JP6336298B2

JP6336298B2 - 半導体装置

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Publication number: JP6336298B2
Application number: JP2014046583A
Authority: JP
Inventors: 雄一中尾; 保博不破
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2014-03-10
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-03-10
Also published as: JP2015170809A

Description

本発明は、半導体装置に関する。

半導体チップを内蔵した半導体装置が広く提案されている。特許文献１には、半導体チップ、複数のリードおよび封止樹脂を備えた半導体装置が開示されている。複数のリードは、半導体チップへの導通経路を構成する。また、複数のリードのうち封止樹脂から露出した部位は、この半導体装置を実装するための外部電極として用いられる。また、この半導体装置の製造方法においては、複数のリードに繋がり、これらの複数のリードを支持する支持リードが設けられることが一般的である。支持リードによって複数のリードを支持することにより、半導体チップのマウントや、ワイヤのボンディングを安定して行うことができる。

複数のリードを用いた構成においては、半導体装置の厚さに複数のリードの厚さが含まれる。上述したとおり、半導体装置の製造工程においてある程度の剛性が期待されているため、複数のリードの厚さを薄くすることには限界がある。このため、半導体装置の薄型化が阻害される。

特開２０１３−２５１４４５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。

本発明の第一の側面によって提供される半導体装置は、主面およびこの主面に設けられた複数の電極パッドを有する半導体チップと、前記半導体チップの少なくとも一部を覆い、かつ実装面を有する封止樹脂と、前記複数の電極パッドに導通し、かつ前記実装面から露出する複数の外部電極と、を備える半導体装置であって、各々が前記電極パッドに接合された内部電極および前記外部電極を有し、かつめっきによって形成された複数の導電部材を有す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、前記封止樹脂は、前記実装面を有する第一層とこの第一層に積層された第二層を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第一層は、前記半導体チップから離間している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第二層は、前記半導体チップと前記第一層との間に介在する部分を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第二層は、前記半導体チップの少なくとも一部を覆っている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第一層は、複数の貫通孔を有しており、前記複数の導電部材のうち前記複数の貫通孔を通じて前記実装面から露出した部分が前記外部電極とされている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記外部電極の平面視における外縁は、前記貫通孔と一致している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電部材は、前記封止樹脂の前記第一層と前記第二層との間に介在し、かつ前記内部電極と前記外部電極とに繋がる配線部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電部材は、前記貫通孔を囲む環状部を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記内部電極は、前記半導体チップの前記電極パッドと前記封止樹脂の前記第一層とに挟まれている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電部材は、前記実装面側に位置する補助層と、この補助層に積層された主層と、を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記主層は、前記補助層よりも厚い。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記補助層は、無電解めっきによって形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記主層は、電解めっきによって形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記補助層は、Ｃｕからなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記主層は、Ｃｕからなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記補助層は、前記第一層の前記貫通孔の内面を覆っている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記補助層は、前記第一層の前記貫通孔を取り囲む領域において、前記第一層に接している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記補助層は、前記第二層に接しない。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記外部電極の表層は、外部めっき層によって構成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記外部めっき層は、Ｎｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層が内側からこの順で積層されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記外部めっき層は、Ｓｎからなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の外部電極は、前記封止樹脂の前記実装面の外縁に対して平面視において内方に位置している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の導電部材は、前記封止樹脂の前記実装面の外縁に対して平面視において内方に位置している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の外部電極は、平面視において前記半導体チップに対して外方に退避した位置に設けられている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体チップのすべてが、前記封止樹脂によって覆われている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記半導体チップのうち前記主面とは反対側を向く面が、前記封止樹脂から露出している。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電極パッドは、Ｎｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層が内側からこの順で積層されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、２つの前記半導体チップと、一方の前記半導体チップの前記電極パッドと他方の前記半導体チップの前記電極パッドとに導通し、かつ前記実装面に露出しないとともに、めっきによって形成された追加の導電部材と、を備える。

本発明の第二の側面によって提供される半導体装置の製造方法は、支持基板の支持面に、複数の貫通孔を有する絶縁材料からなる第一層を形成する工程と、前記支持面のうち前記複数の貫通孔から露出する部分、前記複数の貫通孔の内側面および前記第一層の表面の一部を各々が覆う複数の導電体を形成する工程と、前記複数の導電体のうち前記第一層上に位置する部分に半導体チップの複数の電極パッドを接合する工程と、前記半導体チップの少なくとも一部を覆う絶縁材料からなる第二層を形成する工程と、前記支持基板を剥離する工程と、を備え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、前記支持基板は、基材、およびこの基材の片面を覆いかつ前記支持面を有するとともに所定温度において接合力が低下する接合層を有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記基材は、表面に熱酸化処理を施したＳｉからなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記支持基板を剥離する工程の後に、前記複数の導電体のうち前記第一層から露出する部分に外部めっき層を形成する工程を備える。

このような構成によれば、前記内部電極および前記外部電極を有する前記導電部材が、めっきによって形成されている。めっきによって形成された前記導電部材は、たとえば前記半導体チップの支持や導通経路の構成を果たすリードと比べて顕著に薄い。したがって、前記半導体装置の薄型化を図ることができる。

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。

本発明の第一実施形態に基づく半導体装置を示す底面図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１の半導体装置を示す要部拡大断面図である。図１の半導体装置を示す要部拡大断面図である。図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図１のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。図１の半導体装置の製造方法に用いられる支持基板の一例を示す斜視図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部斜視図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部斜視図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。図１の半導体装置の製造方法の一例を示す要部断面図である。本発明の第二実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。本発明の第二実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。本発明の第二実施形態に基づく半導体装置を示す断面図である。本発明の第三実施形態に基づく半導体装置を示す底面図である。図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図である。

