JP7154818B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子を搭載した半導体装置およびその製造方法に関する。
近年、Ｓｉ（シリコン）基板を微細加工し、このＳｉ基板に各種半導体素子を搭載した、いわゆるマイクロマシン（ＭＥＭＳ：Micro Electro Mechanical Systems）が普及しつつある。たとえば、特許文献１には、Ｓｉ基板上に半導体素子を搭載した従来の半導体装置が開示されている。同文献に記載の半導体装置は、Ｓｉ基板（基体）、半導体素子（発光素子）および配線層（配線パターン）を備えている。Ｓｉ基板には、半導体素子が搭載されている。配線層は、Ｓｉ基板上に形成されており、半導体素子に導通する。配線層は、半導体装置を電子機器などの回路基板に実装する際の端子となる。配線層は、Ｓｉ基板の上面に形成されている。
上記のように構成された従来の半導体装置は、次のようにして製造されている。すなわち、従来の半導体装置の製造方法は、Ｓｉウエハに配線層を形成した後、Ｓｉウエハ上に複数の半導体素子を搭載する。そして、Ｓｉウエハをダイシングして、Ｓｉウエハを半導体素子ごとの個片に分割する。以上のようにして、従来の半導体装置が製造されている。
特開２００９－９４４０９号公報
従来の半導体装置の製造方法では、配線層の形成後に、半導体素子ごとの個片にダイシングしているので、ダイシングによって形成されるＳｉ基板の側面には配線層が形成されなかった。そのため、はんだを用いて、半導体装置を電子機器などの回路基板に実装する際に、当該はんだの接合状態を確認するためには、Ｘ線検査装置などを用いる必要があった。
本開示は、このような事情のもとで考え出されたものであり、その目的は、電子機器などの回路基板に実装した際に、はんだの接合状態を容易に目視確認することができる半導体装置および当該半導体装置の製造方法を提供することにある。
本開示の第１の側面によって提供される半導体装置は、第１方向において互いに反対側を向く基板主面および基板裏面と、前記第１方向に直交する第２方向を向く基板側面とを有する基板と、前記基板主面の一部を覆う主面電極、および、前記主面電極に繋がり、かつ、前記基板側面の一部を覆う側面電極を有する配線層と、前記主面電極に導通し、かつ、前記基板主面に対向して前記基板に搭載された半導体素子と、前記基板側面と同じ方向を向く樹脂側面を有し、前記半導体素子および前記主面電極を覆う封止樹脂と、を備えており、前記側面電極は、前記封止樹脂から露出し、かつ、前記基板側面と同じ方向を向く側面側露出面を有しており、前記側面側露出面と前記樹脂側面とは、面一であることを特徴とする。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記側面電極は、前記封止樹脂から露出し、かつ、前記基板裏面と同じ方向を向く裏面側露出面を有しており、前記裏面側露出面と前記基板裏面とは、面一である。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記側面側露出面を覆う側面被覆部を含む外装めっきをさらに備える。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記外装めっきは、前記側面被覆部に繋がり、かつ、前記裏面側露出面および前記基板裏面の一部を覆う裏面被覆部をさらに含んでいる。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記外装めっきは、互いに積層されたＮｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層から構成される。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記基板は、前記基板主面から前記基板裏面まで貫通し、かつ、前記封止樹脂が充填された溝を含む。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記側面電極は、前記第２方向に見て、前記第１方向に延びる端縁が湾曲している。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記配線層は、互いに積層された下地層およびめっき層から構成されている。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記配線層は、主な成分が銅である。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記主面電極と前記半導体素子との間に介在する導電性接合材をさらに備えている。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記基板は、主な成分が真性半導体材料からなる。
前記半導体装置の好ましい実施の形態においては、前記真性半導体材料は、シリコンである。
本開示の第２の側面によって提供される半導体装置の製造方法は、第１方向において互いに反対側を向く基板主面および基板裏面を有する基板を準備する工程と、前記基板主面から前記第１方向に窪んだ溝部を前記基板に形成する工程と、前記基板主面の一部を覆う主面電極、および、前記主面電極に繋がり、かつ、少なくとも前記溝部の一部を覆う溝内導電体を有する配線層を形成する工程と、前記主面電極に導通する半導体素子を、前記基板主面に対向した姿勢で搭載する工程と、前記半導体素子および前記主面電極を覆う封止樹脂を形成する工程と、前記封止樹脂および前記溝内導電体を切断することで、前記第１方向に直交する第２方向を向く樹脂側面を前記封止樹脂に形成するとともに、前記溝内導電体を、前記封止樹脂から露出し、かつ、前記樹脂側面と同じ方向を向く側面側露出面を有する側面電極にする切断工程と、を含んでおり、前記側面側露出面は、前記樹脂側面と面一である。
前記半導体装置の製造方法の好ましい実施の形態においては、前記切断工程の前に、前記基板裏面側から前記基板を研削して、前記溝内導電体を前記基板裏面から露出させる研削工程を、さらに含む。
