JP7329002B2 - 半導体デバイスの製造方法および半導体デバイス - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイスの製造方法および半導体デバイスに関する。

発光素子および受光素子を備える光デバイスが知られている（特許文献１参照）。発光素子および受光素子は、同じ基板上に搭載されている。発光素子によって出射された光の一部が被検出物を経由せずに受光素子の第１受光部に直接入射するのを防ぐことを目的として、発光素子と第１受光部との間に隔壁部が設けられている。

特開２０１９－１６６１５号公報

しかしながら、従来の技術においては、デバイス中の基板を伝播して発光素子から受光素子側へ光が漏れてしまうという課題があった。漏洩光があると、被検出物で反射された微弱な光の検出が困難になる。

本発明の第１の態様による半導体デバイスの製造方法は、信号を入射する機能面を有する第１の半導体素子および信号を出射する機能面を有する第２の半導体素子を有する半導体デバイスの製造方法であって、前記第１の半導体素子を基材上に配置する第１の工程と、少なくとも前記第２の半導体素子が載置される第１のフレームを前記基材上に配置する第２の工程と、前記基材上で前記第１の半導体素子の少なくとも周面および前記第１のフレームの少なくとも周面を覆い、前記第１の半導体素子の機能面が少なくとも露出する第１開口を形成し、前記第１のフレームの上面に設定された前記第２の半導体素子の載置領域が少なくとも露出する第２開口を形成するように、金型成型で少なくとも前記第１の半導体素子および前記第１のフレームを樹脂で封止する第３の工程とを含む。
本発明の第２の態様による半導体デバイスは、樹脂で封止され、裏面が前記樹脂から露出し、おもて面が信号を入射する機能面である第１の半導体素子と、樹脂で封止され、裏面が前記樹脂から露出する第１のフレームのおもて面に設けられ、おもて面が信号を出射する機能面である第２の半導体素子とを備え、前記樹脂の封止により、少なくとも前記第１の半導体素子の機能面が露出するように形成された第１開口と、少なくとも前記第２の半導体素子の機能面が露出するように形成された第２開口とが形成されている。

本発明によれば、第１の半導体素子は樹脂封止で位置が固定され、第２の半導体素子は樹脂で位置が固定されたフレーム上に固定されるので、共通の基板上に配置する場合に比べて、一方の半導体素子から他方の半導体素子に対する物理的な影響を低減することができ、半導体デバイスの性能が向上する。例えば、発光素子からの光がデバイス内部を伝わって受光素子へ入射する漏光を抑えることができる。

図１（ａ）は、半導体デバイスの上面視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａ断面を示す模式図である。 半導体デバイスの製造方法の一例を説明するフローチャートである。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、製造段階の中間体を示す模式図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は、製造段階の中間体を示す模式図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は、製造段階の中間体を示す模式図である。 図６は、半導体デバイスを示す模式図である。 図７（ａ）は、変形例１の半導体デバイスの上面視図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ－Ａ断面を示す模式図である。 図８（ａ）は、変形例２の半導体デバイスの上面視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ－Ｂ断面を示す模式図である。 図９（ａ）は、変形例３の半導体デバイスの上面視図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ－Ｃ断面を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による半導体デバイス１を例示する模式図である。図１および以降のいくつかの図では、デカルト座標系と呼ばれる右手系の直交座標系で、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の向きを表すものとする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、相互に直交する方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は、半導体デバイス１を載置する平面と平行な方向であり、Ｚ方向は、上記載置する平面と直交する方向である。

