JP4979661B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にパッケージ外形の薄形化が可能な、半導体装置とその製造方法に関する。

電子応用機器の軽薄短小化の要求に応じるため、半導体装置の外形寸法及び外形寸法に準じる実装面積は小型化の一途をたどっている。その最終形態が半導体ペレットを直接実装するベアチップ実装、あるいはチップサイズと外形寸法とが同等になるチップサイズパッケージである。しかし、いずれも半導体ペレットを剥き出しで実装するため、耐湿性と信頼性の点では、未だ樹脂で封止したものに分がある。

図６に、樹脂封止した形態で、比較的小型化した半導体装置の例を示した。トランジスタ等の素子が形成された半導体ペレット１がリードフレームのアイランド２上に半田等のろう材によって固着実装され、半導体ペレット１の電極パッドとリード端子３とがワイヤ４で接続され、半導体ペレット１の周辺部分が樹脂５で被覆され、樹脂５の外部にリード端子３の先端部分が導出され、導出されたリード端子３が、２回折り曲げられた形状を有している。（例えば特開平０５−１２９４７３号）。

しかしながら、リード端子３を樹脂の外側に導出する形状では、リード端子３が突出する分だけ実装面積が増大し、小型化が困難である欠点があった。

また、ボンディングワイヤを用いる構成では、そのループ高さの制約から封止外形の薄形化が困難である欠点があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされ、第１の面と該第１の面に対向する第２の面を有し、半導体ペレットの第１の面に設けられた電極と前記第２の面が電気的に接続された板状の６面体から成る第１の電極と、前記半導体ペレットの第２の面に設けられた電極と第１の面が電気的に接続された板状の第２の電極と、前記第２の電極と一体で、前記半導体ペレットの周囲から前記半導体ペレットの前記第１の面に延在する板状の延在部と、前記延在部と一体で、前記第１の電極の前記第１の面が設けられた側に第１の面が設けられた板状の第３の電極とを有するリードフレームを用意し、前記第１の電極の前記第１の面がある側の第１の金型に剥離シートを設け、前記第１の金型と、該第１の金型と対向する第２の金型で形成されるキャビティに前記リードフレームを設置し、前記剥離シートに前記第１の電極の前記第１の面および前記第３の電極の前記第１の面を当接しながら前記キャビティ内に樹脂を注入して樹脂封止体を形成し、前記金型から取り出し、前記剥離シートから前記樹脂封止体を剥離し、前記樹脂封止体の第１の面内に、前記第１の電極の前記第１の面および前記第３の電極の前記第１の面を露出させ、前記第３の電極の前記第１の面と角部を構成する第２の面が前記樹脂封止体の前記第１の面と角部を構成する第２の面内に露出するように、前記第３の電極を前記リードフレームから分離する事により解決するものである。

この製造方法により、樹脂封止体の一方の面に、電極の頭部を露出させることができる。

以上に説明した本発明の半導体装置は、樹脂層１８の表面にベース・エミッタ・コレクタ用の電極が露出した構成である。従って実装基板に対して各電極を対向接着することが可能であるので、半導体装置の実装面積を大幅に縮小できるものである。

更に、半導体ペレット１０を樹脂層１８で完全に被覆することが出来るので、装置の耐湿性を維持し信頼性の高いものにすることが出来る。

更に、ボンディングワイヤを用いないので、樹脂層１８の厚みを容易に薄く設計することが出来、機器側のへ矩形化の要求に応じることが出来る。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の半導体装置を示す（Ａ）上面図と（Ｂ）断面図である。半導体ペレット１０には、各種前処理工程によってトランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴなどの、３端子型の半導体素子が形成されている。バイポーラトランジスタ素子を例にすれば、半導体ペレット１０の裏面側をコレクタとし、表面側にはベースとなる領域とエミッタとなる領域とを拡散手法によって形成し、半導体ペレット１０上部にベース及びエミッタ用の外部接続用の電極パッド１１を形成したものである。

１２はアイランドであり、その表面に半田、金などの導電性のプリフォーム剤１３によって半導体ペレット１０をダイボンドしている。半導体ペレット１０の電極パッド１１の上には、同じく半田、金などのプリフォーム剤１４によってポスト電極１５が接着されている。