前記半導体装置の製造方法の好ましい実施の形態においては、前記切断工程は、ブレードダイシングにより行い、前記ブレードダイシングにおいて、前記溝部の幅よりも小さい厚みのダイシングブレードを用いる。
前記半導体装置の製造方法の好ましい実施の形態においては、前記側面電極は、前記第１方向において前記基板裏面と同じ方向を向く裏面側露出面を有しており、前記裏面側露出面と前記基板裏面とは、面一である。
前記半導体装置の製造方法の好ましい実施の形態においては、前記側面側露出面を覆う側面被覆部を含む外装めっきを形成する外装めっき形成工程を、さらに含む。
前記半導体装置の製造方法の好ましい実施の形態においては、前記外装めっきは、前記側面被覆部に繋がり、かつ、前記裏面側露出面および前記基板裏面の一部を覆う裏面被覆部をさらに含んでおり、前記外装めっき形成工程において、前記側面被覆部とともに前記裏面被覆部を形成する。
本開示の半導体装置によれば、電子機器などの回路基板に実装した際のはんだの接合状態を上方および側方からの目視確認を容易にすることができる。また、本開示の半導体装置の製造方法によれば、電子機器などの回路基板に実装した際のはんだの接合状態を上方および側方から目視確認することができる半導体装置を製造することができる。
第１実施形態にかかる半導体装置を示す斜視図（底面側から見た斜視図）である。 第１実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置を示す底面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置を示す側面図である。 図２のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。 図２のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す斜視図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す底面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す平面図である。 第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態の変形例にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態の変形例にかかる半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図である。 第１実施形態の変形例にかかる半導体装置を示す側面図である。 第２実施形態にかかる半導体装置を示す斜視図（底面側から見た斜視図）である。 第２実施形態にかかる半導体装置を示す底面図である。 第２実施形態にかかる半導体装置を示す断面図である。 第３実施形態にかかる半導体装置を示す平面図である。 第３実施形態にかかる半導体装置を示す断面図であって、図２９のＸＸＸ－ＸＸＸ線に沿う断面である。
本開示の半導体装置および本開示の半導体装置の製造方法の好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。
図１～図６は、第１実施形態にかかる半導体装置を示している。第１実施形態の半導体装置Ａ１は、基板１０、配線層２０、外装めっき３０、半導体素子４０、導電性接合材５０および封止樹脂６０を備えている。
図１は、半導体装置Ａ１を示す斜視図であって、底面側から見たときの状態を示している。図２は、半導体装置Ａ１を示す平面図であって、封止樹脂６０を想像線（二点鎖線）で示している。図３は、半導体装置Ａ１を示す底面図である。図４は、半導体装置Ａ１を示す側面図（正面図）である。図５は、図２のＶ－Ｖ線に沿う断面図である。図６は、図２のＶＩ－ＶＩ線に沿う断面図である。説明の便宜上、これらの図において、互いに直交する３つの方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向とそれぞれ定義する。ｘ方向は、半導体装置Ａ１の平面図（図２参照）における左右方向である。ｙ方向は、半導体装置Ａ１の平面図（図２参照）における上下方向である。ｚ方向は、半導体装置Ａ１の厚さ方向である。ｘ方向およびｚ方向が、特許請求の範囲に記載の「第２方向」および「第１方向」にそれぞれ相当する。
半導体装置Ａ１は、様々な電子機器などの回路基板に表面実装する装置である。半導体装置Ａ１は、回路基板に実装するための端子が封止樹脂６０から突き出ていないリードレスパッケージ型であり、特に、封止樹脂６０の各側面（後述する４つの樹脂側面６３）に、それぞれ端子が配置されたＱＦＮパッケージ型である。半導体装置Ａ１は、ｚ方向に見て（以下「平面視」ともいう。）、矩形状である。半導体装置Ａ１の大きさは、特に限定されないが、平面視において０．５～１０ｍｍ角である。
基板１０は、単結晶の真性半導体材料から構成される。本実施形態においては、当該真性半導体材料は、Ｓｉ（シリコン）である。基板１０は、図２および図３に示すように、平面視矩形状である。基板１０のｚ方向寸法（厚み）は、５０～２００μｍ程度である。基板１０は、基板主面１１、基板裏面１２および複数の基板側面１３を有する。
基板主面１１および基板裏面１２は、図５および図６に示すように、ｚ方向において、離間しており、かつ、互いに反対側を向く。基板主面１１は、図５および図６に示す基板１０の上面であり、基板裏面１２は、図５および図６に示す基板１０の下面である。基板裏面１２は、半導体装置Ａ１が回路基板に実装された際、当該回路基板に対向する。本実施形態においては、基板裏面１２は、半導体装置Ａ１の外部に露出している。複数の基板側面１３の各々は、図５および図６に示すように、基板主面１１と基板裏面１２との間に挟まれている。各基板側面１３は、図５および図６に示すｚ方向の上端が基板主面１１に繋がり、図５および図６に示すｚ方向の下端が基板裏面１２に繋がる。各基板側面１３は、平坦であり、かつ、基板主面１１および基板裏面１２のそれぞれに直交する。本実施形態においては、基板１０は、図２および図３に示すように、ｘ方向およびｙ方向のそれぞれ別の方を向く４つの基板側面１３を有する。各基板側面１３は、配線層２０に覆われた領域と封止樹脂６０に覆われた領域とを含んでいる。