図１（ａ）は半導体デバイス１の上面視図（プラスＺ方向から見た図）、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ断面をマイナスＹ方向から見た図である。
半導体デバイス１は、第１の半導体素子としての受光素子２０および第２の半導体素子としての発光素子４０と、受光素子２０および発光素子４０の外部電極となるフレーム１１～１４とを含む、いわゆるノンリードタイプのデバイスである。実施形態の半導体デバイス１では、受光素子２０および発光素子４０を共通に実装するフレーム（基材）を備えていない。つまり、フレーム１１～１４と受光素子２０は樹脂３０で封止されることで位置が固定され、発光素子４０はフレーム１２の上面に載置されて位置が固定されている。
樹脂３０には、受光素子２０の受光部２０ａをプラスＺ方向に露出する開口部７０と、発光素子４０をプラスＺ方向に露出する開口部７１が形成されている。開口部７０はカバーガラス５０で覆われ、開口部７１はカバーガラス５１で覆われている。
半導体デバイス１は、発光素子４０から発せられた光が外部の物体に反射し受光素子２０へ入射する時間を測定するＴＯＦ(Time of Flight)センサとしての用途等に用いられる。

受光素子２０は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）によって構成される。受光素子２０は、ボンディングワイヤ１５によって外部電極用のフレーム１３および１４と接続されている。受光素子２０は、ＰＤおよびトランジスタを組合せたフォトトランジスタとして構成してもよいし、ＰＤおよび集積回路を含めたＰＤＩＣとして構成してもよい。
受光素子２０の配線数が図示されている数よりも多い場合は、さらに別のボンディングワイヤによって不図示のフレームと接続される。

発光素子４０は、例えば赤外ＬＥＤ（Light Emitting Diode）によって構成される。発光素子４０は、フレーム１２上に実装されるとともに、ボンディングワイヤ１６によって外部電極用のフレーム１１と接続されている。
発光素子４０についても、配線数が図示されている数よりも多い場合は、さらに別のボンディングワイヤによって不図示のフレームと接続される。

図１（ａ）および図１（ｂ）において、半導体デバイス１をプラスＺ方向から見て、カバーガラス５０および５１の周囲の領域は樹脂３０で形成されており、カバーガラス５０および５１の下方（マイナスＺ方向）には開口部７０および７１が設けられている。開口部７０、７１の底部には、それぞれ受光素子２０、発光素子４０が配置されている。
樹脂３０は、例えば遮光性のフィラーを含有し、赤外光の透過率が例えば１０％以下の黒色系の樹脂である。

カバーガラス５０の下方の開口部７０では、受光素子２０の上面の一部（受光部２０ａ）が樹脂３０で覆われずに露出する。また、カバーガラス５１の下方の開口部７１では、発光素子４０およびその配線（ボンディングワイヤ１６）が樹脂３０で覆われずに露出する。

実施形態では、発光素子４０の発光部４０ａからプラスＺ方向側へ光を送出し、外部の物体で反射された反射光をプラスＺ方向側に受光部２０ａを有する受光素子２０で受光する。そのため、発光素子４０のプラスＺ方向側の面を発光素子４０の機能面（信号を出射する面）と呼び、受光素子２０のプラスＺ方向側の面を受光素子２０の機能面（信号を入射する面）と呼ぶ。つまり、半導体デバイス１のプラスＺ方向側の面は半導体デバイス１の機能面である。
半導体デバイス１の機能面をおもて面とすると、半導体デバイス１のマイナスＺ方向側の面は裏面（底面とも呼ぶ）である。
半導体デバイス１の裏面において、受光素子２０の裏面と、フレーム１１～フレーム１４の裏面とが樹脂３０から露出する。フレーム１１～フレーム１４は、銅等の導電性の金属部材によって構成される。
半導体デバイス１の裏面、受光素子２０の裏面、およびフレーム１１～フレーム１４の裏面は、略同一平面内にあり、これらの面はいわゆる面一（つらいち）である。

