JPH11214434A - 半導体素子とその製造方法 - Google Patents

半導体素子とその製造方法

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JPH11214434A
JPH11214434A JP10016959A JP1695998A JPH11214434A JP H11214434 A JPH11214434 A JP H11214434A JP 10016959 A JP10016959 A JP 10016959A JP 1695998 A JP1695998 A JP 1695998A JP H11214434 A JPH11214434 A JP H11214434A
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internal electrode
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秀輝 荒木
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薫 久良木
Kenji Aoki
堅治 青木
Takeki Matsui
雄毅 松居
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂で完全に覆われ、かつ極めて小さな投影
面積を可能とする新しい構造の半導体素子を提供する。 【解決手段】 基板に形成され内部電極を備えた半導体
装置を有する半導体素子である。内部電極上に導電性物
体が形成されており、かつ半導体素子は導電性物体の少
なくとも一部を除いて基板の側面を含めて樹脂により完
全に覆われており、導電性物体の樹脂に覆われずに露出
している部分が外部電極となっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、極めて小型の、実
装のための部分も含めた投影寸法が２ｍｍ×２ｍｍより
小さい、新規な構造をもつ半導体素子とその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】個別トランジスター、ダイオード等の半
導体素子は、電子機械や装置の中に組み込まれて広範囲
に使用されている。それらの機械や装置の精密化、小型
化に伴って、より小型の半導体素子の要求が益々強まっ
ている。
【０００３】これら半導体素子の中身を構成する半導体
装置自身は０. ３ｍｍ角程度と極めて小さくなっている
のに、実装用の電極であるリードフレームを含めた外形
寸法はせいぜい２. ５×２. １ｍｍ程度の投影寸法とな
る。現状での最も小型の半導体素子のいわゆる投影面積
は約４ｍｍ2 を大幅に下回ることは出来ていない。ま
た、高さもリードフレームを介在していることもあって
１ｍｍ程度となってしまう。
【０００４】リードフレームを介在させない方式として
テープキャリア方式が提案されている。この方式では、
半導体装置の電極部をテープにバンプで接続して、基板
等に実装するやり方である。これもテープの厚みの介在
分だけ厚さが制限される。また、素子自体がモールド樹
脂で覆われにくい。
【０００５】コンデンサー等はいわゆるチップ素子にな
り、チップ・オン・ボード方式で基板に実装されるやり
方がとられ、まさに小型化の要請に答えてきている。こ
のような概念を半導体素子に適用することができれば良
いのだが、樹脂で覆わないとどうしても信頼性上問題が
生じる。
【０００６】特開平８−６４７２５号公報には、上記不
都合を解消し薄型化を達成する半導体装置とその製造方
法が開示されている。即ち、半導体チップの電極上にバ
ンプまたはＡｕボールを形成し、該バンプまたはＡｕボ
ールをモールド樹脂の表面に露出させたことを特徴とす
る樹脂封止型半導体装置とその製造方法である。ＩＣカ
ードやメモリカード等の薄型化がこの方法で可能とな
る。しかし、本発明のごとく、極めて小型の半導体素子
に特開平８−６４７２５号公報の方法をそのまま適用し
てモールド樹脂で完全に覆うためには、半導体装置を事
前に個別化する必要が生じて、生産性上極めて非効率と
なる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、樹脂で完全
に覆われ、かつ極めて小さな投影面積を可能とする新し
い構造の半導体素子と、そのような半導体素子を一括し
て製造し得る製造方法を提供することを目的とするもの
である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】現状の個別半導体素子
は、能動領域とその周辺または上部に２つ以上の内部電
極を有する半導体装置を、リードフレームのアイランド
と呼ぶ部分に樹脂や比較的低温で溶融する金属を介して
固着し、リードフレームと上記の内部電極を金属細線で