配線層２０は、半導体装置Ａ１の内部に配置される導電体である。配線層２０は、半導体素子４０に導通する。本実施形態においては、配線層２０は、互いに積層された下地層およびめっき層から構成される。下地層は、互いに積層されたＴｉ層およびＣｕ層から構成され、その厚さは２００～８００ｎｍ程度である。めっき層は、下地層の外側に、下地層に接するように形成されている。めっき層は、主な成分がＣｕであり、その厚さは下地層よりも厚く設定されている。下地層とめっき層とは、一体となっているので、図５に示すように、区別せずに配線層２０として示している。なお、配線層２０の素材や膜厚は限定されない。本実施形態においては、配線層２０は、図２および図５に示すように、主面電極２１および側面電極２２を含んでいる。主面電極２１と側面電極２２とは繋がっており、一体的に形成されている。
主面電極２１は、配線層２０のうち基板１０の基板主面１１の一部を覆うように形成された部分である。本実施形態においては、主面電極２１の厚みは、３０～４０μｍ程度である。
側面電極２２は、配線層２０のうち基板１０の基板側面１３の一部を覆うように形成された部分である。本実施形態においては、側面電極２２の厚みは、１０～３０μｍ程度である。側面電極２２は、図５に示すように、側面側露出面２２１および裏面側露出面２２２を有している。側面側露出面２２１は、基板側面１３と同じ方向を向く。側面側露出面２２１は、封止樹脂６０の側面（後述する樹脂側面６３）と面一である。裏面側露出面２２２は、基板裏面１２と同じ方向を向く。裏面側露出面２２２は、基板裏面１２と面一である。
外装めっき３０は、配線層２０に導通し、外部に露出する導電体である。外装めっき３０は、半導体装置Ａ１を回路基板に実装する際の端子となる。外装めっき３０は、無電解めっきにより形成されている。本実施形態においては、外装めっき３０は、互いに積層されたＮｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層から構成される。外装めっき３０の厚みは、３～１５μｍ程度である。なお、外装めっき３０の厚み、素材および形成方法は限定されない。たとえば、外装めっき３０は、Ｎｉ層およびＡｕ層が積層されて構成されていてもよいし、Ａｕ層のみで構成されていてもよい。
外装めっき３０は、図３～図６に示すように、側面被覆部３１および裏面被覆部３２を含んでいる。側面被覆部３１と裏面被覆部３２とは繋がっている。側面被覆部３１は、外装めっき３０のうち半導体装置Ａ１の側面に形成された部分であり、側面電極２２の側面側露出面２２１を覆う。裏面被覆部３２は、外装めっき３０のうち半導体装置Ａ１の裏面に形成された部分であり、裏面側露出面２２２および基板裏面１２の一部を覆う。裏面被覆部３２は、裏面側露出面２２２から基板裏面１２の一部に跨って形成されている。
半導体素子４０は、半導体装置Ａ１の機能中枢となる素子である。半導体素子４０は、たとえばＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路（ＩＣ）である。また、半導体素子４０は、ＬＤＯ（Low Drop Out）などの電圧制御用素子や、オペアンプなどの増幅用素子、ダイオードなどのディスクリート半導体素子であってもよい。半導体素子４０は、平面視矩形状である。半導体素子４０は、基板１０に搭載されている。半導体素子４０は、フリップチップボンディングにより搭載される。半導体素子４０は、平面視において基板１０に重なる。半導体素子４０は、図５および図６に示すように、素子主面４１および素子裏面４２を有する。
素子主面４１および素子裏面４２は、ｚ方向において、離間しており、かつ、互いに反対側を向く。素子主面４１は、基板１０の基板主面１１と同じ方向を向く。素子裏面４２は、基板１０の基板裏面１２と同じ方向を向く。素子裏面４２は、基板主面１１に対向する。素子裏面４２には、複数の電極パッド（図示略）が形成されている。当該電極パッドは、たとえばＡｌ（アルミニウム）から構成される。
導電性接合材５０は、図５に示すように、配線層２０の主面電極２１と半導体素子４０の電極パッドとの間に介在する導電部材である。本実施形態においては、導電性接合材５０を介して、半導体素子４０の電極パッドと主面電極２１とが接続されている。導電性接合材５０の素材は、特に限定されないが、本実施形態においては、Ｓｎ（スズ）を含む合金からなる。このような合金を例示すると、Ｓｎ－Ｓｂ系合金またはＳｎ－Ａｇ系合金などの鉛フリーはんだ、あるいは、Ｐｂ（鉛）含有のはんだなどがある。導電性接合材５０は、はんだペーストやＡｇペーストなどであってもよい。本実施形態においては、半導体素子４０は、導電性接合材５０により主面電極２１（配線層２０）に固着されている。
封止樹脂６０は、たとえば黒色のエポキシ樹脂を主剤とした合成樹脂である。封止樹脂６０は、図５および図６に示すように、半導体素子４０および配線層２０の一部を覆っている。封止樹脂６０は、平面視矩形状である。封止樹脂６０は、平面視において基板１０よりも大きい。封止樹脂６０は、樹脂主面６１、樹脂裏面６２および複数の樹脂側面６３を有している。
樹脂主面６１および樹脂裏面６２は、図４および図６に示すように、ｚ方向において離間しており、互いに反対側を向く。図６に示すように、樹脂主面６１は、素子主面４１と同じ方向を向き、樹脂裏面６２は、素子裏面４２と同じ方向を向く。複数の樹脂側面６３はそれぞれ、図６に示すように、各基板側面１３と同じ方向を向く。また、図５に示すように、各樹脂側面６３から配線層２０（側面電極２２）が露出している。各樹脂側面６３は、側面電極２２の側面側露出面２２１と面一である。
