WO2017212965A1 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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conductor
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wiring board
layer
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石田　清
幸宣 垂井
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor element is accommodated and a manufacturing method thereof.
  • a semiconductor device in which a semiconductor element in which a high-frequency circuit is formed is accommodated is known.
  • an electromagnetic shield structure is formed so as to surround the outer periphery of the semiconductor device in order to shield the electromagnetic wave radiated from the inside of the semiconductor device to the outside or the electromagnetic wave irradiated from the outside to the inside of the semiconductor device.
  • a conductive layer is provided (see, for example, JP-A-2008-42152 (Patent Document 1)).
  • a semiconductor element is placed on a wiring board, and an insulating layer is provided so as to surround the upper part thereof. Furthermore, a conductor layer is provided so as to surround the insulating layer.
  • the side surfaces of the wiring board, the insulating layer, and the conductor layer have a vertical shape. The lower end of the conductor layer is in contact with the wiring board.
  • the lower end of the conductor layer In order to form an electromagnetic shield structure with a conductor layer, the lower end of the conductor layer must be in contact with the wiring board, and the conductor layer must be electrically grounded via the wiring board.
  • a conductive paste often used as a material for the conductive layer has a property that the size shrinks when exposed to a high temperature for a long time.
  • the size of the conductor layer may shrink due to the thermal history when the semiconductor device is reflow-heated.
  • the lower end of the conductor layer which is the free end of the conductor layer, may be pulled from the wiring board due to contraction of the dimension of the conductor layer.
  • the conductor layer since the conductor layer is not grounded, the electromagnetic shield structure cannot be maintained, and the semiconductor device does not function normally.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device that functions normally by maintaining an electromagnetic shield structure with a conductor layer.
  • the semiconductor device includes a wiring board having a surface, a semiconductor element, an insulating layer, and a conductor layer.
  • the semiconductor element is disposed on the surface of the wiring board.
  • the insulating layer is disposed on the surface of the wiring board so as to surround the semiconductor element.
  • the conductor layer covers the outer peripheral surface of the insulating layer and is connected to the wiring board.
  • the outer peripheral surface of the insulating layer includes an upper surface located on the semiconductor element, and a side surface connecting the upper surface and the wiring board.
  • the side surface includes a reverse taper portion.
  • the conductor layer is in contact with the surface of the reverse tapered portion.
  • a grounded electromagnetic shield structure can be configured with the conductor layer via the wiring board. Furthermore, since the conductor layer is in contact with the surface of the reverse tapered portion on the side surface of the insulating layer, even if the conductor layer is contracted by heating during heat treatment during the manufacturing process of the semiconductor device, the size of the reverse tapered portion is reduced. The portion of the conductor layer in contact with the surface acts like an anchor for position fixing. For this reason, the dimensional change (shrinkage) of the conductor layer can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent the connection portion between the wiring board and the conductor layer from being damaged (for example, the conductor layer is separated from the wiring board) due to the dimensional change. As a result, the soundness of the electromagnetic shield structure by the conductor layer can be maintained, so that the problem that the semiconductor device does not operate normally due to the failure of the electromagnetic shield can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment. It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor layer shown in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor layer shown in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor layer shown in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor layer shown in FIG. It is a cross-sectional schematic diagram for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor layer shown in FIG.
  • FIG. 7 is a partial enlarged cross-sectional schematic diagram of FIG. 6.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a manufacturing step of the semiconductor layer shown in FIG. 11. It is a partial expanded cross-section schematic diagram of FIG.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to a seventh embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to an eighth embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the semiconductor device includes a wiring board 1 having a surface, a semiconductor element 5, an insulating layer 8, and a conductor layer 10.
  • the semiconductor element 5 is disposed on the surface of the wiring board 1.
  • the insulating layer 8 is disposed on the surface of the wiring substrate 1 so as to surround the semiconductor element 5.
  • the conductor layer 10 covers the outer peripheral surface of the insulating layer 8 and is connected to the wiring board 1.
  • the outer peripheral surface of the insulating layer 8 includes an upper surface located on the semiconductor element 5 and a side surface connecting the upper surface and the wiring substrate 1.
  • the side surface includes a reverse tapered portion 9.
  • the conductor layer 10 is in contact with the surface of the reverse tapered portion 9.
  • the wiring board 1 is a multilayer printed wiring board.
  • the wiring board 1 has conductors formed on the upper surface and the lower surface, and a through conductor that electrically connects the wiring layer formed of the conductor formed on the upper surface and the wiring layer formed of the conductor formed on the lower surface. What is necessary is just to be able to form.
  • the material of the wiring board 1 for example, a glass epoxy composite material in which a glass cloth is impregnated with an epoxy resin can be used.
  • any material can be used as long as a conductor serving as a wiring layer can be formed on the upper surface and the lower surface, and a through conductor that electrically connects the upper wiring layer and the lower wiring layer can be formed.
  • a composite material in which a glass cloth is impregnated with BT resin may be used as the material of the wiring board 1.
  • the heat radiation conductor 2, the signal conductor 3, and the ground conductor 4 are copper wirings formed on the wiring board 1 that is a multilayer printed wiring board.
  • the heat dissipating conductor 2, the signal conductor 3, and the ground conductor 4 as wiring layers are a surface wiring portion formed on the upper surface and the lower surface of the wiring substrate 1, and a through conductor that penetrates the wiring substrate 1 and connects the surface wiring portion.
  • the conductor portion may be arranged inside a hole that penetrates the wiring board 1 and the central portion may be filled with a conductive resin.
  • the heat dissipating conductor 2 is installed at the center of the surface of the wiring board 1.
  • a signal conductor 3 is installed around the heat dissipating conductor 2.
  • a ground conductor 4 is provided so as to surround the signal conductor 3.
  • Surface treatment may be applied to the surface wiring portions exposed to the upper surface and the lower surface of the wiring board 1 in the heat radiating conductor 2, the signal conductor 3, and the ground conductor 4.
  • a coating layer formed by the surface treatment in the surface wiring portion a laminated structure in which a nickel plating layer and a gold plating layer are stacked may be adopted, or a nickel plating layer, a palladium plating layer, and a gold plating layer are stacked.
  • a laminated structure may be adopted.
  • the semiconductor element 5 is fixed to the upper surface of the heat dissipating conductor 2 with an adhesive 6.
  • any semiconductor material can be used.
  • any of silicon (Si), a gallium arsenide compound, a gallium nitride compound, and a silicon carbide compound may be used.
  • the adhesive 6 is a silver paste in which silver particles having a diameter of several hundred nm to several ⁇ m are mixed and uniformly dispersed in, for example, an epoxy thermosetting resin as a base material.
  • the semiconductor element 5 is electrically connected to the upper surface (the surface of the surface wiring portion) of the signal conductor 3 of the wiring board 1 through the wire 7.
  • the wire 7 is, for example, a pure gold wire having a diameter of about 20 ⁇ m.
  • any material can be used for the wire 7 as long as the semiconductor element 5 and the signal conductor 3 can be electrically connected.
  • An insulating layer 8 is provided on the upper surface of the wiring board 1 so as to cover the semiconductor element 5. Part or all of the ground conductor 4 installed on the outer peripheral side of the surface of the wiring board 1 is disposed outside the insulating layer 8.
  • a reverse tapered portion 9 is provided on the side surface of the insulating layer 8. As shown in FIG. 8, the reverse taper portion 9 is inclined so that the position of the side surface approaches the outer periphery of the wiring substrate 1 as the distance from the end on the wiring substrate 1 side increases on the side surface of the insulating layer 8. It is a part that. In FIG. 1, the width of the insulating layer 8 increases as the distance from the wiring substrate 1 increases.
  • the reverse taper part 9 means here the part which has the structure where the insulating layer 8 protrudes outside as it goes to the upper surface side of the insulating layer 8 from the wiring board 1 side in the side surface of the insulating layer 8.
  • the reverse tapered portion 9 is a portion inclined with respect to the surface of the wiring substrate 1 on the side surface of the insulating layer 8, and the surface of the inclined portion faces the surface of the wiring substrate 1. The part arranged like this.
  • the reverse taper portion 9 may be formed on the entire circumference of the side surface of the insulating layer 8, but may be formed on a part of the side surface in the circumferential direction.
  • any material can be used as the material constituting the insulating layer 8, for example, an epoxy thermosetting resin mixed with carbon black or spherical silica can be used.
  • the insulating layer 8 may be cured to protect the internal semiconductor element 5, and a UV curable resin may be used as the material of the insulating layer 8.
  • the conductor layer 10 is installed so as to cover the outer peripheral side on the surface (upper surface) of the wiring substrate 1 and the upper surface and side surfaces of the insulating layer 8.
