が得られないという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体チップの一方の板面にヒートシンクを熱的に接続し、半導体チップの他方の板面にて半導体チップを基板に接続してなる半導体装置において、放熱性の向上を図ること、および、放熱性の向上が図れる半導体装置を適切に製造する製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、以下の各工程を備えることを特徴とする。

半導体チップ（１０）が形成されるチップ形成領域（１）を一面に複数個有するウェハであって、各々のチップ形成領域（１）を区画するダイシングライン（２）に沿ってダイシングされるようになっている半導体ウェハ（２００）を用意する工程。

ヒートシンク（２０）として、チップ形成領域（１）と同じ平面形状をなす板材であって、外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部（２１）を有するものを用意する工程。

半導体ウェハ（２００）におけるダイシングライン（２）を跨ぐ位置に配置され半導体ウェハ（２００）の一面側に開口する穴部（１１）を形成する穴部形成工程。

各々のチップ形成領域（１）および穴部（１１）の内面に、同時にはんだ濡れ性を有する金属膜（１０ａ）を配置する金属膜形成工程。

各々のチップ形成領域（１）および穴部（１１）の内面にて、金属膜（１０ａ）の上に同時にはんだ（６０）を配置するはんだ配置工程。

半導体ウェハ（２００）の一面における各々のチップ形成領域（１）に対して、突起部（２１）を穴部（１１）に挿入した状態で、はんだ（６０）を介してヒートシンク（２０）を搭載するヒートシンク搭載工程。

上記各工程の後、はんだ（６０）を溶融および固化させて、各々のチップ形成領域（１）および穴部（１１）にてヒートシンク（２０）をはんだ付けするはんだ付け工程。

次に、半導体ウェハ（２００）をダイシングライン（２）に沿ってダイシングしてチップ単位に分割するダイシング工程。本発明の製造方法は、これらの工程を備えることを特徴とする。

それによれば、半導体ウェハ（２００）においてチップ形成領域（１）が半導体チップ（１０）の一方の板面に相当し、ダイシングによって露出する穴部（１１）の内面は半導体チップ（１０）の側面に相当する。

そして、ダイシング工程により形成された半導体チップ（１０）においては、一方の板面にヒートシンク（２０）がはんだ付けされているだけでなく、さらにダイシングの切断面である側面にもヒートシンク（２０）の突起部（２１）がはんだ付けされた構成となるため、従来よりも半導体チップ（１０）とヒートシンク（２０）との熱的接続の面積が増加し、放熱性の向上が図れる。

また、本製造方法によれば、半導体ウェハ（２００）においてチップ形成領域（１）および穴部（１１）に同時に、はんだ（６０）の下地膜となる金属膜（１０ａ）およびはんだ（６０）を配置しているため、半導体チップ（１０）の側面への金属膜（１０ａ）およびはんだ（６０）の配置を、半導体チップ（１０）の一方の板面と同時に行うことができ、工程数を増加させることがない。

ここで、請求項２に記載の発明では、上記請求項１において、ヒートシンク搭載工程では、隣り合うチップ形成領域（１）の間に位置する穴部（１１）に、当該隣り合うチップ形成領域（１）に搭載されたヒートシンク（２０）の突起部（２１）同士を、ダイシングライン（２）上で互いに離れた状態で一緒に挿入することを特徴とする。

それによれば、１つの穴部（１１）に隣り合う２つのヒートシンク（２０）の突起部（２１）が挿入されていても、ダイシングライン（２）上では当該突起部（２１）同士が離れており、この突起部（２１）間の隙間にダイシングライン（２）が位置しているから、ダイシングが容易となる。

ここで、上記穴部（１１）としては、半導体ウェハ（２００）の一面（つまり、半導体チップ（１０）の一方の板面）に開口し他面側（つまり、半導体チップ（１０）の他方の板面側）に底部を有するものであってもよいが、半導体ウェハ（２００）、すなわち最終的には半導体チップ（１０）の厚さ方向に貫通する貫通穴でもよい。

この場合、請求項３に記載の発明のように、用意されるヒートシンク（２０）の突起部（２１）の突出長さを、穴部（１１）の深さよりも大きいものとし、ヒートシンク搭載工程では、穴部（１１）に挿入されたヒートシンク（２０）の突起部（２１）の挿入先端部を、穴部（１１）より突出させるようにし、ダイシング工程の後に、半導体チップ（１０）を基板（３０）に接続するとともに、穴部（１１）より突出する突起部（２１）の挿入先端部を、基板（３０）にはんだ付けするようにしてもよい。それによれば、半導体チップ（１０）と基板（３０）との接合強度が向上する。

請求項４に記載の発明では、以下の各工程を備えることを特徴とする。まず、上記請求項１と同様の半導体ウェハ（２００）を用意する工程、穴部形成工程、金属膜形成工程、そして、これら各工程の後、半導体ウェハ（２００）をダイシングライン（２）に沿ってダイシングしてチップ単位に分割することにより、側面に穴部（１１）を有する半導体チップ（１０）を形成するダイシング工程。

ダイシングされた半導体チップ（１０）の一方の板面および穴部（１１）にて、金属膜（１０ａ）の上にはんだ（６０）を配置するはんだ配置工程。

ヒートシンク（２０）として、半導体チップ（１０）と同じ平面形状をなす板材であって、外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部（２１）を有するものを用意し、半導体チップ（１０）の一方の板面に対して、突起部（２１）を穴部（１１）に挿入した状態で、はんだ（６０）を介してヒートシンク（２０）を搭載するヒートシンク搭載工程。

次に、はんだ（６０）を溶融および固化させて、半導体チップ（１０）の一方の板面および穴部（１１）にてヒートシンク（２０）をはんだ付けするはんだ付け工程。本発明の製造方法は、これらの工程を備えることを特徴とする。つまり、請求項４の製造方法では、半導体ウェハ（２００）の状態で穴部形成工程、金属膜形成工程を行った後、ダイシング工程を行い、その後、はんだ配置工程、ヒートシンク搭載工程、はんだ付け工程を行うものである。