開口部７０と開口部７１は、それぞれ半導体デバイス１のおもて面に向けてすり鉢状に形成されている。開口部７０と開口部７１の開放端では、おもて面から凹んだ台座が全周に設けれ、この台座にカバーガラス５０と５１が取り付けられている。
図１の半導体デバイス１は、樹脂３０で封止され、裏面が樹脂３０から露出し、おもて面が機能面（信号を入射する面）である受光素子２０と、樹脂３０で封止され、裏面が樹脂３０から露出する外部電極用フレーム１２のおもて面に設けられ、おもて面が機能面（信号を出射する面）である発光素子４０とを備えている。半導体デバイス１には、樹脂封止により、少なくとも受光素子２０の機能面を露出させるように形成された開口部７０と、少なくとも発光素子４０の機能面を露出させるように形成された開口部７１とが形成されている。
受光素子２０とフレーム１３、１４の外部電極とを接続するボンディングワイヤ１５は、樹脂３０で封止されている。発光素子４０とフレーム１１の外部電極とを接続するボンディングワイヤ１６は、樹脂封止されずに開口部７１内に露出されている。
実施形態の発光素子４０は、例えば約０．３ｍｍ角程度の大きさであり、その一部のみ樹脂３０で封止することが困難であることから、図１に示すように開口部７１に露出させている。
なお、発光素子４０のサイズが受光素子２０のサイズと同等程度の大きいサイズであれば、受光素子２０と同様に、発光素子４０についても発光部を除くおもて面およびボンディングワイヤ１６等を樹脂３０で封止してもよい。この場合、後述する金型成型による樹脂封止の工程で、受光素子２０および発光素子４０を樹脂封止すればよい。

（半導体デバイスの製造方法）
以下、上述した半導体デバイス１の製造方法の一例について、図２のフローチャートおよび図３～図６を参照して説明する。図２は、半導体デバイス１の製造手順を例示するフローチャートである。図３～図６は、製造段階の中間体または半導体デバイス１を示す模式図である。

（工程１）
図２のステップＳ１０において、例えば厚さ１５０μｍのステンレス板で構成された基材１０を用意する。そして、図３（ａ）に例示するように、基材１０の上面（プラスＺ方向側の面）の所定位置に、例えばメッキによって所定厚さのフレーム１１～１４を形成する。

（工程２）
図２のステップＳ２０において、図３（ｂ）に例示するように、基材１０の上面の所定位置、図３（ｂ）ではフレーム１３と１４の間の位置に受光素子２０をダイボンディングする。
なお、受光素子２０をダイボンディングする際に、ＤＡＦ（Die Attach Film）を用いて基材１０上に固定してもよい。ＤＡＦは、例えば厚さ２５μｍの絶縁性の熱硬化性樹脂等を用いることができる。

さらに、受光素子２０の不図示の電極ＰＡＤとフレーム１３、１４との間を、それぞれボンディングワイヤ１５で接続する。図３（ｂ）に例示した中間製品を中間体１Ａと呼ぶ。

（工程３）
図２のステップＳ３０において、中間体１Ａに対し、トランスファーモールド法による樹脂封止を行う。
図４（ａ）に例示するように、トランスファーモールド法による樹脂封止用の金型は、上型８１および下型８２によって構成される。作業者または製造装置は、下型８２の上（プラスＺ方向側）に図３（ｂ）の中間体１Ａを載置する。さらに、中間体１Ａの上（プラスＺ方向側）から、離型フィルム８３を介して上型８１をセットする。

上型８１は、受光素子２０の開口部７０を形成する小突起８１ａと、発光素子４０の開口部７１を形成する大突起８１ｂとを備えている。小突起８１ａの頂面８１ａａは受光部２０ａを覆い、受光部２０ａが樹脂３０で覆われないようにする。大突起８１ｂの頂面８１ｂａは、発光素子４０が載置されるフレーム１２の全てのおもて面の領域と、フレーム１１のおもて面のうちボンディングワイヤ１６が接続される電極領域とを覆い、発光部４０ａと電極領域とが樹脂３０で覆われないようにする。

また、上型８１は、小突起８１ａの底部側をＸ方向に挟むように段部８１ａｂを有する。上型８１はさらに、大突起８１ｂの底部側をＸ方向に挟むように段部８１ｂｂを有する。段部８１ａｂは開口部７０の上部を覆うカバーガラス５０が樹脂３０に載置される載置面を形成する。段部８１ｂｂは開口部７１の上部を覆うカバーガラス５１が樹脂３０に載置される載置面を形成する。段部８１ａｂ、段部８１ｂｂは、例えば矩形枠状である。なお、これら載置面は、カバーガラス５０，５１の台座７０ａ、７１ａとなる箇所である。台座７０ａ、７０ｂは半導体デバイス１のおもて面から凹んだ段差として形成され、上面視で例えば矩形枠状に形成される。

