JP2017108191A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の信頼性を向上させる。【解決手段】半導体チップ３の裏面３ｂよりも面積が大きい上面１０ａを有するダイパッド１０の上面１０ａ上に半導体チップ３を搭載するボンディング工程を有する。また、ボンディング工程の後、ダイパッド１０の上面１０ａの反対側の下面１０ｂが露出するように、半導体チップ３を封止する封止体形成工程を有する。ここで、ダイパッド１０の上面１０ａは、半導体チップ３を搭載する領域の周囲に配置され、溝または複数の穴が形成された窪み部配置領域１３を備える。また、上面１０ａの表面粗さは、下面１０ｂの表面粗さよりも粗くする。【選択図】図２１

Description

本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、例えば半導体チップをダイパッド上に搭載する半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。

特開２００１−８５５９１号公報（特許文献１）や特開２００１−７７２７５号公報（特許文献２）には、半導体チップを搭載するダイパッド部（チップパッド）の上面および下面に細長い溝を形成することが記載されている。

特開２００１−８５５９１号公報 特開２００１−７７２７５号公報

半導体装置のパッケージ態様として、半導体チップを搭載するダイパッド（タブ）を封止体から露出させる、所謂、タブ露出型の半導体装置がある。タブ露出型の半導体装置は、半導体装置の外部への放熱経路の面積を大きくできるので、放熱性を向上させることができる。また、ダイパッドと半導体チップを電気的に接続することで、ダイパッドを端子として利用することができる。

このような半導体装置は、ダイパッドの平面積が半導体チップの平面積よりも大きくなる。しかし、ダイパッドの平面積が大きくなると、半導体チップを封止する封止体とダイパッドの剥離が発生し易くなり半導体装置の信頼性低下が問題となる。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、一実施の形態である半導体装置の製造方法は、半導体チップの裏面よりも面積が大きい第１面を有するダイパッドの前記第１面上に前記半導体チップを搭載するボンディング工程を有する。また、前記ボンディング工程の後、ダイパッドの前記第１面の反対側の第２面が露出するように、前記半導体チップ封止する封止体形成工程を有する。ここで、前記ダイパッドの前記第１面は、前記半導体チップを搭載する領域の周囲に配置され、溝または複数の穴が形成された窪み部配置領域を備える。また、前記第１面の表面粗さは、前記第２面の表面粗さよりも粗くするものである。

本願において開示される代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。

すなわち、本願において開示される代表的な実施の形態によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

一実施の形態である半導体装置の上面図である。 図１に示す半導体装置の下面図である。 図１に示す封止体を取り除いた状態で半導体装置の内部構造を示す透視平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図４に示すダイパッドの表面状態を模式的に示す説明図である。 図６とは別の半導体装置のダイパッドの表面状態を模式的に示す説明図である。 図３のＣ部の拡大平面図である。 図８のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。 図３に示す半導体装置の下面側を示す透視平面図である。 図１〜図１０に示す半導体装置の組み立てフローを示す説明図である。 図１１のリードフレーム準備工程で準備するリードフレームの全体構造を示す平面図である。 図１２に示す複数の製品形成領域のうちの一部の拡大平面図である。 図１３に示すリードフレームの拡大断面図である。 図１３に示すダイパッド上に、ボンディング材を介して半導体チップを搭載した状態を示す拡大平面図である。 図１４に示すダイパッド上に、ボンディング材を介して半導体チップを搭載した状態を示す拡大断面図である。 図１５に示す半導体チップと、複数のリードおよびダイパッドを、ワイヤを介して電気的に接続した状態を示す拡大平面図である。 図１６に示す半導体チップと複数のリードを、ワイヤを介して電気的に接続した状態を示す拡大断面図である。 図１７に示すリードフレームの製品形成領域に、封止体を形成した状態を示す拡大平面図である。 図１８に示すリードフレームの製品形成領域に、封止体を形成した状態を示す拡大断面図である。 図２０の一部を拡大した断面において、封止用の樹脂の流れを模式的に示す説明図である。 図２０に示す封止体から露出する複数のリードおよびダイパッドの露出面に金属膜（外装めっき膜、半田膜）を形成した状態を示す拡大断面図である。 図１１に示す外装めっき工程で金属膜を形成した複数のリードを、リードフレームの枠部から切断し、成形した状態を示す拡大平面図である。 図２３に示すリードフレームの吊りリードを切断し、枠部（ダム部）から切り離した状態を示す拡大平面図である。 図４に対する変形例である半導体装置を示す断面図である。 図２５に示す半導体装置の一部の拡大断面図である。 図８に対する変形例である半導体装置を示す拡大平面図である。 図９に対する他の変形例である半導体装置を示す拡大断面図である。 図９に対する他の変形例である半導体装置を示す拡大断面図である。