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６は、本発明の第一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、半導体チップ１、封止樹脂２および複数の導電部材３を備えている。半導体装置Ａ１の寸法の一例を挙げると、平面視において矩形状の場合、一辺の長さが１ｍｍ程度、厚さが０．１〜０．４ｍｍ程度である。

図１は、半導体装置Ａ１を示す底面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図３および図４は、半導体装置Ａ１を示す要部拡大断面図である。図５は、図１のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、図１のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。これらの図において、ｚ方向は、半導体チップ１の厚さ方向であり、ｙ方向およびｚ方向は、ｘ方向に対して直角である方向である。

半導体チップ１は、主面１０および複数の電極パッド１１を有している。主面１０は、ｚ方向下方を向いている。半導体チップ１は、本実施形態においては、ｚ方向視矩形状とされている。半導体チップ１の種類は特に限定されないが、たとえば集積回路を有するＩＣチップあるいはＬＳＩなどが例として挙げられる。半導体チップ１のサイズの一例を挙げると、平面視における一辺の長さが０．５ｍｍ程度、厚さが５０μｍ〜０．１μｍ程度である。

複数の電極パッド１１は、主面１０に設けられている。本実施形態においては、８個の電極パッド１１が設けられている。４個ずつの電極パッド１１が、ｘ方向に並べられており、ｙ方向両端付近に配置されている。図３に示すように、本実施形態の電極パッド１１は、主面１０側から順にＮｉ層１１１、Ｐｄ層１１２およびＡｕ層１１３が積層された構成とされている。Ｎｉ層１１１の厚さは、たとえば５μｍ程度である。Ｐｄ層１１２の厚さは、たとえば０．１μｍ程度である。Ａｕ層１１３の厚さは、たとえば０．１μｍ程度である。

封止樹脂２は、半導体チップ１の少なくとも一部を覆うものであり、本実施形態においては、封止樹脂２は、半導体チップ１のすべてを覆っている。封止樹脂２は、実装面２０を有している。実装面２０は、半導体装置Ａ１が回路基板などに実装される際に回路基板に正対する面であり、ｚ方向下方を向いている。

本実施形態においては、封止樹脂２は、第一層２１および第二層２２を有している。第一層２１は、実装面２０を有する層であり、絶縁性の樹脂からなる。より具体的には、本実施形態の第一層２１は、感光性エポキシ樹脂からなる。第一層２１の厚さは、たとえば
５μｍ〜１０μｍ程度である。第二層２２は、第一層２１上における実装面２０とは反対側に積層されている。第二層２２は、絶縁性の樹脂からなる。より具体的には、本実施形態の第二層２２は、エポキシ樹脂からなる。第二層２２の厚さは、たとえば０．０７ｍｍ〜０．３ｍｍ程度である。

第一層２１は、半導体チップ１から離間している。また、第二層２２は、半導体チップ１の主面１０と第一層２１との間に介在する部分を有している。本実施形態においては、第二層２２は、半導体チップ１のすべてを覆っている。

第一層２１は、複数の貫通孔２３を有している。各貫通孔２３は、第一層２１をｚ方向に貫通している。図１に示すように、本実施形態においては、８個の貫通孔２３が、平面視において封止樹脂２の四辺に沿うように配置されている。各貫通孔２３は、たとえば平面視矩形状である。また、複数の貫通孔２３は、封止樹脂２の実装面２０の外縁に対して平面視において内方に位置している。また、複数の貫通孔２３は、平面視において半導体チップ１に対して外方に退避した位置に設けられている。

複数の導電部材３は、半導体チップ１に至る導通経路を構成するものである。各導電部材３は、内部電極３３、外部電極３４、配線部３６および環状部３７を有している。また、本実施形態の導電部材３は、補助層３１および主層３２からなる。すなわち、内部電極３３、外部電極３４、配線部３６および環状部３７は、補助層３１および主層３２の二層構造となっている。

補助層３１は、ｚ方向下方側（実装面２０が位置する側）に位置している。主層３２は、補助層３１のｚ方向上方側（実装面２０が位置する側とは反対側）に積層されている。補助層３１は、たとえば無電解めっきによって形成された層であり、Ｃｕを代表例とする金属からなる。主層３２は、たとえば電解めっきによって形成された層であり、Ｃｕを代表例とする金属からなる。補助層３１の厚さは、たとえば１μｍ程度である。主層３２の厚さは、たとえば１０μｍ程度である。また、補助層３１は、外縁に存在し得る微小な端面を除き、封止樹脂２の第二層２２とは接しない。

複数の内部電極３３は、複数の電極パッド１１に各別に接合される部位であり、ｚ方向視において複数の電極パッド１１と重なっている。本実施形態においては、各内部電極３３は、はんだ１８によって電極パッド１１に接合されている。また、各内部電極３３は、はんだ１８によって接合された電極パッド１１と封止樹脂２の第一層２１とに挟まれている。

複数の外部電極３４は、半導体装置Ａ１をたとえば回路基板に実装する際に用いられるものである。複数の外部電極３４は、複数の導電部材３それぞれのうち実装面２０から露出する部位である。すなわち、複数の外部電極３４は、封止樹脂２の第一層２１の複数の貫通孔２３から複数の導電部材３の一部ずつが露出した部位である。

図１に示すように、本実施形態においては、８個の外部電極３４が、平面視において封止樹脂２の四辺に沿うように配置されている。各外部電極３４は、たとえば平面視矩形状である。また、複数の外部電極３４は、封止樹脂２の実装面２０の外縁に対して平面視において内方に位置している。また、複数の外部電極３４は、平面視において半導体チップ１に対して外方に退避した位置に設けられている。