アイランド１２からは０．２〜０．５ｍｍ程度の幅で延在部１２ａが連続して延在しており、その延在部１２ａは、アイランド１２との付け根部分で上方に折り曲げられ、再度折り曲げられて水平に延在する。樹脂層１８はアイランド１２の周囲を被覆して、半導体チップ１０を封止する。樹脂層１８の上部にはポスト電極１５の先端部分と、アイランドの延在部１２ａの露出部１２ｂが露出する。アイランド１２の表面と露出部１２ｂとの高さの差は０．２〜１．０ｍｍである。ポスト電極１５は鉄、銅、アルミニウム等の導電素材からなる板状素材であり、ベースとエミッタの電極パッド１１に接続されて各々ベース電極とエミッタ電極として導出される。アイランドの延在部１２ａはアイランド１２を経由して半導体ペレット１０の裏面側に電気的に接続され、コレクタ電極として導出される。

アイランド１２は鉄あるいは銅系の合金素材からなり、０．１５ｍｍ程度の板厚を具備する。この上に厚みが２００μｍ程度の半導体ペレット１０が、膜厚２０〜３０μｍのプリフォーム剤１３を介して固着されている。半導体ペレット１０の上には板厚が０．１ｍｍ程度のポスト電極１５が、膜厚２０〜３０μｍのプリフォーム剤１４を介して固着されている。この時、ポスト電極１５は必ずしも電極パッド１２と同じ大きさである必要がなく、電気的接続が保たれていればよい。従って、半導体ペレット１０の大きさの範囲内、場合によっては半導体ペレット１０からはみ出すような形態で任意の大きさとピッチ間隔で配置することが可能である。従って、樹脂層１８の表面に、ベース、エミッタ、コレクタ電極の端子配列を任意のピッチと露出面積・形状で配置することが出来る。また、樹脂封止後、ポスト電極１５と露出部１２ｂに対して半田ボールのような接続部材を改めて接着することも可能である。なお、アイランド１２裏面側には０．１ｍｍ程度の厚みで樹脂層１８が形成されている。

斯かる構成は、従来のボンディングワイヤを用いることがないので、樹脂層１８の厚みを薄形化することが出来る。また、アイランドの延在部１２ａを利用することによって、コレクタ電極を導出するのが容易である。

図２は、斯かる半導体装置の製造方法の、第１の実施の形態を示したものである。以下に詳細に説明する。
第１工程：図２（Ａ）（Ｂ）参照
１枚の素材からエッチングあるいは打ち抜き加工することにより、アイランド１２を多数個形成したリードフレーム２０を準備する。各アイランド１２は延在部１２ａによってリードフレーム２０に保持される。延在部１２ａはアイランド１２の付け根付近で折り曲げられる。また、図２（Ｂ）に示したように、延在部１２ａを２回折り曲げた構造でも良い。

第２工程：図３（Ａ）参照
アイランド１２表面にプリフォーム剤１３を供給し、前処理が終了した半導体ペレット１０をプリフォーム剤１３の上に設置して、半導体ペレット１０をダイボンドする。

第３工程：図３（Ｂ）参照
半導体ペレット１０の電極パッド１１上にプリフォーム剤１４を供給し、別途に形成したポスト電極１５を固定する。ポスト電極１５の高さと、延在部の露出部１２ｂとが大略同じ高さになるように、ポスト電極１５の板厚が選択される。

第４工程：図３（Ｃ）参照
半導体ペレット１０とポスト電極１５を設置したリードフレーム２０を金型のキャビティ内に設置し、各半導体装置毎にアイランド１２の周囲を樹脂層１８でトランスファーモールドする。このとき、樹脂層１８はポスト電極１５と延在部１２ａの上部を完全に埋没する。

第５工程：図４（Ａ）参照
金型からリードフレーム２０を取り出し、樹脂層１８の表面を研磨する。研磨には、例えばダイシング装置のダイシングブレードを用いる。各半導体装置の高さが一定高さになるように、且つ、樹脂層１８の表面にポスト電極１５の表面と延在部の露出部１２ｂとが露出するまで研磨する。このとき、ポスト電極１５と露出部１２ｂの表面を０．０１〜０．０８ｍｍ程度削るように制御する。前記ブレードには様々な板厚のものが準備されており、比較的厚めのブレードを用いて、切削を複数回繰り返すことで全体を削る。尚、ダイシングブレードの他に砥石によっても平坦面を形成することが可能である。