結線し、次いで樹脂により半導体装置およびリードフレ
ームを覆う部分をモールドし、バリ取り、フォーミン
グ、電気的検査等の工程を経て製造されている。図４
は、このようにして製造されているダイオードの一例で
ある。図４において、１１は基板、１２は内部電極、１
３は能動領域、１４は金属細線、１５はリードフレー
ム、１６はリードフレームのアイランド部、１７は樹脂
モールドである。
【０００９】本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、現
状のようなリードフレームを用いている限り小型化には
自ずと限界があるという結論に達した。素子はモールド
されるのであるが、モールド寸法自体は１. ５ｍｍ×
１. ５ｍｍ程度にはできてもそこからはみでたリードフ
レームを実装のためにフォーミングする必要があり、そ
のはみだし分が小型化の足かせになっていることであ
る。また、リードフレームの厚みに限界があること、リ
ードフレーム表裏をモールド樹脂で覆う必要があること
等で高さにも限界がある。
【００１０】現状の実装用電極も含めてモールド寸法程
度にする工夫から本発明はなされた。
【００１１】すなわち、本発明は、基板に形成された内
部電極を備えた半導体装置を有する半導体素子におい
て、前記内部電極上に導電性物体が形成されており、か
つ前記半導体素子は前記導電性物体の少なくとも一部を
除いて基板の側面を含めて樹脂により完全に覆われてお
り、前記導電性物体の前記樹脂に覆われずに露出してい
る部分が外部電極となっていることを特徴とする半導体
素子である。
【００１２】また、本発明の方法は、小型半導体素子の
製造方法であって、基板に形成された内部電極を備えた
多数個の半導体装置を準備する工程、前記内部電極部分
に導電性物体を載せる工程、前記基板上の半導体装置を
個別に隔離するように、最終製品としての半導体素子の
境界部に相当する基板位置に厚み方向に切れ目を入れる
工程、前記半導体装置および前記導電性物体を樹脂で覆
う工程、該樹脂の表面を前記導電性物体が見えるまで研
磨する工程、前記基板の前記半導体装置と反対側の面を
少なくとも前記切れ目に到達するまで研磨する工程、お
よび前記半導体装置を個別に切断する工程からなること
を特徴とする半導体素子の製造方法である。
【００１３】上述の工程を経て、上述のような構造にす
ることで、例えば１. ２×１. ２ｍｍの投影寸法で高さ
が０. ２２ｍｍといった極めて小型の半導体素子が可能
になった。半導体装置は、一般に多段プロセスを経てウ
ェハー上に多数個形成される。その際、半導体素子とし
て使用するために、１個の素子について２つ以上の内部
電極が一括して形成される。その内部電極に金等の金属
細線を介在しないで、直接外部電極に結線できるように
するのが本発明のポイントである。そのようなウェハー
を用意し、そのウェハー上の多数個の半導体装置の多数
個の内部電極の上に導電性物体を０．０２ｍｍ以上の厚
みに形成する。この厚さは後述する工程で表面を研磨し
た後の導電性物体の厚さをいうのであって、実際には研
磨後表面に現れる導電性物体の形状が均一になるように
所望の厚さ以上の厚さで形成する。導電性物体の厚みが
０．０２ｍｍ未満であると以下の問題を生じる。素子の
完成後、チップ素子を基板に実装する際に、ハンダによ
り電極部を接続するが、ハンダの溶融時に導電性物体が
ハンダに食われ断線につながる場合がある。また、後述
する表面受感部側に形成される樹脂が薄くなることによ
り、温度湿度ストレスに対する信頼性が低下する。従っ
て、０. ０２ｍｍ以上が実用上好ましい厚みである。
【００１４】この際の導電性物体を内部電極上に形成す
る方法は種々取りうる。例えば、１個毎の内部電極の上
に金、銀、ハンダ等の金属のボールをボールボンディン
グにより形成する方法である。この際、不良の半導体装
置の部分はマークを付与しておき、ボンディング時にそ
の不良半導体装置を認識してその内部電極には金属をボ
ールボンディングしないようにすることも可能である。
所望の厚みにより金属ボールを積層にすることも可能で
ある。所望の厚みが０. １ｍｍの場合、３個の金属ボー
ルの積層体を形成するような形態である。あるいは、内
部電極上に導電性樹脂を印刷法等で形成する方法も取り
得る。あるいは、このような導電性樹脂がその上に形成
する別の導電性物体を固定するための接着剤層を兼ねる
ような形態も取り得る。その場合、まず導電性樹脂を付
着後、例えば金、銀、銅、真鍮、リン青銅等の小片をダ
イボンディングにより１個毎に載せていく方法を取り得
る。この小片を載せる方法としては、特公平７−１３９
８７号公報に記載の方法、すなわち、上述の金属製小片
を振動によりトレーに振り込んでおき、その金属小片を
保持したトレーとウェハーとを重ね合わせることによっ
て行う方法も取りうる。この方法においては、隣同士の
半導体装置の内部電極が近接している場合には、それら