配線部３６は、第一層２１と第二層２２との間に介在し、かつ内部電極３３と外部電極３４とに繋がっている。図１に示すように、各導電部材３において、配線部３６は、内部電極３３と外部電極３４との間の導通経路を構成しており、内部電極３３と外部電極３４との相対的な配置に応じて、細長い帯状部分や幅広い部分などを有している。特に、本実施形態においては、複数の内部電極３３がｚ方向視において半導体チップ１の内方に配置されており、複数の外部電極３４が半導体チップ１の外方に配置されている。このため、各配線部３６は、平面視において半導体チップ１の内方と外方とにわたって設けられている。

環状部３７は、貫通孔２３すなわち外部電極３４を囲む部分である。図１に示すように、環状部３７は、矩形状とされた外部電極３４のうち配線部３６が繋がっていない三辺のすべてを囲んでいる。また、外部電極３４のうち配線部３６が繋がった辺においては、配線部３６と繋がった部位以外の部位が環状部３７によって囲まれている。

本実施形態においては、図４に示すように、貫通孔２３の内面が第一層２１によって覆われている。また、貫通孔２３のうち実装面２０に開口する部分は、第一層２１によって塞がれた格好となっている。この箇所において、第一層２１は、実装面２０と面一となっている。

また、本実施形態においては、各外部電極３４の表層は、図４に示すように、外部めっき層３５によって構成されている。同図に示すように、外部めっき層３５は、実装面２０と面一とされた第一層２１に積層されている。このため、導電部材３は、外部めっき層３５の厚さ分だけ実装面２０から突出している。また、外部めっき層３５の平面視における外縁は、外部電極３４の外縁および貫通孔２３と略一致している。

本実施形態においては、外部めっき層３５は、第一層２１側から順にＮｉ層３５１、Ｐｄ層３５２およびＡｕ層３５３が積層された構成とされている。Ｎｉ層３５１の厚さは、たとえば５μｍ程度である。Ｐｄ層３５２の厚さは、たとえば０．１μｍ程度である。Ａｕ層３５３の厚さは、たとえば０．１μｍ程度である。なお、外部めっき層３５は、このような構成に限定されず、たとえば厚さが１０μｍ程度のＳｎめっき層からなる構成であってもよい。

次に、半導体装置Ａ１の製造方法の一例について、図７〜図１９を参照しつつ、以下に説明する。

図７および図８は、半導体装置Ａ１の製造方法に用いる支持基板４の一例を示している。図示された支持基板４は、複数の半導体装置Ａ１を一括して製造することが可能なサイズとされている。支持基板４は、支持面４０を有しており、本実施形態において基材４１および接合層４２からなる。基材４１は、Ｓｉ層４１１および２つの酸化層４１２からなり、その厚さがたとえば７５０μｍ程度である。Ｓｉ層４１１は、Ｓｉからなる層である。２つの酸化層４１２は、Ｓｉ層４１１のｚ方向両面に形成されており、たとえばＳｉを熱酸化することによって得られるＳｉＯ₂からなる。すなわち基材４１としては、いわゆるＳｉウエハを流用することができる。

接合層４２は、支持面４０を構成する層であり、以降の工程において製造される要素を接合によって支持する層である。本実施形態においては、接合層４２は、常温において適切な接合力を発揮し、所定温度に冷却されると接合力が顕著に減少する、所謂クールオフテープが用いられている。

次いで、図９に示すように、支持基板４の支持面４０に、第一層２１０を形成する。第一層２１０の形成は、たとえばフォトリソグラフィの手法により感光性エポキシ樹脂をパターン形成することによって行う。第一層２１０の厚さは、たとえば５μｍ〜１０μｍ程度である。このパターン形成によって、第一層２１０に複数の貫通孔２３を形成する。図１０は、支持基板４の一部を示す要部斜視図である。同図に示された領域は、１つの半導体装置Ａ１を形成するのに要する領域にほぼ相当する。図示されたように、１つの半導体装置Ａ１に含まれるべき複数の貫通孔２３は、ｚ方向視において矩形環状をなすように配置されている。第一層２１０には、このような複数の貫通孔２３が、製造されるべき複数の半導体装置Ａ１の個数に対応する個数分形成される。

次いで、図１１に示すように、補助層３１０を形成する。補助層３１０は、第一層２１０の図中上面、複数の貫通孔２３の内面および支持基板４の支持面４０のうち複数の貫通孔２３から露出した部分を覆うように形成される。補助層３１０の形成方法の一例を挙げると、無電解めっきによって金属からなるめっき層を形成する。このような金属の代表例として、Ｃｕが挙げられる。補助層３１０の厚さは、たとえば１μｍ程度である。

次いで、図１２に示すように、主層３２を形成する。主層３２は、補助層３１０上に積層されるものであり、図示されたように、ｚ方向視において貫通孔２３のすべてを覆うように形成される。さらに、主層３２のｚ方向視形状は、形成すべき複数の導電部材３のｚ方向視寸法となる。主層３２の形成方法の一例を挙げると、主層３２を形成すべきでない領域にマスク層をパターン形成した後に、このマスク層から露出した第一層２１０を電極として電解めっきによって金属からなるめっき層を形成する。このような金属の代表例として、Ｃｕが挙げられる。そして、前記マスク層を除去することにより主層３２が得られる。主層３２の厚さは、たとえば１０μｍ程度である。

次いで、エッチングによって第一層２１０のうち主層３２から露出した部分を除去する。これにより、図１３に示すように、補助層３１が得られる。補助層３１は、主層３２とｚ方向視形状が一致しており、支持基板４の支持面４０と主層３２との間に介在する。