次に、半導体装置Ａ１の製造方法の一例について、図７～図２２を参照して説明する。図７は、半導体装置Ａ１の製造方法にかかる一工程を示す斜視図である。図８、図１０、図１２、図１７、図１９および図２１は、半導体装置Ａ１の製造方法にかかる一工程を示す平面図である。図９、図１１、図１３～図１５、図１８、図２０および図２２は、半導体装置Ａ１の製造方法にかかる一工程を示す断面図である。これらの断面図は、図５に示す断面に対応する。図１６は、半導体装置Ａ１の製造方法にかかる一工程を示す底面図である。
まず、図７に示すように、ｚ方向において互いに反対側を向く主面８０１および裏面８０２を有する基材８００を準備する。基材８００は、半導体装置Ａ１の基板１０に対応する部分の集合体である。本実施形態においては、基材８００の素材は、Ｓｉの真性半導体材料である。基材８００を準備する工程（基材準備工程）では、図７に示すように、たとえば基材８００としてシリコンウエハを準備する。なお、図７に示すシリコンウエハ（基材８００）には、オリフラが形成されているが、これの代わりにノッチが形成されていてもよいし、オリフラもノッチも形成されていなくてもよい。
次いで、図８および図９に示すように、基材８００に主面８０１からｚ方向に窪んだ溝部８０３を形成する。溝部８０３を形成する工程（溝部形成工程）では、たとえばブレードダイシングによるハーフカットダイシングを行う。本実施形態においては、図７に示すダイシング線ＤＬに沿って、ハーフカットダイシングを行い、基材８００を切断することなく、主面８０１から深さが５０～２００μｍ程度の溝（溝部８０３）を形成する。ハーフカットダイシング（ブレードダイシング）時に用いるダイシングブレードの厚さはおよそ８０～１２０μｍ程度である。よって、溝部８０３は、その幅がおよそ８０～１２０μｍ程度である。本実施形態においては、溝部８０３は、図８に示すように、各々がｘ方向に沿って延びる複数の筋と、各々がｙ方向に沿って延びる複数の筋とが交差した格子状に形成される。また、溝部８０３は、底面８０４および起立面８０５を有する。起立面８０５は、図９に示すｚ方向上端が基板主面８１１に繋がり、図９に示すｚ方向下端が底面８０４に繋がる。起立面８０５は、底面８０４から起立しており、本実施形態においては、底面８０４に直交する。また、溝部形成工程によって、主面８０１が複数の基板主面８１１に分割される。基板主面８１１が半導体装置Ａ１の基板１０の基板主面１１に対応する。
次いで、図１０および図１１に示すように、基材８００上に配線層８２０を形成する。当該配線層８２０が、後に半導体装置Ａ１の配線層２０に対応する。配線層８２０を形成する工程（配線層形成工程）においては、図１０および図１１に示すように、各基板主面８１１の一部と溝部８０３の一部とを覆う導電体の膜を形成する。本実施形態においては、当該配線層８２０は、互いに積層された下地層およびめっき層から構成される。配線層形成工程の具体的な処理は、特に限定されないが、たとえば次のように行われる。下地層の形成は、たとえばスパッタリングやＣＶＤなどを用いる。そして、下地層の全面を覆うように、感光性レジストを塗布し、当該感光性レジストに対して露光・現像を行うことによってパターニングを行う。このパターニングにより、下地層の一部（めっき層を形成する部分）を露出させ、下地層を導電経路とした電解めっきにより、露出した下地層の上にめっき層を形成する。当該めっき層は、主な成分がＣｕである。その後、レジスト層の除去およびめっき層から露出した下地層の除去を行うことで、図１０および図１１に示す配線層８２０が形成される。配線層形成工程によって形成された配線層８２０は、基板主面８１１の一部を覆うように形成された主面電極８２１、および、溝部８０３の一部を覆うように形成された溝内導電体８２３を含んでいる。
次いで、図１２および図１３に示すように、基材８００に半導体素子８４０を搭載する。半導体素子８４０が、半導体装置Ａ１の半導体素子４０に対応する。半導体素子８４０を搭載する工程（素子搭載工程）は、フリップチップボンディングにより行う。具体的には、配線層８２０の主面電極８２１上の一部に導電性接合材８５０を形成した後、半導体素子８４０の電極バンプ（図示略）にフラックスを塗布する。導電性接合材８５０の形成方法および素材は特に限定されない。本実施形態においては、導電性接合材８５０として、たとえばＳｎ－Ａｇ系合金またはＳｎ－Ｓｂ系合金などの鉛フリーはんだを電解めっきにより形成する。この場合、スパッタリングやＣＶＤにより、配線層８２０および各基板主面８１１の全面を覆う導電性の下地層を形成した後、当該下地層上にレジストをパターン形成する。そして、下地層を導電経路とした電解めっきにより、レジストから露出した下地層に導電性接合材８５０を形成した後、レジストと導電性接合材８５０に覆われていない下地層とを除去する。これにより、図１２および図１３に示す導電性接合材８５０が形成される。あるいは、導電性接合材８５０として、たとえばはんだペーストやＡｇペーストをスクリーン印刷により形成してもよい。そして、フリップチップボンダを用いて、素子裏面８４２を基材８００（基板主面８１１）に対向させて、半導体素子８４０を導電性接合材８５０に仮付けする。導電性接合材８５０によって半導体素子８４０が仮付けされた状態では、導電性接合材８５０は、配線層８２０（主面電極８２１）と半導体素子８４０とに挟まれている。次いで、リフローにより導電性接合材８５０を溶融させた後、冷却により固化させることで、半導体素子８４０の搭載が完了する。
次いで、図１４に示すように、半導体素子８４０および配線層８２０の一部（主面電極８２１）を覆う封止樹脂８６０を形成する。当該封止樹脂８６０が、後に半導体装置Ａ１の封止樹脂６０に対応する。本実施形態にかかる封止樹脂８６０は、電気絶縁性を有しており、たとえば黒色のエポキシ樹脂を主剤とした合成樹脂である。封止樹脂８６０を形成する工程（封止樹脂形成工程）においては、半導体素子８４０を露出させることなく完全に覆うように、基材８００の主面８０１側の全面にわたって封止樹脂８６０を形成する。このとき、封止樹脂８６０は、基材８００の主面８０１と同じ方向を向く樹脂主面８６１を有するとともに、溝部８０３にも充填された部分を有する。
