JP4410320B2 - 磁電変換素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂で覆われ、実装の際の良否の判定が破壊せずに出来、かつ極めて小型の、実装のための部分も含めた投影寸法が２ｍｍ×２ｍｍより小さい、新規な構造をもつ磁電変換素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁電変換素子は、ＶＴＲ、フロッピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ等のドライブモーター用の回転位置検出センサあるいはポテンシオメーター、歯車センサとして広く用いられている。これら電子部品の小型化に伴って、磁電変換素子もより小型化の要求が益々強まっている。
【０００３】
磁電変換素子の中、最も多く使用されているホール素子を例にして小型化の状況を説明する。最も小型のホール素子としては、旭化成電子株式会社のＨＷ１０６Ｃとして知られる素子があるが、その外形寸法は実装用の外部電極であるリードフレームを含めて、２．５×１．５ｍｍの投影寸法で高さが０．６ｍｍである。この素子は高さの低いことが特徴となっているが、感度である定電圧駆動時の出力電圧は、０．０５Ｔの磁界下、１Ｖの入力電圧の際にホール出力電圧が最大７４ｍＶの比較的小出力となっている。同じ条件でほぼ同じ出力のでる素子で小型のものとしては、ＨＷ１０５Ｃとして知られる素子があるが、その外形寸法はリードフレームを含めて、２．１×２．１ｍｍの投影寸法で高さが０．５５ｍｍである。
【０００４】
最大ホール出力電圧が２００ｍＶを超え、かつ比較的小型の素子としてはＨＷｌ０８Ａとして知られる素子がある。この素子の外形寸法は２．１×２．１ｍｍの投影寸法で高さが０．８ｍｍとなっている。ＨＷｌ０５Ｃの感度アップ素子として位置づけられるが、感度アップのために高さは大きくならざるを得ない。高感度ホール素子のペレットは、一般に高透磁率基板上に移動度の高い半導体薄膜が配置され、さらにその上に、ほぼ直方体の磁気収束用磁性体チップが載せられている構造をなしているが、該基板と該チップの高さによって感度アップ率が決まるからである。現状で高さが０．６ｍｍ以下でかつホール出力が１００ｍＶ以上のホール素子は作製されていない。
【０００５】
リードフレームを介在させない方式としてテープキヤ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、実装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、素子自体が樹脂で覆われにくい。
【０００６】
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・ボード方式で実装基板に実装するやり方がとられ、まさに小型化の要請に答えてきている。このような概念を磁電変換素子に適用することができれば良いが、素子を樹脂で覆わないとどうしても信頼性上に問題が生じるので、適用することはできない。
【０００７】
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。すなわち、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用等の薄型化がこの方法で可能となる。しかし、この方法では、平坦な表面のみに外部電極が形成されているので、その素子を実装する際には、素子を破壊しない限り実装の良否の判定が不可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
現状の磁電変換素子は、リードフレームのアイランドと呼ぶ部分に、内部電極を有する磁気に感ずる半導体薄膜から本質的になる、半導体装置を樹脂により固着し、リードフレームとそ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を覆うリードフレームの一部を含めた部分をモールドし、バリ取り、フオーミング、電磁気的検査等の工程を経て製造されている。図７は、このようにして製造されている、感度も高く、かつ小型の旭化成電子株式会社製のＨＷｌ０８Ａの外形を示す断面図である。
【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。その理由は次の通りである。すなわち、素子はモールドにより作製されるが、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からである。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からである。
【００１０】
本発明は、樹脂で覆われ、かつ極めて小さな投影面積や薄型化を可能とし、さらに実装の良否の判定が破壊せずに各種光学的手段によって観察することが可能となる、新しい構造の磁電変換素子と、一括して製造しうる該磁電変換素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁電変換素子は、基板上に磁気を感ずる半導体膜と内部電極を備え、該内部電極の上に該内部電極と同質または異質の導電性物体が形成され、かつ樹脂により覆われた磁電変換素子であって、該磁電変換素子を覆う樹脂は研磨面を有し、前記導電性物体の少なくとも一部が前記樹脂の研磨表面および該素子の横側面に露出しており、その露出部分が外部電極となることを特徴とする。
【００１２】
前記磁電変換素子は、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。
【００１３】
前記磁電変換素子において、前記導電性物体は、金属であってもよく、複数個の金属ボールを斜めに積層した積層体からなることができる。
【００１４】
前記磁電変換素子において、前記導電性物体は、導電性樹脂の単独、あるいは内部電極上に形成した導電性樹脂層と該導電性樹脂層上に載せた金属小片との積層構造体であってもよい。
【００１５】
前記磁電変換素子は、基板が高透磁率磁性体であり、磁気に感ずる半導体薄膜の感磁部が高透磁率磁性体によってサンドイッチされていることを特徴とする。
【００１６】
前記磁電変換素子において、前記高透磁率磁性体は、フェライトであることが好ましい。
【００１７】
前記磁電変換素子において、前記導電性物体の露出している部分にさらに金属を有していてもよい。
【００１８】
本発明の磁電変換素子の製造方法の第一の形態は、基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備する工程、該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せる工程、該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程、該樹脂の表面を該導電性物体が露出するまで研磨する工程、および半導体装置を個別に切断する工程を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の磁電変換素子の製造方法の第二の形態は、基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備する工程、該基板上の半導体装置を個別に切り離すように切れ目を入れる工程、該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せる工程、該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程、該樹脂の表面を該導電性物体が露出するまで研磨する工程、および半導体装置を個別に切断する工程を備えることを特徴とする。
【００２０】
前記磁電変換素子の製造方法の第二の形態は、前記半導体装置と反対側の基板を前記切れ目まで研磨する工程をさらに備える。
【００２１】
前記磁電変換素子の製造方法の第二の形態は、前記切れ目まで研磨する工程後、前記基板の研磨面に樹脂を覆う工程をさらに備える。
