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特開2022-50174半導体装置の製造方法、及び、半導体装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022050174
(43)【公開日】2022-03-30
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、及び、半導体装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 23/48 20060101AFI20220323BHJP
【FI】
H01L23/48 H
H01L23/48 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020156630
(22)【出願日】2020-09-17
(71)【出願人】
【識別番号】390022471
【氏名又は名称】アオイ電子株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100102314
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 阿佐子
(74)【代理人】
【識別番号】100123984
【弁理士】
【氏名又は名称】須藤 晃伸
(72)【発明者】
【氏名】黒羽 淳史
(57)【要約】
【課題】ESD破壊を抑制可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、第1電極と第2電極とを有する半導体素子を準備することと、前記半導体素子を配置可能な領域をそれぞれ有する第1領域及び第2領域と、前記領域毎に配置される第1導体及び第2導体と、前記第1領域に配置され、前記第2領域に配置された前記第1導体及び前記第2導体を電気的に接続する第3導体と、を有する支持部を準備することと、前記領域に前記半導体素子を配置し、前記第1電極と前記第1導体とを電気的に接続し、前記第2電極と前記第2導体とを電気的に接続することと、前記半導体素子、前記第1導体、前記第2導体、及び前記第3導体の各々の少なくとも一部を封止することと、を含む。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1電極と第2電極とを有する半導体素子を準備することと、
前記半導体素子を配置可能な領域をそれぞれ有する第1領域及び第2領域と、前記領域毎に配置される第1導体及び第2導体と、前記第1領域に配置され、前記第2領域に配置された前記第1導体及び前記第2導体を電気的に接続する第3導体と、を有する支持部を準備することと、
前記領域に前記半導体素子を配置し、前記第1電極と前記第1導体とを電気的に接続し、前記第2電極と前記第2導体とを電気的に接続することと、
前記半導体素子、前記第1導体、前記第2導体、及び前記第3導体の各々の少なくとも一部を封止することと、
を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項2】
請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1領域と前記第2領域は、第1方向に並び、
前記支持部を前記第1方向に順に剥離することを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1導体及び前記第2導体は、前記領域毎に前記領域に対して同じ側に配置され、
前記第3導体は、前記領域に対して前記第1導体及び前記第2導体とは反対側に配置される、半導体装置の製造方法。
【請求項4】
請求項3に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第3導体は、2つの前記領域の間において前記第1導体の隣に配置され、前記第1導体と電気的に接続される第1部分と、2つの前記領域の間において前記第2導体の隣に配置され、前記第2導体と電気的に接続される第2部分とを有する、半導体装置の製造方法。
【請求項5】
請求項4に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1部分と前記第2部分とを電気的に接続することを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項6】
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1導体と前記第3導体とを接続する部分の幅は、前記第1導体または前記第3導体の幅よりも小さく、
前記第2導体と前記第3導体とを接続する部分の幅は、前記第2導体または前記第3導体の幅よりも小さい、半導体装置の製造方法。
【請求項7】
請求項4に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1領域と前記第2領域の間を切断することを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項8】
第1電極と第2電極とを有する半導体素子と、
前記第1電極と電気的に接続される第1導体と、
前記第2電極と電気的に接続される第2導体と、
前記半導体素子と電気的に接続されない第3導体及び第4導体と、
前記第3導体と前記第4導体とを電気的に接続する接続導体と、