図４（ｂ）は、金型（上型８１および下型８２）を閉じた状態を説明する図である。離型フィルム８３は、上記金型（上型８１および下型８２）による樹脂成形面を覆う広さの面積を有し、例えば厚さ７５μｍのＥＴＦＥ（エチレン-テトラフロロエチレン）によって構成されている。

離型フィルム８３は、上型８１による樹脂成形面の凹凸に倣って変形する柔軟性と、樹脂成形時における金型（上型８１および下型８２）の加熱温度に耐える耐熱性と、樹脂３０および金型（上型８１および下型８２）との剥離が容易な容易剥離性と、を備える。

加熱された金型（上型８１および下型８２）の内部空間へ、不図示の供給路を介して樹脂３０を流し込んで供給する。この結果、中間体１Ａの表面、換言すると受光素子２０の受光部２０ａ以外の表面、ボンディングワイヤ１５、およびフレーム１３，１４，フレーム１２のおもて面以外の表面（周面）、フレーム１１の電極領域以外のおもて面と周面は、それぞれ樹脂３０で覆われて封止される。
ただし、上述した上型８１の小突起８１ａと大突起８１ｂにより、発光素子４０が実装されるフレーム１２のおもて面の実装予定領域と、フレーム１１のおもて面のうちのボンディングワイヤ１６が接続される予定位置の領域（電極領域）と、受光素子２０のおもて面のうちの受光部２０ａが位置する領域とは樹脂３０で覆われない。そのため、図５（ａ）に例示するように、金型（上型８１および下型８２）が開かれるとこれらの領域は樹脂３０から露出する。

（工程４）
図２のステップＳ４０において、樹脂３０の硬化後に金型（上型８１および下型８２）を開いて樹脂３０で封止された中間体１Ａを取り出し、中間体１Ａから基材１０を引き剥がす。基材１０が剥がされた中間体１Ａを中間体１Ｂとする。フレーム１１～フレーム１４は、基材１０を剥がした際に樹脂３０側（中間体１Ｂ側）に残る。この結果、図５（ａ）に示すように、中間体１Ｂの下面（マイナスＺ方向側の面）には、略面一に形成された樹脂３０、受光素子２０の下面および、フレーム１１～フレーム１４が露出する。なお、ＤＡＦを用いてダイボンディングしていた際には、受光素子２０の裏面ではなく、ＤＡＦが露出する。

図５（ａ）において、開口部７０には、カバーガラス５０を載置するための台座７０ａが形成され、開口部７１には、カバーガラス５１を載置するための台座７１ａが形成されている。

（工程５）
図２のステップＳ５０において、図５（ｂ）に例示するように、開口部７１において露出しているフレーム１２のおもて面の所定位置に、発光素子４０をダイボンディングする。さらに、発光素子４０の不図示の電極PADとフレーム１１の電極領域との間を、ボンディングワイヤ１６で接続する。図５（ｂ）の中間体を中間体１Ｃと呼ぶ。

（工程６）
図２のステップＳ６０において、図６に例示するように、受光素子２０側の開口部７０の上部開放端に形成されている台座７０ａに、カバーガラス５０を載置する。さらに、発光素子４０側の開口部７１の上部開放端に形成されている台座７１ａに、カバーガラス５１を載置する。カバーガラス５０、５１は所定の波長域の光を透過するフィルター部材でもよく、また、カバーガラス５０、５１にフィルター部材を積層したものを用いても良い。
以上例示した工程１から工程６により、半導体デバイス１が製造される。