（本願における記載形式・基本的用語・用法の説明）
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。

同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を含むものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、ＳｉＧｅ（シリコン・ゲルマニウム）合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、Ｃｕ層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、Ｃｕ、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。

さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。

また、実施の形態の各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。

また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するため、あるいは領域の境界を明示するために、ハッチングやドットパターンを付すことがある。

以下の実施の形態で説明する技術はリードフレームを用いて製造する種々のパッケージタイプの半導体装置に適用可能であるが、本実施の形態では、一例として、外部端子である複数のリードが、封止体の側面において露出する、ＱＦＰ（Quad Flat Package）型の半導体装置に適用した実施態様について説明する。図１は本実施の形態の半導体装置の上面図、図２は、図１に示す半導体装置の下面図である。また、図３は、図１に示す封止体を取り除いた状態で半導体装置の内部構造を示す透視平面図である。また、図４は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図５は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

＜半導体装置＞
まず、本実施の形態の半導体装置１の構成の概要について、図１〜図５を用いて説明する。本実施の形態の半導体装置１は、ダイパッド（チップ搭載部、タブ）１０（図３〜図５参照）と、ダイパッド１０上にダイボンド材（接着材）８（図３〜図５参照）を介して搭載された半導体チップ３（図３〜図５参照）と、を備えている。また、半導体装置１は、半導体チップ３（ダイパッド１０）の隣（周囲）に配置された複数のリード（端子、外部端子）４と、半導体チップ３の複数のパッド（電極、ボンディングパッド）ＰＤ（図３、図４参照）と複数のリード４とを、それぞれ電気的に接続する複数のワイヤ（導電性部材）５（図３、図４参照）と、を有している。また、半導体装置１は半導体チップ３および複数のワイヤ５を封止する封止体（樹脂体）７を備えている。また、ダイパッド１０には、複数の吊りリード９が接続されている。

＜外観構造＞
まず、半導体装置１の外観構造について説明する。図１に示す封止体（樹脂体）７の平面形状は矩形状からなり、本実施の形態では、例えば、正方形である。詳細には、各角部が面取り加工されており、これにより封止体７の欠けを抑制している。封止体７は上面７ａと、この上面７ａとは反対側の下面（裏面、実装面）７ｂ（図２参照）と、この上面７ａと下面７ｂとの間に位置する側面７ｃとを有している。側面７ｃは、図４に示すように傾斜面となっている。封止体７の角部とは、封止体７の四辺（四つの主辺）のうち、交差する任意の二辺（二つの主辺）の交点である角の周辺領域を含んでいる。なお、厳密には、図１に示すように、封止体７の角部は、一部が面取り加工されているので、主辺の交点は封止体７の角部よりも外側に配置される。しかし、面取り加工部は、主辺の長さと比較して十分に小さいため、本願では、面取り加工部の中心を封止体７の角と見做して説明する。つまり、本願においては、封止体７の四辺（四つの主辺）のうち、任意の二辺（二つの主辺）が交差する領域であって、該領域が面取り加工されている場合にはその面取り加工部が角部に相当し、該領域が面取り加工されていない場合には、任意の二辺（二つの主辺）の交点が角部に相当する。以下、本願において、封止体７の角部と説明するときは、特に異なる意味、内容で用いている旨を明記した場合を除き、上記と同様の意味、内容として用いる。