【００２２】
前記磁電変換素子の製造方法の第一および第二の形態において、前記導電性物体の研磨後表面に現れた部分にさらに金属層を付与することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、上述の課題に関する考察の結論から出発し、磁電変換素子全体の寸法を、実装用電極も含めてモールド寸法程度にする工夫からなされた。
【００２４】
すなわち、本発明は、基板上に形成された磁気を感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた半導体装置を有する磁電変換素子において、前記内部電極の上にこれと同質または異質の導電性物体が形成されていて、かつ樹脂により覆われた磁電変換素子であって、該導電性物体の少なくとも一部が該樹脂の表面および横側面に露出していて、その露出部分が外部電極となっていることを特徴とする、新規な構造をもった磁電変換素子を提供する。
【００２５】
また、本発明は、基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備する工程、該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せる工程、該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程、該樹脂の表面を該導電性物体が見えるまで研磨する工程、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磁電変換素子の製造方法を提供する。
【００２６】
このような構造にすることで、例えば、前述のような比較的感度の低い素子で０．９×０．９ｍｍの投影寸法で高さが０．１７ｍｍ、感度の高い素子でも同程度の投影寸法で、高さが０．３ｍｍといった極めて小型の磁電変換素子が可能になった。
【００２７】
本発明の半導体装置を構成する、磁気に感ずる半導体薄膜（受感部層）としては、インジウムアンチモン、ガリウム砒素、インジウム砒素等の化合物半導体あるいは（インジウム、ガリウム）−（アンチモン、砒素）の３元系または４元系化合物半導体薄膜から選択できる。いわゆる量子効果素子も使用できる。これらの化合物半導体薄膜は種々の基板上に形成されるが、該基板としてはシリコン、ガリウム砒素等の化合物半導体の基板、石英等のガラス基板、サファイア等の無機基板等を使用することができる。
【００２８】
より高い感度の半導体装置は、高透磁率磁性体、その上に形成されパターニングされた受感部層と電極部を有する半導体薄膜、さらにその上に載せられたほぼ直方体の磁気収束用磁性体チップが載せられたサンドイッチ構造をなしている。例えば、特公昭５１−４５２３４号公報には、移動度の高い半導体薄膜をこの構造体の装置にするための方法が示されている。すなわち、雲母等の結晶性基板上に化合物半導体薄膜を形成し、所望のパターニングを施した後、この半導体薄膜をエポキシ等の接着剤を用いて高透磁率磁性体に接着し、その後結晶性基板を除去する。次いで、半導体薄膜の受感部層の上に磁気収束用磁性体を載せることによって上記の積層構造の半導体装置を形成する方法である。このような半導体装置は、本発明の小型で高感度の磁電変換素子を作るのに好適である。この際、高透磁率強磁性体、磁気収束用チップの材料としては、パーマロイ、鉄珪素合金、ＭｎＺｎフェライト等の高透磁率フェライト、あるいはその他の高透磁率材料を用いることができる。そのうち、切断のし易さや、価格の安いことなどの理由から高透磁率フェライトが好適なものとして利用できる。
【００２９】
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。その際磁電変換素子として使用するために、１個の素子について２つ以上一般に４つの内部電極が一括して形成される。内部電極の材質としては、半導体薄膜の種類によって種々変える必要があるが、銀、金、パラジウム、アルミニウムの１種が少なくとも表層にあることが好ましい。例えば、銅の上にニッケルをつけ、さらにその上に金を形成する形態を取ることが出来る。その上に金属性パッドを積層する本発明の形態上、積層しやすい材質の内部電極を形成しておくことが必要である。それを満たすものならどのような金属層でできていてもよい。
【００３０】
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特長である。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。導電性物体の厚みが０．０２ｍｍ未満であると下記のような問題が生じる。すなわち、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層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、導電性物体の厚みは０．０２ｍｍ以上が実用上好ましい厚みである。また、前述した様に受感部層の上に磁気収束用磁性体をのせる場合、導電性物体の厚さはこの磁性体の厚さ以上になるのはもちろんである。さらに、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表れる導電性物体の形状が均一になるように所望の厚み以上の厚さで形成する。この際の導電性物体を内部電極上に形成する方法としては種々取りうる。まず、導電性物体が金属性バンプの場合では、一個毎の内部電極の上に金、銀、ハンダ等の金属のボールをワイヤバンピング法やスタツドバンプボンデイング法といったワイヤバンプ形成法として知られる方法によって載せていく方法である。一般のワイヤボンダあるいはそれを改良した専用のバンプボンダが好適に使用できる。これらの方法により、一個毎の内部電極の上に金等の金属性のボールを内部電極より大きくはみ出た形態で形成していく方法である。金属性ボールとしては、金、パラジウム、銀、アルミニウム、アルミニウムと他の合金、金と他の金属との合金あるいはハンダ等の金属が使用できる。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性ボール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。内部電極より大きくはみ出す方法として金属性ボールを斜めに積層することも可能である。所望の厚みが０．１ｍｍの場合、３つ金属性ボールの積層体を斜めに形成するような形態である。
【００３１】
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うる。あるいは、このような導電性樹脂を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うる。その場合、まず導電性樹脂を付着後、例えば金、銀、銅、真鍮、リン青銅等の内部電極より大きな小片をダイボンダーにより一個毎に載せていく方法を取りうる。この小片を載せる方法としては、また特公平７−１３９８７号公報に記載の方法、すなわち上述の金属性小片を振動によりトレーに振り込んでおき、その金属性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してそれらの電極に見合う大きさの金属性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。
【００３２】
本発明の磁電変換素子では、最終素子の横側面にも上記導電性物質が露出するように、載せるのがポイントであるから、該導電性物質の大きさは少なくとも内部電極の外側にはみ出るような大きさであることが必要である。
【００３３】
次いで、半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程が続く。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、ポリベンズイミダゾール樹脂、ポリスチレン、ポリサルホン樹脂、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。