以上説明した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）半導体デバイス１の製造方法は、第１の半導体素子としての受光素子２０および第２の半導体素子としての発光素子４０を有する半導体デバイス１の製造方法であって、発光素子４０が載置されるフレーム１２を基材１０上に配置する工程（Ｓ１０、図３）と、受光素子２０を基材１０上に配置する工程（Ｓ１０、図３）と、基材１０上で受光素子４０の周面およびフレーム１２の周面を覆い、受光素子２０の機能面（信号を入射する面）が少なくとも露出する開口部７０を形成し、フレーム１２の上面に設定された発光素子４０の載置領域が少なくとも露出する開口部７１を形成するように、金型成型で少なくとも受光素子２０およびフレーム１２を樹脂３０で封止する工程（Ｓ３０、図５）とを含む。
このように構成したので、基板を持たない半導体デバイス１を製造することができる。半導体デバイス１は、発光素子と受光素子を共通の基板上に配置する従来例に比べて、発光素子４０からの光が半導体デバイス１の内部の構成部材を伝わって受光素子２０の受光部２０ａに漏洩光として入射することを抑制できる。
また、開口部７０には受光部２０およびその周辺領域を露出するのみで、ボンディングワイヤ１５や受光素子２０の電極は樹脂３０によって覆われている為、開口部７０において不用な反射光が生じ、誤検出の要因となることを防ぐことができる。

（２）実施形態の半導体デバイス１は、樹脂３０で封止され、裏面が樹脂３０から露出し、おもて面が機能面（信号を入射する面）である受光素子２０と、樹脂３０で封止され、裏面が樹脂３０から露出するフレーム１２のおもて面に設けられた発光素子４０とを備え、樹脂封止により、少なくとも受光素子２０の機能面（信号を入射する面）が露出するように形成された開口部７０と、少なくとも発光素子４０の機能面（信号を出射する面）が露出するように形成された開口部７１とが形成されている。
このように構成したので、半導体デバイス１は基板を持たずに受光素子２０と受光素子４０を樹脂封止で配置することができ、発光素子４０からの光が半導体デバイス１の基板を伝わって受光素子２０の受光部２０ａに漏洩光として入射することを抑制できる。

（３）半導体デバイス１において、受光素子２０と、外部電極としてのフレーム１３および１４と、これらを接続するボンディングワイヤ１５が樹脂封止され、発光素子４０と、外部電極としてのフレーム１１の一部（電極領域）と、これらを接続するボンディングワイヤ１６が樹脂封止されずに開口部７１内に露出されている。
このように構成したので、受光素子２０に比べてサイズが小さい発光素子４０を、半導体デバイス１の組み立て工程において樹脂封止（Ｓ３０）の後から載せることが可能になる。そのため、製造上の自由度が高くなる。

（４）上記（３）の半導体デバイス１において、開口部７０と開口部７１は、すり鉢状に形成され、開口部７０と開口部７１の開放端には、開口部７０および開口部７１を覆う蓋用の台座７０ａおよび７１ａが設けられ、開口部７０の台座７０ａに開口部７０を覆う第１の蓋としてのカバーガラス５０が設けられ、開口部７１の台座７１ａに開口部７１を覆う第２の蓋としてのカバーガラス５１が設けられている。
このように構成したので、カバーガラス５０および５１の位置決めが容易になり、また、カバーガラス５０および５１が窪み内に収まることで直接衝撃を受けにくくなり、耐衝撃性を高めることができる。

以上説明した実施形態においては、半導体デバイス１に１つの受光素子２０および１つの発光素子４０が搭載される例を説明した。半導体デバイスに搭載する受光素子および発光素子の数は、半導体デバイスの仕様に基づき、以下の変形例１～３に例示するように適宜変更して構わない。