また、図１および図２に示すように、半導体装置１では、封止体７の各辺（各主辺）に沿って、それぞれ複数のリード４が配置されている。複数のリード４は、それぞれ金属材料からなり、本実施の形態では、例えば銅（Ｃｕ）、または銅（Ｃｕ）からなる基材の表面に例えばニッケル（Ｎｉ）からなる金属膜（図示は省略）が形成された積層金属膜から成る。また、図１および図２に示す例では、複数のリード４のそれぞれは、封止体７の側面７ｃから一部（アウタリード部４ｂ）が外側に突出し、封止体７の外側において、ガルウィング状に形成されている。言い換えれば、複数のリード４のアウタリード部４ｂは、それぞれ複数の屈曲部を備え、アウタリード部４ｂの端部は、封止体７の下面７ｂよりも低い位置に配置される。またリード４の封止体７からの露出部（アウタリード部４ｂ）には、金属膜ＳＤが形成され、前記した基材の下面を覆っている。金属膜ＳＤは、例えばめっき法により形成された半田膜（外装めっき膜）から成り、リード４を図示しない実装基板側の端子と接合する際に接合材として機能する。

本実施の形態の金属膜ＳＤは、鉛（Ｐｂ）を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田からなり、例えば錫（Ｓｎ）のみ、錫−ビスマス（Ｓｎ−Ｂｉ）、または錫−銅−銀（Ｓｎ−Ｃｕ−Ａｇ）などである。ここで、鉛フリー半田とは、鉛（Ｐｂ）の含有量が０．１ｗｔ％以下のものを意味し、この含有量は、ＲｏＨＳ（Restriction of Hazardous Substances）指令の基準として定められている。

また、図２に示すように、ダイパッド（チップ搭載部、タブ）１０の下面１０ｂは、封止体７の下面７ｂにおいて、封止体７から露出している。つまり、半導体装置１は、ダイパッド露出型（タブ露出型）の半導体装置である。

ダイパッド１０は、封止体７よりも熱伝導率が高い金属材料からなり、本実施の形態では、例えば銅（Ｃｕ）、または銅（Ｃｕ）からなる基材の表面に例えばニッケル（Ｎｉ）からなる金属膜（図示は省略）が形成された積層金属膜から成る。このように、ダイパッド露出型の半導体装置は、熱伝導率が封止体７よりも高い、例えば、銅（Ｃｕ）などの金属部材（ダイパッド１０）を露出させることで、ダイパッド１０が露出しない半導体装置と比較して、パッケージの放熱性を向上させることができる。また、半導体装置１を図示しない実装基板に実装する際に、ダイパッド１０の下面１０ｂを実装基板の端子と、例えば半田材（接合材）を介して接続すれば、半導体装置１で発生した熱をさらに効率的に実装基板側に放熱することができる。

また、図３および図４に示すように、本実施の形態では、半導体チップ３とダイパッド１０を電気的に接続し、ダイパッド１０を外部端子として利用する。このようにダイパッド１０の下面１０ｂを露出させて、図示しない実装基板と電気的に接続することで、半導体装置１の端子配置スペースを有効に活用することができる。また、ダイパッド１０には、例えば、基準電位（例えば接地電位）が供給される。半導体装置１の電気的特性を向上させる観点から、基準電位を供給する端子は、伝送経路の面積を大きくすることが好ましい。つまり、図３や図４に示すように、基準電位が供給される外部端子として、ダイパッド１０を利用することで、伝送経路の面積を拡大させて、半導体装置１の電気的特性を向上させることができる。

また、図２に示す例では、ダイパッド１０の下面１０ｂには、実装時に接合材として機能する金属膜ＳＤが形成され、前記基材の下面を覆っている。金属膜ＳＤは前記したように例えばめっき法により形成された半田膜である。このようにダイパッド１０の露出面に金属膜ＳＤを形成することで、ダイパッド１０を図示しない実装基板の端子と接続し易くすることができる。

＜内部構造＞
次に、半導体装置１の内部構造について説明する。図３に示すように、ダイパッド１０の上面（チップ搭載面）１０ａは、平面形状が四角形（四辺形）から成る。本実施の形態では、例えば正方形である。また、本実施の形態では、半導体チップ３の外形サイズ（図４に示す裏面３ｂの平面サイズ）よりも、ダイパッド１０の外形サイズ（平面サイズ）の方が大きい。このように半導体チップ３を、その外形サイズよりも大きい面積を有するダイパッド１０に搭載し、図２に示すようにダイパッド１０の下面１０ｂを封止体７から露出させることで、放熱性を向上させることができる。ダイパッド１０のその他の詳細な構造は後述する。