  • the side surface of the conductor layer 10 extends in a direction substantially perpendicular to the surface of the wiring board 1. For this reason, on the reverse taper part 9 of the insulating layer 8, the thickness of the conductor layer 10 (thickness in the direction along the surface of the wiring board 1) increases as the wiring board 1 is approached.
  • the conductor layer 10 is subjected to heat treatment after a conductor paste in which metal particles having a diameter of several hundred nm to several ⁇ m are uniformly dispersed in an epoxy thermosetting resin as a base material is applied to the surface of the insulating layer 8, for example. It is a conductor film formed by this. Any material can be used as the material of the metal particles, and for example, any of silver, copper, iron, and carbon may be used.
  • the ground conductor 4 exposed to the outer periphery of the insulating layer 8 and the conductor layer 10 are in contact with each other on the outer peripheral side of the surface of the wiring board 1. Thereby, the conductor layer 10 is electrically grounded. For this reason, the effect as an electromagnetic shield which the conductor layer 10 shields electromagnetic waves is acquired. Furthermore, even if the size of the conductor layer 10 tends to shrink when a thermal history such as reflow heating is applied to the semiconductor device shown in this embodiment, a portion of the conductor layer 10 that is located on the side surface of the insulating layer 8 However, the reverse taper portion 9 has a shape that bites into the insulating layer 8, and the shrinkage of the size of the conductor layer 10 is suppressed by the anchor effect of the portion.
  • FIGS. 2 to 7 are schematic views for explaining a method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG.
  • FIGS. 2 and 3 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, first, a plurality of semiconductor elements 5 are arranged on the surface of the wiring board 1 (S10).
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional structure diagram illustrating a process of fixing the semiconductor element 5 to the wiring board 1 with the adhesive 6 in the semiconductor device shown in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure diagram illustrating a process of electrically connecting the signal conductor 3 of the wiring board 1 and the semiconductor element 5 via the wire 7 in the semiconductor device shown in the first embodiment.
  • a wiring board 1 capable of collecting a plurality of semiconductor devices is prepared.
  • the heat dissipating conductor 2, the signal conductor 3, and the ground conductor 4 are arranged in regions to be individual semiconductor devices.
  • a desired amount of adhesive 6 is supplied onto the heat dissipating conductor 2 installed in the center of the area to be an individual semiconductor device in the wiring board 1. Any method can be adopted as a method of supplying the adhesive 6.
  • the semiconductor element 5 is placed on the adhesive 6 so that no bubbles are mixed between the semiconductor element 5 and the adhesive 6.
  • the semiconductor element 5 for example, a semiconductor element having a high frequency circuit can be used.
  • the adhesive 6 is cured by heating the wiring substrate 1 on which the semiconductor element 5 is placed to about 150 ° C. using an oven.
  • the heat generation of the semiconductor element 5 provided with the high-frequency circuit is larger than that of a normal semiconductor element. Therefore, the adhesive 6 for fixing the semiconductor element 5 to the wiring board 1 is configured to efficiently transfer the heat generated from the semiconductor element 5 to the outside through the heat radiating conductor 2. It is preferable to use a material having high thermal conductivity. As a material of the adhesive 6, for example, a silver paste may be used. On the other hand, when the mixing amount ratio of silver in the silver paste is increased too much in order to increase the thermal conductivity, the viscosity of the silver paste increases. In this case, it becomes difficult to simply supply the silver paste as the adhesive 6 onto the heat dissipating conductor 2 (for example, supply the silver paste in the manner of a stamp).
  • the silver mixing amount ratio in the silver paste is preferably about 80 weight percent.
  • a silver paste whose viscosity is increased by increasing the mixing ratio of silver in order to increase the thermal conductivity as a method of disposing the silver paste on the heat dissipating conductor 2 as the adhesive 6, silver An air pulse dispensing method in which a paste is filled in a syringe and extruded by air pressure can be used. By using this method, a desired amount of silver paste can be accurately supplied onto the heat dissipating conductor 2, and the efficiency of the work can be increased.
  • the semiconductor element 5 and the signal conductor 3 are connected by the wire 7.
  • the wiring substrate 1 to which the semiconductor element 5 is attached is heated to about 100 ° C., and the wire 7 is connected to the semiconductor element 5 and the signal conductor 3 using a ball bonding method.
  • the first bond point is the side attached to the semiconductor element 5 in the wire 7
  • the second bond point is the side attached to the semiconductor element 5 in the wire 7.
  • a wire 7 having a low height after bonding can be formed. As a result, the thickness of the semiconductor device can be reduced.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional structure diagram illustrating a process of forming the insulating layer 8 above the wiring substrate 1 so as to surround the semiconductor element 5 in the semiconductor device shown in the first embodiment.
  • the wiring board 1 to which the semiconductor element 5 and the wire 7 are attached is put into a mold of about 250 ° C. and preheated.
  • the insulating layer 8 is disposed on the wiring substrate 1 so as to cover the semiconductor element 5 using a transfer mold method.
  • a plastic mold resin in the form of semi-cured granules or pellets is heated and melted using a transfer mold apparatus, poured into the mold, and inside the mold while maintaining a high applied pressure.
  • the plastic mold resin is cured.
  • the wiring substrate 1 to which the plastic mold resin is connected is taken out from the mold.
  • the plastic mold resin is completely cured. In this way, the structure shown in FIG. 4 is obtained.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional structure diagram illustrating a step of forming a groove 11 (also referred to as a cut groove) in the insulating layer 8 formed on the wiring substrate 1 in the semiconductor device shown in the first embodiment.
  • the kerf 11 is formed in the insulating layer 8 using, for example, a laser processing machine (preferably a CO 2 laser processing machine). Since the insulating layer 8 made of plastic mold resin has a low reflectance of the laser beam, the insulating layer 8 absorbs the energy of the laser beam well. Therefore, the insulating layer 8 is easily removed by the laser beam. On the other hand, since the ground conductor 4 made of metal has a high reflectance of the laser beam, it does not absorb much energy of the laser beam, and therefore the ground conductor 4 is not easily removed by the laser beam.
  • a laser processing machine preferably a CO 2 laser processing machine
  • the groove 11 propagates in the depth direction by laser processing, and when the ground conductor 4 is exposed through the insulating layer 8, the ground conductor 4 is not removed by the laser light and progresses in the depth direction of the groove 11. Stops. As a result, it is possible to automatically process the groove 11 with high accuracy in the depth direction. Further, the laser beam reflected on the surface of the ground conductor 4 is used, and the insulating layer 8 is deleted by the reflected laser light as it is closer to the ground conductor 4. The width at becomes wider. As a result, a reverse-tapered groove 11 is formed in which the width of the groove 11 on the side close to the wiring substrate 1 is increased. In this way, the structure shown in FIG. 5 is obtained.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional structure diagram illustrating a process of forming the conductor layer 10 on the upper surface of the insulating layer 8 and the inside of the groove 11 in the semiconductor device shown in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional structure diagram in which the periphery of the groove 11 is enlarged.
  • the narrow and deep groove 11 is filled with the conductor paste to be the conductor layer 10 without any gaps.
  • a conductor paste to be the conductor layer 10 having a uniform thickness is supplied onto the upper surface of the insulating layer 8 by using, for example, a screen printing method.
  • the conductor layer 10 shown in FIG. 6 and FIG. 7 is obtained by heating to about 120 ° C. using an oven to cure the conductor layer 10. Since the ground conductor 4 is exposed at the bottom of the groove 11, the conductor layer 10 and the ground conductor 4 are in contact with each other at the bottom of the groove 11 as a result. In this way, the conductor layer 10 can be electrically grounded.
  • the conductor layer 10 and the wiring board 1 are divided at the position of the groove 11 (S50). Specifically, in this step (S50), for example, the conductor layer 10 and the wiring board 1 are cut into individual pieces by blade dicing using a blade thinner than the width of the groove 11. In this manner, the semiconductor device according to the first embodiment shown in FIG. 1 is obtained.
  • the heat dissipating conductor 2 for fixing the semiconductor element 5 is provided at the approximate center of the wiring board 1.
  • a signal conductor 3 for electrically connecting the semiconductor element 5 is provided around the periphery.
  • a grounding conductor 4 for electrical grounding is provided around them.
  • a semiconductor element 5 is fixed to the heat dissipating conductor 2 of the wiring board 1 with an adhesive 6.
  • a semiconductor element 5 is electrically connected to the signal conductor 3 of the wiring board 1 via a wire 7.
  • An insulating layer 8 is provided on the inner peripheral side of the upper surface of the wiring substrate 1 so as to cover the semiconductor element 5.
  • a part or all of the ground conductor 4 installed on the outer peripheral side of the wiring board 1 is exposed without being covered with the insulating layer 8.
  • At least a part of the side surface of the insulating layer 8 has an inversely tapered shape.
  • a conductor layer 10 is provided so as to cover the upper and side surfaces of the insulating layer 8 and the outer peripheral side of the wiring substrate 1.
