JP2007266418A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性が向上された半導体装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本形態の半導体装置１０Ａは、半導体基板１１と、半導体基板１１の側面を被覆する側壁部２１と、半導体基板１１の上面に規定された冷却領域２７と、半導体基板１１の下面に形成された配線１４等を具備している。本形態の半導体装置１０Ａでは、半導体基板１１の上面に冷却領域２７を設けることにより、冷媒を用いて半導体基板１１を冷却することが可能となる。具体的には、半導体基板１１の上面に、凹状の冷却領域２７を設けることにより、冷媒を用いた冷却の効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、冷媒を用いて冷却可能な半導体装置およびその製造方法に関する。

従来、電子機器にセットされる回路装置は、携帯電話、携帯用のコンピューター等に採用されるため、小型化、薄型化、軽量化が求められている。これらの条件を満たすために、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）と呼ばれる、内蔵される半導体素子と同等のサイズを有する半導体装置が開発されている。

これらのＣＳＰの中でも、特に小型化なものとしてＷＬＰ（Ｗｅｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）がある。このＷＬＰの製造方法の概略を、図１０を参照して説明する（例えば下記特許文献１を参照。）。

図１０（Ａ）を参照して、先ず、半導体ウェハ１００には、多数の半導体装置部１０２が形成されている。各半導体装置部１０２には、拡散工程によりトランジスタ等が形成されている。更に、半導体装置部１０２の上面は、基板内部の素子と接続された電極１０３が形成され、この電極１０３の上部を露出させた状態で絶縁層１０１が形成されている。この絶縁層１０１の上面には配線１０４がパターニングされる。また、配線１０４の上面には、例えば半田等から成る外部電極１０５が溶着されている。このような構成の半導体ウェハ１００の裏面は、ダイシングシート１０６の上面に貼着される。更に、配線１０４がカバーされるように絶縁層１０１の上面は被覆層１１０により被覆されている。また、外部電極１０５が形成される領域の被覆層１１０には開口部が設けられている。

図１０（Ｂ）を参照して、次に、高速で回転するブレード１０７を用いてウェハ１００を切断して各半導体装置部１０２を分離する。ブレード１０７により半導体ウェハ１００および絶縁層１０１が完全に切断される。分離された半導体装置部１０２が半導体装置と成る。

図１０（Ｃ）に上記工程により製造される半導体装置１０８の断面を示す。図から明白なように、半導体装置１０８の平面的なサイズは、半導体基板１０９と略同様である。半導体装置１０８の平面的なサイズは、例えば５ｍｍ×５ｍｍ程度であり極めて小型である。また、半導体基板１０９の上面には、半導体装置の製造年月日や機種等を示す認識マークが刻印されている。
特開２００４−１７２５４２号公報

しかしながら、最近の半導体装置では、高速に信号処理を行うために動作周波数が早くなっており、発熱量が増大している。一方、上述した半導体装置は、装置全体のサイズが小さいために、表面積が小さく放熱性が充分ではない。従って、半導体装置の動作に伴い、半導体装置の温度が急激に上昇して、特性劣化や破壊等の問題が生じていた。

この問題を解決する方法として、半導体装置が実装される実装基板側の導電パターンを部分的に広くして、この導電パターンを介して半導体装置の放熱を行う方法がある。しかしながら、この方法では、実装基板側の導電パターンを幅広にすることから、半導体装置を実装するために実質的に必要とされる実装基板の面積が大きくなり、実装密度が低下してしまう問題があった。

また、半導体装置の放熱性を向上させる方法として、半導体装置の上部に金属から成るヒートシンクを搭載する方法も考えられる。しかしながら、このヒートシンクを用いた方法によっても放熱性が充分でないほど、最近の半導体装置から発生する熱量は多い。

本発明は、上述した問題を鑑みてなされ、本発明の主な目的は、放熱性が向上された半導体装置およびその製造方法を提供することにある。

本発明の半導体装置は、回路素子と電気的に接続された電極が形成される第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有する半導体基板と、前記半導体基板の少なくとも側面を被覆する側壁部と、前記半導体基板の前記第２主面よりも厚み方向に突出する部分の前記側壁部から成る突出部と、前記半導体基板の前記第２主面および前記突出部により囲まれ、前記半導体基板を冷却させる冷媒が流通可能な冷却領域とを具備することを特徴とする。