また、図３に示すようにダイパッド１０の周囲（半導体チップ３の周囲）には、複数のリード４が配置される。図４に示すように複数のリード４のそれぞれは、封止体７に封止されるインナリード部４ａと、封止体７から露出するアウタリード部４ｂを備える。またアウタリード部４ｂの表面（上面、下面、および側面）には、金属膜ＳＤが形成されている。また、インナリード部４ａには、ワイヤ５を接合するワイヤボンディング領域が含まれる。

また、図３に示すように、ダイパッド１０には、複数の吊りリード９が接続（連結）されている。複数の吊りリード９は、それぞれ一方の端部が、平面視において四角形を成すダイパッド１０の角部（角）に接続されている。また複数の吊りリード９はそれぞれ他方の端部が封止体７の角部に向かって延び、角部において封止体７から露出している。

ところで、図４に示すように、ダイパッド１０は、インナリード部４ａと異なる高さに配置（オフセット配置）されている。詳しくは、ダイパッド１０は、インナリード部４ａよりも低い位置に配置（ダウンセット配置）されている。本実施の形態のようにリード４がガルウィング状に形成されたパッケージでは、リード４は封止体７の側面７ｃにおいて、上面７ａと下面７ｂの中間となる位置から導出することが好ましい。インナリード部４ａを封止体７でしっかりと固定するためである。一方、ダイパッド１０を、封止体７から露出させるためには、インナリード部４ａと異なる高さに配置する必要がある。このため、本実施の形態では、ダイパッド１０をオフセット配置（ダウンセット配置）している。

このようにオフセット配置する方法として、本実施の形態では、ダイパッド１０を支持する複数の吊りリード９のそれぞれに、傾斜部９ａ（図５参照）を形成している。これにより、ダイパッド１０をオフセット配置（ダウンセット配置）することができる。

また、図３に示すようにダイパッド１０上には、半導体チップ３が搭載されている。半導体チップ３はダイパッド１０の中央に位置するチップ搭載領域１０ｄ（図４、図５参照）上に搭載されている。図４に示すように半導体チップ３は、裏面３ｂがダイパッド１０の上面１０ａと対向した状態で、ダイボンド材（接着材）８を介してダイパッド１０上に搭載されている。つまり、複数のパッドＰＤが形成された表面（主面）３ａの反対面（裏面３ｂ）をチップ搭載面（上面１０ａ）と対向させる、所謂、フェイスアップ実装方式により搭載されている。このダイボンド材８は、半導体チップ３をダイボンディングする際の接着材であって、例えばエポキシ系の接着材、あるいは、エポキシ系の熱硬化性樹脂に、銀（Ａｇ）などから成る金属粒子を含有させた導電性接着材を用いる。

図３に示すように、ダイパッド１０上に搭載される半導体チップ３の平面形状は四角形から成る。本実施の形態では、例えば、正方形である。また、図４に示すように、半導体チップ３は、表面（主面、上面）３ａと、表面３ａとは反対側の裏面（主面、下面）３ｂと、この表面３ａと裏面３ｂとの間に位置する側面とを有している。そして、図３および図４に示すように、半導体チップ３の表面３ａには、複数のパッド（ボンディングパッド）ＰＤが形成されており、本実施の形態では、複数のパッドＰＤが表面３ａの各辺に沿って形成されている。また、図示は省略するが、半導体チップ３の主面（詳しくは、半導体チップ３の基材（半導体基板）の上面に設けられた半導体素子形成領域）には、複数の半導体素子（回路素子）が形成されており、複数のパッドＰＤは、半導体チップ３の内部（詳しくは、表面３ａと図示しない半導体素子形成領域の間）に配置される配線層に形成された配線（図示は省略）を介して、この半導体素子と電気的に接続されている。

半導体チップ３（詳しくは、半導体チップ３の半導体基板）は、例えばシリコン（Ｓｉ）から成る。また、表面３ａには、半導体チップ３の基材および配線を覆う絶縁膜が形成されており、複数のパッドＰＤのそれぞれの表面は、この絶縁膜に形成された開口部において、絶縁膜から露出している。また、このパッドＰＤは金属からなり、本実施の形態では、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる。なお、パッドＰＤは、アルミニウム（Ａｌ）を主体とする合金層を採用してもよい。