【００３４】
次いで、樹脂層を研磨する工程を行う。本工程において、先述の導電性物体が表面に露出するようにする。露出した部分が外部電極となる。次のダイシング等による切断により、個別の磁電変換素子になる。この際、本発明の内部電極よりも大きい導電性物体を用いることによって、該素子の横側面も導電性物体が露出するようになる。このようにして、本発明の磁電変換素子の場合には、それを別の基板等に実装する際の実装の良否の判定が上面から何らかの光学的手段によって該横側面へのハンダ等の濡れを見て、非破壊的に観察することが可能になる。
【００３５】
導電性物体の種類によっては、外部基板等への実装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。本発明ではこのようにし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。
【００３６】
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。この際の樹脂としては、上記した半導体装置の上面に用いた樹脂を用いることができる。
【００３７】
また、上述の工程の場合には、基板の側面がむき出しのままになる。このような形態が不都合な場合には、次のようにすればよい。すなわち、多数個の半導体装置を準備する工程以後、導電性物体を内部電極部分に載せる工程の以前に基板上の半導体装置を個別に切り離す部分に切れ目を入れる工程を付加し、その後所望の厚さに導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せた後、樹脂で覆ってから表面を研磨し、さらに該半導体装置と反対側の基板を該切れ目まで研磨する工程を付加する。次いで、基板裏面に樹脂をコートすることにより、完全に半導体装置を覆った磁電変換素子を作ることができる。さらに、この際の樹脂として透明なものを用いると個別素子が格子状に目視できるので、半導体装置を個別に切断する際に切断操作が容易になる。このような基板を研磨する工程を加えると、例えばより高さの低い磁電変換素子が可能となる。
【００３８】
以上の工程で行われる研磨には、一般の適当な粉末を用いる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。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明による実施例を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００４０】
（実施例１）
本発明の小型の磁電変換素子の構造を、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は半導体装置の受感部層、４は金属性ボール、５は樹脂、６は外部接続用ハンダである。
【００４１】
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〜図３を用いて説明する。図２（Ａ）は磁電変換装置がシリコン基板１上に内部電極２と受感層３が多数個形成されている状態を示す。このようなウェハーは次のような工程を経て作った。径４インチ（１０．２ｃｍ）で厚さが０．３５ｍｍのシリコン基板上にコーニング社製７０５９ガラスを形成し、その上に移動度２０，０００ｃｍ2 ／Ｖ／ｓｅｃのＩｎＳｂ薄膜を形成した。フォトリソグラフィーの手法でホール素子パターンを形成した。受感部層の長さは３５０μｍ、幅は１７０μｍであった。一つのペレットの大きさは、０．８ｍｍ角であった。電極部は銅で形成し、ボールボンディングのための電極部２はニッケルおよび金を積層した構造とした。次に、このシリコン基板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てダイシングソーで基板１に０．１ｍｍ＋α（ここに、αは０．０２ｍｍ程度）の切れ目１ａを入れた状態を図２（Ｂ）に示している。そのウエハーをボールボンダーに載せ、内部電極部に金属性ボール４として金のボールを２段重ねで斜めに外側にせり出すように載せた状態を図２（Ｃ）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全体の厚みが０．０８ｍｍになった。次いで金属性ボール４を覆うだけの厚みに熱硬化性エポキシ樹脂５をポッティングして硬化した状態を図２（Ｄ）に示している。次いで樹脂の上面を上記金属性ボール４が露出し、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２（Ｅ）である。金が露出した部分を７で示す。次いで、該半導体装置と反対側の基板を該切れ目まで研磨し、基板の連絡が断たれて個別の素子の基板８に分離した状態を図３（Ａ）に示す。次いで基板を裏返してシリコンウェハー裏面に樹脂９をスピンコートし、さらに樹脂を硬化させ、ほぼ０．０２ｍｍの厚さに樹脂層を形成させた状態を図３（Ｂ）に示してある。次いで表面に露出した金電極の部分にハンダ層６を形成した状態を図３（Ｃ）に示す。図３（Ｃ）の状態のものを０．０５ｍｍ幅のブレードを使用しダイシングソーにより個別素子に分離した様子を図３（Ｄ）に示す。この際、積層した金の一部も同時にカットすることになるので、側面にも金が露出した部分１０が現れる。このようにして図１のような半導体素子が出来上がった。本実施例では０．９×０．９ｍｍ角で厚さが０．１７ｍｍの大きさのホール素子にした。
【００４２】
（実施例２）
本実施例の小型の、完全に樹脂で覆われた高感度磁電変換素子の構造を、断面透視図として図４に示す。１１はフェライト基板、１２は半導体装置の内部電極、１３は半導体装置の受感部層、１４は金属性ボール、１５は磁気収束用チップ、１６は外部接続用ハンダ、１９は樹脂である。
【００４３】
図４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５〜図６を用いて説明する。図５（Ａ）は磁電変換装置が高透磁率フェライト基板１１上に内部電極１２と受感部層１３が多数個形成されている状態を示す。このようなウェハーは次のような工程を経て作った。まず高透磁率フェライト上に半導体薄膜によるホール素子パターンを形成するには以下のような方法で行った。まず、壁開した雲母を蒸着基板にして、初めにＩｎ過剰のＩｎＳｂ薄膜を蒸着により形成し、次いで過剰のＩｎと化合物を形成するＳｂを過剰に蒸着する方法によって移動度４５，０００ｃｍ2 ／Ｖ／ｓｅｃのＩｎＳｂ薄膜を形成した。次に、５０ｍｍ角で、厚み０．３ｍｍのＭｎＺｎフェライトからなる高透磁率フェライトを準備し、上記のＩｎＳｂ薄膜上にポリイミド樹脂を滴下し、高透磁率フェライトをその上に重ね、重石を置いて２００℃で１２時間放置した。次に室温に戻し、雲母を剥ぎ取って高透磁率フェライト上にＩｎＳｂ薄膜が担持された構造体を作製した。次いで、このＩｎＳｂ薄膜上にフォトリソグラフィーの手法で多数のホール素子パターンを同時に形成した。それぞれの受感部層の長さは３５０μｍ、幅は１７０μｍであった。受感部層への配線部として鋼を半導体薄膜上に形成し、ボールボンディングのための内部電極部はその上にニッケルおよび金を積層した構造とした。一つのペレットの大きさ（一つのホール素子パターンおよび４つの内部電極部が担持されている高透磁率フェライトの寸法）は０．８ｍｍ角であった。
【００４４】
次に、特公平７−１３９８７号公報に記載の方法によって、厚みが０．１ｍｍで、一辺の長さが３５０μｍの直方体の高透磁率フェライトチップ１５を半導体薄膜の受感部層１３の上に、シリコーン樹脂を接着剤として載せた。
【００４５】