－変形例１－
図７（ａ）は、複数の発光素子４１ａおよび４１ｂと、１つの受光素子２０とを有する半導体デバイス１０１を例示する上面視図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ－Ａ断面を示す模式図である。受光素子２０を挟んで図示左側に第１の発光素子４１ａが、図示右側に第２の発光素子４１ｂが、それぞれ搭載されている。カバーガラス５１ａの下側（マイナスＺ方向側）において、第１の発光素子４１ａおよびボンディングワイヤ１６ａ等が樹脂３０から露出し、カバーガラス５１ｂの下側（マイナスＺ方向側）において、第２の発光素子４１ｂおよびボンディングワイヤ１６ｂ等が樹脂３０から露出する。さらに、カバーガラス５０の下側（マイナスＺ方向側）において、受光素子２０の一部（受光部として機能する領域）が樹脂３０から露出する。
なお、図７（ａ）において、実線で示す３つの矩形枠は、カバーガラス５１ａ、カバーガラス５１ｂ、カバーガラス５０の輪郭を表している。破線の内側を白地で示した３つの矩形枠は、中央が受光素子２０の上方に設けられた開口部７０に対応し、左右の２つが発光素子４１ａ、４１ｂの上方にそれぞれ設けられた開口部７１ａ、７１ｂに対応する。

変形例１の半導体デバイス１０１では、左右一対の発光素子４１ａ，４１ｂから検出光が出射され、検出対象から反射された一対の反射光を受光素子２０で受光する。このように構成することにより、２方向からの光が検出可能となって高精度化することができる。
また、発光素子４１ａ、４１ｂとして波長が異なる２つの発光素子を用いる場合には、波長差による光の検出差を見ることで、脈波センサ等として使用することができる。

－変形例２－
図８（ａ）は、複数の発光素子４１ｃおよび４１ｄと、複数の受光素子２１ａおよび２１ｂとを有する半導体デバイス１０２を例示する上面視図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ－Ｂ断面を示す模式図である。図示左側に第１および第２の発光素子４１ｃおよび４１ｄが、中央に第１の受光素子２１ａが、図示右側に第２の受光素子２１ｂが、それぞれ搭載されている。カバーガラス５１ｃの下側（マイナスＺ方向側）において、第１の発光素子４１ｃおよびボンディングワイヤ１６ｃ等と、第２の発光素子４１ｄおよびボンディングワイヤ１６ｄ等が樹脂３０から露出し、カバーガラス５０ａの下側（マイナスＺ方向側）において、第１の受光素子２１ａの一部（受光部）が樹脂３０から露出し、カバーガラス５０ｂの下側（マイナスＺ方向側）において、第２の受光素子２１ｂの一部（受光部）が樹脂３０から露出する。
変形例２は、カバーガラス５１ｃの下側（マイナスＺ方向側）に存在する一つの開口部７１ｃに複数の発光素子４１ｃ、４１ｄが搭載される例である。

なお、図８（ａ）において、実線で示す３つの矩形枠は、カバーガラス５１ｃ、カバーガラス５０ａ、５０ｂの輪郭を表している。破線の内側を白地で示した３つの矩形枠は、中央が受光素子２１ａの上方に設けられた開口部７０ａに対応し、右側が受光素子２１ｂの上方に設けられた開口部７０ｂに対応する。また、左側の矩形枠は、発光素子４１ｃと４１ｄの上方に設けられた開口部７１ｃに対応する。

変形例２の半導体デバイス１０２では、例えば、発光素子４１ｄから検出光が出射され、検出対象から反射された反射光を中央の受光素子２１ａで受光するとともに、発光素子４１ｃから検出光が出射され、検出対象から反射された反射光を受光素子２１ｂで受光する。このように構成することにより、２方向からの光を異なる受光素子、異なる距離で検出することが可能となり、変形例１の半導体デバイス１０１よりもさらに高精度化することができる。
また、受光および発光を共に別波長にすることで、センシングの高機能化を図ることができる。例えば、脈波/心拍数/酸素飽和度/体温/血圧などの複合センシング機能を持たせることが可能になる。