それによれば、半導体チップ（１０）においては、一方の板面にヒートシンク（２０）がはんだ付けされているだけでなく、さらに側面にもヒートシンク（２０）の突起部（２１）がはんだ付けされた構成となるため、従来よりも半導体チップ（１０）とヒートシンク（２０）との熱的接続の面積が増加し、放熱性の向上が図れる。

また、本製造方法によれば、半導体ウェハ（２００）においてチップ形成領域（１）および穴部（１１）に同時にはんだ下地膜としての金属膜（１０ａ）を配置しているため、半導体チップ（１０）の側面への金属膜（１０ａ）の配置を、半導体チップ（１０）の一方の板面への金属膜形成工程の中で行うことができ、工程数を増加させることがない。

請求項５に記載の発明では、以下の各工程を備えることを特徴とする。まず、上記請求項１と同様の半導体ウェハ（２００）を用意する工程、穴部形成工程、金属膜形成工程、はんだ配置工程。そして、これら各工程の後、半導体ウェハ（２００）をダイシングライン（２）に沿ってダイシングしてチップ単位に分割することにより、側面に穴部（１１）を有する半導体チップ（１０）を形成するダイシング工程。

ヒートシンク（２０）として、半導体チップ（１０）と同じ平面形状をなす板材であって、外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部（２１）を有するものを用意し、ダイシングされた半導体チップ（１０）の一方の板面に対して、突起部（２１）を穴部（１１）に挿入した状態で、はんだ（６０）を介してヒートシンク（２０）を搭載するヒートシンク搭載工程。

次に、はんだ（６０）を溶融および固化させて、半導体チップ（１０）の一方の板面および穴部（１１）にてヒートシンク（２０）をはんだ付けするはんだ付け工程。本発明の製造方法は、これらの工程を備えることを特徴とする。つまり、請求項５の製造方法では、半導体ウェハ（２００）の状態で穴部形成工程、金属膜形成工程、はんだ配置工程を行った後、ダイシング工程を行い、その後ヒートシンク搭載工程、はんだ付け工程を行うものである。

それによれば、半導体チップ（１０）においては、一方の板面にヒートシンク（２０）がはんだ付けされているだけでなく、さらに側面にもヒートシンク（２０）の突起部（２１）がはんだ付けされた構成となるため、従来よりも半導体チップ（１０）とヒートシンク（２０）との熱的接続の面積が増加し、放熱性の向上が図れる。

また、本製造方法によれば、半導体ウェハ（２００）においてチップ形成領域（１）および穴部（１１）に同時に、はんだ下地膜となる金属膜（１０ａ）およびはんだ（６０）を配置しているため、半導体チップ（１０）の側面への金属膜（１０ａ）およびはんだ（６０）の配置を、半導体チップ（１０）の一方の板面と同時に行うことができ、工程数を増加させることがない。

請求項６に記載の発明では、半導体チップ（１０）と、半導体チップ（１０）の一方の板面にはんだ付けされて熱的に接続されたヒートシンク（２０）と、半導体チップ（１０）の他方の板面にて半導体チップ（１０）に接続された基板（３０）とを備え、ヒートシンク（２０）は、半導体チップ（１０）と同じ平面形状をなす板材であって、外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部（２１）を有しており、半導体チップ（１０）の側面には半導体チップ（１０）の一方の板面に開口する穴部（１１）が設けられ、突起部（２１）は穴部（１１）に挿入されて穴部（１１）にはんだ付けされて熱的に接続されていることを特徴とする半導体装置が提供される。

本発明の半導体装置は上記各製造方法により製造されるものであり、上記同様、従来よりも半導体チップ（１０）とヒートシンク（２０）との熱的接続の面積が増加し、放熱性の向上が図れる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置１００の概略構成を示す図であり、図１において（ａ）は概略側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ概略断面図である。

本実施形態の半導体装置１００は、大きくは、半導体チップ１０と、半導体チップ１０の一方の板面（図１（ａ）中の上面）にはんだ付けされて熱的に接続されたヒートシンク２０と、半導体チップ１０の他方の板面（図１（ａ）中の下面）にて半導体チップ１０に接続された基板３０とを備えて構成されている。

半導体チップ１０は、シリコン半導体などよりなり、一般的な半導体プロセスにより形成されたもので、たとえばＩＣチップやトランジスタ素子などである。ここでは、半導体チップ１０は、通常のものと同様に、矩形板状をなしている。

基板３０は、セラミック基板や樹脂などよりなるプリント基板などの一般的な配線基板や回路基板、またはリードフレームなどである。この基板３０の上には、半導体チップ１０が、その他方の板面を基板３０に離間して対向させた状態で、搭載されている。

そして、半導体チップ１０と基板３０との間には、はんだやバンプなどの導電性接続材４０が介在しており、これら両部材１０，３０は、導電性接続材４０を介して電気的に接続されている。また、半導体チップ１０と基板３０との間には、樹脂などの一般的な材料よりなるアンダーフィル材５０が充填されており、このアンダーフィル材５０によって、両部材１０、３０の接合強度が補強されている。

ヒートシンク２０は、材質としては銅やアルミ、鉄などの一般的な材料よりなるものであり、半導体チップ１０と同じ平面形状をなす板材として構成されている。ここでは、ヒートシンク２０は矩形板状をなしている。

そして、図１（ａ）に示されるように、ヒートシンク２０は、半導体チップ１０の一方の板面に搭載され、はんだ６０を介して接合されている。このはんだ６０としては、たとえば、鉛フリーはんだや共晶はんだなどの一般的なものが採用される。