  • the reverse tapered portion (reverse tapered portion 9) on the side surface of the insulating layer 8 is covered with the conductor layer 10.
  • the ground conductor 4 provided on the outer peripheral side of the wiring board 1 and partially or entirely exposed from the insulating layer 8 is in contact with the lower end of the conductor layer 10. Thereby, the conductor layer 10 is electrically grounded.
  • the grounding conductor 4 is formed in advance on the wiring board 1, and the conductor layer 10 is grounded by connecting the conductor layer 10 to the grounding conductor 4, whereby an electromagnetic shield structure can be configured. Furthermore, since the conductor layer 10 is in contact with the surface of the reverse tapered portion 9 on the side surface of the insulating layer 8, even if the size of the conductor layer 10 tends to shrink due to heating in the heat treatment during the manufacturing process of the semiconductor device, The portion of the conductor layer 10 in contact with the surface of the reverse taper portion 9 acts like an anchor for position fixing, and the dimensional change (shrinkage) of the conductor layer 10 can be suppressed.
  • connection part of the wiring board 1 and the conductor layer 10 resulting from the said dimension change that is, the conductor layer 10 will be in the state which left
  • the soundness of the electromagnetic shield structure by the conductor layer 10 can be maintained, it is possible to suppress the occurrence of a problem that the semiconductor device does not operate normally due to the failure of the electromagnetic shield.
  • the reverse taper portion 9 extends from the upper end connected to the upper surface to the lower end connected to the wiring substrate 1 on the side surface of the insulating layer 8 as shown in FIG. In this case, since the reverse taper portion 9 is formed over the entire side surface of the insulating layer 8, the contact area between the conductor layer 10 and the reverse taper portion 9 can be sufficiently increased.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment using the technique of the present invention.
  • the semiconductor device basically has the same configuration as that of the semiconductor device shown in FIG. 1, but the shape of the reverse taper portion 9 is different from that of the semiconductor device shown in FIG. That is, in the semiconductor device shown in FIG. 8, the surface of the reverse taper portion 9 formed on the side surface of the insulating layer 8 is curved so as to have a convex curved shape toward the inner peripheral side of the wiring substrate 1.
  • a conductor layer 10 is formed so as to be in contact with the surface of the curved reverse taper portion 9.
  • the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 8 is the same as the manufacturing method of the semiconductor device of FIG. 1 described with reference to FIGS. 2 to 7, but the steps (S30) and (S40) shown in FIG.
  • the semiconductor device manufacturing method shown in FIGS. 2 to 7 is different from that shown in FIGS. That is, after the steps (S10) to (S30) described in the first embodiment are performed to form the groove 11, the residue of the insulating layer 8 is formed on the surface of the ground conductor 4 exposed on the bottom surface of the groove 11. Since it may remain, a step (S60) of slightly dissolving the insulating layer 8 using an etching solution is performed to remove this.
  • the semiconductor device shown in FIG. 8 can be obtained by performing the step (S40) and the step (S50) described in the first embodiment.
  • the same effect as that of the semiconductor device shown in FIG. 1 can be obtained, and the surface of the reverse taper portion 9 is curved.
  • the surface area of the reverse taper portion 9 can be increased as compared with the case where is formed with a flat surface. For this reason, the contact area of the conductor layer 10 and the reverse taper part 9 can be enlarged relatively.
  • the connection strength between the portion of the conductor layer 10 in contact with the surface of the reverse tapered portion 9 and the reverse tapered portion 9 can be increased. Therefore, the effect of suppressing the dimensional change of the conductor layer 10 can be further enhanced.
  • FIG. 9 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment using the technique of the present invention.
  • the semiconductor device basically has the same configuration as the semiconductor device shown in FIG. 1, but a reverse tapered portion 9 is formed below the side surface of the insulating layer 8. The surface of the reverse taper portion 9 is planar.
  • a conductor layer 10 is formed so as to be in contact with the surface of the reverse tapered portion 9.
  • the semiconductor device manufacturing method shown in FIG. 9 is the same as the semiconductor device manufacturing method (step (S10) to step (S50)) shown in FIG. 1 described with reference to FIGS.
  • the process conditions in the step (S30) shown are different from those of the semiconductor device manufacturing method shown in FIGS. That is, when the groove 11 shown in FIG. 5 is formed, the energy of the laser light reflected on the surface of the ground conductor 4 is relatively weakened by making the energy of the laser light weaker than that in the first embodiment. .
  • the region where the insulating layer 8 is removed in the width direction (the groove 11 extends in the width direction) by the laser light reflected on the surface of the ground conductor 4 can be limited to the lower side of the side surface of the insulating layer 8.
  • the reverse taper portion 9 extends from the position between the upper end connected to the upper surface and the lower end connected to the wiring substrate 1 to the lower end on the side surface of the insulating layer 8 (that is, the side surface). (Only a part of). Therefore, if the width of the groove 11 in the width direction in the step (S30) is the same as that in the first embodiment, the angle formed by the surface of the reverse taper portion 9 with respect to the surface of the wiring board 1 is increased. The structure shown in FIG. Therefore, the anchor effect of the portion of the conductor layer 10 formed so as to be in contact with the reverse tapered portion 9 can be further enhanced.
  • FIG. 10 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to the fourth embodiment using the technique of the present invention.
  • the semiconductor device basically has the same configuration as that of the semiconductor device shown in FIG. 9, but the shape of the reverse tapered portion 9 is different from that of the semiconductor device shown in FIG. 9. That is, in the semiconductor device shown in FIG. 10, the surface of the reverse tapered portion 9 partially formed on the lower side of the side surface of the insulating layer 8 has a curved surface convex toward the inner peripheral side of the wiring substrate 1. Is curved.
  • a conductor layer 10 is formed so as to be in contact with the surface of the curved reverse taper portion 9.
  • the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 10 is the same as the manufacturing method of the semiconductor device of FIG. 9, but an additional process is performed between the step (S30) and the step (S40) shown in FIG. This is different from the method of manufacturing the semiconductor device shown in FIG. That is, after the step described in the third embodiment is performed to form the groove 11 in which only a part of the side wall is expanded in the width direction, the insulation remaining on the surface of the ground conductor 4 exposed on the bottom surface of the groove 11 In order to remove the residue of the layer 8, a step (S60) of slightly dissolving the insulating layer 8 using an etching solution is performed.
  • the semiconductor device shown in FIG. 10 can be obtained by performing the step (S40) and the step (S50) described in the first embodiment.
  • the same effect as that of the semiconductor device shown in FIG. 9 can be obtained, and the surface of the reverse tapered portion 9 has a curved surface.
  • the surface area of the reverse taper portion 9 can be increased as compared with the case where is formed with a flat surface. For this reason, the contact area of the conductor layer 10 and the reverse taper part 9 can be enlarged relatively. As a result, the connection strength between the portion of the conductor layer 10 in contact with the surface of the reverse tapered portion 9 and the reverse tapered portion 9 can be increased. Therefore, the effect of suppressing the dimensional change of the conductor layer 10 can be further enhanced.
  • FIG. 11 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to the fifth embodiment using the technique of the present invention.
  • the semiconductor device basically has the same configuration as the semiconductor device shown in FIG. 9, but is a thin film so as to cover the outer peripheral side of the wiring substrate 1 and the upper surface and side surfaces of the insulating layer 8.
  • a conductor film 12 is formed. That is, the surface shape of the portion covering the reverse tapered portion 9 in the conductor layer 10 is a shape along the shape of the reverse tapered portion 9.
  • the conductor film 12 includes an extending portion that extends from the reverse taper portion 9 to the ground conductor 4 of the wiring board 1.
  • the conductor film 12 is, for example, a metal film obtained by sintering metal nanoparticle ink.
  • the thickness of the conductor film 12 can be, for example, 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, or 5 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the conductor film 12 On the outer peripheral side of the wiring substrate 1, the ground conductor 4 exposed on the outer periphery of the insulating layer 8 and the conductor film 12 are in contact. Thereby, since the conductor film 12 is electrically grounded, the conductor film 12 acts as an electromagnetic shield for shielding electromagnetic waves.
  • the lower end on the outer peripheral side of the conductor film 12 has a shape along the reverse taper portion 9 and the ground conductor 4 exposed on the outer peripheral side of the wiring substrate 1.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a step of forming the conductor film 12 on the upper surface of the insulating layer 8 and the inside of the groove 11 in the semiconductor device shown in the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged schematic view of the periphery of the groove 11 in FIG.
  • the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 11 is basically the same as the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 9.
  • the process up to the step (S30) of forming the groove 11 described in the third embodiment is performed. carry out.