また、図３に示すように、半導体チップ３の周囲（詳しくは、ダイパッド１０の周囲）には、例えば、ダイパッド１０と同じ銅（Ｃｕ）から成る複数のリード４が配置されている。そして、半導体チップ３の表面３ａに形成された複数のパッド（ボンディングパッド）ＰＤは、複数のリード４と、複数のワイヤ（導電性部材）５を介してそれぞれ電気的に接続されている。ワイヤ５は、例えば、金（Ａｕ）から成り、ワイヤ５の一部（例えば一方の端部）がパッドＰＤに接合され、他部（例えば他方の端部）がリード４のボンディング領域に接合されている。なお、図示は省略するが、リード４のボンディング領域の表面には、例えば、銀（Ａｇ）、あるいは金（Ａｕ）から成るめっき膜を形成することが好ましい。リード４（インナリード部４ａ）のボンディング領域（ワイヤボンディング領域）の表面に、銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）から成るめっき膜を形成することにより、金（Ａｕ）からなるワイヤ５との接合強度を向上させることができる。

また、本実施の形態では、複数のパッドＰＤのうちの一部は、ワイヤ（導電性部材）５ｂを介してダイパッド１０のワイヤボンディング領域と電気的に接続されている。言い換えれば、半導体チップ３の複数のパッドＰＤに接続される複数のワイヤ５には、複数のパッドＰＤと複数のリード４を電気的に接続する複数のワイヤ５ａと、パッドＰＤとダイパッド１０を電気的に接続するワイヤ５ｂが含まれる。このようにワイヤ５ｂを介して半導体チップ３のパッドＰＤとダイパッド１０を電気的に接続することにより、ダイパッド１０を外部端子として活用する事ができる。例えば、前記したように、ダイパッド１０には、基準電位（例えば接地電位）が供給され、ダイパッド１０およびワイヤ５ｂを介して半導体チップ３に基準電位が供給される。

＜ダイパッドの詳細構造＞
次に、図２〜図４に示すダイパッド１０の詳細な構造と、その構造とすることにより得られる効果について説明する。図６は、図４に示すダイパッドの表面状態を模式的に示す説明図、図７は図６とは別の半導体装置のダイパッドの表面状態を模式的に示す説明図である。また、図８は、図３のＣ部の拡大平面図、図９は、図８のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。また、図１０は図３に示す半導体装置の下面側を示す透視平面図である。なお、図９では、ワイヤ５の一部（ワイヤ５ａ）がリード４に接続され、ワイヤ５の他の一部（ワイヤ５ｂ）がダイパッド１０に接続されることを明示するため、ワイヤ５ａ、５ｂをそれぞれ点線で示している。

本実施の形態の半導体装置１は、図１〜図５を用いて説明したように、ダイパッド１０の平面積が、半導体チップ３の裏面３ｂの平面積よりも大きい。そして、図４に示すように半導体チップ３の平面積よりも大きいダイパッド１０の下面１０ｂを封止体７から露出させる。しかし、ダイパッド１０の平面積が大きくなると、半導体チップ３を封止する封止体７とダイパッド１０の剥離が発生し易くなり半導体装置１の信頼性低下が問題となる。例えば、半導体チップ３とダイパッド１０は、線膨張係数が異なるので、温度サイクルが印加されることにより、半導体チップ３とダイパッド１０の接着界面で剥離が生じ易くなる。詳しくは、半導体チップ３を接着固定するダイボンド材８とダイパッド１０の接着界面において、温度サイクル負荷に起因する応力が発生し、該応力により剥離が発生する。この温度サイクル負荷に起因する応力は、ダイパッド１０の平面積に比例して大きくなるので、ダイパッド１０の平面積が大きくなると、剥離が発生し易くなる。

そして、ダイパッド１０とダイボンド材８の接着界面で剥離が発生した後、さらに温度サイクル負荷が印加されると、剥離の発生箇所を起点としてダイパッド１０の周縁部（側面１０ｃ）に向かって（ダイパッド１０の上面１０ａに沿って）、剥離が進展する。また、ダイパッド１０のチップ搭載領域１０ｄと側面１０ｃの間では、封止体７とダイパッド１０の上面１０ａが密着しているが、ダイパッド１０と封止体７の密着強度は、ダイパッド１０とダイボンド材８の密着強度と比較して同程度またはそれ以下である。このため、前記した剥離は、ダイパッド１０と封止体７の密着界面まで進展する。