－変形例３－
図９（ａ）は、複数の発光素子４１ｃ、４１ｄおよび４１ｅと、複数の受光素子２１ａおよび２１ｃとを有する半導体デバイス１０３を例示する上面視図である。図示左側に第１および第２の発光素子４１ｃおよび４１ｄが、中央に第１の受光素子２１ａが、図示右側に第２の受光素子２１ｃおよび第３の発光素子４１ｅが、それぞれ搭載されている。カバーガラス５１ｃの下側（マイナスＺ方向側）において、第１の発光素子４１ｃおよびボンディングワイヤ１６ｃ等と、第２の発光素子４１ｄおよびボンディングワイヤ１６ｄ等が樹脂３０から露出し、カバーガラス５０ａの下側（マイナスＺ方向側）において、第１の受光素子２１ａの一部（受光部）が樹脂３０から露出し、カバーガラス５０ｄの下側（マイナスＺ方向側）において、第２の受光素子２１ｃの一部（受光部）が樹脂３０から露出する。さらに、カバーガラス５１ｅの下側（マイナスＺ方向側）において、第３の発光素子４１ｅおよびボンディングワイヤ１６ｅ等が樹脂３０から露出する。
変形例３は、カバーガラス５１ｃの下側（マイナスＺ方向側）に存在する一つの開口部７１ｃに複数の発光素子４１ｃ、４１ｄが搭載されるとともに、カバーガラス５１ｅの下側（マイナスＺ方向側）に存在する一つの開口部に一つの発光素子４１ｅが搭載され、カバーガラス５０ｄの下側（マイナスＺ方向側）に存在する一つの開口部７１ｄに一つの受光素子２１ｃが搭載される例である。

なお、図９（ａ）において、実線で示す４つの矩形枠は、それぞれ、発光素子のカバーガラス５１ｃと５１ｅ、受光素子のカバーガラス５０ａ、５０ｄの輪郭を表している。破線の内側を白地で示した４つの矩形枠は、それぞれ、中央の矩形枠が受光素子２１ａの上方に設けられた開口部７０ａに対応し、左側の矩形枠が発光素子４１ｃと４１ｄの上方に設けられた開口部７１ｃに対応する。さらに、右側の２つの矩形枠のうちの上側の矩形枠が受光素子２１ｃの上方に設けられた開口部７１ｄに対応し、下側の矩形枠が発光素子４１ｅの上方に設けられた開口部に対応する。

変形例３の半導体デバイス１０３では、左側の一対の発光素子４１ｃ，４１ｄからそれぞれ検出光が出射され、検出対象から反射された一対の反射光を、中央の受光素子２１ａで受光するとともに、右下側の発光素子４１ｅから検出光が出射され、検出対象から反射された反射光を、右上側の受光素子２１ｃで受光する。
このように構成することにより、変形例１の半導体デバイス１０１および変形例２の半導体デバイス１０２の複合化が図れるため、高機能化や検出精度をさらに高めることができる。

上記の実施形態と変形例では、発光素子と受光素子を有する光デバイス（例えばＴＯＦセンサ）を一例として説明したが、本発明の半導体デバイスは上記光デバイスに限定されない。例えば、放射線を出射する放射線出射素子と、放射線を検出する放射線検出素子の組み合わせでもよい。要するに本発明は、少なくとも一対の機能素子を半導体装置として組み込んだ種々の用途の半導体デバイスに適用することができる。
要するに、本発明に係る半導体デバイスは、第１の半導体素子は樹脂封止で位置が固定され、第２の半導体素子は樹脂で位置が固定されたフレーム上に固定されるので、共通の基板上に配置する場合に比べて、一方の半導体素子から他方の半導体素子に対する物理的な影響を低減することができ、半導体デバイスの性能が向上する。

以上説明した実施形態においては、ステップＳ３０の樹脂封止の次のステップＳ４０で中間体から基材１０をはがす例を説明したが、ステップＳ４０とステップＳ５０の工程は順序を入れ替えてもよい。例えば、樹脂封止後の中間体に対してフレーム１２上に発光素子４０を載せ、発光素子４０の配線を行ってから、中間体の基材１０をはがしてもよい。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。実施形態におけるフレームおよびボンディングワイヤ等の種々の部分の数および形状等は例示であって、他の任意の数および任意の形状でも良い。
また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。
本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１，１０１～１０３…半導体デバイス、１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…中間体、１０…基材、１１～１４…フレーム、１５，１６，１６ａ～ｅ…ボンディングワイヤ、２０，２１ａ～ｃ…受光素子、２０ａ…受光部、３０…樹脂、４０，４１ａ～ｅ…発光素子、４０ａ…発光部、５０，５０ａ～ｄ，５１，５１ａ～ｅ…カバーガラス、７０，７１…開口部、７０ａ，７１ａ…台座、８１…上型、８２…下型