ここで、半導体チップ１０の一方の板面には、はんだ濡れ性を確保するための金属膜１０ａが設けられており、この金属膜１０ａを介して、はんだ付けされている。この金属膜１０ａは、半導体チップ１０とはんだ６０との濡れ性を確保するものであり、たとえば、銅メッキが挙げられるが、それ以外にも各種のメッキやスパッタ、蒸着などにより形成される金属膜が用いられる。

また、ヒートシンク２０は、その外周端部に、当該ヒートシンク２０の板面と直交する方向（図１（ａ）中の上下方向）に突出する突起部２１を有している。ここでは、矩形板状をなすヒートシンク２０の４つの辺の各々に複数個の突起部２１が設けられている。このような突起部２１は、エッチングなどでパターニングされたものを折り曲げることにより形成される。

また、半導体チップ１０の側面には、当該半導体チップ１０の一方の板面に開口する穴部１１が設けられている。この穴部１１は、各々の突起部２１に対応した位置に設けられており、各突起部２１は穴部１１に挿入されている。そして、穴部１１内にて穴部１１の内面と突起部２１との間には、はんだ６０が介在しており、各突起部２１は穴部１１にはんだ付けされて熱的に接続されている。

ここでは、穴部１１は半導体チップ２０の厚さ方向に貫通し、半導体チップ１０の両板面に開口する貫通穴であるが、その内面が半導体チップ１０の側面の外方に露出する切り欠き状のものとされている。

このように、本半導体装置１００においては、ヒートシンク２０に上記突起部２１を設け、半導体チップ１０の側面に上記穴部１１を設け、突起部２１を穴部１１に挿入して穴部１１にはんだ付けして熱的に接続している。

そのため、半導体チップ１０においては、一方の板面にヒートシンク２０がはんだ付けされているだけでなく、さらに側面にもヒートシンク２０の突起部２１がはんだ付けされた構成となるため、従来よりも半導体チップ１０とヒートシンク２０との熱的接続の面積が増加し、放熱性の向上が図れる。

次に、本半導体装置１００の製造方法について、図２〜図５を参照して述べる。図２は本製造方法を示す工程図、図３は図２に続く工程図であり、各工程におけるワークを平面的に示している。また、図４において（ａ）本製造方法に用いるヒートシンク２０の概略平面図、（ｂ）は同ヒートシンク２０の概略側面図であり、図５はヒートシンク２０が接続された半導体チップ１０の概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

まず、図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、半導体チップ１０が形成されるチップ形成領域１を一面に複数個有する半導体ウェハ２００を用意する。この半導体ウェハ２００は、一般的な半導体プロセスにより作製される。ここで、図２（ｂ）は図２（ａ）の部分Ｃを拡大した図である。

用意される半導体ウェハ２００の一面においては、各々のチップ形成領域１は、隣り合うチップ形成領域１の間の領域に位置する仮想線（図２中の一点鎖線）であるダイシングライン２によって区画されており、半導体ウェハ２００はこのダイシングライン２に沿ってダイシングされるようになっている。

次に、図２（ｂ）に示されるように、半導体ウェハ２００におけるダイシングライン２上に穴部１１を形成する（穴部形成工程）。この穴部１１は、一般的なレジストを用いたドライエッチングなどにより形成する。

この穴部１１は、半導体ウェハ２００の一面側に開口する穴であり、ダイシングライン２を跨ぐ位置に配置されている。つまり、１個の穴部１１のうち一部が、ダイシングライン２を挟んで一側のチップ形成領域１に位置し、残部が他側のチップ形成領域１に位置している。

次に、図２（ｃ）に示されるように、各々のチップ形成領域１および穴部１１の内面（つまり、穴部１１の側面）に、同時に、はんだ６０の下地膜である金属膜としての銅メッキ１０ａを形成する（金属膜形成工程）。この銅メッキ１０ａは電気メッキや無電解メッキなどにより形成する。また、金属膜１０ａは、銅などの金属の膜として蒸着やスパッタ、ＣＶＤなどにより形成してもよい。なお、図２（ｃ）、図３では、便宜上、金属膜１０ａに斜線ハッチングを施してある。

次に、図３（ａ）に示されるように、各々のチップ形成領域１および穴部１１の内面にて金属膜１０ａの上に、同時に、はんだ６０を配置する（はんだ配置工程）。ここでは、銅メッキ１０ａの上に、印刷やディスペンスなどにより、はんだ６０を形成する。

その後、図３（ｂ）に示されるように、半導体ウェハ２００の一面における各々のチップ形成領域１に対して、はんだ６０を介してヒートシンク２０を搭載する（ヒートシンク搭載工程）。

ここで、用意されるヒートシンク２０は、図３（ｂ）および図４に示されるように、チップ形成領域１すなわち上記半導体チップ１０と同じ平面形状をなす板材であって、半導体ウェハ２００への搭載時にその外周端部がダイシングライン２に位置するものである。

そして、ヒートシンク２０の外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部２１が設けられている。この突起部２１は、穴部１１に挿入可能なように、穴部１１よりも細いものである。

そして、ヒートシンク搭載工程では、各々のチップ形成領域１に対して、突起部２１を穴部１１に挿入した状態で、はんだ６０を介してヒートシンク２０を搭載する。このとき、図３（ｂ）に示されるように、隣り合うチップ形成領域１の間に位置する穴部１１に、当該隣り合うチップ形成領域１に搭載されたヒートシンク２０の突起部２１同士を、一緒に挿入する。

さらに、このとき、１個の穴部１１の中では、一緒に挿入された２個の突起部２１同紙は、ダイシングライン２を挟んでダイシングライン２上にて互いに離れた状態となるようにする。つまり、ダイシングライン２上では当該２個の突起部２１がダイシングライン２に重ならないように離れており、この突起部２１間の隙間にダイシングライン２が位置するようにする。