上記のようにして作製したウエハー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てダイシングソーで基板１１に０．１５ｍｍ＋α（αは０．０２ｍｍ程度）の切れ目１１ａを入れた状態を図５（Ｂ）に示している。この切れ目をつけるのはダイシングが好適に使用できるからである。そのウエハーをボールボンダーに載せ、内部電極部に金属性ボール１４として金ボール１を４段重ねで斜めに載せた状態を図５（Ｃ）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全体の厚みが０．１５ｍｍになった。金属性ボール１４を覆うだけの厚みに熱硬化性エポキシ樹脂１９をポッティングして硬化した状態を図５（Ｄ）に示している。次いで樹脂の上面を上記金属性ボール１４が露出し、金の全体の厚みがほぼ０．１３ｍｍとなるまで研磨した状態を示したのが図５（Ｅ）である。次いで基板を裏返してフェライト基板１１の裏面を研磨し切れ目１１ａまで研磨した状態を図６（Ａ）に示してある。次いで研磨したフェライト基板１１の裏面に熱硬化性エポキシ樹脂１９をスピンコーティングで塗布し、さらに樹脂を硬化させ、ほぼ０．０２ｍｍの厚さに樹脂層を形成させた状態を図６（Ｂ）に示す。次いで表面に露出した金属性バンプの部分に外部接続用ハンダ層１６を形成した状態を図６（Ｃ）に示す。
【００４６】
図６（Ｃ）の状態のものを０．０５ｍｍ幅のブレードを使用してダイシングソーにより個別素子に分離した状態を図６（Ｄ）に示す。この際、積層した金の一部も同時にカットすることになるので、側面にも金が露出した。このようにして図４のような磁電変換素子が出来上がった。本実施例では、ハンダ層は含めない寸法で０．９×０．９ｍｍ角で厚さが０．３ｍｍの大きさのホール素子にした。感度も１Ｖ、０．０５Ｔで２００ｍＶと極めて高いものであった。
【００４７】
（実施例３）
実施例１において金属性ボールとして金ボールに代えてリン青銅ボールを用いた場合について説明する。図２（Ａ）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ＳＴＡＹＨＯＬＤの熱可塑性樹脂を塗布し、溶剤を蒸発させて乾燥した。１５０度に加熱したダイボンダー上にウェハーを担持し、０．４ｍｍ角で厚さが０．２ｍｍ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。このリン青銅ボールは隣接する半導体素子の内部電極にまたがる大きさであった。その後、リン青銅ボールを覆うだけの厚みに熱硬化性エポキシ樹脂をポッティングして硬化させ、リン青銅層の厚みが０．１５ｍｍになるまで研磨した。以後の工程は実施例１と同様な工程を経て、０．９×０．９ｍｍ角で厚さが０．２７ｍｍの大きさのホール素子にした。
【００４８】
（実施例４）
実施例１において、シリコン基板上の半導体装置を個別に引き離すように切れ目を入れる工程および、半導体装置を反対側の基板を該切れ目まで研磨する工程を省略して、ホール素子を作った。特性は実施例１と同じであったが、素子断面はむき出しの素子であった。
【００４９】
これまでホール素子を例にして説明してきたが、本発明の概念および製造方法は他の磁電変換素子である半導体ＭＲや強磁性体ＭＲ，ＧＭＲにも適用できるのはもちろんである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明により、基板上に磁気を感ずる半導体薄膜と内部電極を備え、該内部電極の上に該内部電極と同質または異質の導電性物体が形成され、かつ樹脂により覆われた磁電変換素子であって、該導電性物体の少なくとも一部が該樹脂の表面および横側面に露出しており、その露出部分が外部電極となるようにしたことにより、半導体装置が樹脂で覆われ、実装時における実装の良否判定が破壊せずにでき、かつ極めて小さい半導体素子を得ることができる。
【００５１】
さらに、本発明により、基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備し、該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せ、該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆い、該樹脂の表面を該導電性物体が露出するまで研磨し、半導体装置を個別に切断するようにしたことにより、新規な構造の磁電変換素子を一括して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁電変換素子の一実施例の断面透視図である。
【図２】図１の磁電変換素子を作るための製造方法の工程図であり、（Ａ）はシリコン基板上に内部電極と受感部層が多数個形成された状態、（Ｂ）は基板に切れ目を入れた状態、（Ｃ）は内部電極部に金属性ボールを斜めに載せた状態、（Ｄ）は熱硬化性樹脂をポッティングした状態、および（Ｅ）は研磨した状態を示す。
【図３】図１の磁電変換素子を作るための製造方法の図２に続く工程図であり、（Ａ）は基板の裏面を研磨した状態、（Ｂ）は裏面に熱硬化性エポキシ樹脂をスピンコートし硬化させた状態、（Ｃ）は表面に露出した金電極の部分にハンダ層を形成した状態、および（Ｄ）は個別素子に分離した状態を示す。
【図４】本発明の磁電変換素子の他の実施例の断面図である。
【図５】図４の磁電変換素子を作るための製造方法の工程図であり、（Ａ）は高透磁率フェライト基板上に内部電極と能動層が多数個形成されている状態、（Ｂ）は基板に切れ目を入れた状態、（Ｃ）は内部電極部に金属性ボールを斜めに載せた状態、（Ｄ）は熱硬化性エポキシ樹脂をポッティングした状態、および（Ｅ）は研磨した状態を示す。
【図６】図４の磁電変換素子を作るための製造方法の図５に続く工程図であり、（Ａ）は基板の裏面を研磨した状態、（Ｂ）は裏面に熱硬化性エポキシ樹脂をスピンコートし硬化させた状態、（Ｃ）は表面に露出した金属性バンプの部分にハンダ層を形成した状態、および（Ｄ）は個別素子に分離した状態を示す。
【図７】比較例としてのこれまでの磁電変換素子の断面図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板
１ａ 切れ目
２ 内部電極
３ 受感部層（半導体薄膜）
４ 金属性ボール
５ 樹脂
６ 外部接続用ハンダ
７ 金属の露出した部分
８ 個別の基板
９ 樹脂
１０ 金属の露出した部分（側面）
１１ フェライト基板
１１ａ 切れ目
１２ 内部電極
１３ 受感部層（半導体薄膜）
１４ 金属性ボール
１５ 磁気収束用チップ
１６ 外部接続用ハンダ
１７ 金属の露出した部分
１８ 個別の基板
１９ 樹脂
２０ 金属の露出した部分（側面）
２１ フェライト基板
２２ 内部電極
２３ 受感部層（半導体薄膜）
２４ 金線
２５ 磁気収束用チップ
２６ リードフレーム
２７ モールド樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂で覆われ、実装の際の良否の判定が破壊せずに出来、かつ極めて小型の、実装のための部分も含めた投影寸法が２ｍｍ×２ｍｍより小さい、新規な構造をもつ磁電変換素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁電変換素子は、ＶＴＲ、フロッピーディスクやＣＤ−ＲＯＭ等のドライブモーター用の回転位置検出センサあるいはポテンシオメーター、歯車センサとして広く用いられている。これら電子部品の小型化に伴って、磁電変換素子もより小型化の要求が益々強まっている。
【０００３】
磁電変換素子の中、最も多く使用されているホール素子を例にして小型化の状況を説明する。最も小型のホール素子としては、旭化成電子株式会社のＨＷ１０６Ｃとして知られる素子があるが、その外形寸法は実装用の外部電極であるリードフレームを含めて、２．５×１．５ｍｍの投影寸法で高さが０．６ｍｍである。この素子は高さの低いことが特徴となっているが、感度である定電圧駆動時の出力電圧は、０．０５Ｔの磁界下、１Ｖの入力電圧の際にホール出力電圧が最大７４ｍＶの比較的小出力となっている。同じ条件でほぼ同じ出力のでる素子で小型のものとしては、ＨＷ１０５Ｃとして知られる素子があるが、その外形寸法はリードフレームを含めて、２．１×２．１ｍｍの投影寸法で高さが０．５５ｍｍである。