  • a step (S40) a thin film-like conductor film 12 is formed on the upper surface of the insulating layer 8 and the inner surface of the groove 11 by spray coating. Since the groove 11 is a deep groove, in order to form the conductor film 12 having a uniform thickness on the inner surface of the groove 11, the material can be sprayed in a fine mist, and complicated by using electrostatic force.
  • an electrostatic spraying method capable of forming a uniform film (for example, a film of metal nanoparticle ink) on an elliptical surface.
  • the ground conductor 4 is exposed at the bottom of the groove 11. For this reason, as shown in FIGS. 12 and 13, the ground conductor 4 is in contact with the film to be the conductor film 12 at the bottom of the groove 11. Thereafter, the film is heated and sintered at about 60 ° C., which is the sintering temperature of the metal nanoparticle ink, using an oven, whereby the conductor film 12 shown in FIGS. 12 and 13 is obtained.
  • the conductor film 12 is connected to the ground conductor 4 at the bottom of the groove 11 as described above. Thereafter, the semiconductor device shown in FIG. 11 can be obtained by performing the step (S50).
  • the same effect as that of the semiconductor device shown in FIG. 9 can be obtained. Furthermore, in the semiconductor device shown in FIG. 11, the length of the conductor film 12 is longer than the length of the reverse tapered portion 9 on the side surface of the insulating layer 8.
  • the size of the conductor film 12 is contracted, and the size of the conductor film 12 is contracted, so that the lower end of the conductor film 12 is Even if a part of the conductor film 12 is peeled off from the inner peripheral side of the ground conductor 4 by being pulled, it is possible to prevent the conductor film 12 from being completely peeled to the portion of the ground conductor 4 located on the outer peripheral side of the wiring board 1.
  • the lower end of the conductor film 12 (the end located on the outer peripheral side of the wiring board 1) does not peel off from the portion of the ground conductor 4 disposed on the outer peripheral side of the wiring board 1, so that the conductor film 12 does not emit electromagnetic waves.
  • the shielding function is not impaired. Therefore, the semiconductor device described in this embodiment can be normally functioned.
  • FIG. 14 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to the sixth embodiment using the technique of the present invention.
  • the semiconductor device basically has the same configuration as the semiconductor device shown in FIG. 8, but as in the fifth embodiment, the outer peripheral side of wiring substrate 1 and the upper surface of insulating layer 8.
  • a thin film-like conductor film 12 that functions as a magnetic shield structure is formed so as to cover the side surfaces.
  • the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 14 is basically the same as the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 8.
  • the steps (S10) and (S20) are performed.
  • Step (S30) and Step (S60) are performed.
  • a step (S40) a thin film-like conductor film 12 is formed on the upper surface of the insulating layer 8 and the inner surface of the groove 11 by spray coating, for example, as in the fifth embodiment.
  • a film for example, a film of metal nanoparticle ink
  • the conductor film 12 is obtained by heating and sintering the said film
  • the conductor film 12 is connected to the ground conductor 4 at the bottom of the groove 11 as described above.
  • the semiconductor device shown in FIG. 14 can be obtained by performing the step (S50).
  • FIG. 15 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to the seventh embodiment using the technique of the present invention.
  • the semiconductor device basically has the same configuration as the semiconductor device shown in FIG. 1, but the outer peripheral side of wiring substrate 1 and the upper surface of insulating layer 8 are the same as in the fifth embodiment.
  • a thin film-like conductor film 12 functioning as a magnetic shield structure is formed so as to cover the side surface.
  • the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 15 is basically the same as the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 1.
  • the steps (S10) and (S20) are performed.
  • the step (S30) is performed.
  • a step (S40) a thin film-like conductor film 12 is formed on the upper surface of the insulating layer 8 and the inner surface of the groove 11 by spray coating, for example, as in the fifth embodiment.
  • a film for example, a film of metal nanoparticle ink