続いて、図３（ｂ）に示される状態で、はんだ６０を溶融し、その後固化させることにより、各々のチップ形成領域１にてヒートシンク２０の板面をはんだ付けし、穴部２にてヒートシンク２０の突起部２１をはんだ付けする（はんだ付け工程）。

次に、半導体ウェハ２００をダイシングライン２に沿ってダイシングしてチップ単位に分割する（ダイシング工程）。このとき、ダイシングライン２上の穴部１１においては、上述した２つの突起部２１の間の隙間に図示しないダイシングブレードを通しながら、ダイシングを行う。

こうして、図３（ｃ）および図５に示されるように、半導体ウェハ２００は、ヒートシンク２０がはんだ付けされた複数個の半導体チップ１０に分割される。そして、各半導体チップ１０について上記導電性接続材４０を形成する。なお、この導電性接続材４０は、半導体ウェハ２００の状態で形成しておいてもよい。

次に、この導電性接続材４０を介して、半導体チップ１０を基板３０に搭載し、接続する。また、半導体チップ１０と基板３０との間にアンダーフィル材５０を充填する（チップ搭載工程）。こうして、本実施形態の半導体装置１００ができあがる。

ところで、本実施形態によれば、半導体ウェハ２００の一面における各チップ形成領域１を、ダイシングライン２に沿ってダイシングして半導体チップ１０に分割するが、それゆえ、チップ形成領域１が半導体チップ１０の一方の板面に相当する。また、ダイシングによる半導体ウェハ２００の切断面は半導体チップ１０の側面になるが、この切断面においては、ダイシングライン２にて分割された穴部１１の内面が露出する。つまり、この露出する穴部１１の内面は半導体チップ１０の側面に相当する。

そして、ダイシング工程により形成された半導体チップ１０においては、一方の板面にヒートシンク２０がはんだ付けされているだけでなく、さらにダイシングの切断面である側面にもヒートシンク２０の突起部２１がはんだ付けされた構成となる。そのため、実質的に半導体チップ１０の一方の板面にのみヒートシンクが接続されていた従来のものよりも、本実施形態では、半導体チップ１０とヒートシンク２０との熱的接続の面積が増加し、放熱性の向上が図れる。

また、本実施形態の製造方法によれば、半導体ウェハ２００においてチップ形成領域１および穴部１１に同時に、はんだ下地膜となる金属膜としての銅メッキ１０ａおよびはんだ６０を配置しているため、半導体チップ１０の側面となる穴部１１の内面への銅メッキ１０ａおよびはんだ６０の配置を、半導体チップ１０の一方の板面への、銅メッキ１０ａの形成およびはんだ６０の配置と同時に行うことができる。

つまり、従来でも、ヒートシンクをはんだ付けするため、半導体チップの一方の板面に、金属膜およびはんだを配置していたが、本実施形態では、その金属膜形成工程、はんだ配置工程の中で、半導体チップ１０の側面にも、金属膜１０ａ、はんだ６０を配置できる。そのため、半導体チップ１０の側面に金属膜１０ａおよびはんだ６０を形成する工程を別途設けることが不要であり、従来に比べて、工程数を増加させることがなくなる。

また、本実施形態のヒートシンク搭載工程では、半導体ウェハ１０の一面における各々のチップ形成領域１に対して、突起部２１を穴部１１に挿入した状態で、はんだ６０を介してヒートシンク２０を搭載するとともに、隣り合うチップ形成領域１の間に位置する１個の穴部１１について、当該隣り合うチップ形成領域１に搭載されたヒートシンク２０の突起部２１同士を、ダイシングライン２上では互いに離れた状態としつつ一緒に挿入している。

それによれば、１つの穴部１１に隣り合う２つの突起部２１が挿入されていても、ダイシングライン２上では当該突起部２１同士が離れており、この突起部２１間の隙間にダイシングライン２が位置しているから、この隙間からダイシングブレードを通すことによりダイシングが容易に行える。もし、ダイシングライン２上に突起部２が存在すると、当該ブレードにて突起部２を切削することになり、当該ブレードの摩耗が激しくなる。

（第２実施形態）
図６〜図８は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。図６は本製造方法の金属膜形成工程を示すワークの平面図、図７は本製造方法のダイシング工程を示す図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの側面図、図８は本製造方法のチップ搭載工程を示すワークの側面図、図９は本製造方法のヒートシンク搭載工程を示すワークの側面図である。ここでは、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。

まず、本実施形態の製造方法では、上記第１実施形態の製造方法と同様に、一面に複数個のチップ形成領域１およびダイシングライン２が設けられた半導体ウェハ２００を用意する。そして、上記同様に、半導体ウェハ２００におけるダイシングライン２を跨ぐ位置に穴部１１を形成する（穴部形成工程）。

次に、図６に示されるように、上記同様に金属膜形成工程を行い、各々のチップ形成領域１および穴部１１の内面に、同時に金属膜としての銅メッキ１０ａを形成する（金属膜形成工程）。

次に、本実施形態では、この状態の半導体ウェハ２００に対して、ダイシングライン２に沿ってダイシングし、図７に示されるように、チップ単位に分割する（ダイシング工程）。このダイシングは上記同様にダイシングブレードにより行う。それにより、一方の板面および側面としての穴部１１の内面に金属膜１０ａが施された半導体チップ１０が形成される。

次に、本実施形態では、図８に示されるように、この状態の半導体チップ１０を、導電性接続材４０を介して基板３０に搭載して、接続し、さらに、アンダーフィル材５０の充填を行う（チップ搭載工程）。

その後、半導体チップ１０の一方の板面および穴部１１にて、金属膜としての銅メッキ１０ａの上にはんだ６０を配置する（はんだ配置工程）。このはんだ６０は上記同様、印刷やディスペンスなどにより形成する。