ダイパッド１０と封止体７の密着性が低下すると、ダイパッド１０の封止体７からの脱落、等の原因となるため、半導体装置１の信頼性低下を抑制する観点からは、剥離の進展を防止または抑制することが好ましい。特に、本実施の形態のように、ダイパッド１０の上面１０ａの一部にワイヤ５ｂを接合する場合には、剥離がワイヤ５ｂとダイパッド１０の接合部まで進展すると、ワイヤ５ｂが断線する原因になる。したがって、半導体装置１の電気的信頼性を向上させる観点から、剥離の進展を防止または抑制することが好ましい。

そこで、本願発明者は、剥離の進展を防止または抑制する技術について検討した。まず、ダイパッド１０の上面１０ａの表面粗さを下面１０ｂの表面粗さよりも粗くすることで、ダイパッド１０と封止体７の密着面積を広くして、剥離の進展を抑制する構成について検討した。なお、本検討では、図７に示すように、上面１０ａの表面粗さを粗くする効果を検証するため、図６に示す穴（窪み部）１１は設けない構造の半導体装置において、ダイパッド１０の上面１０ａの表面粗さを粗くして評価した。また、上面１０ａの表面粗さを粗くする方法は、例えばニッケル膜などのめっき膜を形成する際に、故意に表面の粗いめっき金属表面を析出させる、所謂、粗化めっき法を用いた。粗化めっき法では、電気めっき時の電流密度やめっき液（金属イオン）の供給速度等を低下させることで、故意に表面の粗いめっき金属表面を析出させることができる。また、表面粗さの程度を表す指標として、平坦面に対する単位面積あたりの表面積の比（Ｓｒ）を用いて説明する。なお、表面粗さの程度を表す指標として、他に、単位長さあたりの凹凸量の平均値（Ｒａ）などがある。本願発明者が実験的に確認した所、Ｓｒ＝１．２の時、Ｒａは３０ｎｍ程度、Ｓｒ＝１．６の時、Ｒａは８０ｎｍ程度となることが判っている。

本願発明者は、図６に示す複数の穴（窪み部）１１を設けない構造の半導体装置Ｈ１（図７参照）において、ダイパッド１０の上面１０ａの表面粗さを、Ｓｒ＝１．２、１．４、１．６のそれぞれに設定して評価した。評価の結果、いずれの場合でも剥離はダイパッド１０のワイヤボンディング領域（図７に示すボンディング領域１２）まで進展することが判った。つまり、図７に示すように、ダイパッド１０の上面１０ａの表面粗さを下面１０ｂの表面粗さよりも粗くするのみでは、剥離の進展を十分に抑制できないことが判った。

そこで、本願発明者は、図７に示すように、ダイパッド１０の上面１０ａの表面粗さを下面１０ｂよりも粗くすることに加え、図８に示すように、ワイヤ５ｂがダイパッド１０に接合されるボンディング領域（ワイヤボンディング領域）１２と、半導体チップ３が搭載されるチップ搭載領域１０ｄの間に、複数の穴１１が形成された窪み部配置領域１３（図８において、ハッチングを付して示す領域）を設けた。つまり、本実施の形態のダイパッド１０の上面１０ａは、チップ搭載領域１０ｄと複数のリード４の間に位置し、ワイヤ５ｂを接合するボンディング領域１２を備える。また、上面１０ａは、ボンディング領域１２とチップ搭載領域１０ｄの間に配置され、複数の穴１１が形成された窪み部配置領域１３とを備える。さらに、図６に示すように、チップ搭載領域１０ｄ、ボンディング領域１２、および窪み部配置領域１３を含めた上面１０ａの表面粗さは、下面１０ｂの表面粗さよりも粗い。

上記構成で剥離の進展を防止または抑制する効果を評価した結果、窪み部配置領域１３において剥離の進展が阻害され、ボンディング領域１２までは剥離が到達し難くなることが判った。つまり、剥離の進展を抑制できることが判った。特に、上面１０ａの表面粗さをＳｒ＝１．４以上とすれば、窪み部配置領域１３において剥離の進展をほぼ確実に停止させられることが判った。