  • the conductor film 12 is obtained by heating and sintering the said film
  • the conductor film 12 is connected to the ground conductor 4 at the bottom of the groove 11 as described above.
  • the semiconductor device shown in FIG. 15 can be obtained by performing the step (S50).
  • FIG. 16 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to the eighth embodiment using the technique of the present invention.
  • the semiconductor device basically has the same configuration as the semiconductor device shown in FIG. 10, but the outer peripheral side of wiring substrate 1 and the upper surface of insulating layer 8 are the same as in the fifth embodiment.
  • a thin film-like conductor film 12 functioning as a magnetic shield structure is formed so as to cover the side surface.
  • the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 16 is basically the same as the manufacturing method of the semiconductor device shown in FIG. 10, except that only a part of the side wall is formed with a groove 11 widened in the width direction. Later, as a step (S40), a thin film-like conductor film 12 is formed on the upper surface of the insulating layer 8 and the inner surface of the groove 11 by spray coating, for example, as in the fifth embodiment.
  • a film for example, a film of metal nanoparticle ink
  • the conductor film 12 is obtained by heating and sintering the said film
  • the conductor film 12 is connected to the ground conductor 4 at the bottom of the groove 11 as described above.
  • the semiconductor device shown in FIG. 16 can be obtained by performing the step (S50).
  • the present invention is particularly advantageously applied to a semiconductor device in which a semiconductor element in which a high-frequency circuit is formed is accommodated.

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Abstract

導体層による電磁シールド構造を維持することで正常に機能する半導体装置を提供する。半導体装置は、表面を有する配線基板（１）と、半導体素子（５）と、絶縁層（８）と、導体層（１０）とを備える。半導体素子（５）は配線基板（１）の表面上に配置される。絶縁層（８）は、配線基板（１）の表面上に位置し半導体素子（５）を取り囲むように配置される。導体層（１０）は、絶縁層（８）の外周面を覆うとともに、配線基板（１）に接続される。絶縁層（８）の外周面は、半導体素子（５）上に位置する上面と、当該上面と配線基板（１）とを繋ぐ側面とを含む。側面は逆テーパ部（９）を含む。導体層（１０）は、逆テーパ部（９）の表面に接触している。

Description

半導体装置およびその製造方法
　本発明は、半導体素子をその内部に収容した半導体装置とその製造方法に関する。
　従来、半導体素子の一例として高周波回路が形成された半導体素子をその内部に収容した半導体装置が知られている。このような半導体装置では、当該半導体装置の内部から外部に放射する電磁波、または、半導体装置の外部から内部へ照射される電磁波を遮蔽する目的で、半導体装置の外周を取り囲むように電磁シールド構造としての導体層を設けることが一般的である（たとえば、特開２００８－４２１５２号公報（特許文献１）参照）。
　特許文献１に記載の半導体装置では、配線基板に半導体素子が載置され、その上部を取り囲むように絶縁層が設置されている。さらに、絶縁層を取り囲むように導体層が設置されている。配線基板、絶縁層、導体層の側面は垂直な形状である。導体層の下端は配線基板に接している。
特開２００８－４２１５２号公報
　導体層によって電磁シールド構造を形成するためには、導体層の下端が配線基板に接し、当該配線基板を介して導体層が電気的に接地されていなければならない。しかし、導体層の材料としてよく用いられる導体ペーストは、高温に長時間さらされた場合に寸法が収縮する性質がある。特許文献１に記載の技術では、例えば、半導体装置をリフロー加熱した際の熱履歴によって導体層の寸法が収縮することがある。この場合、導体層の自由端である導体層の下端が、導体層の寸法の収縮によって引っ張られて配線基板から剥離することがあった。これにより、導体層が接地されなくなるため電磁シールド構造を維持できなくなり、半導体装置が正常に機能しなくなるという課題であった。
　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、導体層による電磁シールド構造を維持することで正常に機能する半導体装置を提供することである。
　本実施形態に係る半導体装置は、表面を有する配線基板と、半導体素子と、絶縁層と、導体層とを備える。半導体素子は配線基板の表面上に配置される。絶縁層は、配線基板の表面上に位置し半導体素子を取り囲むように配置される。導体層は、絶縁層の外周面を覆うるとともに、配線基板に接続される。絶縁層の外周面は、半導体素子上に位置する上面と、当該上面と配線基板とを繋ぐ側面とを含む。側面は逆テーパ部を含む。導体層は、逆テーパ部の表面に接触している。
　上記半導体装置によれば、配線基板を介して導体層を接地電磁シールド構造を構成できる。さらに、導体層が絶縁層の側面の逆テーパ部の表面に接触しているので、半導体装置の製造プロセス中の熱処理において加熱されることで導体層の寸法が収縮しようとしても、逆テーパ部の表面に接した導体層の部分が位置固定用のアンカーのように作用する。このため、導体層の寸法変化（収縮）を抑制できる。したがって、当該寸法変化に起因して配線基板と導体層との接続部が破損する（たとえば導体層が配線基板から離れた状態になる）ことを防止できる。この結果、導体層による電磁シールド構造の健全性を保つことができるので、当該電磁シールドの不良に起因して半導体装置が正常に動作しないといった問題の発生を抑制できる。
実施の形態１に係る半導体装置の断面模式図である。 図１に示した半導体層の製造工程を説明するための断面模式図である。 図１に示した半導体層の製造工程を説明するための断面模式図である。 図１に示した半導体層の製造工程を説明するための断面模式図である。 図１に示した半導体層の製造工程を説明するための断面模式図である。 図１に示した半導体層の製造工程を説明するための断面模式図である。 図６の部分拡大断面模式図である。 実施の形態２に係る半導体装置の断面模式図である。 実施の形態３に係る半導体装置の断面模式図である。 実施の形態４に係る半導体装置の断面模式図である。 実施の形態５に係る半導体装置の断面模式図である。 図１１に示した半導体層の製造工程を説明するための断面模式図である。 図１２の部分拡大断面模式図である。 実施の形態６に係る半導体装置の断面模式図である。 実施の形態７に係る半導体装置の断面模式図である。 実施の形態８に係る半導体装置の断面模式図である。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
　実施の形態１．
　＜半導体装置の構成＞
　図１は本発明の実施の形態１に係る半導体装置の断面模式図である。図１に示すように、半導体装置は、表面を有する配線基板１と、半導体素子５と、絶縁層８と、導体層１０とを備える。半導体素子５は配線基板１の表面上に配置される。絶縁層８は、配線基板１の表面上に位置し半導体素子５を取り囲むように配置される。導体層１０は、絶縁層８の外周面を覆うとともに、配線基板１に接続される。絶縁層８の外周面は、半導体素子５上に位置する上面と、当該上面と配線基板１とを繋ぐ側面とを含む。側面は逆テーパ部９を含む。導体層１０は、逆テーパ部９の表面に接触している。
　配線基板１は多層プリント配線板である。配線基板１は、その上面と下面とに導体が形成でき、かつ、当該上面に形成された導体からなる配線層と下面に形成された導体からなる配線層とを電気的に接続する貫通導体を形成することができればよい。配線基板１としては、たとえば両面プリント配線板、またはビルドアッププリント配線板などを用いることができる。
　配線基板１の材質としては、たとえばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸したガラスエポキシ複合材料を用いることができる。ただし、上述のようにその上面と下面に配線層となる導体が形成でき、かつ、上面の配線層と下面の配線層とを電気的に接続する貫通導体を形成することができれば任意の材料を用いることができる。たとえば、配線基板１の材料として、ガラスクロスにＢＴレジンを含浸した複合材料を用いてもよい。