次いで、図１５および図１６に示すように、基材８００を裏面８０２側から研削する。基材８００を研削する工程（研削工程）においては、溝内導電体８２３が基材８００から露出するまで研削する。研削工程により、溝部８０３よりもｚ方向下方に位置した基材８００は削り取られ、溝部８０３に形成された溝内導電体８２３および封止樹脂８６０が、裏面８０２から露出する。また、研削工程により、基材８００が半導体素子８４０ごとに分割され、複数の基板８１０が形成される。複数の基板８１０はそれぞれ、上記基板主面８１１、基板裏面８１２および複数の基板側面８１３を有している。各基板側面８１３は、封止樹脂８６０に覆われた部分と配線層８２０（溝内導電体８２３）に覆われた部分とを有している。また、研削工程によって、封止樹脂８６０に樹脂裏面８６２が形成される。樹脂裏面８６２は、基板裏面８１２と面一である。
次いで、図１７～図２０に示すように、封止樹脂８６０および配線層８２０（溝内導電体８２３）の一部を切断する。切断する工程（切断工程）は、ブレードダイシングにより行う。本実施形態においては、図１７および図１８に示す切断線ＣＬに沿って、フルカットダイシングを行うことで、半導体素子８４０ごとの個片に分割する。当該切断線ＣＬは、溝部８０３に沿っている。当該フルカットダイシングにおいては、上記溝部形成工程で用いたダイシングブレードよりも厚さが薄いダイシングブレードを用いる。たとえば、厚さが６０～８０μｍ程度のダイシングブレードを用いる。切断工程によって、図１９および図２０に示すように、溝内導電体８２３が分割され、基板側面８１３を覆う側面電極８２２が形成される。当該側面電極８２２は、封止樹脂８６０の樹脂側面８６３から露出する側面側露出面８２２ａおよび封止樹脂８６０の樹脂裏面８６２から露出する裏面側露出面８２２ｂを有する。また、図１９および図２０に示すように、側面側露出面８２２ａと樹脂側面８６３とは面一である。裏面側露出面８２２ｂと樹脂裏面８６２と基板裏面８１２とは面一である。なお、封止樹脂形成工程と切断工程との間において、樹脂主面８６１側からダイシングテープを貼り付けておき、当該ダイシングテープを切断しないように切断工程（ダイシング）を行うことで、切断工程後に半導体素子８４０ごとの個片がバラバラにならないようにできる。
次いで、図２１および図２２に示すように、外装めっき８３０を形成する。当該外装めっき８３０が半導体装置Ａ１の外装めっき３０に対応する。外装めっき８３０を形成する工程（外装めっき形成工程）は、無電解めっきによる。本実施形態においては、無電解めっきにより、Ｎｉ層、Ｐｄ層、Ａｕ層の順に各々を析出させる。このとき、封止樹脂８６０から露出する配線層８２０に接し、これを覆うようにＮｉ層が形成される。そして、Ｎｉ層上にＰｄ層、Ｐｄ層上にＡｕ層が形成される。これにより、図２１および図２２に示す外装めっき８３０が形成される。なお、素材がシリコンである基材８００（基板８１０）には、Ｎｉ層が析出されないので、基板裏面８１２には外装めっき８３０が形成されない。外装めっき形成工程で形成された外装めっき８３０は、配線層８２０の側面電極８２２を覆うように形成される。外装めっき８３０は、側面側露出面８２２ａを覆う側面被覆部８３１と裏面側露出面８２２ｂを覆う裏面被覆部８３２とを含む。
以上の工程を経ることで、図１～図６に示す半導体装置Ａ１が製造される。なお、上記した半導体装置Ａ１の製造方法は一例であって、これに限定されない。
次に、半導体装置Ａ１および半導体装置Ａ１の製造方法の作用効果について説明する。
半導体装置Ａ１によれば、配線層２０は、基板１０の基板側面１３を覆う側面電極２２を含んでいる。そして、側面電極２２の側面側露出面２２１は、樹脂側面６３と面一であり、封止樹脂６０の樹脂側面６３から露出している。このような構成をとることで、はんだを用いて、半導体装置Ａ１を回路基板に実装した際、当該はんだが半導体装置Ａ１の側面に形成される。したがって、はんだの接合状態を、上方および側方から容易に目視確認することができる。
半導体装置Ａ１によれば、配線層２０の側面電極２２を覆う外装めっき３０を備えている。外装めっき３０は、配線層２０よりもはんだ濡れ性が高い素材からなる。したがって、半導体装置Ａ１を回路基板に実装する際、はんだが外装めっき３０の表面に均一に広がる。そのため、当該はんだの接合強度を高めることができるので、半導体装置Ａ１の回路基板への実装強度を高めることができる。また、配線層２０の素材がＣｕであり、Ｃｕは大気中での酸化によって表面に酸化膜が形成される。当該酸化膜は、Ｃｕよりも、はんだの濡れ性が低く、かつ、導電性が低い。したがって、外装めっき３０によって、配線層２０（側面電極２２）を覆うことで、はんだの濡れ性の低下および導電性の低下を抑制することができる。
半導体装置Ａ１の製造方法によれば、切断工程時のブレードダイシングにおいて、封止樹脂８６０および配線層８２０の一部を切断している。よって、当該ブレードダイシングにおいて、基材８００（基板８１０）を切断していない。基材８００は、真性半導体材料であるシリコンからなり、比較的硬い素材であるので、当該基材８００をブレードダイシングすると、チッピングが発生しうる。しかしながら、本実施形態においては、当該基材８００を切断しないため、上記チッピングの発生を抑制することができる。
上記した製造方法においては、配線層形成工程によって形成される配線層８２０は、図１１に示す断面形状となる場合を示したが、これに限定されない。たとえば、配線層形成工程における処理方法の違いや下地層およびめっき層の析出量のばらつきなどによって、図２３に示すように、溝内導電体８２３（配線層８２０）の厚みにばらつきが生じる場合もある。また、図２４に示すように、溝部８０３が溝内導電体８２３で充填される場合もある。これらの場合であっても、後の切断工程によって溝内導電体８２３が切断されて、図２０に示すように側面側露出面８２２ａを有する側面電極８２２が形成される。また、配線形成工程によって形成される配線層８２０は、その厚みにばらつきが生じるだけでなく、幅方向の寸法にもばらつきが生じうる。このように、配線層８２０の幅方向寸法にばらつきが生じた場合、たとえば図２５に示すように、配線層２０の側面電極２２において、ｚ方向に延びる端縁２２１ａが曲線状になる。また、外装めっき３０は、側面電極２２を覆うように形成されるので、図２５に示すように側面電極２２の側面側露出面２２１に応じた形状となっている。なお、図２５においては、側面電極２２は、ｚ方向中央部の幅方向寸法ｄ１が大きく、かつ、ｚ方向外方部の幅方向寸法ｄ２が小さくなるように、端縁２２１ａが湾曲している場合を示しているが、反対に、ｚ方向中央部の幅方向寸法が小さく、かつ、ｚ方向外方部の幅方向寸法が大きくなるように、端縁２２１ａが湾曲していてもよい。あるいは、端縁２２１ａが波のように曲がっていてもよい。