図１４は、補助層３１および主層３２が形成された状態の支持基板４を示している。同図に示すように、補助層３１および主層３２のｚ方向視形状は、半導体装置Ａ１における複数の導電部材３の平面視形状と一致するものとされる。

次いで、図１５に示すように、半導体チップ１を搭載する。半導体チップ１の搭載は、たとえば半導体チップ１の複数の電極パッド１１あるいは、補助層３１および主層３２によって構成された部材のうち複数の内部電極３３となるべき箇所に、はんだペーストを塗布し、複数の半導体チップ１を載置する。そして、支持基板４とともに複数の半導体チップ１をリフロー炉に配置し、所定温度に加熱する。これにより、はんだ１８によって半導体チップ１の複数の電極パッド１１と複数の内部電極３３とが各別に接合される。

次いで、図１６に示すように、第二層２２０を形成する。第二層２２０の形成は、複数の半導体チップ１や主層３２および第一層２１０を覆うように、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塗布し、このエポキシ樹脂材料を硬化させることにより行う。第二層２２０を形成することにより、互いに積層された第一層２１０および第二層２２０からなる封止樹脂２００が得られる。封止樹脂２００は、図７に示した支持基板４の支持面４０側のほぼ全面にわたって形成される。

ついで、図１７に示すように、支持基板４を第二層２２０および補助層３１から支持基板４を剥離する。接合層４２として上述したクールオフテープが用いられている場合、支持基板４を所定温度に冷却することにより、接合層４２の接合力が顕著に減少する。この性質を利用して、支持基板４を剥離する。これにより、第一層２１０の図中下面および補助層３１のうち複数の貫通孔２３から露出する部分が外観に表れる。第一層２１０の図中下面および補助層３１のうち複数の貫通孔２３から露出する部分は、ともに支持基板４の支持面４０に接していた部分であるため、互いに面一である。

次いで、図１８に示すように、外部めっき層３５を形成する。外部めっき層３５は、補助層３１のうち複数の貫通孔２３から露出する部分にめっき処理を施すことによって行う。外部めっき層３５は、上述した通り、補助層３１側から順にＮｉ層３５１、Ｐｄ層３５２およびＡｕ層３５３が積層された構成となっている。あるいは、外部めっき層３５をたとえば厚さが１０μｍ程度のＳｎめっき層のみによって形成してもよい。これにより、複数の導電部材３が得られる。

この後は、図１９に示すように、たとえばダイシングブレードＤｃを用いて、封止樹脂２を複数の個片に分割するように切断する。この切断は、各々の個片に、１つずつの半導体チップ１など１つの半導体装置Ａ１を構成するのに必要な要素が含まれるように行う。この切断において、封止樹脂２００が分割されることにより、第一層２１および第二層２２を有する封止樹脂２が得られる。そして、洗浄や動作テストなどの工程を適宜経ることにより、上述した半導体装置Ａ１が得られる。

次に、半導体装置Ａ１および半導体装置Ａ１の製造方法の作用について説明する。

本実施形態によれば、図２〜図６に示すように、内部電極３３および外部電極３４を有する導電部材３が、めっきによって形成されている。めっきによって形成された導電部材３は、たとえば半導体チップ１の支持や導通経路の構成を果たすリードと比べて顕著に薄い。したがって、半導体装置Ａ１の薄型化を図ることができる。

封止樹脂２は、第一層２１および第二層２２を有する構成とされており、第一層２１は、半導体チップ１と離間し、半導体チップ１を覆っていない。このため、第一層２１は、半導体チップ１の厚さによらず、より薄いものとすることができる。また、半導体装置Ａ１の製造方法においては、半導体チップ１の重さや製造作業によって生じる力は、支持基板４によって負担される。この点からも、第一層２１（第一層２１０）をより薄く仕上げることができる。

第二層２２が半導体チップ１のすべてを覆っていることにより、半導体チップ１をより確実に保護することができる。

第一層２１が複数の貫通孔２３を有し、複数の導電部材３のうち複数の貫通孔２３から露出する部分を複数の外部電極３４とすることにより、半導体装置Ａ１を実装するのに適した所望の位置に複数の外部電極３４を設けることができる。また、複数の導電部材３のうち複数の貫通孔２３から露出しない部分を、第一層２１によって確実に絶縁することができる。

複数の外部電極３４は、ｚ方向視において封止樹脂２の外縁から内方に退避した位置にある。また、複数の外部電極３４は、ｚ方向視において半導体チップ１の外縁から外方に対しした位置にある。めっきによって形成された複数の導電部材３を採用することにより、このような配置を容易かつ適切に実現することができる。

導電部材３が、第一層２１と第二層２２との間に介在する配線部３６を有することにより、内部電極３３と外部電極３４とを適切に導通させつつ、導電部材３全体を薄型とすることができる。

導電部材３は、貫通孔２３を囲む環状部３７を有する。このため、導電部材３は、貫通孔２３から露出する外部電極３４とこれに繋がる環状部３７を有する構成となっている。これにより、ｚ方向下方から見た場合、複数の貫通孔２３が導電部材３によって完全に塞がれた構成となっている。したがって、たとえば第二層２２（第二層２２０）の形成において、第二層２２（第二層２２０）の一部が支持基板４の支持面４０側にはみ出してしまうことなどを防止することができる。

外部電極３４の表層が外部めっき層３５によって構成されていることにより、たとえば半導体装置Ａ１を実装するためのはんだを外部めっき層３５（外部電極３４の表層）に適切に付着させることができる。また、外部めっき層３５は、封止樹脂２の実装面２０からｚ方向に膨出している。これにより、はんだの付着を促進することができる。