前記半導体素子、前記第1導体、前記第2導体、前記第3導体、前記第4導体、及び前記接続導体の各々の少なくとも一部を覆う封止部と、
を備える半導体装置。
【請求項9】
請求項8に記載の半導体装置において、
前記第1導体及び前記第2導体は、前記半導体素子に対して同じ側に設けられ、
前記第3導体は、前記半導体素子に対して前記第1導体と反対側に設けられ、
前記第4導体は、前記半導体素子に対して前記第2導体と反対側に設けられる半導体装置。
【請求項10】
請求項8または請求項9に記載の半導体装置において、
前記第1導体及び前記第2導体は、前記封止部の一部の端部まで設けられ、
前記第3導体及び前記第4導体は、前記封止部の他の端部まで設けられる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置の製造方法、及び、半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
リードレス表面実装型の半導体装置を可撓性平板状の金属基板上に形成し、金属基板を剥離して製造する、半導体装置の製造方法が知られている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2002-16181号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1に記載の半導体装置の製造方法では、金属基板の剥離によって剥離帯電が生じた場合に半導体装置にESD破壊が生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1の態様によると、半導体装置の製造方法は、第1電極と第2電極とを有する半導体素子を準備することと、前記半導体素子を配置可能な領域をそれぞれ有する第1領域及び第2領域と、前記領域毎に配置される第1導体及び第2導体と、前記第1領域に配置され、前記第2領域に配置された前記第1導体及び前記第2導体を電気的に接続する第3導体と、を有する支持部を準備することと、前記領域に前記半導体素子を配置し、前記第1電極と前記第1導体とを電気的に接続し、前記第2電極と前記第2導体とを電気的に接続することと、前記半導体素子、前記第1導体、前記第2導体、及び前記第3導体の各々の少なくとも一部を封止することと、を含む。
本発明の第2の態様によると、半導体装置は、第1電極と第2電極とを有する半導体素子と、前記第1電極と電気的に接続される第1導体と、前記第2電極と電気的に接続される第2導体と、前記半導体素子と電気的に接続されない第3導体及び第4導体と、前記第3導体と前記第4導体とを電気的に接続する接続導体と、前記半導体素子、前記第1導体、前記第2導体、前記第3導体、前記第4導体、及び前記接続導体の各々の少なくとも一部を覆う封止部と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、ESD破壊を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】実施の形態に係る半導体装置の構成例を示す図である。
図2】実施の形態に係る半導体装置の切り分け前後の状態を示す模式図である。
図3】実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。
図4】変形例1に係る半導体装置の構成例を説明するための図である。
図5】変形例1に係る半導体装置の構成例を説明するための図である。
図6】変形例2に係る半導体装置の構成例を説明するための図である。
図7】変形例2に係る半導体装置の構成例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
(実施の形態)
図1は、実施の形態に係る半導体装置10の構成例を示す図である。半導体装置10は、半導体素子20と、半導体素子20の周囲に設けられる複数の導体12と、複数の接続導体14と、封止部30とを備える。本実施の形態では、可搬性を有する支持板に端子(導体12)を形成し、支持部に半導体素子20を搭載して支持部の端子と半導体素子20の電極とを接続し、封止部30を形成した後に支持部を剥離し、ダイシングが行われることにより、図1に示す個々の半導体装置10を得ることができる。
【0009】
図1(a)、(b)に示す例では、半導体装置10には、第1導体12a、第2導体12b、第3導体12c、第4導体12d、第1接続導体14a、第2接続導体14b、及び第3接続導体14cが設けられる。以下では、第1導体12a、第2導体12b、第3導体12c、第4導体12dを、それぞれ、第1端子12a、第2端子12b、第3端子12c、第4端子12dと称する。
【0010】
半導体素子20は、トランジスタ、ダイオード等の半導体素子である。半導体素子20は、プロセッサ、メモリ、センサ、その他の集積回路であってもよい。半導体素子20は、シリコン、化合物半導体などの半導体材料を用いて構成され、半導体チップともいえる。
【0011】
半導体素子20は、例えば、半導体基板を用いて構成され、複数の電極21を有する。図1に示す例では、半導体素子20には、第1電極21a及び第2電極21bが設けられる。第1電極21a及び第2電極21bは、図1に示すように、半導体素子20の一方の面に配置される。第1電極21a及び第2電極21bは、半導体素子20の端子であり、半導体素子20の内部の回路素子と電気的に接続される。