本発明の半導体装置の製造方法は、複数の半導体装置部が形成され、前記半導体装置部の内部に形成された回路素子と電気的に接続された電極が配置された第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを具備する半導体ウェハを用意する第１工程と、後に除去される犠牲層を介して、前記半導体ウェハの前記第２主面をダイシングシートに貼着する第２工程と、前記半導体ウェハが分割され且つ前記ダイシングシートが部分的に除去されるようにダイシングを行い、前記半導体装置部を互いに分離する第１分離溝を形成する第３工程と、少なくとも前記第１分離溝が充填されるように被覆樹脂を形成する第４工程と、前記被覆樹脂の内部に前記第１分離溝よりも狭い第２分離溝を形成することにより前記被覆樹脂を分割し、前記半導体装置部の半導体基板の側面を被覆し且つ前記半導体基板の前記第２主面よりも厚み方向に突出する突出部を構成する側壁部を残存させる第５工程と、前記半導体装置部の犠牲層を除去することにより、前記半導体基板の前記第２主面と前記突出部により囲まれる冷却領域を形成する第６工程とを具備することを特徴とする。

本発明の半導体装置に依れば、半導体基板の側面を被覆する側壁部により囲まれる冷却領域を半導体基板の主面に設けたので、冷媒を用いて半導体基板の主面を冷却することが可能となる。従って、半導体装置の動作速度を高速にすることで発熱量が大きくなっても、冷媒により熱は良好に外部に放出されて、半導体装置の過熱を防止することができる。

また、本発明の半導体装置の製造方法に依れば、後に除去される犠牲層を介して半導体ウェハをダイシングシートに貼着するので、冷媒が流通可能な冷却領域を半導体ウェハの主面に容易に構成することができる。

以下、本実施の形態を図を参照して詳述する。

＜第１の実施の形態＞
本形態では、図１から図３を参照して本形態の半導体装置１０Ａ等の構成を説明する。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）に半導体装置１０Ａの構成を示す。図１（Ａ）は半導体装置１０Ａの斜視図であり、図１（Ｂ）はその断面図である。

本形態の半導体装置１０Ａは、半導体基板１１と、半導体基板１１の側面を被覆する側壁部２１と、半導体基板１１の上面に規定された冷却領域２７と、半導体基板１１の下面に形成された配線１４等を具備している。本形態の半導体装置１０Ａでは、半導体基板１１の上面に冷却領域２７を設けることにより、冷媒を用いて半導体基板１１を冷却することが可能となる。

半導体基板１１は、例えばシリコン等の半導体材料から成り、その内部には拡散工程により回路素子が形成されている。例えば、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、メモリ等が半導体基板１１に形成される。半導体基板１１の厚みは、例えば５０μｍ〜５００μｍ程度である。半導体基板１１は、内部の回路素子と電気的に接続された電極１３が配置される第１主面（紙面上では下面）と、この第１主面と対向する平滑な第２主面（紙面上では上面）とを具備している。

側壁部２１は、例えば樹脂材料等の絶縁性を有する材料から成り半導体基板１１の側面を被覆している。更に、側壁部２１の下端は絶縁層１２まで位置し、上端は半導体基板１１の上面よりも上方まで延在している。側壁部２１の厚みは、１０μｍ〜５０μｍ程度である。また、側壁部２１は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等から成り、放熱性および機械的強度を向上させるためにシリカ等の無機フィラーが混入されても良い。

半導体基板１１の下面には、内部の回路素子（活性領域）と電気的に接続された電極１３が形成されている。この電極１３が形成される部分を除いて、半導体基板１１の下面は絶縁層１２により被覆されている。絶縁層１２は、例えば窒化膜や樹脂膜から成る。更に、電極１３の下面は絶縁層１２から下方に露出している。

絶縁層１２の下面には、電極１３とコンタクトした配線１４が形成されている。ここで、電極１３は半導体装置１０Ａの周辺部に設けられ、配線１４は周辺部から内側に延在している。配線１４の一部分はパッド状に形成され、このパッド状の部分に外部電極１５が溶着されている。外部電極１５は、半田等の導電性接着材から成る。上記のように配線１４を設けることにより、互いに接近して配置された電極１３を、互いに離間された外部電極１５として再配置することができる。更に、外部電極１５が形成される領域を除外して、絶縁材料により配線１４は被覆されても良い。