図２０〜図２４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２０〜図２２は、本発明の第二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、半導体チップ１、封止樹脂２および複数の導電部材３を備えている。半導体装置Ａ２の寸法の一例を挙げると、平面視において矩形状の場合、一辺の長さが１ｍｍ程度、厚さが０．１〜０．４ｍｍ程度である。

図２０〜図２２は、半導体装置Ａ２を示す断面図である。図２０は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面に相当する位置における断面図である。図２１は、図１におけるＶ−Ｖ線に沿う断面に相当する位置における断面図である。図２２は、図１におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面に相当する位置における断面図である。これらの図において、ｚ方向は、半導体チップ１の厚さ方向であり、ｙ方向およびｚ方向は、ｘ方向に対して直角である方向である。

半導体チップ１は、主面１０、露出面１２および複数の電極パッド１１を有している。主面１０は、ｚ方向下方を向いている。露出面１２は、ｚ方向上方を向いており、主面１０とは反対側を向いている。半導体チップ１は、本実施形態においては、ｚ方向視矩形状とされている。半導体チップ１の種類は特に限定されないが、たとえば集積回路を有するＩＣチップあるいはＬＳＩなどが例として挙げられる。半導体チップ１のサイズの一例を挙げると、平面視における一辺の長さが０．５ｍｍ程度、厚さが５０μｍ〜０．１μｍ程度である。

複数の電極パッド１１は、主面１０に設けられている。本実施形態においては、８個の電極パッド１１が設けられている。４個ずつの電極パッド１１が、ｘ方向に並べられており、ｙ方向両端付近に配置されている。本実施形態の電極パッド１１は、主面１０側から順にＮｉ層１１１、Ｐｄ層１１２およびＡｕ層１１３が積層された構成とされている。Ｎｉ層１１１の厚さは、たとえば５μｍ程度である。Ｐｄ層１１２の厚さは、たとえば０．１μｍ程度である。Ａｕ層１１３の厚さは、たとえば０．１μｍ程度である。

封止樹脂２は、半導体チップ１の少なくとも一部を覆うものであり、本実施形態においては、封止樹脂２は、半導体チップ１のすべてを覆っている。封止樹脂２は、実装面２０を有している。実装面２０は、半導体装置Ａ２が回路基板などに実装される際に回路基板に正対する面であり、ｚ方向下方を向いている。

本実施形態においては、封止樹脂２は、第一層２１および第二層２２を有している。第一層２１は、実装面２０を有する層であり、絶縁性の樹脂からなる。より具体的には、本実施形態の第一層２１は、感光性エポキシ樹脂からなる。第一層２１の厚さは、たとえば
５μｍ〜１０μｍ程度である。第二層２２は、第一層２１上における実装面２０とは反対側に積層されている。第二層２２は、絶縁性の樹脂からなる。より具体的には、本実施形態の第二層２２は、エポキシ樹脂からなる。第二層２２の厚さは、たとえば０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ程度である。

第一層２１は、半導体チップ１から離間している。また、第二層２２は、半導体チップ１の主面１０と第一層２１との間に介在する部分を有している。本実施形態においては、第二層２２は、半導体チップ１の一部を覆っている。より詳しくは、第二層２２は、半導体チップ１の露出面１２を露出させている。第二層２２のうちｚ方向上方を向く面は、半導体チップ１の露出面１２と面一とされている。このような構成は、たとえば、図１６に示した工程の後に、第二層２２０のｚ方向上側部分を研磨し、半導体チップ１の露出面１２を露出させることによって得られる。

第一層２１は、複数の貫通孔２３を有している。各貫通孔２３は、第一層２１をｚ方向に貫通している。図２０に示すように、本実施形態においては、８個の貫通孔２３が、平面視において封止樹脂２の四辺に沿うように配置されている。各貫通孔２３は、たとえば平面視矩形状である。また、複数の貫通孔２３は、封止樹脂２の実装面２０の外縁に対して平面視において内方に位置している。また、複数の貫通孔２３は、平面視において半導体チップ１に対して外方に退避した位置に設けられている。

複数の外部電極３４は、半導体装置Ａ２をたとえば回路基板に実装する際に用いられるものである。複数の外部電極３４は、複数の導電部材３それぞれのうち実装面２０から露出する部位である。すなわち、複数の外部電極３４は、封止樹脂２の第一層２１の複数の貫通孔２３から複数の導電部材３の一部ずつが露出した部位である。

図２０に示すように、本実施形態においては、８個の外部電極３４が、平面視において封止樹脂２の四辺に沿うように配置されている。各外部電極３４は、たとえば平面視矩形状である。また、複数の外部電極３４は、封止樹脂２の実装面２０の外縁に対して平面視において内方に位置している。また、複数の外部電極３４は、平面視において半導体チップ１に対して外方に退避した位置に設けられている。

配線部３６は、第一層２１と第二層２２との間に介在し、かつ内部電極３３と外部電極３４とに繋がっている。図２０に示すように、各導電部材３において、配線部３６は、内部電極３３と外部電極３４との間の導通経路を構成しており、内部電極３３と外部電極３４との相対的な配置に応じて、細長い帯状部分や幅広い部分などを有している。特に、本実施形態においては、複数の内部電極３３がｚ方向視において半導体チップ１の内方に配置されており、複数の外部電極３４が半導体チップ１の外方に配置されている。このため、各配線部３６は、平面視において半導体チップ１の内方と外方とにわたって設けられている。