【0012】
図1(a)において、半導体素子20は、上述した可搬性を有する支持板に接着するための接着部16で覆われている。接着部16はDAF(Die Attach Film)と呼ばれるシート状の接着部材であり、絶縁性を有している。
【0013】
半導体装置10において半導体素子20が配置される領域の周囲には、第1端子12a、第2端子12b、第3端子12c、及び第4端子12dが設けられる。第1端子12a~第4端子12dは、半導体素子20の外周に沿って互いに間隔をあけて配置される。第1端子12a~第4端子12dは、銅などの金属材料を用いて構成される。第1端子12a~第4端子12dは、電鋳技術を用いて、上述の支持板上に形成される。
【0014】
一例として、第1端子12a及び第2端子12bは、半導体素子20の一辺に沿って配置される。第3端子12c及び第4端子12dは、半導体素子20の辺のうち第1端子12a及び第2端子12bが沿って配置される一辺に対向する他辺に沿って配置される。
【0015】
なお、図1では、矩形状の第1端子12a~第4端子12dが半導体装置10に設けられる例について図示しているが、第1端子12a~第4端子12dの形状は、適宜変更可能であり、半円形、多角形、その他の形状であってもよい。半導体素子20の一辺側および他辺側に設ける端子の数はそれぞれ3つ以上であっても良く、また、同数ずつでなくとも良い。
【0016】
第1端子12aは、図1(b)に示すように、第1接続導体14aを介して、半導体素子20の第1電極21aと電気的に接続される。第2端子12bは、第2接続導体14bを介して、半導体素子20の第2電極21bと電気的に接続される。
【0017】
第1端子12aと第2端子12bは、図1(b)に示すように、紙面上下方向(Y軸方向)に並んで配置される。他の図において、図1の座標軸を基準として、それぞれの図の向きが分かるように座標軸を表示する。
【0018】
第3端子12cは、半導体素子20に対して第1端子12aと反対側に設けられる。第4端子12dは、半導体素子20に対して第2端子12bと反対側に設けられる。図1(b)に示すように、第3端子12cと第4端子12dは、Y軸方向に並んで配置される。第3端子12cと第4端子12dは、Y軸方向に配列されるともいえる。
【0019】
第3端子12c及び第4端子12dは、それぞれ、半導体素子20の電極と電気的に接続されない端子であり、ダミーの端子ともいえる。半導体装置10では、第3端子12c及び第4端子12dが設けられることにより、端子レイアウトの対称性を確保することができ、半導体装置10を基板に実装する際のはんだ接合力の偏りを防ぐことが出来る。また、本実施の形態では、第3端子12cと第4端子12dは、第3接続導体14cを介して、互いに電気的に接続される。
【0020】
第1接続導体14a、第2接続導体14b、及び第3接続導体14cは、それぞれ、例えば銅、金などの金属による配線であり、図1に示す例ではワイヤ(ボンディングワイヤ)である。上述したように、第1接続導体14aは、第1電極21aと第1端子12aとを電気的に接続する。第2接続導体14bは、第2電極21bと第2端子12bとを電気的に接続する。また、第3接続導体14cは、第3端子12cと第4端子12dとを電気的に接続する。なお、第3端子12c及び第4端子12dは、1つの端子として一体的に構成されてもよく、第3接続導体14cを設けないようにしてもよい。
【0021】
封止部30は、半導体素子20及び半導体素子20の周囲に設けられた部材の各々の少なくとも一部を覆う(被覆する)ように設けられる。封止部30は、エポキシ樹脂等の樹脂を用いて形成され、半導体素子20及び第1端子12a~第4端子12dの各々の一部を封止することで半導体装置10として一体化される。
【0022】
図1(a)に示すように、半導体装置10の下面においては、接着部16および第1端子12a~第4端子12dの下面が封止部30から露出する。
【0023】
また、図1に示す半導体装置10では、半導体素子20が部分的に露出するように封止部30によって封止され、すり鉢状の開口部25が設けられる。図1(a)に示すように、半導体素子20の上面において、半導体素子20のセンサー部を含む中央領域は露出し、半導体素子20のセンサー部以外の領域は封止部30により封止される。なお、開口部25の形状は、適宜変更可能であり、矩形、その他の形状であってもよい。また、半導体素子20がセンサーとしての機能を有しない場合は半導体装置10に開口部25を設けなくてもよい。
【0024】
半導体装置10は、プリント基板、ガラス基板等の基板に設けられた端子と、はんだ等の導電性材料により第1端子12a~第4端子12dを接続することで実装される。
【0025】
図2(a)は、個々の半導体装置10に切り分ける前の状態を示している。図2(b)は、個々の半導体装置10に切り分けた後の状態を示している。なお、図2(a)、(b)では、X軸方向に並ぶ2つの半導体装置10のみを図示しているが、半導体装置10の数及び配置は、図示した例に限られない。半導体装置10が、X軸方向及びY軸方向に多数並んで設けられてもよい。
【0026】