突出部２２は、半導体基板１１の上面よりも上方（厚み方向）に突出する側壁部２１から成り、この突出量は例えば３０μｍ〜１００μｍ程度である。突出部２２は、半導体装置１０Ａの全周に渡って形成される。突出部２２を設けることで、後述する供給装置を半導体基板１１の上方に搭載することが容易になる。具体的には、突出部２２の内壁は傾斜面と成っており、後述する供給装置が嵌合し易い構成と成っている。

冷却領域２７は、半導体基板１１の上面と、突出部２２により囲まれる領域であり、動作することにより発熱する半導体基板１１を冷却するための冷媒が流通可能な領域である。ここで、冷媒としては、液状の冷媒、気体状の冷媒のいずれも採用可能であり、具体的には水、フロン、アンモニア等を冷媒として採用することができる。冷却領域２７の厚みは、例えば３０μｍ〜１００μｍ程度である。

更に、側壁部２１を設けることにより、次のようなメリットもある。即ち、不図示の吸着コレット等を用いて半導体装置１０Ａを搬送して実装する際に、半導体装置１０Ａの側面が他の電子部品等に接触しても、保護されている半導体基板１１のチッピング等は発生しない。また、この搬送の段階にて側壁部２１が他の電子部品等に接触しても、樹脂材料から成る側壁部２１は機械的強度が優れているので、側壁部２１にキズや欠けが発生する恐れは少ない。

更に、半導体基板１１と絶縁層１２との境界面は、側壁部２１により被覆されている。このことにより、半導体基板１１と絶縁層１２との境界面への外部からの水分の侵入が抑制され、半導体装置１０Ａの耐湿性が向上される。

また、上記した配線１４が被覆されるように、絶縁層１２の裏面は、樹脂等の絶縁材料から成る被覆層１６により被覆される。また、外部電極１５が形成される部分の被覆層１６には、開口部が設けられている。

図１（Ｃ）を参照して、他の形態の半導体装置１０Ｂの構成を説明する。半導体装置１０Ｂの基本的な構成は上述した半導体装置１０Ａと同様であり、相違点は半導体基板１１の上面が保護膜５１により被覆されている点と、側壁部２１により半導体基板１１の四方の側面と裏面とを一体的に被覆した点にある。

半導体基板１１の上面を保護膜５１により被覆することにより、側壁部２１と半導体基板１１との境界面に、水等の冷媒が侵入することを抑制して、装置全体の耐湿性を向上させることができる。保護膜５１は、厚みが２０μｍ〜５０μｍ程度であり、フィラーが混入された樹脂が採用されても良い。保護膜５１にフィラーが充填されることにより、保護膜５１の熱抵抗が低減されて、半導体基板１１から発生した熱は保護膜５１を経由して、冷却領域２７に流通される冷媒に好適に伝達される。

更にここでは、側壁部２１は、半導体基板１１の四方の側面と裏面とを一体的に被覆している。具体的には、保護膜５１の側面、半導体基板１１の側面、絶縁層１２、配線１４等が、側壁部２１により一体的に被覆されている。また、外部電極１５は側壁部２１を貫通するように外部に露出している。この構成により、半導体基板１１の上面を除く殆どの部分が側壁部２１により一体的に連続して被覆されるので、半導体装置１０Ｂの耐湿性や耐圧性を更に向上させることができる。更に、異種材料間の境界面が側壁部２１により被覆されることによっても、耐圧性および耐湿性の更なる向上が期待される。

図２を参照して、他の形態の半導体装置１０Ｃの構成を説明する。図２（Ａ）は半導体装置１０Ｃの斜視図であり、図２（Ｂ）は断面図である。半導体装置１０Ｃの基本的な構成は上述した半導体装置１０Ａと同様であり、相違点は開口部が設けられた蓋部３０を具備する点にある。

蓋部３０は、突出部２２の内壁に当接して冷却領域２７を塞ぐように配置されている。この蓋部３０は、例えば厚みが５０μｍ〜１００μｍ程度の板状の部材に２つの開口部を設けたものである。蓋部３０の材料としては、樹脂材料、セラミック、金属等を全般的に採用することができる。蓋部３０の平面的な大きさは、半導体基板１１と略同一の矩形である。また、突出部２２の内壁と嵌合するために、蓋部３０の平面的な大きさを半導体基板１１よりも若干大きくしても良い。更に、蓋部３０の外周部側面は、突出部２２の内壁に当接して嵌合している。上述したように、突出部２２の内壁は傾斜面となっているので、蓋部３０の突出部２２への嵌合は容易である。