【０００４】
最大ホール出力電圧が２００ｍＶを超え、かつ比較的小型の素子としてはＨＷｌ０８Ａとして知られる素子がある。この素子の外形寸法は２．１×２．１ｍｍの投影寸法で高さが０．８ｍｍとなっている。ＨＷｌ０５Ｃの感度アップ素子として位置づけられるが、感度アップのために高さは大きくならざるを得ない。高感度ホール素子のペレットは、一般に高透磁率基板上に移動度の高い半導体薄膜が配置され、さらにその上に、ほぼ直方体の磁気収束用磁性体チップが載せられている構造をなしているが、該基板と該チップの高さによって感度アップ率が決まるからである。現状で高さが０．６ｍｍ以下でかつホール出力が１００ｍＶ以上のホール素子は作製されていない。
【０００５】
リードフレームを介在させない方式としてテープキヤ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、実装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、素子自体が樹脂で覆われにくい。
【０００６】
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・ボード方式で実装基板に実装するやり方がとられ、まさに小型化の要請に答えてきている。このような概念を磁電変換素子に適用することができれば良いが、素子を樹脂で覆わないとどうしても信頼性上に問題が生じるので、適用することはできない。
【０００７】
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。すなわち、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用等の薄型化がこの方法で可能となる。しかし、この方法では、平坦な表面のみに外部電極が形成されているので、その素子を実装する際には、素子を破壊しない限り実装の良否の判定が不可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
現状の磁電変換素子は、リードフレームのアイランドと呼ぶ部分に、内部電極を有する磁気に感ずる半導体薄膜から本質的になる、半導体装置を樹脂により固着し、リードフレームとそ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を覆うリードフレームの一部を含めた部分をモールドし、バリ取り、フオーミング、電磁気的検査等の工程を経て製造されている。図７は、このようにして製造されている、感度も高く、かつ小型の旭化成電子株式会社製のＨＷｌ０８Ａの外形を示す断面図である。
【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。その理由は次の通りである。すなわち、素子はモールドにより作製されるが、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からである。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からである。
【００１０】
本発明は、樹脂で覆われ、かつ極めて小さな投影面積や薄型化を可能とし、さらに実装の良否の判定が破壊せずに各種光学的手段によって観察することが可能となる、新しい構造の磁電変換素子と、一括して製造しうる該磁電変換素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁電変換素子は、基板上に磁気を感ずる半導体膜と内部電極を備え、該内部電極の上に該内部電極と同質または異質の導電性物体が形成され、かつ樹脂により覆われた磁電変換素子であって、該磁電変換素子を覆う樹脂は研磨面を有し、前記導電性物体の少なくとも一部が前記樹脂の研磨表面および該素子の横側面に露出しており、その露出部分が外部電極となることを特徴とする。
【００１２】
前記磁電変換素子は、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。
【００１３】
前記磁電変換素子において、前記導電性物体は、金属であってもよく、複数個の金属ボールを斜めに積層した積層体からなることができる。
【００１４】
前記磁電変換素子において、前記導電性物体は、導電性樹脂の単独、あるいは内部電極上に形成した導電性樹脂層と該導電性樹脂層上に載せた金属小片との積層構造体であってもよい。
【００１５】
前記磁電変換素子は、基板が高透磁率磁性体であり、磁気に感ずる半導体薄膜の感磁部が高透磁率磁性体によってサンドイッチされていることを特徴とする。
【００１６】
前記磁電変換素子において、前記高透磁率磁性体は、フェライトであることが好ましい。
【００１７】
前記磁電変換素子において、前記導電性物体の露出している部分にさらに金属を有していてもよい。
【００１８】
本発明の磁電変換素子の製造方法の第一の形態は、基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備する工程、該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せる工程、該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程、該樹脂の表面を該導電性物体が露出するまで研磨する工程、および半導体装置を個別に切断する工程を備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の磁電変換素子の製造方法の第二の形態は、基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備する工程、該基板上の半導体装置を個別に切り離すように切れ目を入れる工程、該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せる工程、該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程、該樹脂の表面を該導電性物体が露出するまで研磨する工程、および半導体装置を個別に切断する工程を備えることを特徴とする。
【００２０】
前記磁電変換素子の製造方法の第二の形態は、前記半導体装置と反対側の基板を前記切れ目まで研磨する工程をさらに備える。
【００２１】
前記磁電変換素子の製造方法の第二の形態は、前記切れ目まで研磨する工程後、前記基板の研磨面に樹脂を覆う工程をさらに備える。
【００２２】
前記磁電変換素子の製造方法の第一および第二の形態において、前記導電性物体の研磨後表面に現れた部分にさらに金属層を付与することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明は、上述の課題に関する考察の結論から出発し、磁電変換素子全体の寸法を、実装用電極も含めてモールド寸法程度にする工夫からなされた。
【００２４】
すなわち、本発明は、基板上に形成された磁気を感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた半導体装置を有する磁電変換素子において、前記内部電極の上にこれと同質または異質の導電性物体が形成されていて、かつ樹脂により覆われた磁電変換素子であって、該導電性物体の少なくとも一部が該樹脂の表面および横側面に露出していて、その露出部分が外部電極となっていることを特徴とする、新規な構造をもった磁電変換素子を提供する。
【００２５】
また、本発明は、基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備する工程、該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せる工程、該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程、該樹脂の表面を該導電性物体が見えるまで研磨する工程、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磁電変換素子の製造方法を提供する。