そして、ヒートシンク２０として、上記同様に、半導体チップ１０と同じ平面形状をなす板材であって、外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部２１を有するものを用意しておき、図９に示されるように、半導体チップ１０の一方の板面に対して、突起部２１を穴部１１に挿入した状態で、はんだ６０を介してヒートシンク２０を搭載する（ヒートシンク搭載工程）。

次に、上記同様に、はんだ６０を溶融および固化させて、半導体チップ１０の一方の板面および穴部１１にてヒートシンク２０をはんだ付けする（はんだ付け工程）。こうして、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の半導体装置ができあがる。

なお、本実施形態では、銅メッキ１０ａが施され個片化された半導体チップ１０を、基板３０に実装した後に、はんだ６０を配置し、ヒートシンク２０を半導体チップ１０に搭載し、はんだ付けしたが、当該個片化された半導体チップ１０に、はんだ６０を配置し、ヒートシンク２０をはんだ付けした後に、この半導体チップ１０を基板３０に搭載してもよい。

つまり、上記第１実施形態の製造方法では、半導体ウェハ２００の状態で、金属膜形成、はんだ配置、ヒートシンク搭載、はんだ付けを行った後、ダイシングを行ったが、本実施形態の製造方法は、金属膜形成までは半導体ウェハ２００で行い、その後ダイシングを行ってから、はんだ配置、ヒートシンク配置、はんだ付けを行うようにしたものである。そして、チップ搭載はダイシングの後であれば、どのタイミングで行ってもよい。

本実施形態によっても、半導体チップ１０においては、一方の板面にヒートシンク２０がはんだ付けされているだけでなく、さらに側面にもヒートシンク２０の突起部２１がはんだ付けされた構成となるため、従来よりも半導体チップ１０とヒートシンク２０との熱的接続の面積が増加し、放熱性の向上が図れる。

また、本製造方法では、半導体ウェハ２００においてチップ形成領域１および穴部１１に同時に、はんだ下地膜となる金属膜としての銅メッキ１０ａを配置しているため、半導体チップ１０の側面となる穴部１１の内面への銅メッキ１０ａの配置を、半導体チップ１０の一方の板面への、銅メッキ１０ａの形成と同時に行うことができる。そのため、穴部１１に金属膜１０ａを配置する工程を、別途設けなくてもよく、工程数の増加が回避できる。

（第３実施形態）
図１０、図１１は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。図１０は本製造方法のはんだ配置工程を示すワークの平面図、図１１は本製造方法のダイシング工程を示す図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの側面図である。本実施形態は、上記第２実施形態の製造方法を一部変形ところが相違するものであり、その相違点を中心に述べることとする。

まず、本実施形態の製造方法でも、上記同様に、半導体ウェハ２００を用意し、これに穴部１１を形成する（穴部形成工程）。次に、上記同様に金属膜形成工程を行い、各々のチップ形成領域１および穴部１１の内面に、同時に金属膜としての銅メッキ１０ａを形成する。

この後、上記第２実施形態では、ダイシング工程を行ったが、本実施形態では、図１０に示されるように、半導体ウェハ２００に対して、はんだ配置工程を行う。つまり、本製造方法では、上記第１実施形態の製造方法と同様にして、各々のチップ形成領域１および穴部１１の内面にて、銅メッキ１０ａの上に、同時に、はんだ６０を配置する（はんだ配置工程）。

次に、本製造方法では、この状態の半導体ウェハ２００に対して、ダイシング工程を行う。このダイシングは上記同様にダイシングブレードにより行う。それにより、図１１に示されるように、一方の板面および側面としての穴部１１の内面にはんだ６０が施された半導体チップ１０が形成される。

その後は、本製造方法では、上記第２実施形態の製造方法におけるヒートシンク搭載工程、はんだ付け工程、チップ搭載工程を行うが、この場合も、ヒートシンク搭載工程およびはんだ付け工程は、チップ搭載工程の前でも後でもよい。こうして、本実施形態においても、上記第２実施形態の製造方法と同じく、上記第１実施形態に示したのと同様の半導体装置ができあがる。

このように、本実施形態と上記第２実施形態とを比べると、上記第２実施形態の製造方法では、金属膜形成までは半導体ウェハ２００で行い、その後ダイシングを行ってから、はんだ配置、ヒートシンク配置、はんだ付けを行うようにしたが、本実施形態の製造方法では、はんだ配置までは半導体ウェハ２００で行い、その後ダイシングを行ってから、ヒートシンク配置、はんだ付けを行うようにしている。

そして、本実施形態によっても、半導体チップ１０においては、一方の板面にヒートシンク２０がはんだ付けされているだけでなく、さらに側面にもヒートシンク２０の突起部２１がはんだ付けされた構成となるため、従来よりも半導体チップ１０とヒートシンク２０との熱的接続の面積が増加し、放熱性の向上が図れる。

また、本製造方法によっても、半導体ウェハ２００においてチップ形成領域１および穴部１１に同時に、はんだ下地膜となる金属膜としての銅メッキ１０ａおよびはんだ６０を配置しているため、半導体チップ１０の側面となる穴部１１の内面への銅メッキ１０ａおよびはんだ６０の配置を、半導体チップ１０の一方の板面への、銅メッキ１０ａの形成およびはんだ６０の配置と同時に行うことができる。そのため、工程数の増加が回避できる。

（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の要部の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。また、図１３は本実施形態の製造方法におけるヒートシンク搭載工程を示すワークの平面図である。本実施形態の製造方法について、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。

上記第１実施形態では、ヒートシンク搭載工程において、隣り合うチップ形成領域１の間に位置する１個の穴部１１について、当該隣り合うチップ形成領域１に搭載されたヒートシンク２０の突起部２１同士を、ダイシングライン２上では互いに離れた状態としつつ一緒に挿入していた。