ここでは、半導体基板１１の上面、突出部２２および蓋部３０により、半導体基板１１の上方の冷却領域２７を囲い込んでいる。このことにより、水等の冷媒が流通可能な密閉された冷却領域２７が半導体基板１１上に確保される。

更に、蓋部３０には、第１開口部２８、第２開口部２９が穿設されている。これらの開口部の直径は、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度でよく、冷媒が通過可能な程度であればよい。例えば、第２開口部２９を経由して外部から冷媒が冷却領域２７に供給され、導入された冷媒により半導体基板１１が冷却される。更に、冷却に用いられた冷媒は、第１開口部２８を経由して冷却領域２７から外部に排出される。ここでは２つの開口部が設けられているが、３つ以上の開口部が蓋部３０に設けられても良い。

ここで、半導体基板１１の上面は、図１（Ｃ）に示した保護膜５１により被覆されても良い。

図３を参照して、他の形態の半導体装置１０Ｄの構成を説明する。図３（Ａ）は半導体装置１０Ｄを示す斜視図であり、図３（Ｂ）は断面図である。半導体装置１０Ｄでは、冷媒を供給する供給装置５０が設けられている。

図３（Ａ）を参照して、供給装置５０は、例えば金属又は樹脂から成り、その平面的な大きさは、側壁部２１の外周端部と略同一でよい。従って、冷却領域２７を塞ぐように半導体基板１１の上方に供給装置５０を搭載することで、供給装置５０を含めた半導体装置１０Ｄ全体は１つのパッケージとして取り扱うことができる。

図３（Ｂ）を参照して、供給装置５０は、水等の冷媒が流通可能な中空部が筐体部５４の内部に形成されている。更に、冷媒５５が内部に導入される導入部５２と、冷媒５５が導出される導出部５３が、筐体部５４の側面に設けられている。筐体部５４の内部に形成された中空部と、導入部５２および導出部５３とは、連通している。

供給装置５０の筐体部５４の下部は、突出部２２の内壁に嵌合している。また、突出部２２の内壁は傾斜面となっているため、両者は強固に嵌合される。従って、筐体部５４の下端の外周部と、突出部２２の内周部は隙間無く密着して、両者の接合箇所からの冷媒の漏れは抑止される。また、筐体部５４と突出部２２との接触部に接着材を塗布すると、冷媒の外部への漏れをより確実に防止することができる。

筐体部５４の内部に形成された２つの中空部には、それぞれ供給口５６と、排出口５７が設けられている。そして、供給口５６の位置は、蓋部３０に設けた第２開口部２９に対応している。また、排出口５７の位置は、第１開口部２８に対応している。

供給装置５０の導入部５２から導入された冷媒が通過する経路は次の通りである。即ち、導入部５２、供給口５６、第２開口部２９、冷却領域２７、第１開口部２８、排出口５７、導出部５３が冷媒５５の経路である。このように、半導体基板１１の上方に冷媒５５が通過する経路を設けることで、半導体基板１１の冷却を効率良く行う機構をコンパクトな構成にすることができる。

ここで、突出部２２の内部に形成された蓋部３０および保護膜５１を省いて、半導体装置１０Ｄを構成しても良い。

上述した半導体装置１０Ｄ等は、外部電極１５を用いて実装基板上に実装される。また、導入部５２は、冷却された冷媒を供給する装置とパイプ等を介して連結される。さらに、導出部５３は、冷媒を冷却する装置とパイプを介して連結される。

＜第２の実施の形態＞
本形態では、図４から図９を参照して、第１の実施の形態にて構成を説明した半導体装置の製造方法を説明する。

図４を参照して、先ず、半導体ウェハ３２を、ダイシングシート３１に貼り付ける。図４（Ａ）は本工程を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。

図４（Ａ）を参照して、ダイシングシート３１はロール状に巻かれて用意され、必要とされる長さだけ、引き出して使用することができる。

ダイシングシート３１の上面には、半導体ウェハ３２およびウェハリング３３が貼着される。シリコン等の半導体材料から成る半導体ウェハ３２には、予め拡散工程により多数の回路素子（半導体装置部）が形成されている。ウェハリング３３は、例えばステンレス等の金属板をリング状に加工したものであり、その内径は半導体ウェハ３２の直径よりも大きい。

半導体ウェハ３２およびウェハリング３３をダイシングシート３１の上面に貼着した後に、ウェハリング３３の周辺部にてダイシングシート３１を切り取る。ここでは、切除する部分を点線にて示している。これらの作業により、半導体ウェハ３２が貼着されたダイシングシート３１がウェハリング３３により周囲から支持される構造が得られる。