Claims (9)

1. 信号を入射する機能面を有する第１の半導体素子および信号を出射する機能面を有する第２の半導体素子を有する半導体デバイスの製造方法であって、
   前記第１の半導体素子を基材上に配置する第１の工程と、
   少なくとも前記第２の半導体素子が載置される第１のフレームを前記基材上に配置する第２の工程と、
   前記基材上で前記第１の半導体素子の少なくとも周面および前記第１のフレームの少なくとも周面を覆い、前記第１の半導体素子の機能面が少なくとも露出する第１開口を形成し、前記第１のフレームの上面に設定された前記第２の半導体素子の載置領域が少なくとも露出する第２開口を形成するように、金型成型で少なくとも前記第１の半導体素子および前記第１のフレームを樹脂で封止する第３の工程と、
   を含む、半導体デバイスの製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法において、
   少なくとも前記第３の工程の後に、前記第２開口を介して前記第２の半導体素子を前記第１のフレームの前記載置領域に配置する第４の工程とを含む、半導体デバイスの製造方法。
3. 請求項１または２に記載の半導体デバイスの製造方法において、
   前記第３の工程で樹脂封止された第１の中間体から前記基材を剥がし、前記第１の半導体素子の底面と前記第１のフレームの底面を前記樹脂から露出させる第５の工程とを含む、半導体デバイスの製造方法。
4. 請求項１または２に記載の半導体デバイスの製造方法において、
   前記第３の工程で樹脂封止された第１の中間体から前記基材を剥がし、前記第１の半導体素子の底面に貼付された絶縁部材と前記第１のフレームの底面を前記樹脂から露出させる第５の工程とを含む、半導体デバイスの製造方法。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載の半導体デバイスの製造方法において、
   前記第１の半導体素子は受光素子であり、
   前記第２の半導体素子は発光素子であり、
   前記樹脂は遮光性を有する、半導体デバイスの製造方法。
6. 樹脂で封止され、裏面が前記樹脂から露出し、おもて面が信号を入射する機能面である第１の半導体素子と、
   樹脂で封止され、裏面が前記樹脂から露出する第１のフレームのおもて面に設けられ、おもて面が信号を出射する機能面である第２の半導体素子とを備え、
   前記樹脂の封止により、少なくとも前記第１の半導体素子の機能面が露出するように形成された第１開口と、少なくとも前記第２の半導体素子の機能面が露出するように形成された第２開口とが形成されている、半導体デバイス。
7. 請求項６に記載の半導体デバイスにおいて、
   前記第１の半導体素子と、前記第１の半導体素子の外部電極となる第２および第３のフレームとを接続するボンディングワイヤが前記樹脂で封止され、
   前記第２の半導体素子と、前記第２の半導体素子の外部電極となる第４のフレームとを接続するボンディングワイヤが前記樹脂で封止されずに前記第２開口内に露出されている、半導体デバイス。
8. 請求項６または７に記載の半導体デバイスにおいて、
   前記第１の半導体素子は受光素子であり、
   前記第２の半導体素子は発光素子であり、
   前記樹脂は遮光性を有する、半導体デバイス。
9. 請求項６から８までのいずれか一項に記載の半導体デバイスにおいて、
   前記第１開口と前記第２開口は、すり鉢状に形成され、
   前記第１開口と前記第２開口の開放端には、前記第１開口および前記第２開口を覆う透明部材の台座が設けられ、
   前記第１開口の前記台座に前記第１開口を覆う第１の透明部材が設けられ、前記第２開口の前記台座に前記第２開口を覆う第２の透明部材が設けられている、半導体デバイス。

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