それにより、上記第１実施形態では、半導体チップ１０と同様の矩形板状をなすヒートシンク２０において、４つの辺の各々に突起部２１が設けられ、これらが半導体チップ１０の４つの辺に設けられた穴部１１に挿入されてはんだ付けされていた。

それに対して、本実施形態では、図１２に示されるように、半導体チップ１０と同様の矩形板状をなすヒートシンク２０において、対向する２つの辺のみに突起部２１を設け、これらを半導体チップ１０の同じく２つの辺に設けた穴部１１に挿入してはんだ付けしている。

この場合、本実施形態の製造方法におけるヒートシンク搭載工程では、図１３に示されるように、隣り合うチップ形成領域１の間に位置する１個の穴部１１について、１個の突起部２１が挿入されるだけとなる。ただし、この場合にも、１個の穴部１１に挿入される１個の突起部２１は、ダイシングライン２に重ならないように配置する必要がある。

なお、本第４実施形態については、上記第２および第３実施形態に示した製造方法を組み合わせてもよいことはもちろんである。

（第５実施形態）
図１４は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置の概略側面構成を示す図である。本実施形態では、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとするが、本実施形態は、それ以外の上記各実施形態とも、組み合わせて適用することが可能である。

図１４に示されるように、本実施形態では、半導体チップ１０の側面を構成する穴部１１が、半導体チップ１０の一方の板面側から他方の板面側へ細くなったテーパ状の貫通穴として構成されている。

それによれば、特に蒸着やスパッタなどによって穴部１１の内面に金属膜１０ａを形成するときに、穴部１１の内面が当該板面に垂直な面である場合に比べて、膜材料が付着しやすく、均一で安定した膜厚が確保しやすい。

（第６実施形態）
図１５は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置の概略側面構成を示す図である。上記各実施形態では、半導体チップ１０の側面を構成する穴部１１は、半導体チップ１０の両板面間すなわち厚さ方向に貫通する貫通穴であったが、本実施形態では、穴部１１は、半導体チップ１０の一方の板面には開口するが、他方の板面では閉塞した底部を有する穴として構成されている。このような有底の穴部１１の構成は、上記各実施形態に適用が可能である。

（第７実施形態）
図１６〜図１９は、本発明の第７実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。図１６は本製造方法の金属膜形成工程を示すワークの平面図、図１７は本製造方法のダイシング工程を示す図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの側面図、図１８は本製造方法のチップ搭載工程を示すワークの側面図、図１９は本製造方法のヒートシンク搭載工程を示すワークの側面図である。本実施形態は上記第２実施形態の製造方法において穴部１１の形状を変形したところが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。

上記第２実施形態では、チップ形成領域１の外周に穴部１１を不連続に複数個設けたが（上記図６参照）、図１６に示されるように、本実施形態の製造方法では、穴部１１を上記第６実施形態と同様に非貫通の有底の穴とし、さらにチップ形成領域１の外周の全周に設けている。つまり、本実施形態の穴部形成工程にて形成される穴部１１は、チップ形成領域１の全周囲を取り囲む溝として構成されている。

この場合、チップ形成領域１の全周囲を取り囲む穴部１１が、もし貫通穴であるとすると、半導体ウェハ２００が分断されてしまい、ウェハの様をなさないことは明らかである。

そして、本実施形態では、上記第２実施形態と同様、図１６〜図１９に示されるように、はんだ配置、ダイシング、基板３０へのチップ搭載、ヒートシンク搭載、はんだ付けを行うことにより、半導体装置ができあがる。

この半導体装置においては、上述のように溝形状の穴部１１と、これに対応した形状の突起部２１とを有する構成となるが、その効果は、上記同様である。また、本第７実施形態は、上記第３実施形態の製造方法に組み合わせてもよいし、また、上記第１実施形態の製造方法において、本実施形態のようなチップ形成領域１の全周囲を取り囲む溝としての穴部１１を採用してもよいことはもちろんである。

（第８実施形態）
図２０は、本発明の第８実施形態に係る半導体装置の概略側面構成を示す図である。本実施形態は、上記第１実施形態の製造方法に適用が可能であり、ここでは、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。

図２０に示されるように、本実施形態では、上記第１実施形態と同様、穴部形成工程で形成される穴部１１は、半導体ウェハ２００の一面から他面まで半導体ウェハ２００を貫通する貫通穴である。ここで、本実施形態では、用意されるヒートシンク２０の突起部２１の突出長さを、穴部１１の深さよりも大きいものとする。

そして、ヒートシンク搭載工程では、穴部１１に挿入されたヒートシンク２０の突起部２１の挿入先端部を、穴部１１より突出させる。つまり、突出部２１を、半導体チップ１０の他方の板面となる半導体ウェハ２００の他面より突出させる。

その後、上記第１実施形態と同様に、ダイシング工程の後に、半導体チップ１０を基板３０に搭載して接続するが、このとき、図２０に示されるように、半導体チップ１０の他方の板面にて穴部１１より突出する突起部２１の挿入先端部を、基板３０にはんだ付けする。

本実施形態によれば、この突起部２１と基板３０とのはんだ接合部により、半導体チップ１０と基板３０との接合強度が向上する。その結果、アンダーフィル材が不要となるという効果もある。

なお、本実施形態は、上記第２実施形態または第３実施形態と組み合わせてもよい。つまり、上記第２、第３実施形態の製造方法において、穴部形成工程で形成される穴部１１が、半導体ウェハ２００の一面から他面まで半導体ウェハ２００を貫通する貫通穴であるとき、用意されるヒートシンク２０の突起部２１の突出長さを、穴部１１の深さよりも大きいものとする。