図４（Ｂ）を参照して、ダイシングシート３１上には、接着層３５、第１シート５８、犠牲層５９、第２シート６０が順次コーティングされている。

ダイシングシート３１は、柔らかく且つ伸縮可能な樹脂材料から成りその厚さは例えば５０μｍ〜１００μｍ程度である。また、ダイシングシート３１は、少なくとも紫外線を良好に透過させる材料が好ましい。ダイシングシート３１が紫外線を透過させることにより、後の工程にて、ダイシングシート３１の下方から紫外線を照射して、接着層３５の接着力を低減させて、半導体装置部３４を容易に剥離させることができる。

接着層３５は、ダイシングシート３１の上面全域を被覆するように形成され、半導体ウェハ３２をダイシングシート３１に貼着させる機能を有する。接着層３５の厚さは、例えば２０μｍ〜４０μｍ程度である。また、接着層３５としては、外力が加わると硬化して粘着力が低減するものが好ましい。この外力としては、例えば熱や所定の波長の光線がある。例えば、紫外線が照射されると硬化して粘着力が低減する樹脂材料は、接着層３５の材料として好適である。このようなタイプの接着層３５が表面に塗布されたダイシングシート３１は、一般的にＵＶシートと称されている。

第１シート５８は、接着層３５の上面に形成されている。また、第１シート５８は、図２（Ｂ）等に示す蓋部３０となる部位であり、例えば、厚みが５０μｍ〜１００μｍ程度の樹脂材料、セラミック、金属等から成る。また、第１シート５８には、半導体装置部３４毎に、複数個の開口部６１が穿設されている。ここで、図１（Ａ）に示すように、蓋部が設けられないタイプの半導体装置１０Ａを製造する場合は、第１シート５８は省いても良い。

犠牲層５９は、第１シート５８を被覆するように形成され、後の工程にて除去可能な材料から成り、その厚みは例えば５０μｍ〜１００μｍ程度である。犠牲層５９としては、加熱や洗浄により容易に除去可能な材料から成り、例えばデンプンを含む材料、加熱により容易に除去可能な材料等が採用される。犠牲層５９が設けられた部分が、図１（Ａ）等に示す冷却領域２７となる。

第２シート６０は、犠牲層５９の上面に形成された層である。第２シート６０の厚みは、例えば１０μｍ〜２０μｍ程度であり、フィラー等が充填された樹脂から成る。第２シート６０は、図１（Ｃ）に示す保護膜５１となる層である。ここで、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１１の上面が露出するタイプの半導体装置１０Ａを製造する場合は、第２シート６０は省くことができる。

半導体ウェハ３２は、外部電極１５等が形成された上面（第１主面）と、平坦な半導体から成る下面（第２主面）とを具備し、その下面が第２シート６０に貼着されている。ここで、半導体ウェハ３２は、第２シート６０自体を接着材として貼着されても良いし、絶縁性接着材を介して第２シート６０に貼着されても良い。シリコン等の半導体材料から成る半導体ウェハ３２の厚みは、例えば５０μｍ〜５００μｍ程度である。

更に、半導体ウェハ３２には、マトリックス状に多数個（例えば数百個）の半導体装置部３４が形成されている。ここで、半導体装置部３４とは、１つの半導体装置となる部位である。各半導体装置部３４では、拡散工程によりトランジスタ等の回路素子が半導体ウェハ３２に形成されている。更に、この素子と接続された電極１３が半導体ウェハ３２の上面に形成される。半導体ウェハ３２の上面には、電極１３の上面が露出された状態で、樹脂等の絶縁材料から成る絶縁層１２が形成されている。また、絶縁層１２の上面には、電極を再配置するための配線１４が、各半導体装置部３４の周辺部から中心部に向かって形成されている。パッド状に形成された配線１４の裏面には、半田等から成る外部電極１５が溶着されている。また、外部電極１５が形成される箇所を除いて、絶縁層１２の上面および配線１４が被覆されるように被覆層１６が形成されている。

図５を参照して、次に、半導体ウェハ３２をダイシングして各半導体装置部３４を分離する。図５（Ａ）は本工程を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は断面図である。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）を参照して、本工程では、半導体ウェハ３２が貼着されたダイシングシート３１は、ウェハリング３３にて周囲から機械的に支持された状態となっている。この状態で、高速で回転する第１ブレード３６をダイシングライン３７に沿って移動させて、半導体ウェハ３２を各半導体装置部３４に分割する。半導体装置部３４はマトリックス状に配置されているので、第１ブレード３６を用いて一方向に多数回のダイシングを行った後に、ウェハリング３３を９０℃回転させて、再び多数回のダイシングを行う。