環状部３７は、貫通孔２３すなわち外部電極３４を囲む部分である。図２０に示すように、環状部３７は、矩形状とされた外部電極３４のうち配線部３６が繋がっていない三辺のすべてを囲んでいる。また、外部電極３４のうち配線部３６が繋がった辺においては、配線部３６と繋がった部位以外の部位が環状部３７によって囲まれている。

本実施形態においては、貫通孔２３の内面が第一層２１によって覆われている。また、貫通孔２３のうち実装面２０に開口する部分は、第一層２１によって塞がれた格好となっている。この箇所において、第一層２１は、実装面２０と面一となっている。

また、本実施形態においては、各外部電極３４の表層は、外部めっき層３５によって構成されている。同図に示すように、外部めっき層３５は、実装面２０と面一とされた第一層２１に積層されている。このため、導電部材３は、外部めっき層３５の厚さ分だけ実装面２０から突出している。また、外部めっき層３５の平面視における外縁は、外部電極３４の外縁および貫通孔２３と略一致している。

本実施形態によっても、内部電極３３および外部電極３４を有する導電部材３が、めっきによって形成されている。めっきによって形成された導電部材３は、たとえば半導体チップ１の支持や導通経路の構成を果たすリードと比べて顕著に薄い。したがって、半導体装置Ａ２の薄型化を図ることができる。

封止樹脂２は、第一層２１および第二層２２を有する構成とされており、第一層２１は、半導体チップ１と離間し、半導体チップ１を覆っていない。このため、第一層２１は、半導体チップ１の厚さによらず、より薄いものとすることができる。また、半導体装置Ａ２の製造方法においては、半導体チップ１の重さや製造作業によって生じる力は、支持基板４によって負担される。この点からも、第一層２１（第一層２１０）をより薄く仕上げることができる。

第二層２２が半導体チップ１の露出面１２を露出させていることにより、半導体チップ１からの放熱を促進することができる。

第一層２１が複数の貫通孔２３を有し、複数の導電部材３のうち複数の貫通孔２３から露出する部分を複数の外部電極３４とすることにより、半導体装置Ａ２を実装するのに適した所望の位置に複数の外部電極３４を設けることができる。また、複数の導電部材３のうち複数の貫通孔２３から露出しない部分を、第一層２１によって確実に絶縁することができる。

外部電極３４の表層が外部めっき層３５によって構成されていることにより、たとえば半導体装置Ａ２を実装するためのはんだを外部めっき層３５（外部電極３４の表層）に適切に付着させることができる。また、外部めっき層３５は、封止樹脂２の実装面２０からｚ方向に膨出している。これにより、はんだの付着を促進することができる。

図２３および図２４は、本発明の第三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、２つの半導体チップ１、封止樹脂２、複数の導電部材３、複数の追加の導電部材３Ａを備えている。半導体装置Ａ１の寸法の一例を挙げると、平面視において矩形状の場合、一辺の長さが１ｍｍ〜２ｍｍ程度、厚さが０．１〜０．４ｍｍ程度である。

図２３は、半導体装置Ａ３を示す底面図である。図２４は、図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図である。これらの図において、ｚ方向は、半導体チップ１の厚さ方向であり、ｙ方向およびｚ方向は、ｘ方向に対して直角である方向である。

各半導体チップ１は、主面１０および複数の電極パッド１１を有している。主面１０は、ｚ方向下方を向いている。半導体チップ１は、本実施形態においては、ｚ方向視矩形状とされている。半導体チップ１の種類は特に限定されないが、たとえば集積回路を有するＩＣチップあるいはＬＳＩなどが例として挙げられる。半導体チップ１のサイズの一例を挙げると、平面視における一辺の長さが０．５ｍｍ程度、厚さが５０μｍ〜０．１μｍ程度である。２つの半導体チップ１は、ｘ方向に並べて配置されいてる。

複数の電極パッド１１は、主面１０に設けられている。図中ｘ方向右方の半導体チップ１においては、１０個の電極パッド１１が設けられている。５個ずつの電極パッド１１が、ｘ方向に並べられており、ｙ方向両端付近に配置されている。本実施形態の電極パッド１１は、主面１０側から順にＮｉ層１１１、Ｐｄ層１１２およびＡｕ層１１３が積層された構成とされている。Ｎｉ層１１１の厚さは、たとえば５μｍ程度である。Ｐｄ層１１２の厚さは、たとえば０．１μｍ程度である。Ａｕ層１１３の厚さは、たとえば０．１μｍ程度である。図中ｘ方向左方の半導体チップ１においては、９個の電極パッド１１が設けられている。

封止樹脂２は、半導体チップ１の少なくとも一部を覆うものであり、本実施形態においては、封止樹脂２は、半導体チップ１のすべてを覆っている。なお、上述した半導体装置Ａ２と同様に、半導体チップ１の一部が封止樹脂２から露出していてもよい。封止樹脂２は、実装面２０を有している。実装面２０は、半導体装置Ａ３が回路基板などに実装される際に回路基板に正対する面であり、ｚ方向下方を向いている。

第一層２１は、半導体チップ１から離間している。また、第二層２２は、半導体チップ１の主面１０と第一層２１との間に介在する部分を有している。本実施形態においては、第二層２２は、２つの半導体チップ１のすべてを覆っている。なお、これとは異なり、上述した半導体装置Ａ２における構成と同様に、２つの半導体チップ１のいずれかおよび双方の一部が封止樹脂２から露出してもよい。