　放熱導体２と信号導体３と接地導体４とは、多層プリント配線板である配線基板１に形成された銅配線である。配線層としての放熱導体２、信号導体３、接地導体４は、配線基板１の上面および下面上に形成された表面配線部分と、配線基板１を貫通し、当該表面配線部分を接続する貫通導体部分とを含む。配線基板１を貫通する貫通導体部分は、配線基板１の上面の表面配線部分と下面の表面配線部分とを電気的に接続できれば、任意の構造を採用できる。たとえば、当該導体部分は、配線基板１を貫通する孔の内部に配置され、中心部分に導電性樹脂が充填された構造でもよい。
　配線基板１の表面における中央部に放熱導体２が設置されている。放熱導体２の周囲に信号導体３が設置されている。信号導体３の周囲を取り囲むように接地導体４が設置されている。放熱導体２、信号導体３、および接地導体４において配線基板１の上面および下面に露出している表面配線部分には表面処理が施されていてもよい。表面配線部分において当該表面処理により形成される被覆層としては、ニッケルめっき層と金めっき層とを重ねた積層構造を採用してもよいし、ニッケルめっき層とパラジウムめっき層と金めっき層を重ねた積層構造を採用してもよい。
　図１に示すように、配線基板１の上面側において、放熱導体２の上面に半導体素子５が接着剤６を介して固定されている。半導体素子５の材質は任意の半導体材料を用いることができるが、たとえばシリコン（Ｓｉ）、ガリウムヒ素化合物、窒化ガリウム化合物、シリコンカーバイド化合物のいずれでもよい。接着剤６は、たとえば基材であるエポキシ系熱硬化性樹脂に、直径が数百ｎｍ～数μｍの銀粒子を混合して一様に分散させた銀ペーストである。
　半導体素子５はワイヤ７を介して配線基板１の信号導体３の上面（表面配線部分の表面）に電気的に接続されている。ワイヤ７はたとえば直径が２０μｍ程度の純金ワイヤである。ただし、ワイヤ７は半導体素子５と信号導体３とを電気的に接続できれば任意の材料を用いることができる。ワイヤ７の材料としては、たとえば銀、銅、アルミニウムを用いることができる。
　半導体素子５を覆うように配線基板１の上面上には絶縁層８が設置されている。配線基板１の表面の外周側に設置された接地導体４の一部または全部は、絶縁層８の外側に配置される。絶縁層８の側面には逆テーパ部９が設置されている。逆テーパ部９は、図８に示すように絶縁層８の側面において配線基板１側の端部から離れるにしたがって配線基板１の外周に向けて側面の位置が近づくように、当該側面が傾斜している部分である。図１では、絶縁層８の幅は、配線基板１から離れるにしたがって広くなっている。
　なお、ここで逆テーパ部９とは、絶縁層８の側面において配線基板１側から絶縁層８の上面側に向かうにつれて、絶縁層８が外側にせり出すような構造となっている部分をいう。また異なる観点から言えば、逆テーパ部９とは、絶縁層８の側面において配線基板１の表面に対して傾斜した部分であって、当該傾斜した部分の表面が配線基板１の表面に対向するように配置されている部分をいう。
　逆テーパ部９は、絶縁層８の側面の全周に形成されていてもよいが、当該側面の周方向の一部に形成されていてもよい。絶縁層８を構成する材料は、任意の材料を用いることができるが、たとえばカーボンブラックや球状シリカを混合したエポキシ系熱硬化性樹脂を用いることができる。ただし、絶縁層８は硬化して内部の半導体素子５を保護できればよく、ＵＶ硬化性樹脂を絶縁層８の材料としてもよい。
　配線基板１の表面（上面）における外周側と絶縁層８の上面と側面を覆うように導体層１０が設置されている。導体層１０の側面は、配線基板１の表面に対してほぼ垂直な方向に延びている。このため、絶縁層８の逆テーパ部９上において、導体層１０の厚み（配線基板１の表面に沿った方向の厚み）は、配線基板１に近づくにつれて厚くなっている。導体層１０は、たとえば基材であるエポキシ系熱硬化性樹脂に直径が数百ｎｍ～数μｍの金属粒子が一様に分散された導体ペーストを絶縁層８の表面に塗布した後、熱処理することで形成される導電体膜である。金属粒子の材料は任意の材料を用いることができるが、たとえば銀、銅、鉄、カーボンのいずれでもよい。
　配線基板１の表面の外周側において、絶縁層８の外周に露出している接地導体４と導体層１０とが接している。これにより導体層１０が電気的に接地される。このため、導体層１０が電磁波を遮蔽する電磁シールドとしての効果が得られる。さらに、本実施の形態に示す半導体装置に対して、リフロー加熱などの熱履歴を印加した際に導体層１０の寸法が収縮しようとしても、導体層１０において絶縁層８の側面上に位置する部分が逆テーパ部９において絶縁層８に食い込んだ形状になっているので、当該部分のアンカー効果により導体層１０の寸法の収縮が抑制される。これにより絶縁層８の側面の外周側において導体層１０の下端が、配線基板１の外周側に配置された接地導体４から剥離するという問題の発生を抑制できる。そのため、導体層１０が電磁波を遮蔽する機能（電磁シールド機能）が損なわれることがなく、本実施の形態に示す半導体装置を正常に機能させることができる。
　＜半導体装置の製造方法＞
　図２～図７を用いて、図１に示した半導体装置の製造方法を説明する。図２～図７は、図１に示した半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
　本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、図２および図３に示すように、まず配線基板１の表面上に複数の半導体素子５を配置する（Ｓ１０）。図２は実施の形態１に示す半導体装置について、配線基板１に接着剤６を介して半導体素子５を固定する工程を説明する断面構造模式図である。図３は実施の形態１に示す半導体装置について、配線基板１の信号導体３と半導体素子５とをワイヤ７を介して電気的に接続する工程を説明する断面構造模式図である。
　図２に示すように、この工程（Ｓ１０）では、複数の半導体装置を採取することが可能な配線基板１を準備する。配線基板１において、個々の半導体装置となるべき領域には、放熱導体２、信号導体３、および接地導体４が配置されている。配線基板１において個々の半導体装置となるべき領域の中央に設置された放熱導体２上に、所望の量の接着剤６を供給する。接着剤６の供給方法は任意の方法を採用できる。その後、半導体装置となるべきそれぞれの領域において、接着剤６の上に半導体素子５を接着剤６との間に気泡が混入しないように載置する。半導体素子５としては、たとえば高周波回路を備えた半導体素子を用いることができる。半導体素子５が載置された配線基板１を、オーブンを用いて１５０℃程度に加熱することで、接着剤６を硬化させる。
　ここで、高周波回路を備えた半導体素子５の発熱は通常の半導体素子より大きい。そのため、配線基板１に半導体素子５を固定するための接着剤６について、当該半導体素子５から生じた熱を放熱導体２を介して外部に効率よく伝熱するために、接着剤６を構成する材料は熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。接着剤６の材料として、たとえば銀ペーストを用いてもよい。一方、熱伝導率を高くするために銀ペーストにおける銀の混合量比率を上げ過ぎると銀ペーストの粘度が高くなる。この場合、接着剤６としての銀ペーストを放熱導体２上に簡便に供給する（たとえば判子の要領で銀ペーストを供給する）ことが難しくなる。したがって、銀ペーストにおける銀の混合量比率は８０重量パーセント程度が好ましい。熱伝導率を高くするために銀の混合量比率を上げて粘度が高くなってしまった銀ペーストを使用する場合には、接着剤６として銀ペーストを放熱導体２上に配置する方法として、銀ペーストをシリンジに充填して空気圧で押し出すエアパルスディスペンス方式を用いることができる。当該方法を用いることで、所望の量の銀ペーストを放熱導体２上に精度良く供給でき、当該作業の効率を高めることができる。
　次に、図３に示すように、ワイヤ７により半導体素子５と信号導体３とを接続する。具体的には、半導体素子５が取り付けられた配線基板１を１００℃程度に加熱して、ボールボンディング法を用いてワイヤ７を半導体素子５と信号導体３とに接続する。第一ボンド点をワイヤ７において半導体素子５に取り付ける側とし、第二ボンド点をワイヤ７において信号導体３に取り付ける側としてワイヤリングするのが一般的である。しかし、半導体装置の厚さを薄く仕上げたい場合には、第一ボンド点をワイヤ７において信号導体３に取り付ける側とし、第二ボンド点をワイヤ７において半導体素子５に取り付ける側とすることで、ボンディング後の高さが低いワイヤ７を形成することができる。この結果、半導体装置の厚さを薄くすることができる。
　次に、図４に示すように配線基板１の表面上に複数の半導体素子５を取り囲むように絶縁層８を配置する（Ｓ２０）。図４は実施の形態１に示す半導体装置について、半導体素子５を取り囲むように配線基板１の上方に絶縁層８を形成する工程を説明する断面構造模式図である。
　この工程（Ｓ２０）では、たとえば、半導体素子５とワイヤ７とが取り付けられた配線基板１を２５０℃程度の金型に投入して予備加熱する。この状態で、トランスファモールド法を用いて半導体素子５を覆うように配線基板１上に絶縁層８を配置する。具体的には、半硬化状態の顆粒もしくはペレットの形態のプラスチックモールド樹脂をトランスファーモールド装置を用いて加熱して溶融させ、上記金型に注入し、高い加圧力を保持したまま金型の内部でプラスチックモールド樹脂を硬化させる。プラスチックモールド樹脂が一定程度まで硬化したら、当該プラスチックモールド樹脂が接続された配線基板１を金型から取り出す。配線基板１を、オーブンを用いて１５０℃程度に加熱することにより、プラスチックモールド樹脂を完全に硬化させる。このようにして、図４に示す構造を得る。
　次に、図５に示すように、絶縁層８において、複数の半導体素子５の間の領域に位置し、配線基板１側の幅が絶縁層８の上面側の幅より広い逆テーパ形状を有する溝１１を形成する（Ｓ３０）。図５は実施の形態１に示す半導体装置について、配線基板１上に形成した絶縁層８に溝１１（切り溝とも呼ぶ）を形成する工程を説明する断面構造模式図である。
　この工程（Ｓ３０）では、たとえばレーザ加工機（好ましくはＣＯ２レーザ加工機）を用いて絶縁層８に切り溝１１を形成する。プラスチックモールド樹脂である絶縁層８はレーザ光の反射率が低いのでレーザ光のエネルギーをよく吸収することから、当該絶縁層８はレーザ光により削除されやすい。一方、金属である接地導体４はレーザ光の反射率が高いのでレーザ光のエネルギーをあまり吸収しないため、当該接地導体４はレーザ光により削除されにくい。このため、レーザ加工により溝１１が深さ方向に進展し、絶縁層８を貫通して接地導体４が露出したところで、接地導体４がレーザ光により削除されずに溝１１の深さ方向における進展が停止する。この結果、自動的に深さ方向に精度のよい溝１１の加工が可能である。また、接地導体４の表面で反射したレーザ光を利用して、接地導体４に近いほど絶縁層８が当該反射したレーザ光により削除されるので、接地導体４に近い領域ほど溝１１の横方向での幅が広くなる。この結果、配線基板１に近い側の溝１１の幅が広くなった逆テーパ形状の溝１１が形成される。このようにして、図５に示した構造を得る。