図２６～図３０は、本開示の半導体装置およびその製造方法の他の実施の形態を示している。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２６～図２８は、第２実施形態にかかる半導体装置を示している。第２実施形態の半導体装置Ａ２は、半導体装置Ａ１と比較して、外装めっき３０の裏面被覆部３２が、裏面側露出面２２２から基板裏面１２の一部に跨って形成されている点で主に異なる。
図２６は、半導体装置Ａ２を示す斜視図であって、半導体装置Ａ２の底面側から見たときの状態を示している。図２７は、半導体装置Ａ２を示す底面図である。図２８は、半導体装置Ａ２を示す断面図であり、第１実施形態の図５に対応する断面である。
本実施形態においては、外装めっき３０は、上記するように、裏面被覆部３２が、裏面側露出面２２２から基板裏面１２の一部に跨って形成されている。この裏面被覆部３２は、図２７および図２８に示すように、裏面側露出面被覆部３２１および基板裏面被覆部３２２を含んでいる。裏面側露出面被覆部３２１は、配線層２０の側面電極２２の裏面側露出面２２２を覆う。基板裏面被覆部３２２は、基板１０の基板裏面１２の一部を覆う。
本実施形態においては、外装めっき３０の裏面被覆部３２は、平面視において矩形状である。平面視において、裏面被覆部３２の長手方向の寸法は、５０～２００μｍ程度である。また、裏面被覆部３２は、互いに積層されたシード層および金属層から構成される。シード層は、基板裏面１２の一部および裏面側露出面２２２に接しており、たとえばＴｉ層およびＣｕ層が積層されて構成されている。この場合、Ｔｉ層が基板裏面１２の一部および裏面側露出面２２２に接しており、Ｔｉ層上にＣｕ層が形成されている。金属層は、シード層に接しており、たとえばＮｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層が積層されて構成されている。なお、金属層の素材は、これに限定されず、Ｎｉ層およびＡｕ層が積層されて構成されていてもよいし、Ａｕ層のみで構成されていてもよい。
本実施形態における外装めっき３０の形成方法は、特に限定されないが、たとえば次のようにして行われる。それは、研削工程後であって切断工程前に、外装めっき３０を形成する部分にシード層を形成する。シード層の形成領域は、たとえば基板裏面８１２から露出した溝内導電体８２３の全面とこれに繋がる基板裏面８１２の一部とである。シード層の形成は、たとえば、図１５に示す状態において、スパッタリングやＣＶＤなどより、基板８１０の基板裏面８１２側の全面に、Ｔｉ層およびＣｕ層を形成する。そして、フォトリソグラフィにより、パターニングされた感光性レジストを形成する。そして、感光性レジストから露出するＴｉおよびＣｕ層をエッチングにより除去した後、感光性レジストを除去する。これにより、基板裏面８１２から露出した溝内導電体８２３の全面とこれに繋がる基板裏面８１２の一部とにシード層が形成される。シード層の形成後は、上記切断工程および上記外装めっき形成工程を行うことで、図２６～図２８に示す外装めっき３０が形成される。
半導体装置Ａ２によれば、半導体装置Ａ１と同様に、封止樹脂６０から露出する配線層２０（側面電極２２）を備えている。これにより、はんだを用いて、半導体装置Ａ２を回路基板に実装した際、当該はんだが半導体装置Ａ２の側面に形成される。したがって、はんだの接合状態を、上方および側方から容易に目視確認することができる。
半導体装置Ａ２によれば、外装めっき３０の裏面被覆部３２が、第１実施形態における裏面被覆部３２よりも大きい。これにより、はんだを用いて、半導体装置Ａ２を回路基板に実装する際に、当該はんだを接合させる面積を大きくすることができる。したがって、はんだの接合強度を高めることができるので、半導体装置Ａ２の回路基板への実装強度を高めることができる。また、半導体装置Ａ２においては、側面被覆部３１および裏面被覆部３２に跨るようにはんだフィレットが形成されやすい。
図２９および図３０は、第３実施形態にかかる半導体装置を示している。第３実施形態の半導体装置Ａ３は、半導体装置Ａ１と比較して、基板１０において、基板主面１１から基板裏面１２まで貫通する溝１５が形成されている点で主に異なる。
図２９は、半導体装置Ａ３を示す平面図である。図２９においては、封止樹脂６０を想像線（二点鎖線）で示している。図３０は、図２９のＸＸＸ－ＸＸＸ線に沿う断面図であって、第１実施形態の図５に示す断面に対応する。
本実施形態においては、図２９および図３０に示すように、基板１０の基板主面１１には、複数の溝１５が形成されている。本実施形態においては、１つのｙ方向に沿って延びる溝１５と３つのｘ方向に沿って延びる溝１５が形成されている。複数の溝１５の各々は、基板主面１１から基板裏面１２まで貫通しており、封止樹脂６０が充填されている。複数の溝１５によって、基板１０は、複数の基板１０’に分割されている。各基板１０’には、配線層２０がそれぞれ形成されている。各配線層２０は、導電性接合材５０を介して、半導体素子４０に導通している。複数の基板１０’は、溝１５に充填された封止樹脂６０によって互いに絶縁されている。なお、溝１５の配置および形状は限定されない。