の電極上に一括でそれらの電極に見合う大きさの金属小
片を載せることができる。その場合には、後の切断工程
でそれぞれの半導体装置を分割することが出来る。
【００１５】半導体装置の形態上、内部電極の高さが異
なる場合、例えば電界効果型トランジスターのようにゲ
ート電極とその他の電極の基板上の高さが異なる場合、
付加的工夫がなされうる。例えば、ゲート電極以外の電
極と同一レベルにある別電極を形成しておき、ゲート電
極とこの別電極それをあらかじめ金属細線で結線してお
き、別電極に本発明の導電性物体を形成するような形態
である。
【００１６】次いで、基板上の半導体装置を個別に引き
離すように、最終の製品である半導体素子中の基板の厚
みに切れ目を入れる工程が続く。これはダイシングによ
り好適に行うことができる。
【００１７】本発明の半導体素子の製造法においては、
上記導電性物体を載せる工程と切れ目を入れる工程は逆
にしても良い。
【００１８】次いで、半導体装置および導電性物体をカ
バーするように樹脂で覆う工程を経る。この際使用でき
る樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、イミ
ド変性エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、フェノキシ樹
脂、ポリアミド樹脂、ポリベンツイミダゾール樹脂、ポ
リスチレン、ポリスルホン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポ
リビニールアセタール、ポリ酢酸ビニルアルコールとそ
のアロイ樹脂等の熱可塑性樹脂をあげることができる。
この際、ウェハー全体を一括成型することが好ましい。
スピンコーター等のコーターによる塗布やトランスファ
ーモールド等のモールディングによって本工程を行うこ
とができる次いで、樹脂層を研磨する工程が続く。本工
程において、先述の金属ボールあるいは金属よりなる導
電性物体が露出するようになる。露出した部分が外部電
極となる。導電性物体の種類によっては、外部基板への
接着がよりうまくいくように、金やハンダ等の他の金属
層を付与することが可能である。その際、無電解メッキ
あるいはハンダ槽へのディッピングによるのが好まし
い。本発明はかくてウェハー全体を一括して素子化する
ことを特徴とするものである。
【００１９】次いで、基板の半導体装置と反対側の面を
切れ目あるいはそれ以上まで研磨する工程が続く。この
場合の研磨は、一般の適当なアルミナやダイヤモンド等
の粉末を用いての研磨機あるいはグラインダーのような
装置が好適に使用できる。
【００２０】さらに、個別の半導体素子にするには、ダ
イシング等によって個別に分離すれば良い。
【００２１】本発明は、種々の変形が可能である。上述
したような工程の場合にはウェハーの裏面が露出するよ
うになる。それが問題の場合には、最終工程あるいは途
中工程で、裏面に樹脂を付与すれば良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】次に、本発明による実施例を図面
に基づいて説明する。
【００２３】（実施例１）本発明の小型の半導体素子の
一実施例の構造を、断面透視図として図１に示す。１は
シリコン基板、２は半導体装置の内部電極、３は半導体
装置の能動層、４は金ボール、５および７は樹脂、８は
外部接続用ハンダである。本例では、金ボール４は２個
のボールを積層した構造である。
【００２４】図１のような半導体素子を作成するための
本発明の工程の例を図２および図３を用いて説明する。
図２（１）は厚さ０．６ｍｍのシリコン基板（ウエハ
ー）１上に内部電極２と能動層３を有するダイオードが
多数個形成されている状態を示す。そのウェハーをボー
ルボンダーに載せ、内部電極部に金ボール４を２段重ね
で載せた状態を図２（２）に示している。溶融状態でボ
ール状の金は内部電極上でつぶれて金の全体の厚みが
０．０８ｍｍになった。次いで基板１上の半導体装置を
個別に引き離すように０．１５ｍｍ幅のブレードを使用
しダイシングソーで基板１に０．１５ｍｍ＋αの深さに
切れ目１ａを入れた状態を図２（３）に示している。次
いで、金ボール４を覆うだけの厚みに熱硬化性エポキシ
樹脂５をスピンコートして硬化した状態を図２（４）に
示している。次いで樹脂５の上面を金ボール４が現れ、
金の全体の厚みがほぼ０．０５ｍｍとなるまで研磨した
状態を示したのが図３（５）である。金が見えた部分を
６で示す。基板の半導体装置と反対側の面を切れ目１ａ
まで研磨した状態を図３（６）に示す。次いで、シリコ
ンウェハー１の裏面に樹脂７を０．０２ｍｍの厚みにス
ピンコートし、さらに樹脂を硬化させた状態を図３
（７）に示してある。次いで表面に現れた金属製バンプ
の部分にハンダ層８を形成した状態を図３（８）に示
す。
【００２５】図３（８）の状態のものを０．０５ｍｍ幅
のブレードを使用しダイシングにより個別素子に分離し