図５（Ｂ）を参照して、本工程では、少なくとも被覆層１６、絶縁層１２、半導体ウェハ３２、第２シート６０、犠牲層５９、第１シート５８が切断されるように、ダイシングを行う。実際は、この切断を確実に行うために、接着層３５が切除され、更にダイシングシート３１が部分的に切除されるようにダイシングが行われる。

本工程では、各半導体装置部３４の半導体基板１１の側面に樹脂から成る膜を形成するために、比較的厚い第１ブレード３６を用いてダイシングを行い、各半導体装置部３４同士の間に幅の広い第１分離溝２４を形成する。

第１ブレード３６の幅は例えば１５０μｍ〜２００μｍ程度であり、第１ブレード３６を用いた切削で形成される第１分離溝２４の幅Ｗ１も同様に１５０μｍ〜２００μｍ程度である。この第１分離溝２４は、半導体装置部３４同士の間に格子状に形成される。

半導体ウェハ３２等の切除を依り確実に行うために、本工程のダイシングは、ダイシングシート３１が部分的に切除される深さまで行う。例えば、ダイシングシート３１の上層が１００μｍ〜１５０μｍ程度部分的に切除されるまで、本工程のダイシングを行う。

更に、本工程では、半導体ウェハ３２とダイシングシート３１との間に第２シート６０を設けることにより、本工程での半導体ウェハ３２の破損が防止されている。具体的には、ダイシングシート３１は、柔らかい樹脂材料から成る。従って、第１ブレード３６による押圧力を上方から半導体ウェハ３２に加えると、第１ブレード３６が当接する部分の下方のダイシングシート３１が沈み込んで、半導体ウェハ３２に曲げ応力が作用し破損が生じる恐れがある。本形態では、ダイシングシート３１よりも硬く機械的強度に優れる第２シート６０を、半導体ウェハ３２の下面に設けている。従って、第２シート６０により上記した曲げ応力が低減されて、半導体ウェハ３２の割れが防止されている。

本工程により、半導体ウェハ３２から個別の半導体装置部３４が得られる。個々の半導体装置部３４は電気的にも分離しているので、プローブを外部電極１５に当接させて個々の半導体装置部３４の電気的特性等をテストすることができる。

更に本工程では、ダイシングにより形成される第１分離溝２４の下端部の断面は、滑らかな曲面と成っている。このことにより、後述するように、第１分離溝２４の内部に後に形成される側壁部２１を傾斜面にすることができる。

図６を参照して、次に、少なくとも第１分離溝２４が充填されるように、被覆樹脂２６を形成する。被覆樹脂２６は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂から成り、上方から少なくとも第１分離溝２４に充填されるように供給される。その後に、被覆樹脂２６を固化させるための加熱処理を行う。被覆樹脂２６の供給は、コーティングまたはスプレーによって行う。

ここで、第１分離溝２４の下端は、半導体ウェハ（半導体基板１１）の下面よりも下方に位置している。従って、第１分離溝２４に充填される被覆樹脂２６の下端も半導体ウェハの下面よりも下方に位置する。ここで、第１分離溝２４に充填された被覆樹脂２６は、図１に示す側壁部２１になる。従って、第１分離溝２４に充填された被覆樹脂２６の下端部分により、図１（Ｂ）に示す突出部２２が形成される。

更に、被覆樹脂２６を第１分離溝２４のみに充填されて且つ半導体装置部３４の上面に供給しないことにより、半導体基板１１の側面のみが側壁部２１により被覆された図１（Ｂ）に示す構造を得ることができる。

更に、この図に示すように、第１分離溝２４に充填され且つ、各半導体装置部３４の上面（被覆層１６の上面）も被覆されるように被覆樹脂２６を形成することで、図１（Ｃ）に示す構造を得ることができる。即ち、半導体基板１１の側面および裏面を、被覆樹脂２６から成る樹脂材料により被覆することができる。