【００２６】
このような構造にすることで、例えば、前述のような比較的感度の低い素子で０．９×０．９ｍｍの投影寸法で高さが０．１７ｍｍ、感度の高い素子でも同程度の投影寸法で、高さが０．３ｍｍといった極めて小型の磁電変換素子が可能になった。
【００２７】
本発明の半導体装置を構成する、磁気に感ずる半導体薄膜（受感部層）としては、インジウムアンチモン、ガリウム砒素、インジウム砒素等の化合物半導体あるいは（インジウム、ガリウム）−（アンチモン、砒素）の３元系または４元系化合物半導体薄膜から選択できる。いわゆる量子効果素子も使用できる。これらの化合物半導体薄膜は種々の基板上に形成されるが、該基板としてはシリコン、ガリウム砒素等の化合物半導体の基板、石英等のガラス基板、サファイア等の無機基板等を使用することができる。
【００２８】
より高い感度の半導体装置は、高透磁率磁性体、その上に形成されパターニングされた受感部層と電極部を有する半導体薄膜、さらにその上に載せられたほぼ直方体の磁気収束用磁性体チップが載せられたサンドイッチ構造をなしている。例えば、特公昭５１−４５２３４号公報には、移動度の高い半導体薄膜をこの構造体の装置にするための方法が示されている。すなわち、雲母等の結晶性基板上に化合物半導体薄膜を形成し、所望のパターニングを施した後、この半導体薄膜をエポキシ等の接着剤を用いて高透磁率磁性体に接着し、その後結晶性基板を除去する。次いで、半導体薄膜の受感部層の上に磁気収束用磁性体を載せることによって上記の積層構造の半導体装置を形成する方法である。このような半導体装置は、本発明の小型で高感度の磁電変換素子を作るのに好適である。この際、高透磁率強磁性体、磁気収束用チップの材料としては、パーマロイ、鉄珪素合金、ＭｎＺｎフェライト等の高透磁率フェライト、あるいはその他の高透磁率材料を用いることができる。そのうち、切断のし易さや、価格の安いことなどの理由から高透磁率フェライトが好適なものとして利用できる。
【００２９】
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。その際磁電変換素子として使用するために、１個の素子について２つ以上一般に４つの内部電極が一括して形成される。内部電極の材質としては、半導体薄膜の種類によって種々変える必要があるが、銀、金、パラジウム、アルミニウムの１種が少なくとも表層にあることが好ましい。例えば、銅の上にニッケルをつけ、さらにその上に金を形成する形態を取ることが出来る。その上に金属性パッドを積層する本発明の形態上、積層しやすい材質の内部電極を形成しておくことが必要である。それを満たすものならどのような金属層でできていてもよい。
【００３０】
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特長である。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。導電性物体の厚みが０．０２ｍｍ未満であると下記のような問題が生じる。すなわち、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層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、導電性物体の厚みは０．０２ｍｍ以上が実用上好ましい厚みである。また、前述した様に受感部層の上に磁気収束用磁性体をのせる場合、導電性物体の厚さはこの磁性体の厚さ以上になるのはもちろんである。さらに、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表れる導電性物体の形状が均一になるように所望の厚み以上の厚さで形成する。この際の導電性物体を内部電極上に形成する方法としては種々取りうる。まず、導電性物体が金属性バンプの場合では、一個毎の内部電極の上に金、銀、ハンダ等の金属のボールをワイヤバンピング法やスタツドバンプボンデイング法といったワイヤバンプ形成法として知られる方法によって載せていく方法である。一般のワイヤボンダあるいはそれを改良した専用のバンプボンダが好適に使用できる。これらの方法により、一個毎の内部電極の上に金等の金属性のボールを内部電極より大きくはみ出た形態で形成していく方法である。金属性ボールとしては、金、パラジウム、銀、アルミニウム、アルミニウムと他の合金、金と他の金属との合金あるいはハンダ等の金属が使用できる。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性ボール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。内部電極より大きくはみ出す方法として金属性ボールを斜めに積層することも可能である。所望の厚みが０．１ｍｍの場合、３つ金属性ボールの積層体を斜めに形成するような形態である。
【００３１】
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うる。あるいは、このような導電性樹脂を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うる。その場合、まず導電性樹脂を付着後、例えば金、銀、銅、真鍮、リン青銅等の内部電極より大きな小片をダイボンダーにより一個毎に載せていく方法を取りうる。この小片を載せる方法としては、また特公平７−１３９８７号公報に記載の方法、すなわち上述の金属性小片を振動によりトレーに振り込んでおき、その金属性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してそれらの電極に見合う大きさの金属性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。
【００３２】
本発明の磁電変換素子では、最終素子の横側面にも上記導電性物質が露出するように、載せるのがポイントであるから、該導電性物質の大きさは少なくとも内部電極の外側にはみ出るような大きさであることが必要である。
【００３３】
次いで、半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程が続く。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、ポリベンズイミダゾール樹脂、ポリスチレン、ポリサルホン樹脂、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。
【００３４】
次いで、樹脂層を研磨する工程を行う。本工程において、先述の導電性物体が表面に露出するようにする。露出した部分が外部電極となる。次のダイシング等による切断により、個別の磁電変換素子になる。この際、本発明の内部電極よりも大きい導電性物体を用いることによって、該素子の横側面も導電性物体が露出するようになる。このようにして、本発明の磁電変換素子の場合には、それを別の基板等に実装する際の実装の良否の判定が上面から何らかの光学的手段によって該横側面へのハンダ等の濡れを見て、非破壊的に観察することが可能になる。
【００３５】
導電性物体の種類によっては、外部基板等への実装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。本発明ではこのようにし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。
【００３６】
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。この際の樹脂としては、上記した半導体装置の上面に用いた樹脂を用いることができる。
【００３７】