本実施形態における溝１５の形成方法は、特に限定されないが、たとえば次のようにして行われる。それは、図８および図９に示す溝部形成工程において、溝部８０３を形成するときに、溝１５に対応する溝を形成する。当該溝の形成では、溝部８０３と同様に、ブレードダイシングによるハーフカットダイシングを行う。当該ハーフカットダイシングにおける溝の深さは、溝部８０３の深さと同じである。なお、溝１５を形成するためのハーフカットダイシングに用いるダイシングブレードの厚さは、溝部８０３を形成するときに用いるダイシングブレードの厚さと同じであってもよいし、異なっていてもよい。その後は、上記第１実施形態と同じである。
半導体装置Ａ３によれば、半導体装置Ａ１と同様に、封止樹脂６０から露出する配線層２０（側面電極２２）を備えている。これにより、はんだを用いて、半導体装置Ａ３を回路基板に実装した際、当該はんだが半導体装置Ａ３の側面に形成される。したがって、はんだの接合状態を、上方および側方から容易に目視確認することができる。
半導体装置Ａ３によれば、基板１０が、溝１５によって、互いに絶縁された領域（複数の基板１０’）に分割されている。したがって、各領域間で、基板１０を介して電流経路が発生しない。これにより、半導体素子４０の端子間での意図せぬ短絡を防止することができ、また、リーク電流に対するロバスト性を高めることができる。
第１実施形態ないし第３実施形態においては、配線層２０が基板１０に接している場合を示したが、これに限定されず、配線層２０と基板１０との間に絶縁層が介在していてもよい。このような絶縁層としては、ＳｉＯ2やポリイミド樹脂、フェノール樹脂などがある。たとえば、ＳｉＯ2の場合、溝部形成工程後であって配線層形成工程前に、基材８００を熱酸化することによって、形成することができる。よって、ＳｉＯ2からなる絶縁層は、基板１０の基板主面１１および基板側面１３を少なくとも覆っている。
第１実施形態ないし第３実施形態においては、４つの樹脂側面６３からそれぞれ配線層２０（側面電極２２）を露出させることで、各樹脂側面６３に、端子となる外装めっき３０が形成される場合を示したが、これに限定されない。たとえば、ｘ方向を向く一対の樹脂側面６３のそれぞれあるいはｙ方向を向く一対の樹脂側面６３のそれぞれにおいて、配線層２０（側面電極２２）を露出させるようにしてもよい。すなわち、半導体装置Ａ１～Ａ３においては、いわゆるＱＦＮパッケージ型である場合を示したが、いわゆるＳＯＮパッケージ型であってもよい。
第１実施形態ないし第３実施形態においては、１つの樹脂側面６３から２つの側面電極２２が露出している場合を示したが、１つの樹脂側面６３から露出する側面電極２２の数はこれに限定されない。すなわち、１つの樹脂側面６３から露出する側面電極２２の数は、１つであってもよいし、３つであってもよいし、それ以上であってもよい。さらに、各樹脂側面６３から露出する側面電極２２の数は、樹脂側面６３ごとに異なっていてもよい。
本開示にかかる半導体装置およびその製造方法は、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示の半導体装置の各部の具体的な構成および本開示の半導体装置の製造方法の各工程の具体的な処理は、種々に設計変更自在である。
Ａ１～Ａ３：半導体装置
１０，１０’：基板
１１ ：基板主面
１２ ：基板裏面
１３ ：基板側面
１５ ：溝
２０ ：配線層
２１ ：主面電極
２２ ：側面電極
２２１ ：側面側露出面
２２１ａ ：端縁
２２２ ：裏面側露出面
３０ ：外装めっき
３１ ：側面被覆部
３２ ：裏面被覆部
３２１ ：裏面側露出面被覆部
３２２ ：基板裏面被覆部
４０ ：半導体素子
４１ ：素子主面
４２ ：素子裏面
５０ ：導電性接合材
６０ ：封止樹脂
６１ ：樹脂主面
６２ ：樹脂裏面
６３ ：樹脂側面
８００ ：基材
８０１ ：主面
８０２ ：裏面
８０３ ：溝部
８０４ ：底面
８０５ ：起立面
８１０ ：基板
８１１ ：基板主面
８１２ ：基板裏面
８１３ ：基板側面
８２０ ：配線層
８２１ ：主面電極
８２２ ：側面電極
８２２ａ ：側面側露出面
８２２ｂ ：裏面側露出面
８２３ ：溝内導電体
８３０ ：外装めっき
８３１ ：側面被覆部
８３２ ：裏面被覆部
８４０ ：半導体素子
８４２ ：素子裏面
８５０ ：導電性接合材
８６０ ：封止樹脂
８６１ ：樹脂主面
８６２ ：樹脂裏面
８６３ ：樹脂側面
ＣＬ ：切断線
ＤＬ ：ダイシング線

Claims (19)

  1. 第１方向において互いに反対側を向く基板主面および基板裏面と、前記第１方向に直交する第２方向を向く基板側面とを有する基板と、
    前記基板主面の一部を覆う主面電極、および、前記主面電極に繋がり、かつ、前記基板側面の一部を覆う側面電極を有する配線層と、
    前記主面電極に導通し、かつ、前記基板主面に対向して前記基板に搭載された半導体素子と、
    前記基板側面と同じ方向を向く樹脂側面を有し、前記半導体素子および前記主面電極を覆う封止樹脂と、
    を備えており、
    前記側面電極は、前記封止樹脂から露出し、かつ、前記基板側面と同じ方向を向く側面側露出面を有しており、
    前記側面側露出面と前記樹脂側面とは、面一であり、
    前記側面電極は、前記封止樹脂から露出し、かつ、前記基板裏面と同じ方向を向く裏面側露出面を有しており、
    前記裏面側露出面と前記基板裏面とは、面一である、
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記側面側露出面を覆う側面被覆部を含む外装めっきをさらに備える、
    請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記外装めっきは、前記側面被覆部に繋がり、かつ、前記裏面側露出面および前記基板裏面の一部を覆う裏面被覆部をさらに含んでいる、
    請求項２に記載の半導体装置。
  4. 前記外装めっきは、互いに積層されたＮｉ層、Ｐｄ層およびＡｕ層から構成される、