図2(a)に示す支持板100は、可撓性を有する導電性部材により構成される。支持板100は、金属材料(例えばステンレス)を用いて構成される。支持板100は、半導体素子20を搭載可能な複数の領域40(以下、素子搭載領域と称する)を有する。半導体素子20は、あらかじめ半導体素子20の下面に用意された接着部16により、素子搭載領域40に接着される。図2(a)に示す点線110は、半導体装置10毎に分離する切断工程において、切断する切断線を模式的に表している。
【0027】
図2において、領域50は、切断線110により囲まれる領域であり、個々の半導体装置10の領域(以下、装置領域と称する)となる。装置領域50は、半導体装置10毎の領域であり、半導体素子20の素子搭載領域40を含む。装置領域50では、上述したように素子搭載領域40の周囲に第1端子12a~第4端子12d等が設けられる。図2では、半導体装置10aの領域となる装置領域50aと、半導体装置10bの領域となる装置領域50bとを図示している。
【0028】
第1端子12a~第4端子12dは、電鋳により、支持板100上に予め形成されている。図2(a)に示すように、個々の半導体装置10に切り分ける前の状態では、隣り合う素子搭載領域40の間において、第3端子12cと第1端子12aは連続して形成されており、第4端子12dと第2端子12bも連続して形成されている。
【0029】
図2(a)において、第3端子12c及び第4端子12dは、上述のように、封止部30内において第3接続導体14cを介して互いに電気的に接続される。上述のように、図2(a)に示す状態では、第1端子12aがその隣に位置する第3端子12cに接続され、第2端子12bがその隣に位置する第4端子12dに接続される。また、第3端子12cと第4端子12dとが電気的に接続される。このため、個々の半導体装置10に切り分ける前の状態では、第1端子12a、第2端子12b、第3端子12c、及び第4端子12dが互いに電気的に接続された状態となる。
【0030】
封止部30の形成後に支持板100の剥離を行う場合、支持板100はX軸方向に順に剥離される。支持部100の剥離が機械的に進行する際、剥離帯電が生じ得る。
【0031】
一般的に、剥離帯電が生じた場合、半導体装置の端子が帯電し、端子間に電位差が生じ得る。例えば、或る端子と他の端子との間に電位差が生じることで、その或る端子に電気的に接続されるワイヤ及び電極と、半導体素子の内部回路と、他の端子に電気的に接続されるワイヤ及び電極とを介して、或る端子と他の端子との間で放電が生じ得る。この放電によって半導体素子に過剰な電荷が供給され、半導体素子の特性劣化が生じる場合、ESD破壊(静電破壊)に至る場合がある。特に、半導体素子の耐圧が低い(弱い)場合に、半導体素子のESD破壊が発生し易い傾向がある。
【0032】
そこで、本実施の形態では、個々の半導体装置10に切り分ける前の状態において、半導体素子20に電気的に接続される第1端子12aと第2端子12bは、ダミー端子である第3端子12c及び第4端子12dを介して、互いに電気的に接続される。図2(a)に示す例では、装置領域50aの第3端子12c及び第4端子12dが、装置領域50bの第1端子12a及び第2端子12bを電気的に接続している。第1端子12a~第4端子12dは、互いに電気的に接続され、同じ電位となる。このため、剥離帯電が生じた場合に端子間に電位差が生じることを防ぐことができ、剥離帯電による放電が生じることを抑制することができる。これにより、半導体素子20の劣化又は破壊を防ぐことが可能となる。半導体素子の耐圧が低い(弱い)場合であっても、ESD破壊が生じることを抑制することができる。
【0033】
図2(b)に示すように、個々の半導体装置10に切り分けた後の状態では、第1端子12aと第3端子12cとが分離し、第2端子12bと第4端子12dとが分離されることで、第1端子12a~第4端子12dは電気的に切断され、互いに独立した端子となる。
【0034】
また、図2(b)に示すように、第1端子12a~第4端子12dは、それぞれ、半導体装置10の外周部(縁部)まで設けられる端子となる。第1端子12a及び第2端子12bは、半導体装置10の端部10aまで達し、外部に露出している。また、第3端子12c及び第4端子12dは、半導体装置10の別の端部10aまで達し、外部に露出している。
【0035】
第1端子12a~第4端子12dが封止部30の端部30aまで設けられ、封止部30の端部30aから第1端子12a~第4端子12dの端面が露出しているともいえる。このため、半導体装置10をプリント基板等にはんだ等の導電性材料により接合した場合、第1端子12a~第4端子12dの端面(側面)部分に、はんだフィレットを形成することができる。これにより、外観検査による接合不良の発見を容易にすることが出来る。
【0036】
次に、実施の形態に係る半導体装置10の製造方法の一例について説明する。図3は、実施の形態に係る半導体装置の製造方法の一例を示す図である。まず、支持板100として、可撓性を有する導電性基板、例えばSUS(ステンレス鋼)板を準備する。支持板100の表面に第1端子12a~第4端子12dを、電鋳処理によって金属材料を電着することによって形成する。この場合、例えば、第1端子12a~第4端子12dの材料となる金属材料(例えば銅)と、レジストパターンが形成された支持板100とを所定温度の溶液中に浸しながら、支持板100を通電する。このように電鋳処理が行われ、支持板100の表面に第1端子12a~第4端子12dが形成される。
【0037】