なお、確認のため、図８および図９に示す構成において、ダイパッド１０の上面１０ａに図６に示すような粗化めっきを施さない半導体装置（図示は省略）についても評価を行った。この結果、粗化めっきを施さず、上面１０ａの表面粗さが、下面１０ｂの表面粗さと同程度である場合には、複数の穴１１が形成された窪み部配置領域１３を設けても、剥離の進展を十分に抑制できないことが判った。つまり、窪み部配置領域１３を設け、かつ、窪み部配置領域１３を含む上面１０ａの表面粗さを下面１０ｂよりも粗くすることで、剥離の進展を抑制できることが判った。

また、図８に示すように窪み部配置領域１３に複数の穴１１を形成する場合、剥離の進展を停止させる観点から、隣り合う穴１１の間隔Ｗ１を穴１１の開口径Ｗ２の２倍以下とすることが好ましい。また、隣り合う穴１１の間隔Ｗ１を穴１１の開口径Ｗ２以下とすれば、より確実に剥離の進展を停止できる点で特に好ましい。

また、本実施の形態では、剥離の進展を抑制する窪み部配置領域１３をボンディング領域１２とチップ搭載領域１０ｄの間に設けることで、チップ搭載領域１０ｄ側からの剥離の進展がボンディング領域１２まで進展することを抑制できる。つまり、ワイヤ５ｂとダイパッド１０が接合されるボンディング領域１２では剥離が発生し難いので、例えばワイヤ５ｂの破断などによる電気的接続信頼性低下を抑制できる。

ところで、ダイパッド１０と封止体７が剥離する原因として、半導体チップ３とダイパッド１０の接着部で剥離が発生し、該剥離がダイパッド１０の周縁部に進展するモードについて説明した。しかし、本実施の形態のようにダイパッド１０の下面１０ｂを封止体７から露出させるタイプの半導体装置の場合、ダイパッド１０と封止体７が剥離する原因には、他のモードがある。すなわち、ダイパッド１０の露出部（下面１０ｂ）における封止体７とダイパッド１０の密着界面から水分が侵入し、この水分により封止体７とダイパッド１０が剥離する場合がある。

この剥離の原因となる水分は、主にパッケージの外部から侵入する。ダイパッド１０の露出部の端部において、封止体７とダイパッド１０が密着していれば水分の侵入を防止できる。しかし、ダイパッド１０と封止体７の間に隙間がある場合、隙間に侵入した水分がダイパッド１０に沿って内部に侵入し、ダイパッド１０と封止体７の密着性を低下させる。ダイパッド１０の下面１０ｂが露出するように封止体７を形成する場合、ダイパッド１０の下面１０ｂの周縁部が余分な樹脂で覆われる状態となる場合がある。この余分な樹脂は、樹脂バリ、あるいはレジンフラッシュと呼ぶ。ダイパッド１０の下面１０ｂの周縁部に樹脂バリが形成されると、ダイパッド１０の下面１０ｂの接続面積が制限される。また、後の工程において、樹脂バリが落下することによる機能阻害を発生させる原因になるので、樹脂バリを除去するバリ除去工程が必要となる。しかし、この工程では例えばアルカリ薬液中などで樹脂バリとダイパッド１０の界面を電気分解によって乖離させ除去する方法をとるため、封止体７とダイパッド１０の間に隙間が形成され易くなる。つまり、樹脂バリの発生を抑制することにより、バリ除去工程を省略、またはバリ除去による樹脂へのストレスを軽減することができ、ダイパッド１０と封止体７が剥離することを抑えることができる。

そこで、本願発明者は、樹脂バリの発生を抑制する技術について検討を行い、本実施の形態の構成を見出した。すなわち、図１０に示すように、半導体装置１は、ダイパッド１０の下面１０ｂの周縁部に下面１０ｂに連なる段差部１４が設けられている。言い換えれば、ダイパッド１０は側面１０ｃの内側に、側面１０ｃに連なる下面（面、段差面）１４ａを備え、下面１４ａは上面１０ａと下面１０ｂの間の高さに位置する。図１０に示すように、段差部１４は、ダイパッド１０の下面１０ｂの周縁部を全周に亘って連続的に囲むように形成されている。また、半導体装置１は、ダイパッド１０の下面１０ｂの中央部と段差部１４の間に溝部１５が設けられている。溝部１５は段差部１４よりも内側（下面１０ｂの中央部側）に形成され、下面１０ｂの中央部の周囲を全周に亘って囲むように連続的に形成されている。