た様子を図３（９）に示す。このようにして、図１に示
したような半導体素子が出来上がった。この際、シリコ
ンウェハー１の裏面へ塗布する樹脂として透明なものを
用いると、個別素子になった状態が目視できるので、切
断がやりやすくなる。本実施例ではハンダ層８は含めな
い状態で１. ２×１.２ｍｍ角で厚さが０．２２ｍｍの
大きさの素子にした。
【００２６】（実施例２）実施例１における金ボールに
代えてリン青銅を用いた場合について述べる。図２
（１）の状態のウェハーの内部電極部分にスクリーン印
刷によりテクノα社製の導電性熱可塑性樹脂ＳＴＡＹＨ
ＯＬＤを塗布し、溶剤を飛ばして乾燥させた。１５０度
に加熱したダイボンダー上にウェハーを担持し、０. １
ｍｍ角のほぼ立方体のリン青銅をダイボンダーにより熱
可塑性樹脂部分に熱圧着して載せた。あとの工程は実施
例１と同様な工程を経て実施例１と同じ大きさのダイオ
ードを作った。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
樹脂で完全に覆われ、かつ極めて小さい半導体素子を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体素子の一実施例の断面透視図で
ある。
【図２】本発明の半導体素子の製造方法の模式図であ
る。
【図３】本発明の半導体素子の製造方法の模式図であ
る。
【図４】比較例としてのこれまでの半導体素子の断面図
である。
【符号の説明】
１ シリコン基板（ウェハー） ２ 内部電極 ３ 能動層 ４ 金ボール ５ 樹脂 ６ 表面に現れた金ボールの部分 ７ 樹脂 ８ ハンダボール １１ 基板 １２ 内部電極 １３ 能動領域 １４ 金属細線 １５ リードフレーム １６ リードフレームのアイランド部 １７ 樹脂モールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久良木 薫 宮崎県延岡市旭町６丁目4100番地 旭化成 電子株式会社内 (72)発明者 青木 堅治 宮崎県延岡市旭町６丁目4100番地 旭化成 電子株式会社内 (72)発明者 松居 雄毅 東京都千代田区有楽町１丁目１番２号 旭 化成電子株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板に形成され内部電極を備えた半導体
    装置を有する半導体素子において、前記内部電極上に導
    電性物体が形成されており、かつ前記半導体素子は前記
    導電性物体の少なくとも一部を除いて基板の側面を含め
    て樹脂により完全に覆われており、前記導電性物体の前
    記樹脂に覆われずに露出している部分が外部電極となっ
    ていることを特徴とする半導体素子。
  2. 【請求項２】 前記導電性物体の厚みが少なくとも０.
    ０２ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の半導
    体素子。
  3. 【請求項３】 前記導電性物体が金属であることを特徴
    とする請求項１または２に記載の半導体素子。
  4. 【請求項４】 前記導電性物体が導電性樹脂あるいは導
    電性樹脂と金属との積層構造体であることを特徴とする
    請求項１または２に記載の半導体素子。
  5. 【請求項５】 前記導電性物体上にさらに金属層を有す
    ることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の
    半導体素子。
  6. 【請求項６】 小型半導体素子の製造方法であって、基
    板に形成された内部電極を備えた多数個の半導体装置を
    準備する工程、前記内部電極部分に導電性物体を載せる
    工程、前記基板上の半導体装置を個別に隔離するよう
    に、最終製品としての半導体素子の境界部に相当する基
    板位置に厚み方向に切れ目を入れる工程、前記半導体装
    置および前記導電性物体を樹脂で覆う工程、該樹脂の表
    面を前記導電性物体が見えるまで研磨する工程、前記基
    板の前記半導体装置と反対側の面を少なくとも前記切れ
    目に到達するまで研磨する工程、および前記半導体装置
    を個別に切断する工程からなることを特徴とする半導体
    素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記基板の研磨面に樹脂を覆う工程を付
    加することを特徴とする請求項６に記載の半導体素子の
    製造方法。
  8. 【請求項８】 研磨後表面に現れた前記導電性物体上に
    金属層を付与する工程をさらに有することを特徴とする
    請求項６または７に記載の半導体素子の製造方法。
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