第６工程：図４（Ｂ）（Ｃ）参照
そして、アイランド１２の延在部１２ａを切断して、各半導体装置をリードフレーム２０から分離し、図４（Ｃ）に示したような本発明の装置を得る。なお、ポスト電極１５等に半田ボール等を接続する場合は、第５工程の後に行ってから第６工程を行う。また、金属メッキ層を形成する場合も同様である。

図５は、製造方法における第２の実施の形態を示すものである。先の形態とは第１〜第３工程までは同一であるので説明を省略する。

第４工程：図５（Ａ）参照
ポスト電極１５を形成した半導体ペレット１０を、金型２１内に設置する。金型のキャビティ内には剥離シート２２（例えば、商品名ＥＴＳＥ：日東電工）をあらかじめ設置しておき、剥離シート２２にポスト電極１５と露出部１２ｂの頭部を接触するようにして設置する。この状態で樹脂を注入して樹脂層１８を形成する。

第５工程：図５（Ｂ）参照
素子を金型から取り出し、剥離シート２２を剥離すると、樹脂層１８の表面に第１と第２のポスト電極１５、１６の頭部が露出した構造を得ることが出来る。突出した部分をダイシング装置で研磨し、そして、リードフレームからアイランド１２の延在部を切断・分離することで図４（Ｃ）と同様の個別半導体装置を形成する。露出したポスト電極１５と露出部１２ｂの表面に半田ボールなどの突出電極を形成する場合には、剥離シートを除去した後に実施する。剥離シートを用いることにより、研磨する樹脂の量を減らすことが出きる。

以上に説明した本発明の半導体装置は、樹脂層１８の表面にベース・エミッタ・コレクタ用の電極が露出した構成である。従って実装基板に対して各電極を対向接着することが可能であるので、半導体装置の実装面積を大幅に縮小できるものである。

更に、半導体ペレット１０を樹脂層１８で完全に被覆することが出来るので、装置の耐湿性を維持し信頼性の高いものにすることが出来る。

更に、ボンディングワイヤを用いないので、樹脂層１８の厚みを容易に薄く設計することが出来、機器側のへ矩形化の要求に応じることが出来る。

本発明を説明するための平面図と断面図である。 本発明の製造方法を示す斜視図である。 本発明の製造方法を示す断面図である。 本発明の製造方法を示す断面図と斜視図である。 本発明の製造方法の第２の実施の形態を示す断面図である。 従来例を説明するための断面図である。

Claims (3)

1. 第１の面と該第１の面に対向する第２の面を有し、半導体ペレットの第１の面に設けられた電極と前記第２の面が電気的に接続された板状の６面体から成る第１の電極と、前記半導体ペレットの第２の面に設けられた電極と第１の面が電気的に接続された板状の第２の電極と、前記第２の電極と一体で、前記半導体ペレットの周囲から前記半導体ペレットの前記第１の面に延在する板状の延在部と、前記延在部と一体で、前記第１の電極の前記第１の面が設けられた側に第１の面が設けられた板状の第３の電極とを有するリードフレームを用意し、
   前記第１の電極の前記第１の面がある側の第１の金型に剥離シートを設け、前記第１の金型と、該第１の金型と対向する第２の金型で形成されるキャビティに前記リードフレームを設置し、前記剥離シートに前記第１の電極の前記第１の面および前記第３の電極の前記第１の面を当接しながら前記キャビティ内に樹脂を注入して樹脂封止体を形成し、
   前記金型から取り出し、前記剥離シートから前記樹脂封止体を剥離し、前記樹脂封止体の第１の面内に、前記第１の電極の前記第１の面および前記第３の電極の前記第１の面を露出させ、前記第３の電極の前記第１の面と角部を構成する第２の面が前記樹脂封止体の前記第１の面と角部を構成する第２の面内に露出するように、前記第３の電極を前記リードフレームから分離する事を特徴とした半導体装置の製造方法。
   
2. 前記半導体ペレットは、３端子型の半導体素子である請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記第１の電極は二つ設けられて、前記３端子型の半導体素子の２端子と電気的に接続され、前記第３の電極は、前記３端子型の半導体素子の残りの１端子が電気的に接続される請求項２に記載の半導体装置の製造方法。

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