　次に、図６に示すように、絶縁層８の上面および溝１１の内周面を覆うように導体層１０を形成する（Ｓ４０）。図６は実施の形態１に示す半導体装置について、絶縁層８の上面と溝１１の内側とに導体層１０を形成する工程を説明する断面構造模式図である。図７は、溝１１の周辺を拡大した断面構造模式図である。
　この工程（Ｓ４０）では、たとえば加圧印刷法を用いて幅が細く深い溝１１に導体層１０となるべき導体ペーストを隙間なく充填する。その後、たとえばスクリーン印刷法を用いて絶縁層８の上面に均一な厚さの導体層１０となるべき導体ペーストを供給する。その後、オーブンを用いて１２０℃程度に加熱して導体層１０を硬化させることで、図６および図７に示す導体層１０を得る。溝１１の底部には接地導体４が露出しているので、結果的に導体層１０と接地導体４とが溝１１の底部において接している。このようにして、導体層１０を電気的に接地することができる。
　次に、溝１１の位置において導体層１０および配線基板１を分割する（Ｓ５０）。具体的には、この工程（Ｓ５０）では、たとえば溝１１の幅よりも細い刃物を用いたブレードダイシング加工によって導体層１０および配線基板１を個片に切り分ける。このようにして、図１に示した実施の形態１に係る半導体装置が得られる。
　＜半導体装置の作用効果＞
　上述した本実施形態に係る半導体装置では、配線基板１の略中央に半導体素子５を固定するための放熱導体２が設置されている。その周囲に半導体素子５を電気的に接続するための信号導体３が設置されている。それらの周囲に電気的に接地するための接地導体４が設置されている。配線基板１の放熱導体２には、半導体素子５が接着剤６を介して固定されている。配線基板１の信号導体３には半導体素子５がワイヤ７を介して電気的に接続されている。配線基板１の上面の内周側に半導体素子５を覆うように絶縁層８が設置されている。配線基板１の外周側に設置された接地導体４の一部または全部が絶縁層８に覆われずに露出している。絶縁層８の側面は少なくとも一部が逆テーパ形状になっている。絶縁層８の上面と側面と配線基板１の外周側を覆うように導体層１０が設置されている。絶縁層８の側面の逆テーパ形状の部分（逆テーパ部９）は導体層１０に覆われている。配線基板１の外周側に設けられていて、絶縁層８からその一部または全部が露出している接地導体４は導体層１０の下端と接している。これにより導体層１０は電気的に接地されている。
　このように、配線基板１上に接地導体４を予め形成しておき、当該接地導体４に導体層１０を接続することで導体層１０を接地して電磁シールド構造を構成できる。さらに、導体層１０が絶縁層８の側面の逆テーパ部９の表面に接触しているので、半導体装置の製造プロセス中の熱処理において加熱されることで導体層１０の寸法が収縮しようとしても、逆テーパ部９の表面に接した導体層１０の部分が位置固定用のアンカーのように作用し、導体層１０の寸法変化（収縮）を抑制できる。このため、当該寸法変化に起因して配線基板１と導体層１０との接続部が破損する（つまり導体層１０が配線基板１の接地導体４から離れた状態になる）ことを防止できる。この結果、導体層１０による電磁シールド構造の健全性を保つことができるので、当該電磁シールドの不良に起因して半導体装置が正常に動作しないといった問題の発生を抑制できる。
　上記半導体装置において、逆テーパ部９は、図１に示すように絶縁層８の側面において上面に連なる上端から配線基板１に連なる下端まで延在している。この場合、逆テーパ部９が絶縁層８の側面全体に形成されることになるので、導体層１０と逆テーパ部９との接触面積を十分に大きくすることができる。
　実施の形態２．
　＜半導体装置の構成＞
　図８は本発明の技術を用いた実施の形態２に係る半導体装置の断面構造模式図である。図８に示すように、半導体装置は、基本的には図１に示した半導体装置と同様の構成を備えるが、逆テーパ部９の形状が図１に示した半導体装置と異なっている。すなわち、図８に示した半導体装置では、絶縁層８の側面に形成された逆テーパ部９の表面が配線基板１の内周側に向けて凸の曲面状となるように湾曲している。この曲面状の逆テーパ部９の表面に接するように導体層１０が形成されている。
　＜半導体装置の製造方法＞
　図８に示した半導体装置の製造方法は、図２～図７を用いて説明した図１の半導体装置の製造方法と同様であるが、図５に示した工程（Ｓ３０）と工程（Ｓ４０）との間に追加のプロセスを実施する点が、図２～図７に示した半導体装置の製造方法と異なっている。すなわち、実施の形態１において説明した工程（Ｓ１０）～工程（Ｓ３０）を実施して溝１１を形成した後に、溝１１の底面に露出している接地導体４の表面に絶縁層８の残渣が残ることがあるため、これを除去するためにエッチング液を用いて絶縁層８をわずかに溶解させる工程（Ｓ６０）を実施する。この際に、溝１１の側面がエッチング液によりわずかに溶解するために、配線基板１の内周側に向けて凸状に湾曲した逆テーパ部９が溝１１の側面において形成される。その後、実施の形態１で説明した工程（Ｓ４０）および工程（Ｓ５０）を実施することにより、図８に示した半導体装置を得ることができる。
　＜半導体装置の作用効果＞
　図８に示した半導体装置によれば、図１に示した半導体装置と同様の効果を得ることができるとともに、逆テーパ部９の表面が曲面状となっているので、逆テーパ部９の表面が平面で形成される場合より、逆テーパ部９の表面積を大きくできる。このため、導体層１０と逆テーパ部９との接触面積を相対的に大きくすることができる。この結果、逆テーパ部９の表面に接触した導体層１０の部分と逆テーパ部９との接続強度を高めることができる。したがって、導体層１０の寸法変化を抑制する効果をより高めることができる。
　実施の形態３．
　＜半導体装置の構成＞
　図９は本発明の技術を用いた実施の形態３に係る半導体装置の断面構造模式図である。図９に示すように、半導体装置は、基本的には図１に示した半導体装置と同様の構成を備えるが、絶縁層８の側面の下側に逆テーパ部９が形成されている。逆テーパ部９の表面は平面状である。逆テーパ部９の表面に接するように導体層１０が形成されている。
　＜半導体装置の製造方法＞
　図９に示した半導体装置の製造方法は、図２～図７を用いて説明した図１の半導体装置の製造方法（工程（Ｓ１０）～工程（Ｓ５０））と同様であるが、図５に示した工程（Ｓ３０）におけるプロセス条件が、図２～図７に示した半導体装置の製造方法と異なっている。すなわち、図５に示した溝１１を形成する際に、レーザ光のエネルギーを実施の形態１の場合よりも弱めることで、接地導体４の表面で反射するレーザ光のエネルギーを相対的に弱くする。この結果、接地導体４の表面で反射したレーザ光により絶縁層８が幅方向に除去される（溝１１が幅方向に広がる）領域を絶縁層８の側面の下側に限定できる。このようにして、図９に示すような、絶縁層８の側面の下側に位置する逆テーパ部９が形成された半導体装置が得られる。
　＜半導体装置の作用効果＞
　図９に示した半導体装置によれば、図１に示した半導体装置と同様の効果を得ることができる。さらに、図９に示した半導体装置では、逆テーパ部９が、絶縁層８の側面において上面に連なる上端と配線基板１に連なる下端との間の位置から下端まで延在するように（つまり側面の一部分のみに）形成されている。このため、上記工程（Ｓ３０）において溝１１の幅方向での広がり幅を実施の形態１の場合と同様にすれば、逆テーパ部９の表面が配線基板１の表面に対してなす角度を図１に示す構造より小さくできる。そのため、当該逆テーパ部９に接するように形成されている導体層１０の部分のアンカー効果をより高めることができる。
　実施の形態４．
　＜半導体装置の構成＞
　図１０は本発明の技術を用いた実施の形態４に係る半導体装置の断面構造模式図である。図１０に示すように、半導体装置は、基本的には図９に示した半導体装置と同様の構成を備えるが、逆テーパ部９の形状が図９に示した半導体装置と異なっている。すなわち、図１０に示した半導体装置では、絶縁層８の側面の下側に部分的に形成された逆テーパ部９の表面が配線基板１の内周側に向けて凸の曲面状となるように湾曲している。この曲面状の逆テーパ部９の表面に接するように導体層１０が形成されている。
　＜半導体装置の製造方法＞
　図１０に示した半導体装置の製造方法は、図９の半導体装置の製造方法と同様であるが、図５に示した工程（Ｓ３０）と工程（Ｓ４０）との間に追加のプロセスを実施する点が、図９に示した半導体装置の製造方法と異なっている。すなわち、実施の形態３において説明した工程を実施して側壁の一部のみが幅方向に広げられた溝１１を形成した後に、溝１１の底面に露出している接地導体４の表面に残る絶縁層８の残渣を除去するためにエッチング液を用いて絶縁層８をわずかに溶解させる工程（Ｓ６０）を実施する。この際に、溝１１の側面がエッチング液によりわずかに溶解するために、配線基板１の内周側に向けて凸状に湾曲した逆テーパ部９が溝１１の側面において形成される。その後、実施の形態１で説明した工程（Ｓ４０）および工程（Ｓ５０）を実施することにより、図１０に示した半導体装置を得ることができる。
　＜半導体装置の作用効果＞
　図１０に示した半導体装置によれば、図９に示した半導体装置と同様の効果を得ることができるとともに、逆テーパ部９の表面が曲面状となっているので、逆テーパ部９の表面が平面で形成される場合より、逆テーパ部９の表面積を大きくできる。このため、導体層１０と逆テーパ部９との接触面積を相対的に大きくすることができる。この結果、逆テーパ部９の表面に接触した導体層１０の部分と逆テーパ部９との接続強度を高めることができる。したがって、導体層１０の寸法変化を抑制する効果をより高めることができる。
　実施の形態５．
　＜半導体装置の構成＞
　図１１は本発明の技術を用いた実施の形態５に係る半導体装置の断面構造模式図である。図１１に示すように、半導体装置は、基本的には図９に示した半導体装置と同様の構成を備えるが、配線基板１の外周側と絶縁層８の上面と側面を覆うように薄い膜状の導体膜１２が形成されている。つまり、導体層１０において逆テーパ部９を覆う部分の表面形状は、逆テーパ部９の形状に沿った形状となっている。また、導体膜１２は、逆テーパ部９上から配線基板１の接地導体４上にまで延びる延在部を含む。導体膜１２はたとえば金属ナノ粒子インクを焼結させた金属膜である。導体膜１２の厚みは、たとえば１μｍ以上１００μｍ以下、あるいは５μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。