また、上述の工程の場合には、基板の側面がむき出しのままになる。このような形態が不都合な場合には、次のようにすればよい。すなわち、多数個の半導体装置を準備する工程以後、導電性物体を内部電極部分に載せる工程の以前に基板上の半導体装置を個別に切り離す部分に切れ目を入れる工程を付加し、その後所望の厚さに導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せた後、樹脂で覆ってから表面を研磨し、さらに該半導体装置と反対側の基板を該切れ目まで研磨する工程を付加する。次いで、基板裏面に樹脂をコートすることにより、完全に半導体装置を覆った磁電変換素子を作ることができる。さらに、この際の樹脂として透明なものを用いると個別素子が格子状に目視できるので、半導体装置を個別に切断する際に切断操作が容易になる。このような基板を研磨する工程を加えると、例えばより高さの低い磁電変換素子が可能となる。
【００３８】
以上の工程で行われる研磨には、一般の適当な粉末を用いる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。
【００３９】
【実施例】
次に、本発明による実施例を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００４０】
（実施例１）
本発明の小型の磁電変換素子の構造を、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は半導体装置の受感部層、４は金属性ボール、５は樹脂、６は外部接続用ハンダである。
【００４１】
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〜図３を用いて説明する。図２（Ａ）は磁電変換装置がシリコン基板１上に内部電極２と受感層３が多数個形成されている状態を示す。このようなウェハーは次のような工程を経て作った。径４インチ（１０．２ｃｍ）で厚さが０．３５ｍｍのシリコン基板上にコーニング社製７０５９ガラスを形成し、その上に移動度２０，０００ｃｍ2 ／Ｖ／ｓｅｃのＩｎＳｂ薄膜を形成した。フォトリソグラフィーの手法でホール素子パターンを形成した。受感部層の長さは３５０μｍ、幅は１７０μｍであった。一つのペレットの大きさは、０．８ｍｍ角であった。電極部は銅で形成し、ボールボンディングのための電極部２はニッケルおよび金を積層した構造とした。次に、このシリコン基板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てダイシングソーで基板１に０．１ｍｍ＋α（ここに、αは０．０２ｍｍ程度）の切れ目１ａを入れた状態を図２（Ｂ）に示している。そのウエハーをボールボンダーに載せ、内部電極部に金属性ボール４として金のボールを２段重ねで斜めに外側にせり出すように載せた状態を図２（Ｃ）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全体の厚みが０．０８ｍｍになった。次いで金属性ボール４を覆うだけの厚みに熱硬化性エポキシ樹脂５をポッティングして硬化した状態を図２（Ｄ）に示している。次いで樹脂の上面を上記金属性ボール４が露出し、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２（Ｅ）である。金が露出した部分を７で示す。次いで、該半導体装置と反対側の基板を該切れ目まで研磨し、基板の連絡が断たれて個別の素子の基板８に分離した状態を図３（Ａ）に示す。次いで基板を裏返してシリコンウェハー裏面に樹脂９をスピンコートし、さらに樹脂を硬化させ、ほぼ０．０２ｍｍの厚さに樹脂層を形成させた状態を図３（Ｂ）に示してある。次いで表面に露出した金電極の部分にハンダ層６を形成した状態を図３（Ｃ）に示す。図３（Ｃ）の状態のものを０．０５ｍｍ幅のブレードを使用しダイシングソーにより個別素子に分離した様子を図３（Ｄ）に示す。この際、積層した金の一部も同時にカットすることになるので、側面にも金が露出した部分１０が現れる。このようにして図１のような半導体素子が出来上がった。本実施例では０．９×０．９ｍｍ角で厚さが０．１７ｍｍの大きさのホール素子にした。
【００４２】
（実施例２）
本実施例の小型の、完全に樹脂で覆われた高感度磁電変換素子の構造を、断面透視図として図４に示す。１１はフェライト基板、１２は半導体装置の内部電極、１３は半導体装置の受感部層、１４は金属性ボール、１５は磁気収束用チップ、１６は外部接続用ハンダ、１９は樹脂である。
【００４３】
図４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５〜図６を用いて説明する。図５（Ａ）は磁電変換装置が高透磁率フェライト基板１１上に内部電極１２と受感部層１３が多数個形成されている状態を示す。このようなウェハーは次のような工程を経て作った。まず高透磁率フェライト上に半導体薄膜によるホール素子パターンを形成するには以下のような方法で行った。まず、壁開した雲母を蒸着基板にして、初めにＩｎ過剰のＩｎＳｂ薄膜を蒸着により形成し、次いで過剰のＩｎと化合物を形成するＳｂを過剰に蒸着する方法によって移動度４５，０００ｃｍ2 ／Ｖ／ｓｅｃのＩｎＳｂ薄膜を形成した。次に、５０ｍｍ角で、厚み０．３ｍｍのＭｎＺｎフェライトからなる高透磁率フェライトを準備し、上記のＩｎＳｂ薄膜上にポリイミド樹脂を滴下し、高透磁率フェライトをその上に重ね、重石を置いて２００℃で１２時間放置した。次に室温に戻し、雲母を剥ぎ取って高透磁率フェライト上にＩｎＳｂ薄膜が担持された構造体を作製した。次いで、このＩｎＳｂ薄膜上にフォトリソグラフィーの手法で多数のホール素子パターンを同時に形成した。それぞれの受感部層の長さは３５０μｍ、幅は１７０μｍであった。受感部層への配線部として鋼を半導体薄膜上に形成し、ボールボンディングのための内部電極部はその上にニッケルおよび金を積層した構造とした。一つのペレットの大きさ（一つのホール素子パターンおよび４つの内部電極部が担持されている高透磁率フェライトの寸法）は０．８ｍｍ角であった。
【００４４】
次に、特公平７−１３９８７号公報に記載の方法によって、厚みが０．１ｍｍで、一辺の長さが３５０μｍの直方体の高透磁率フェライトチップ１５を半導体薄膜の受感部層１３の上に、シリコーン樹脂を接着剤として載せた。
【００４５】
上記のようにして作製したウエハー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てダイシングソーで基板１１に０．１５ｍｍ＋α（αは０．０２ｍｍ程度）の切れ目１１ａを入れた状態を図５（Ｂ）に示している。この切れ目をつけるのはダイシングが好適に使用できるからである。そのウエハーをボールボンダーに載せ、内部電極部に金属性ボール１４として金ボール１を４段重ねで斜めに載せた状態を図５（Ｃ）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全体の厚みが０．１５ｍｍになった。金属性ボール１４を覆うだけの厚みに熱硬化性エポキシ樹脂１９をポッティングして硬化した状態を図５（Ｄ）に示している。次いで樹脂の上面を上記金属性ボール１４が露出し、金の全体の厚みがほぼ０．１３ｍｍとなるまで研磨した状態を示したのが図５（Ｅ）である。次いで基板を裏返してフェライト基板１１の裏面を研磨し切れ目１１ａまで研磨した状態を図６（Ａ）に示してある。次いで研磨したフェライト基板１１の裏面に熱硬化性エポキシ樹脂１９をスピンコーティングで塗布し、さらに樹脂を硬化させ、ほぼ０．０２ｍｍの厚さに樹脂層を形成させた状態を図６（Ｂ）に示す。次いで表面に露出した金属性バンプの部分に外部接続用ハンダ層１６を形成した状態を図６（Ｃ）に示す。
【００４６】
図６（Ｃ）の状態のものを０．０５ｍｍ幅のブレードを使用してダイシングソーにより個別素子に分離した状態を図６（Ｄ）に示す。この際、積層した金の一部も同時にカットすることになるので、側面にも金が露出した。このようにして図４のような磁電変換素子が出来上がった。本実施例では、ハンダ層は含めない寸法で０．９×０．９ｍｍ角で厚さが０．３ｍｍの大きさのホール素子にした。感度も１Ｖ、０．０５Ｔで２００ｍＶと極めて高いものであった。
【００４７】
（実施例３）