そして、ダイシングされ個片化された半導体チップ１０に対して、当該半導体チップ１０の一方の板面側からヒートシンク２０を搭載するが、このヒートシンク搭載工程では、穴部１１に挿入されたヒートシンク２０の突起部２１を半導体チップ１０の他方の板面より突出させるようにする。そして、ヒートシンク２０をはんだ付けする。

その後は、半導体チップ１０を基板３０に接続するとともに、半導体チップ１０の他方の板面にて穴部１１より突出する突起部２１の挿入先端部を、基板３０にはんだ付けすればよい。

このように、本第８実施形態を上記第２、第３実施形態と組み合わせた場合でも、上記したように、突起部２１と基板３０とのはんだ接合部により、半導体チップ１０と基板３０との接合強度が向上する。

なお、本実施形態においては、上記突起部２１の挿入先端部がはんだ付けされる基板３０の部分には、当該挿入先端部が挿入される窪みを設け、この窪みに当該挿入先端部を挿入して、はんだ付けを行ってもよい。そうすれば、さらに、突起部２１と基板３０とのはんだ接合部による上記接合強度が向上する。

（第９実施形態）
図２１は、本発明の第９実施形態に係るヒートシンク２０の単体構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

図２１に示されるように、本実施形態のヒートシンク２０は、突起部２１の外側にさらに板状をなす板部２２が一体に設けられているため、突起部２１に伝わった半導体チップ１０の熱を、この板部２２を介して更に効率よく放熱することが可能となる。

本実施形態のヒートシンク２０は、上記第２または第３実施形態のようなダイシングしてから、半導体チップ１０に対してヒートシンク２０を搭載する製造方法に用いることができる。上記第１実施形態の製造方法では、半導体ウェハ２００の穴部１１に突起部１１を挿入するときに板部２２がウェハに干渉して入らないためである。

（他の実施形態）
なお、上記第１実施形態においては、半導体ウェハ２００の一面に形成される金属膜１０ａの平面パターンは、チップ形成領域１の中央部に矩形状に形成されたものであったが、これに限定されるものではない。たとえば、チップ形成領域１において、より小面積の部分に金属膜１０ａが形成されたものでもよいし、チップ形成領域１の全体およびダイシングライン２上、つまり、半導体ウェハ２００の一面の全面に金属膜１０ａを形成してもよい。

本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ概略断面図である。 第1実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。 図２に続く製造方法を示す工程図である。 （ａ）は図２に示される製造方法に用いるヒートシンクの概略平面図、（ｂ）は同ヒートシンクの概略側面図である。 ヒートシンクが接続された半導体チップの概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法の金属膜形成工程を示すワークの平面図である。 第２実施形態に係る製造方法のダイシング工程を示す図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの側面図である。 第２実施形態に係る製造方法のチップ搭載工程を示すワークの側面図である。 第２実施形態に係る製造方法のヒートシンク搭載工程を示すワークの側面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法のはんだ配置工程を示すワークの平面図である。 第２実施形態に係る製造方法のダイシング工程を示す図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの側面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体装置の要部の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 第４実施形態の製造方法におけるヒートシンク搭載工程を示すワークの平面図である。 本発明の第５実施形態に係る半導体装置の概略側面図である。 本発明の第６実施形態に係る半導体装置の概略側面図である。 本発明の第７実施形態に係る半導体装置の製造方法のはんだ配置工程を示すワークの平面図である。 第７実施形態に係る製造方法のダイシング工程を示す図であって、（ａ）はワークの平面図、（ｂ）はワークの側面図である。 第７実施形態に係る製造方法のチップ搭載工程を示すワークの側面図である。 第７実施形態に係る製造方法のヒートシンク搭載工程を示すワークの側面図である。 本発明の第８実施形態に係る半導体装置の概略側面図である。 本発明の第９実施形態に係るヒートシンクの単体構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１ チップ形成領域
２ ダイシングライン
１０ 半導体チップ
１０ａ 金属膜
１１ 穴部
２０ ヒートシンク
２１ 突起部
３０ 基板
６０ はんだ
２００ 半導体ウェハ

Claims (6)