第一層２１は、複数の貫通孔２３を有している。各貫通孔２３は、第一層２１をｚ方向に貫通している。図２３に示すように、本実施形態においては、１２個の貫通孔２３が、平面視において封止樹脂２の四辺に沿うように配置されている。各貫通孔２３は、たとえば平面視矩形状である。また、複数の貫通孔２３は、封止樹脂２の実装面２０の外縁に対して平面視において内方に位置している。また、複数の貫通孔２３は、平面視において図中右方の半導体チップ１に対して外方に退避した位置に設けられている。一方、平面視において図中左方の半導体チップ１に対して、いくつかの貫通孔２３はその一部ずつが重なっている。

複数の外部電極３４は、半導体装置Ａ３をたとえば回路基板に実装する際に用いられるものである。複数の外部電極３４は、複数の導電部材３それぞれのうち実装面２０から露出する部位である。すなわち、複数の外部電極３４は、封止樹脂２の第一層２１の複数の貫通孔２３から複数の導電部材３の一部ずつが露出した部位である。

図２３に示すように、本実施形態においては、１２個の外部電極３４が、平面視において封止樹脂２の四辺に沿うように配置されている。各外部電極３４は、たとえば平面視矩形状である。また、複数の外部電極３４は、封止樹脂２の実装面２０の外縁に対して平面視において内方に位置している。また、複数の外部電極３４は、平面視において半導体チップ１に対して外方に退避した位置に設けられている。一方、平面視において図中左方の半導体チップ１に対して、いくつかの外部電極３４はその一部ずつが重なっている。

配線部３６は、第一層２１と第二層２２との間に介在し、かつ内部電極３３と外部電極３４とに繋がっている。図２３に示すように、各導電部材３において、配線部３６は、内部電極３３と外部電極３４との間の導通経路を構成しており、内部電極３３と外部電極３４との相対的な配置に応じて、細長い帯状部分や幅広い部分などを有している。特に、本実施形態においては、複数の内部電極３３がｚ方向視において半導体チップ１の内方に配置されており、複数の外部電極３４が半導体チップ１の外方に配置されている。このため、各配線部３６は、平面視において半導体チップ１の内方と外方とにわたって設けられている。

環状部３７は、貫通孔２３すなわち外部電極３４を囲む部分である。図２３に示すように、環状部３７は、矩形状とされた外部電極３４のうち配線部３６が繋がっていない三辺のすべてを囲んでいる。また、外部電極３４のうち配線部３６が繋がった辺においては、配線部３６と繋がった部位以外の部位が環状部３７によって囲まれている。

複数の追加の導電部材３Ａは、２つの半導体チップ１どうしの導通経路を構成するものである。各追加の導電部材３Ａは、２つの内部電極３３Ａおよび配線部３６Ａを有している。また、本実施形態の導電部材３は、補助層３１Ａおよび主層３２Ａからなる。すなわち、２つの内部電極３３Ａおよび配線部３６Ａは、補助層３１Ａおよび主層３２Ａの二層構造となっている。

補助層３１Ａは、ｚ方向下方側（実装面２０が位置する側）に位置している。主層３２Ａは、補助層３１Ａのｚ方向上方側（実装面２０が位置する側とは反対側）に積層されている。補助層３１Ａは、たとえば無電解めっきによって形成された層であり、Ｃｕを代表例とする金属からなる。主層３２Ａは、たとえば電解めっきによって形成された層であり、Ｃｕを代表例とする金属からなる。補助層３１Ａの厚さは、たとえば１μｍ程度である。主層３２Ａの厚さは、たとえば１０μｍ程度である。また、補助層３１Ａは、外縁に存在し得る微小な端面を除き、封止樹脂２の第二層２２とは接しない。

２つの内部電極３３Ａは、２つの半導体チップ１の電極パッド１１に各別に接合される部位であり、ｚ方向視においてこれらの電極パッド１１と重なっている。本実施形態においては、各内部電極３３Ａは、はんだ１８によって電極パッド１１に接合されている。また、各内部電極３３Ａは、はんだ１８によって接合された電極パッド１１と封止樹脂２の第一層２１とに挟まれている。

配線部３６Ａは、第一層２１と第二層２２との間に介在し、かつ２つの内部電極３３Ａに繋がっている。図２３に示すように、各追加の導電部材３Ａにおいて、配線部３６は、２つの内部電極３３Ａの間の導通経路を構成しており、２つの内部電極３３Ａの相対的な配置に応じて、細長い帯状部分や屈曲部分などを有している。各配線部３６Ａは、平面視において２つの半導体チップ１の内方と外方とにわたって設けられている。

本実施形態によっても、内部電極３３および外部電極３４を有する導電部材３が、めっきによって形成されている。めっきによって形成された導電部材３は、たとえば半導体チップ１の支持や導通経路の構成を果たすリードと比べて顕著に薄い。したがって、半導体装置Ａ３の薄型化を図ることができる。

また、追加の導電部材３Ａを有することにより、一括して内蔵された２つの半導体チップ１の所望の電極パッド１１どうしを適切に導通させることができる。追加の導電部材３Ａは、めっきからなるため、半導体装置Ａ３の薄型化を図ることができる。

封止樹脂２は、第一層２１および第二層２２を有する構成とされており、第一層２１は、半導体チップ１と離間し、半導体チップ１を覆っていない。このため、第一層２１は、半導体チップ１の厚さによらず、より薄いものとすることができる。また、半導体装置Ａ３の製造方法においては、半導体チップ１の重さや製造作業によって生じる力は、支持基板４によって負担される。この点からも、第一層２１（第一層２１０）をより薄く仕上げることができる。

第一層２１が複数の貫通孔２３を有し、複数の導電部材３のうち複数の貫通孔２３から露出する部分を複数の外部電極３４とすることにより、半導体装置Ａ３を実装するのに適した所望の位置に複数の外部電極３４を設けることができる。また、複数の導電部材３のうち複数の貫通孔２３から露出しない部分を、第一層２１によって確実に絶縁することができる。