実施例１において金属性ボールとして金ボールに代えてリン青銅ボールを用いた場合について説明する。図２（Ａ）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ＳＴＡＹＨＯＬＤの熱可塑性樹脂を塗布し、溶剤を蒸発させて乾燥した。１５０度に加熱したダイボンダー上にウェハーを担持し、０．４ｍｍ角で厚さが０．２ｍｍ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。このリン青銅ボールは隣接する半導体素子の内部電極にまたがる大きさであった。その後、リン青銅ボールを覆うだけの厚みに熱硬化性エポキシ樹脂をポッティングして硬化させ、リン青銅層の厚みが０．１５ｍｍになるまで研磨した。以後の工程は実施例１と同様な工程を経て、０．９×０．９ｍｍ角で厚さが０．２７ｍｍの大きさのホール素子にした。
【００４８】
（実施例４）
実施例１において、シリコン基板上の半導体装置を個別に引き離すように切れ目を入れる工程および、半導体装置を反対側の基板を該切れ目まで研磨する工程を省略して、ホール素子を作った。特性は実施例１と同じであったが、素子断面はむき出しの素子であった。
【００４９】
これまでホール素子を例にして説明してきたが、本発明の概念および製造方法は他の磁電変換素子である半導体ＭＲや強磁性体ＭＲ，ＧＭＲにも適用できるのはもちろんである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明により、基板上に磁気を感ずる半導体薄膜と内部電極を備え、該内部電極の上に該内部電極と同質または異質の導電性物体が形成され、かつ樹脂により覆われた磁電変換素子であって、該導電性物体の少なくとも一部が該樹脂の表面および横側面に露出しており、その露出部分が外部電極となるようにしたことにより、半導体装置が樹脂で覆われ、実装時における実装の良否判定が破壊せずにでき、かつ極めて小さい半導体素子を得ることができる。
【００５１】
さらに、本発明により、基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備し、該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せ、該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆い、該樹脂の表面を該導電性物体が露出するまで研磨し、半導体装置を個別に切断するようにしたことにより、新規な構造の磁電変換素子を一括して製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁電変換素子の一実施例の断面透視図である。
【図２】図１の磁電変換素子を作るための製造方法の工程図であり、（Ａ）はシリコン基板上に内部電極と受感部層が多数個形成された状態、（Ｂ）は基板に切れ目を入れた状態、（Ｃ）は内部電極部に金属性ボールを斜めに載せた状態、（Ｄ）は熱硬化性樹脂をポッティングした状態、および（Ｅ）は研磨した状態を示す。
【図３】図１の磁電変換素子を作るための製造方法の図２に続く工程図であり、（Ａ）は基板の裏面を研磨した状態、（Ｂ）は裏面に熱硬化性エポキシ樹脂をスピンコートし硬化させた状態、（Ｃ）は表面に露出した金電極の部分にハンダ層を形成した状態、および（Ｄ）は個別素子に分離した状態を示す。
【図４】本発明の磁電変換素子の他の実施例の断面図である。
【図５】図４の磁電変換素子を作るための製造方法の工程図であり、（Ａ）は高透磁率フェライト基板上に内部電極と能動層が多数個形成されている状態、（Ｂ）は基板に切れ目を入れた状態、（Ｃ）は内部電極部に金属性ボールを斜めに載せた状態、（Ｄ）は熱硬化性エポキシ樹脂をポッティングした状態、および（Ｅ）は研磨した状態を示す。
【図６】図４の磁電変換素子を作るための製造方法の図５に続く工程図であり、（Ａ）は基板の裏面を研磨した状態、（Ｂ）は裏面に熱硬化性エポキシ樹脂をスピンコートし硬化させた状態、（Ｃ）は表面に露出した金属性バンプの部分にハンダ層を形成した状態、および（Ｄ）は個別素子に分離した状態を示す。
【図７】比較例としてのこれまでの磁電変換素子の断面図である。
【符号の説明】
１ シリコン基板
１ａ 切れ目
２ 内部電極
３ 受感部層（半導体薄膜）
４ 金属性ボール
５ 樹脂
６ 外部接続用ハンダ
７ 金属の露出した部分
８ 個別の基板
９ 樹脂
１０ 金属の露出した部分（側面）
１１ フェライト基板
１１ａ 切れ目
１２ 内部電極
１３ 受感部層（半導体薄膜）
１４ 金属性ボール
１５ 磁気収束用チップ
１６ 外部接続用ハンダ
１７ 金属の露出した部分
１８ 個別の基板
１９ 樹脂
２０ 金属の露出した部分（側面）
２１ フェライト基板
２２ 内部電極
２３ 受感部層（半導体薄膜）
２４ 金線
２５ 磁気収束用チップ
２６ リードフレーム
２７ モールド樹脂
Claims (10)
- 基板上に磁気を感ずる半導体膜と内部電極を備え、該内部電極の上に該内部電極と同質または異質の導電性物体が形成され、かつ樹脂により覆われた磁電変換素子であって、該磁電変換素子を覆う樹脂は研磨面を有し、前記導電性物体の少なくとも一部が前記樹脂の研磨表面および該素子の横側面に露出しており、その露出部分が外部電極となることを特徴とする磁電変換素子。
- 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に記載の磁電変換素子。
- 前記導電性物体が、複数個の金属ボールを斜めに積層した積層体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の磁電変換素子。
- 前記導電性物体が、導電性樹脂の単独、あるいは内部電極上に形成した導電性樹脂層と該導電性樹脂層上に載せた金属小片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に記載の磁電変換素子。
- 前記導電性物体の露出部分にさらに金属層を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁電変換素子。
- 基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備する工程、
該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せる工程、
該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程、
該樹脂の表面を該導電性物体が露出するまで研磨する工程、および
半導体装置を個別に切断する工程を備えることを特徴とする磁電変換素子の製造方法。 - 基板に形成された磁気に感ずる半導体薄膜と内部電極を備えた多数個の半導体装置を準備する工程、
該基板上の半導体装置を個別に切り離すように切れ目を入れる工程、
該内部電極部分に導電性物体を各半導体装置の切断面からはみ出るように載せる工程、
該半導体装置および該導電性物体をカバーするように樹脂で覆う工程、
該樹脂の表面を該導電性物体が露出するまで研磨する工程、および
半導体装置を個別に切断する工程を備えることを特徴とする磁電変換素子の製造方法。 - 該半導体装置と反対側の基板を該切れ目まで研磨する工程をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の磁電変換素子の製造方法。
- 該切れ目まで研磨する工程後、該基板の研磨面に樹脂を覆う工程をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の磁電変換素子の製造方法。
- 該導電性物体の研磨後表面に現れた部分にさらに金属層を付与することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の磁電変換素子の製造方法。
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