　配線基板１の外周側において、絶縁層８の外周に露出している接地導体４と導体膜１２が接している。これにより導体膜１２が電気的に接地されるので、導体膜１２が電磁波を遮蔽する電磁シールドとして作用する。また、導体膜１２の外周側の下端が逆テーパ部９と配線基板１の外周側に露出した接地導体４とに沿った形状になっている。
　＜半導体装置の製造方法＞
　図１２および図１３を用いて、図１１に示した半導体装置の製造方法を説明する。図１２は実施の形態５に示す半導体装置について、絶縁層８の上面と溝１１の内側に導体膜１２を形成する工程を説明するための模式図である。図１３は図１２の溝１１の周辺を拡大した模式図である。
　図１１に示した半導体装置の製造方法は、基本的には図９に示した半導体装置の製造方法と同様であり、まず実施の形態３において説明した溝１１を形成する工程（Ｓ３０）までを実施する。その後、工程（Ｓ４０）として、スプレー塗布法により絶縁層８の上面と溝１１の内面に薄い膜状の導体膜１２を形成する。溝１１は奥まった細い溝であるため、溝１１の内面に均一な厚さの導体膜１２を形成するには、細かい霧状に材料を噴射でき、また、静電気力を利用して複雑に入り組んだ形状の面に均一な膜（たとえば金属ナノ粒子インクの膜）を形成することのできる静電噴霧法を用いることが好ましい。溝１１の底部には接地導体４が露出している。このため、図１２および図１３に示すように溝１１の底部では導体膜１２となるべき膜と接地導体４が接している。その後、オーブンを用いて金属ナノ粒子インクの焼結温度である６０℃程度に当該膜を加熱して焼結させることで図１２および図１３に示す導体膜１２を得る。この導体膜１２は、上記のように溝１１の底部で接地導体４と接続されている。その後、工程（Ｓ５０）を実施することで、図１１に示す半導体装置を得ることができる。
　＜半導体装置の作用効果＞
　図１１に示した半導体装置によれば、図９に示した半導体装置と同様の効果を得ることができる。さらに、図１１に示した半導体装置では、絶縁層８の側面において、導体膜１２の長さが逆テーパ部９の長さより長い。そのため、本実施の形態に示す半導体装置に対してリフロー加熱などの熱履歴を印加した場合、導体膜１２の寸法が収縮して、導体膜１２の寸法が収縮することで導体膜１２の下端が引っ張られて接地導体４の内周側から導体膜１２の一部が剥がれても、配線基板１の外周側に位置する接地導体４の部分まで完全に導体膜１２が剥がれることを抑制できる。これにより導体膜１２の下端（配線基板１の外周側に位置する端部）が配線基板１の外周側に配置された接地導体４の部分から剥離することがないので、導体膜１２が電磁波を遮蔽する機能が損なわれることがない。したがって、本実施の形態に示す半導体装置を正常に機能させることができる。
　実施の形態６．
　＜半導体装置の構成＞
　図１４は本発明の技術を用いた実施の形態６に係る半導体装置の断面構造模式図である。図１４に示すように、半導体装置は、基本的には図８に示した半導体装置と同様の構成を備えるが、実施の形態５と同様に、配線基板１の外周側と絶縁層８の上面と側面を覆うように、磁気シールド構造として機能する薄い膜状の導体膜１２が形成されている。
　＜半導体装置の製造方法＞
　図１４に示した半導体装置の製造方法は、基本的には図８に示した半導体装置の製造方法と同様であり、まず実施の形態２において説明したように工程（Ｓ１０）、工程（Ｓ２０）、工程（Ｓ３０）、工程（Ｓ６０）を実施する。その後、工程（Ｓ４０）として、実施の形態５と同様にたとえばスプレー塗布法により絶縁層８の上面と溝１１の内面に薄い膜状の導体膜１２を形成する。溝１１の内面に均一な厚さの導体膜１２となるべき膜（たとえば金属ナノ粒子インクの膜）を形成するには、静電噴霧法を用いることが好ましい。その後、オーブンを用いて金属ナノ粒子インクの焼結温度である６０℃程度に当該膜を加熱して焼結させることで導体膜１２を得る。この導体膜１２は、上記のように溝１１の底部で接地導体４と接続されている。その後、工程（Ｓ５０）を実施することで、図１４に示す半導体装置を得ることができる。
　＜半導体装置の作用効果＞
　図１４に示した半導体装置によれば、図８に示した半導体装置と同様の効果を得ることができる。さらに、図１１に示した半導体装置と同様に、本実施の形態に示す半導体装置に対してリフロー加熱などの熱履歴を印加した場合、導体膜１２の寸法が収縮することで、導体膜１２の下端が引っ張られて接地導体４の内周側から導体膜１２の一部が剥がれても、配線基板１の外周側に位置する接地導体４の部分まで完全に導体膜１２が剥がれることを抑制できる。
　実施の形態７．
　＜半導体装置の構成＞
　図１５は本発明の技術を用いた実施の形態７に係る半導体装置の断面構造模式図である。図１５に示すように、半導体装置は、基本的には図１に示した半導体装置と同様の構成を備えるが、実施の形態５と同様に配線基板１の外周側と絶縁層８の上面と側面を覆うように、磁気シールド構造として機能する薄い膜状の導体膜１２が形成されている。
　＜半導体装置の製造方法＞
　図１５に示した半導体装置の製造方法は、基本的には図１に示した半導体装置の製造方法と同様であり、まず実施の形態１において説明したように工程（Ｓ１０）、工程（Ｓ２０）、工程（Ｓ３０）を実施する。その後、工程（Ｓ４０）として、実施の形態５と同様にたとえばスプレー塗布法により絶縁層８の上面と溝１１の内面に薄い膜状の導体膜１２を形成する。溝１１の内面に均一な厚さの導体膜１２となるべき膜（たとえば金属ナノ粒子インクの膜）を形成するには、静電噴霧法を用いることが好ましい。その後、オーブンを用いて金属ナノ粒子インクの焼結温度である６０℃程度に当該膜を加熱して焼結させることで導体膜１２を得る。この導体膜１２は、上記のように溝１１の底部で接地導体４と接続されている。その後、工程（Ｓ５０）を実施することで、図１５に示す半導体装置を得ることができる。
　＜半導体装置の作用効果＞
　図１５に示した半導体装置によれば、図１に示した半導体装置と同様の効果を得ることができる。さらに、図１１に示した半導体装置と同様に、本実施の形態に示す半導体装置に対してリフロー加熱などの熱履歴を印加した場合、導体膜１２の寸法が収縮することで、導体膜１２の下端が引っ張られて接地導体４の内周側から導体膜１２の一部が剥がれても、配線基板１の外周側に位置する接地導体４の部分まで完全に導体膜１２が剥がれることを抑制できる。
　実施の形態８．
　＜半導体装置の構成＞
　図１６は本発明の技術を用いた実施の形態８に係る半導体装置の断面構造模式図である。図１６に示すように、半導体装置は、基本的には図１０に示した半導体装置と同様の構成を備えるが、実施の形態５と同様に配線基板１の外周側と絶縁層８の上面と側面を覆うように、磁気シールド構造として機能する薄い膜状の導体膜１２が形成されている。
　＜半導体装置の製造方法＞
　図１６に示した半導体装置の製造方法は、基本的には図１０に示した半導体装置の製造方法と同様でありるが、側壁の一部のみが幅方向に広げられた溝１１を形成した後に、工程（Ｓ４０）として、実施の形態５と同様にたとえばスプレー塗布法により絶縁層８の上面と溝１１の内面に薄い膜状の導体膜１２を形成する。溝１１の内面に均一な厚さの導体膜１２となるべき膜（たとえば金属ナノ粒子インクの膜）を形成するには、静電噴霧法を用いることが好ましい。その後、オーブンを用いて金属ナノ粒子インクの焼結温度である６０℃程度に当該膜を加熱して焼結させることで導体膜１２を得る。この導体膜１２は、上記のように溝１１の底部で接地導体４と接続されている。その後、工程（Ｓ５０）を実施することで、図１６に示す半導体装置を得ることができる。
　＜半導体装置の作用効果＞
　図１６に示した半導体装置によれば、図１０に示した半導体装置と同様の効果を得ることができる。さらに、図１１に示した半導体装置と同様に、本実施の形態に示す半導体装置に対してリフロー加熱などの熱履歴を印加した場合、導体膜１２の寸法が収縮することで、導体膜１２の下端が引っ張られて接地導体４の内周側から導体膜１２の一部が剥がれても、配線基板１の外周側に位置する接地導体４の部分まで完全に導体膜１２が剥がれることを抑制できる。
　以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
　本発明は、高周波回路が形成された半導体素子を内部に収容した半導体装置に特に有利に適用される。
　１　配線基板、２　放熱導体、３　信号導体、４　接地導体、５　半導体素子、６　接着剤、７　ワイヤ、８　絶縁層、９　逆テーパ部、１０　導体層、１１　溝、１２導体膜。

Claims (6)

  1. 　表面を有する配線基板と、
    　前記表面上に配置された半導体素子と、
    　前記表面上に位置し前記半導体素子を取り囲むように配置された絶縁層と、
    　前記絶縁層の外周面を覆うとともに、前記配線基板に接続された導体層とを備え、
    　前記絶縁層の前記外周面は、前記半導体素子上に位置する上面と、前記上面と前記配線基板とを繋ぐ側面とを含み、
    　前記側面は逆テーパ部を含み、
    　前記導体層は、前記逆テーパ部の表面に接触している、半導体装置。
  2. 　前記逆テーパ部の表面は曲面状である、請求項１に記載の半導体装置。
  3. 　前記逆テーパ部は、前記側面において前記上面に連なる上端から前記配線基板に連なる下端まで延在している、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
  4. 　前記逆テーパ部は、前記側面において前記上面に連なる上端と前記配線基板に連なる下端との間の位置から前記下端まで延在している、請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
  5. 　前記導体層において前記逆テーパ部を覆う部分の表面形状は、前記逆テーパ部の形状に沿った形状となっている、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
  6. 　配線基板の表面上に複数の半導体素子を配置する工程と、
    　前記表面上に前記複数の半導体素子を取り囲むように絶縁層を配置する工程と、
    　前記絶縁層において、前記複数の半導体素子の間の領域に位置し、前記配線基板側の幅が前記絶縁層の上面側の幅より広い逆テーパ形状を有する溝を形成する工程と、
    　前記絶縁層の前記上面および前記溝の内周面を覆うように導体層を形成する工程と、
    　前記溝の位置において前記導体層および前記配線基板を分割する工程とを備える、半導体装置の製造方法。
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