外部電極３４の表層が外部めっき層３５によって構成されていることにより、たとえば半導体装置Ａ３を実装するためのはんだを外部めっき層３５（外部電極３４の表層）に適切に付着させることができる。また、外部めっき層３５は、封止樹脂２の実装面２０からｚ方向に膨出している。これにより、はんだの付着を促進することができる。

本発明に係る半導体装置および半導体装置の製造方法は、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および半導体装置の製造方法の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ１〜Ａ３半導体装置
１半導体チップ
１０主面
１１電極パッド
１１１Ｎｉ層
１１２Ｐｄ層
１１３Ａｕ層
１２露出面
１８はんだ
２封止樹脂
２００封止樹脂
２０実装面
２１第一層
２１０第一層
２２第二層
２２０第二層
２３貫通孔
３導電部材
３１補助層
３１０補助層
３２主層
３３内部電極
３４外部電極
３５外部めっき層
３５１Ｎｉ層
３５２Ｐｄ層
３５３Ａｕ層
３６配線部
３７環状部
３Ａ追加の導電部材
３１Ａ補助層
３２Ａ主層
３３Ａ内部電極
３６Ａ配線部
４支持基板
４０支持面
４１基材
４１１Ｓｉ層
４１２酸化層
４２接合層

Claims

主面およびこの主面に設けられた複数の電極パッドを有する半導体チップと、
前記半導体チップの少なくとも一部を覆い、かつ実装面を有する封止樹脂と、
前記複数の電極パッドに導通し、かつ前記実装面から露出する複数の外部電極と、を備える半導体装置であって、
各々が前記電極パッドに接合された内部電極および前記外部電極を有し、かつめっきによって形成された複数の導電部材を有し、
前記封止樹脂は、前記実装面を有する第一層とこの第一層に積層された第二層を有し、
前記第一層は、複数の貫通孔を有しており、
前記複数の導電部材のうち前記複数の貫通孔を通じて前記実装面から露出した部分が前記外部電極とされており、
前記貫通孔は、前記第一層の厚さ方向に沿った内面を有し、
前記導電部材は、前記貫通孔の前記内面を覆い、且つ平面視において前記貫通孔と重なる部分が、平面視において前記貫通孔と重ならない部分に対して凹んでいることを特徴とする、半導体装置。
前記第一層は、前記半導体チップから離間している、請求項１に記載の半導体装置。
前記第二層は、前記半導体チップと前記第一層との間に介在する部分を有する、請求項２に記載の半導体装置。
前記第二層は、前記半導体チップの少なくとも一部を覆っている、請求項２または３に記載の半導体装置。
前記外部電極の平面視における外縁は、前記貫通孔と一致している、請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
前記導電部材は、前記封止樹脂の前記第一層と前記第二層との間に介在し、かつ前記内部電極と前記外部電極とに繋がる配線部を有する、請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置。
前記導電部材は、前記貫通孔を囲む環状部を有する、請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体装置。
前記内部電極は、前記半導体チップの前記電極パッドと前記封止樹脂の前記第一層とに挟まれている、請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体装置。
前記導電部材は、前記実装面側に位置する補助層と、この補助層に積層された主層と、を有する、請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体装置。
前記主層は、前記補助層よりも厚い、請求項９に記載の半導体装置。
前記補助層は、無電解めっきによって形成されている、請求項１０に記載の半導体装置。
前記主層は、電解めっきによって形成されている、請求項１０または１１に記載の半導体装置。
前記補助層は、Ｃｕからなる、請求項１１に記載の半導体装置。
前記主層は、Ｃｕからなる、請求項１２に記載の半導体装置。
前記補助層は、前記第一層の前記貫通孔の内面を覆っている、請求項９ないし１４のいずれかに記載の半導体装置。
前記補助層は、前記第一層の前記貫通孔を取り囲む領域において、前記第一層に接している、請求項１５に記載の半導体装置。
前記補助層は、前記第二層に接しない、請求項９ないし１６のいずれかに記載の半導体装置。
前記外部電極の表層は、外部めっき層によって構成されている、請求項１ないし１７のいずれかに記載の半導体装置。
前記外部めっき層は、Ｎｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層が内側からこの順で積層されている、請求項１８に記載の半導体装置。
前記外部めっき層は、Ｓｎからなる、請求項１８に記載の半導体装置。
前記複数の外部電極は、前記封止樹脂の前記実装面の外縁に対して平面視において内方に位置している、請求項１ないし２０のいずれかに記載の半導体装置。
前記複数の導電部材は、前記封止樹脂の前記実装面の外縁に対して平面視において内方に位置している、請求項２１に記載の半導体装置。
前記複数の外部電極は、平面視において前記半導体チップに対して外方に退避した位置に設けられている、請求項２１または２２に記載の半導体装置。
前記半導体チップのすべてが、前記封止樹脂によって覆われている、請求項１ないし２３のいずれかに記載の半導体装置。
前記半導体チップのうち前記主面とは反対側を向く面が、前記封止樹脂から露出している、請求項１ないし２３のいずれかに記載の半導体装置。
前記電極パッドは、Ｎｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層が内側からこの順で積層されている、請求項１ないし２５のいずれかに記載の半導体装置。
２つの前記半導体チップと、
一方の前記半導体チップの前記電極パッドと他方の前記半導体チップの前記電極パッドとに導通し、かつ前記実装面に露出しないとともに、めっきによって形成された追加の導電部材と、を備える、請求項１ないし２６のいずれかに記載の半導体装置。