本工程では、外部電極１５は被覆樹脂２６から外部に露出させる必要がある。従って、塗布された被覆樹脂２６により外部電極１５が被覆された場合は、エッチング等の除去処理を被覆樹脂２６に対して行って、被覆樹脂２６から外部電極１５を露出させる。または、半田等の金属から成る外部電極１５に対して濡れ性が悪い樹脂（例えばアクリル樹脂）を、被覆樹脂２６の材料として採用して、外部電極１５が被覆樹脂２６に被覆されないようにする。

図７を参照して、次に、各半導体装置部３４同士の間に位置する被覆樹脂２６を部分的に除去して、側面が樹脂材料により保護された状態で各半導体装置部３４を互いに分離する。図７（Ａ）は本工程を示す斜視図であり、図７（Ｂ）は断面図である。

図７（Ａ）を参照して、本工程では、第１分離溝２４を形成した先工程と同様に、ウェハリング３３により周囲から支持されたダイシングシート３１に貼着された半導体ウェハ３２に対してダイシングを行う。本工程でも、マトリックス状に配置された多数の半導体装置部３４の間に、格子状に規定されたダイシングライン３７に沿ってダイシングを行う。

図７（Ｂ）を参照して、本工程で用いる第２ブレード４３の幅は、先工程で第１分離溝２４を形成するために用いた第１ブレードよりも幅が狭い。具体的には、第１ブレードの幅が１５０μｍ〜２００μｍであったのに対し、本工程で用いる第２ブレード４３の幅は４０μｍ〜１００μｍ程度である。

本工程では、第２ブレード４３により、第１分離溝２４に充填された被覆樹脂２６の中央部を切除するようにダイシングが行われる。結果的に第２ブレード４３と同等の幅の第２分離溝２５が形成される。本工程で形成される第２分離溝２５の幅Ｗ２は、第１分離溝２４よりも狭く形成され、例えば４０μｍ〜１００μｍ程度である。

更に、本工程では、被覆樹脂２６の切除を確実に行うために、ダイシングシート３１が数十μｍ程度除去されるまで、第２ブレード４３を用いたダイシングを行う。

本工程により、第１分離溝２４に充填された被覆樹脂２６は部分的に切除されて、除去されずに残存する被覆樹脂２６により、各半導体装置部３４の半導体基板１１の側面が被覆される。半導体基板１１の側面を被覆して残存する被覆樹脂２６の厚みは、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度である。部分的に残存する被覆樹脂２６が、図１（Ａ）に示す側壁部２１となる。更に、側壁部２１の下端は、第１シート５８よりも下方に延在して、突出部２２を構成している。

図８を参照して、次に、半導体装置部３４をダイシングシート３１から分離する。図８（Ａ）は本工程を示す斜視図であり、図８（Ｂ）は断面図である。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）を参照して、本工程では、ダイシングシート３１に紫外線４０を照射した後に、各半導体装置部３４をダイシングシート３１から剥離する。本形態では、各半導体装置部３４は、接着層３５を介してダイシングシート３１の上面に接着されている。そして、この接着層３５は、紫外線が照射されると硬化して粘着力が低減する性質を有する。本工程では、ダイシングシート３１の下方から紫外線４０を照射して、接着層３５を硬化して接着力を低減させ、半導体装置部３４の剥離を容易にしている。ここでは、各半導体装置部３４の第１シート５８（蓋部３０）が、接着層３５の表面から剥離される。

ここで、側壁部２１の下端は、蓋部３０の下面よりも下方に突出して突出部２２を構成している。上記したように、第１分離溝２４の下端は曲面と成っているので、突出部２２の内側の側面は、湾曲であり傾斜が付いた形状となっている。

ここで、接着層３５が加熱により硬化して接着力が低減する性質を有する場合は、接着層３５を加熱した後に、各半導体装置部３４がダイシングシート３１から分離される。

上記した半導体装置部３４の分離が終了した後は、犠牲層５９を除去することで、空洞の冷却領域２７を構成する。具体的には、でんぷん等の洗浄により除去可能な材料から犠牲層５９が成る場合は、蓋部３０の開口部６１から洗浄を行って犠牲層５９を除去する。更に、加熱を行って液化した犠牲層５９を開口部６１から外部に取り去って、中空部である冷却領域２７を得ることもできる。

図９を参照して、次に、冷媒を供給する機能を有する供給装置５０を、突出部２２に嵌合させる。第１の実施の形態で述べたように、供給装置５０の筐体部５４の平面的な大きさは、半導体基板１１と同程度である。従って、筐体部５４を突出部２２に上方から押し込むと、筐体部５４の下部の外周部と、突出部２２の内部側面とは良好に嵌合する。即ち、両者の間には殆ど間隙が無い状態となり、冷媒が両者の間隙から外部に漏出してしまう恐れを低減できる。ここで、両者の間に接着材を塗布して密着強度を更に向上させても良い。