次に、ダイボンディング工程において、支持板100の表面の素子搭載領域40に、接着部16により半導体素子20を接着する。そして、ワイヤーボンディング工程において、半導体素子20の第1電極21aと第1端子12aとを第1接続導体14aにより接続し、半導体素子20の第2電極21bと第2端子12bとを第2接続導体14bにより接続し、第3端子12cと第4端子12dとを第3接続導体14cにより接続する。
【0038】
その後、モールド工程において封止部30を形成する。この場合、図3(a)に示すように、半導体素子20及び第1端子12a~第4端子12dの各々の下面が封止部30の下面と同一な平面上となる。
【0039】
次に、図3(b)に模式的に示すように、半導体素子20及び第1端子12a~第4端子12d等を封止する封止部30、第1端子12a~第4端子12d、及び半導体素子20から、支持板100を剥離する。支持板100が除去されることにより、封止部30の下面側では、半導体素子20及び第1端子12a~第4端子12dの各々の下面が露出する。
【0040】
次に、図3(c)に示すように、切断工程において、封止部30を切断線110で切断し、半導体装置10毎に分離する。この場合、封止部30の一部と切断線110上の端子12が共に切断され、個々の樹脂パッケージに分割される。以上のような製造方法によって、図1に示す半導体装置10を製造することができる。なお、図3に示す半導体装置の製造方法は、あくまでも一例であって、異なる製造方法を採用してもよい。種々の製造方法により半導体装置を製造することができる。
【0041】
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)半導体装置10の製造方法は、第1電極(第1電極21a)と第2電極(第2電極21b)とを有する半導体素子20を準備することと、半導体素子を配置可能な領域(素子搭載領域40)をそれぞれ有する第1領域(装置領域50a)及び第2領域(装置領域50b)と、領域毎に配置される第1導体及び第2導体(第1端子12a、第2端子12b)と、第1領域に配置され、第2領域に配置された第1導体及び第2導体を電気的に接続する第3導体(第3端子12c、第4端子12d)と、を有する支持部(支持板100)を準備することと、領域に半導体素子を配置し、第1電極と第1導体とを電気的に接続し、第2電極と第2導体とを電気的に接続することと、半導体素子、第1導体、第2導体、及び第3導体の各々の少なくとも一部を封止することと、を含む。本実施の形態では、半導体素子20の電極に接続される第1端子12a及び第2端子12bが、第3端子12c及び第4端子12dを介して、互いに電気的に接続される。このため、剥離帯電が生じた場合に端子間に電位差が生じることを防ぐことができ、半導体装置10の劣化、ESD破壊が生じることを抑制することができる。
【0042】
(2)半導体装置10は、第1電極と第2電極とを有する半導体素子と、第1電極と電気的に接続される第1導体と、第2電極と電気的に接続される第2導体と、半導体素子と電気的に接続されない第3導体及び第4導体と、第3導体と第4導体とを電気的に接続する接続導体と、半導体素子、第1導体、第2導体、第3導体、第4導体、及び接続導体の各々の少なくとも一部を覆う封止部と、を備える。このようにしたので、本実施の形態では、半導体素子20の電極に接続される第1端子12a及び第2端子12bを、第3端子12c及び第4端子12dを介して、互いに電気的に接続することが可能となる。このため、剥離帯電が生じた場合に、半導体装置10のESD破壊が生じることを抑制することができる。
【0043】
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
【0044】
(変形例1)
上述した実施の形態では、第3接続導体14cがワイヤにより構成される例について説明した。第3接続導体14cは、図4に示すように、第1端子12a~第4端子12dと同様に、電鋳により形成しても良い。また、図5に示すように、Y軸方向に延びる第3接続導体14cを形成し、Y軸方向に並ぶ複数の第1端子12a~第4端子12dの各々を電気的に接続するようにしてもよい。
【0045】
(変形例2)
図6に示すように、切断線110上の端子12のY軸方向の幅が第1端子12a又は第3端子12cのY軸方向の幅よりも小さくなるように形成してもよい。また、図7に示すように、切断線110上の端子12のZ軸方向の幅が第1端子12a~第4端子12dの各々のZ軸方向の幅よりも小さくなるように形成してもよい。切断工程においてダイシングブレードが切断する金属部分の面積が減少することで、ダイシングブレードの劣化又は破損が生じることを抑制し、また、切断時の金属の飛散を減少させることが出来る。
【0046】
上記では、種々の実施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。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。
【符号の説明】
【0047】
10…半導体装置、12a…第1端子、12b…第2端子、12c…第3端子、12d…第4端子、20…半導体素子、21a…第1電極、21b…第2電極、14a…第1接続導体、14b…第2接続導体、14c…第3接続導体、16…接着部、30…封止部、40…素子搭載領域、50…装置領域、100…支持板
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7