1. 半導体チップ（１０）の一方の板面にヒートシンク（２０）を熱的に接続し、前記半導体チップ（１０）の他方の板面にて前記半導体チップ（１０）を基板（３０）に接続してなる半導体装置を製造する製造方法であって、
   前記半導体チップ（１０）が形成されるチップ形成領域（１）を一面に複数個有するウェハであって、各々の前記チップ形成領域（１）を区画するダイシングライン（２）に沿ってダイシングされるようになっている半導体ウェハ（２００）を用意する工程と、
   前記ヒートシンク（２０）として、前記チップ形成領域（１）と同じ平面形状をなす板材であって、外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部（２１）を有するものを用意する工程と
   前記半導体ウェハ（２００）における前記ダイシングライン（２）を跨ぐ位置に配置され前記半導体ウェハ（２００）の一面側に開口する穴部（１１）を形成する穴部形成工程と、
   各々の前記チップ形成領域（１）および前記穴部（１１）の内面に、同時にはんだ濡れ性を有する金属膜（１０ａ）を配置する金属膜形成工程と、
   各々の前記チップ形成領域（１）および前記穴部（１１）の内面にて、前記金属膜（１０ａ）の上に同時にはんだ（６０）を配置するはんだ配置工程と、
   前記半導体ウェハ（２００）の前記一面における各々の前記チップ形成領域（１）に対して、前記突起部（２１）を前記穴部（１１）に挿入した状態で、前記はんだ（６０）を介して前記ヒートシンク（２０）を搭載するヒートシンク搭載工程と、
   前記各工程の後、前記はんだ（６０）を溶融および固化させて、各々の前記チップ形成領域（１）および前記穴部（１１）にて前記ヒートシンク（２０）をはんだ付けするはんだ付け工程と、
   次に、前記半導体ウェハ（２００）を前記ダイシングライン（２）に沿ってダイシングしてチップ単位に分割するダイシング工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記ヒートシンク搭載工程では、隣り合う前記チップ形成領域（１）の間に位置する前記穴部（１１）に、当該隣り合う前記チップ形成領域（１）に搭載された前記ヒートシンク（２０）の前記突起部（２１）同士を、前記ダイシングライン（２）上で互いに離れた状態で一緒に挿入することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記穴部形成工程で形成される前記穴部（１１）は、前記半導体ウェハ（２００）の一面から他面まで前記半導体ウェハ（２００）を貫通する貫通穴であり、
   前記用意されるヒートシンク（２０）の前記突起部（２１）の突出長さは、前記穴部（１１）の深さよりも大きいものであり、
   前記ヒートシンク搭載工程では、前記穴部（１１）に挿入された前記ヒートシンク（２０）の前記突起部（２１）の挿入先端部を、前記穴部（１１）より突出させるようにし、
   前記ダイシング工程の後に、前記半導体チップ（１０）を前記基板（３０）に接続するとともに、前記穴部（１１）より突出する前記突起部（２１）の挿入先端部を、前記基板（３０）にはんだ付けすることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 半導体チップ（１０）の一方の板面にヒートシンク（２０）を熱的に接続し、前記半導体チップ（１０）の他方の板面にて前記半導体チップ（１０）を基板（３０）に接続してなる半導体装置を製造する製造方法であって、
   前記半導体チップ（１０）が形成されるチップ形成領域（１）を一面に複数個有するウェハであって、各々の前記チップ形成領域（１）を区画するダイシングライン（２）に沿ってダイシングされるようになっている半導体ウェハ（２００）を用意する工程と、
   前記半導体ウェハ（２００）における前記ダイシングライン（２）を跨ぐ位置に配置され前記半導体ウェハ（２００）の一面側に開口する穴部（１１）を形成する穴部形成工程と、
   各々の前記チップ形成領域（１）および前記穴部（１１）の内面に、同時にはんだ濡れ性を有する金属膜（１０ａ）を配置する金属膜形成工程と、
   前記各工程の後、前記半導体ウェハ（２００）を前記ダイシングライン（２）に沿ってダイシングしてチップ単位に分割することにより、側面に前記穴部（１１）を有する前記半導体チップ（１０）を形成するダイシング工程と、
   前記ダイシングされた半導体チップ（１０）の前記一方の板面および前記穴部（１１）にて、前記金属膜（１０ａ）の上にはんだ（６０）を配置するはんだ配置工程と、
   前記ヒートシンク（２０）として、前記半導体チップ（１０）と同じ平面形状をなす板材であって、外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部（２１）を有するものを用意し、前記半導体チップ（１０）の前記一方の板面に対して、前記突起部（２１）を前記穴部（１１）に挿入した状態で、前記はんだ（６０）を介して前記ヒートシンク（２０）を搭載するヒートシンク搭載工程と、
   次に、前記はんだ（６０）を溶融および固化させて、前記半導体チップ（１０）の前記一方の板面および前記穴部（１１）にて前記ヒートシンク（２０）をはんだ付けするはんだ付け工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 半導体チップ（１０）の一方の板面にヒートシンク（２０）を熱的に接続し、前記半導体チップ（１０）の他方の板面にて前記半導体チップ（１０）を基板（３０）に接続してなる半導体装置を製造する製造方法であって、
   前記半導体チップ（１０）が形成されるチップ形成領域（１）を一面に複数個有するウェハであって、各々の前記チップ形成領域（１）を区画するダイシングライン（２）に沿ってダイシングされるようになっている半導体ウェハ（２００）を用意する工程と、
   前記半導体ウェハ（２００）における前記ダイシングライン（２）を跨ぐ位置に配置され前記半導体ウェハ（２００）の一面側に開口する穴部（１１）を形成する穴部形成工程と、
   各々の前記チップ形成領域（１）および前記穴部（１１）の内面に、同時にはんだ濡れ性を有する金属膜（１０ａ）を配置する金属膜形成工程と、
   各々の前記チップ形成領域（１）および前記穴部（１１）の内面にて、前記金属膜（１０ａ）の上に同時にはんだ（６０）を配置するはんだ配置工程と、
   前記各工程の後、前記半導体ウェハ（２００）を前記ダイシングライン（２）に沿ってダイシングしてチップ単位に分割することにより、側面に前記穴部（１１）を有する前記半導体チップ（１０）を形成するダイシング工程と、
   前記ヒートシンク（２０）として、前記半導体チップ（１０）と同じ平面形状をなす板材であって、外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部（２１）を有するものを用意し、前記半導体チップ（１０）の前記一方の板面に対して、前記突起部（２１）を前記穴部（１１）に挿入した状態で、前記はんだ（６０）を介して前記ヒートシンク（２０）を搭載するヒートシンク搭載工程と、
   次に、前記はんだ（６０）を溶融および固化させて、前記半導体チップ（１０）の前記一方の板面および前記穴部（１１）にて前記ヒートシンク（２０）をはんだ付けするはんだ付け工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 半導体チップ（１０）と、前記半導体チップ（１０）の一方の板面にはんだ付けされて熱的に接続されたヒートシンク（２０）と、前記半導体チップ（１０）の他方の板面にて前記半導体チップ（１０）に接続された基板（３０）とを備え、
   前記ヒートシンク（２０）は、前記半導体チップ（１０）と同じ平面形状をなす板材であって、外周端部にはその板面と直交する方向に突出する突起部（２１）を有しており、
   前記半導体チップ（１０）の側面には前記半導体チップ（１０）の前記一方の板面に開口する穴部（１１）が設けられ、前記突起部（２１）は前記穴部（１１）に挿入されて前記穴部（１１）にはんだ付けされて熱的に接続されていることを特徴とする半導体装置。

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