ここで、供給装置５０に設けた供給口５６および排出口５７の位置は、蓋部３０に設けた第２開口部２９および第１開口部２８に対応している。

上記した工程により、冷却機構を具備する半導体装置が製造される。

本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図であり、（Ｃ）は断面図である。 本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の半導体装置を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を示す断面図である。 従来の半導体装置の製造方法を示す図であり、（Ａ）−（Ｃ）は断面図である。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｄ 半導体装置
１１ 半導体基板
１２ 絶縁層
１３ 電極
１４ 配線
１５ 外部電極
１６ 被覆層
２１ 側壁部
２２ 突出部
２４ 第１分離溝
２５ 第２分離溝
２６ 被覆樹脂
２７ 冷却領域
２８ 第１開口部
２９ 第２開口部
３０ 蓋部
３１ ダイシングシート
３２ 半導体ウェハ
３３ ウェハリング
３４ 半導体装置部
３５ 接着層
３６ 第１ブレード
３７ ダイシングライン
４０ 紫外線
４３ 第２ブレード
５０ 供給装置
５１ 保護膜
５２ 導入部
５３ 導出部
５４ 筐体部
５５ 冷媒
５６ 供給口
５７ 排出口
５８ 第１シート
５９ 犠牲層
６０ 第２シート
６１ 開口部

Claims (10)

1. 回路素子と電気的に接続された電極が形成される第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有する半導体基板と、
   前記半導体基板の少なくとも側面を被覆する側壁部と、
   前記半導体基板の前記第２主面よりも厚み方向に突出する部分の前記側壁部から成る突出部と、
   前記半導体基板の前記第２主面および前記突出部により囲まれ、前記半導体基板を冷却させる冷媒が流通可能な冷却領域とを具備することを特徴とする半導体装置。
2. 前記突出部の内側に当接して前記冷却領域を塞ぎ、且つ前記冷媒が通過可能な開口部が形成された蓋部を具備することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 前記冷却領域に前記冷媒を供給する供給口と、前記冷却領域から前記冷媒を排出させる排出口とを備え、前記突出部に当接して前記冷却領域を塞ぐ供給装置を具備することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
4. 前記供給装置は、前記突出部の内壁に当接することを特徴とする請求項３記載の半導体装置。
5. 前記冷却領域に面する前記半導体基板の前記第２主面は保護膜により被覆されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
6. 複数の半導体装置部が形成され、前記半導体装置部の内部に形成された回路素子と電気的に接続された電極が配置された第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを具備する半導体ウェハを用意する第１工程と、
   後に除去される犠牲層を介して、前記半導体ウェハの前記第２主面をダイシングシートに貼着する第２工程と、
   前記半導体ウェハが分割され且つ前記ダイシングシートが部分的に除去されるようにダイシングを行い、前記半導体装置部を互いに分離する第１分離溝を形成する第３工程と、
   少なくとも前記第１分離溝が充填されるように被覆樹脂を形成する第４工程と、
   前記被覆樹脂の内部に前記第１分離溝よりも狭い第２分離溝を形成することにより前記被覆樹脂を分割し、前記半導体装置部の半導体基板の側面を被覆し且つ前記半導体基板の前記第２主面よりも厚み方向に突出する突出部を構成する側壁部を残存させる第５工程と、
   前記半導体装置部の犠牲層を除去することにより、前記半導体基板の前記第２主面と前記突出部により囲まれる冷却領域を形成する第６工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 前記第２工程では、前記犠牲層と前記ダイシングシートとの間に、前記半導体装置毎に開口部が設けられた第１シートを介在させ、
   前記第６工程では、前記第１シートの前記開口部から前記犠牲層を除去することを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記第２工程では、前記犠牲層と前記半導体ウェハとの間に、前記半導体ウェハの前記第２主面を保護する第２シートを介在させることを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
9. 前記半導体装置部を前記ダイシングシートから剥離した後に、
   前記冷却領域に前記冷媒を供給する供給口と、前記冷却領域から前記冷媒を排出させる排出口とを備える供給装置を、前記突出部に当接させて前記冷却領域を塞ぐ工程を具備することを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。
10. 前記供給装置を前記突出部の内壁に嵌合させることを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。
    

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