    請求項２または請求項３のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 前記基板は、前記基板主面から前記基板裏面まで貫通し、かつ、前記封止樹脂が充填された溝を含む、
    請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の半導体装置。
  6. 第１方向において互いに反対側を向く基板主面および基板裏面と、前記第１方向に直交する第２方向を向く基板側面とを有する基板と、
    前記基板主面の一部を覆う主面電極、および、前記主面電極に繋がり、かつ、前記基板側面の一部を覆う側面電極を有する配線層と、
    前記主面電極に導通し、かつ、前記基板主面に対向して前記基板に搭載された半導体素子と、
    前記基板側面と同じ方向を向く樹脂側面を有し、前記半導体素子および前記主面電極を覆う封止樹脂と、
    を備えており、
    前記側面電極は、前記封止樹脂から露出し、かつ、前記基板側面と同じ方向を向く側面側露出面を有しており、
    前記側面側露出面と前記樹脂側面とは、面一であり、
    前記基板は、前記基板主面から前記基板裏面まで貫通し、かつ、前記封止樹脂が充填された溝を含む、
    ことを特徴とする半導体装置。
  7. 前記側面電極は、前記第２方向に見て、前記第１方向に延びる端縁が湾曲している、
    請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の半導体装置。
  8. 第１方向において互いに反対側を向く基板主面および基板裏面と、前記第１方向に直交する第２方向を向く基板側面とを有する基板と、
    前記基板主面の一部を覆う主面電極、および、前記主面電極に繋がり、かつ、前記基板側面の一部を覆う側面電極を有する配線層と、
    前記主面電極に導通し、かつ、前記基板主面に対向して前記基板に搭載された半導体素子と、
    前記基板側面と同じ方向を向く樹脂側面を有し、前記半導体素子および前記主面電極を覆う封止樹脂と、
    を備えており、
    前記側面電極は、前記封止樹脂から露出し、かつ、前記基板側面と同じ方向を向く側面側露出面を有しており、
    前記側面側露出面と前記樹脂側面とは、面一であり、
    前記側面電極は、前記第２方向に見て、前記第１方向に延びる端縁が湾曲している、
    ことを特徴とする半導体装置。
  9. 前記配線層は、互いに積層された下地層およびめっき層から構成されている、
    請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の半導体装置。
  10. 前記配線層は、主な成分が銅である、
    請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の半導体装置。
  11. 前記主面電極と前記半導体素子との間に介在する導電性接合材をさらに備えている、
    請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の半導体装置。
  12. 前記基板は、主な成分が真性半導体材料からなる、
    請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の半導体装置。
  13. 前記真性半導体材料は、シリコンである、
    請求項１２に記載の半導体装置。
  14. 第１方向において互いに反対側を向く基板主面および基板裏面を有する基板を準備する工程と、
    前記基板主面から前記第１方向に窪んだ溝部を前記基板に形成する工程と、
    前記基板主面の一部を覆う主面電極、および、前記主面電極に繋がり、かつ、少なくとも前記溝部の一部を覆う溝内導電体を有する配線層を形成する工程と、
    前記主面電極に導通する半導体素子を、前記基板主面に対向した姿勢で搭載する工程と、
    前記半導体素子および前記主面電極を覆う封止樹脂を形成する工程と、
    前記封止樹脂および前記溝内導電体を切断することで、前記第１方向に直交する第２方向を向く樹脂側面を前記封止樹脂に形成するとともに、前記溝内導電体を、前記封止樹脂から露出し、かつ、前記樹脂側面と同じ方向を向く側面側露出面を有する側面電極にする切断工程と、
    を含んでおり、
    前記側面側露出面は、前記樹脂側面と面一である、
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 前記切断工程の前に、前記基板裏面側から前記基板を研削して、前記溝内導電体を前記基板裏面から露出させる研削工程を、さらに含む、
    請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 前記切断工程は、ブレードダイシングにより行い、
    前記ブレードダイシングにおいて、前記溝部の幅よりも小さい厚みのダイシングブレードを用いる、
    請求項１４または請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 前記側面電極は、前記第１方向において前記基板裏面と同じ方向を向く裏面側露出面を有しており、
    前記裏面側露出面と前記基板裏面とは、面一である、
    請求項１４ないし請求項１６のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 前記側面側露出面を覆う側面被覆部を含む外装めっきを形成する外装めっき形成工程を、さらに含む、
    請求項１７に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 前記外装めっきは、前記側面被覆部に繋がり、かつ、前記裏面側露出面および前記基板裏面の一部を覆う裏面被覆部をさらに含んでおり、
    前記外装めっき形成工程において、前記側面被覆部とともに前記裏面被覆部を形成する、
    請求項１８に記載の半導体装置の製造方法。
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