詳細は後述するが、ダイパッド１０の下面１０ｂの周縁部に設けられた段差部１４は、封止体７を形成する工程において、樹脂の供給圧力によりダイパッド１０の周縁部が変形することを抑制する機能を有する。また、段差部１４の内側に形成された溝部１５は、段差部１４を越えてダイパッド１０の中央部に向かって侵入した樹脂を堰き止めるダム部として機能する。

図１０に示すように、ダイパッド１０の下面１０ｂの周縁部側から段差部１４および溝部１５を並べて配置することにより、溝部１５の内側には封止体７を形成する際の樹脂の侵入を防止することができる。つまり、樹脂バリの発生を抑制することができる。そして、パッケージの外部からダイパッド１０の上面１０aへ侵入する水分の到達距離を長くすることができる。この結果、ダイパッド１０の下面１０ｂ側からの水分の侵入を抑制し、水分侵入に起因したダイパッド１０と封止体７の剥離を抑制できる。

また、段差部１４と溝部１５の深さ（ダイパッド１０の厚さ方向の長さ）の関係は、図９に示すように段差部１４の深さよりも溝部１５の深さの方が深くすることが好ましい。言い換えると、ダイパッド１０の厚さ方向において、段差部１４の下面１４ａからダイパッド１０の下面１０ｂまでの距離は、溝部１５の最深部からダイパッド１０の下面１０ｂまでの距離よりも短いことが好ましい。前記したように段差部１４は、封止体７を形成する工程において、樹脂の供給圧力によりダイパッド１０の周縁部が変形することを抑制する機能を有する。詳しくは、段差部１４を設けることにより、下面１０ｂの周縁部に樹脂の供給圧力が集中して、ダイパッド１０の周縁部を上方に押し上げる現象を抑制する。したがって、段差部１４は、圧力の集中が抑制可能な程度の深さがあれば良い。段差部１４が極端に深くなると、平面視におけるダイパッド１０の周縁部の板厚が薄くなるため、却って周縁部が変形する原因になる懸念がある。一方、溝部１５は、前記したように段差部１４を越えてダイパッド１０の中央部に向かって侵入した樹脂を堰き止めるダム部として機能する。このため、溝部１５を深くすることにより、余分な樹脂を収容する容量を大きくすることができる。つまり、図９に示すように段差部１４の深さよりも溝部１５の深さの方が深くすることで、効果的に樹脂バリの発生を抑制することができる。そして樹脂バリの発生を抑制することで、バリ除去工程によるダイパッド１０の下面１０ｂ側からの水分の侵入を抑制し、水分侵入に起因したダイパッド１０と封止体７の剥離を抑制できる。

また、図８および図９に示すように、本実施の形態では、ダイパッド１０の上面１０ａは、ボンディング領域１２とダイパッド１０の周縁部（側面１０ｃ）の間に配置され、複数の穴（窪み部）１１が形成された窪み部配置領域１６、をさらに備える。このため、仮に、ダイパッド１０の下面１０ｂ側から水分が侵入し、ダイパッド１０と封止体７の剥離が発生した場合であっても、剥離がボンディング領域１２まで進展することを防止することができる。つまり、窪み部配置領域１３、１６の間にボンディング領域を配置し、ボンディング領域１２にワイヤ５ｂを接合することで、ワイヤ５ｂの破断等による電気的接続信頼性の低下を、より確実に防止できる。

ただし、本実施の形態のように、段差部１４および溝部１５を設けた場合には、ダイパッド１０の下面側からの水分の侵入の可能性は大幅に低減できる。したがって、本実施の形態の変形例として、図８および図９に示す窪み部配置領域１６は設けない構造にすることもできる。また、本実施の形態の他の変形例としては、図８および図９に示す段差部１４や溝部１５を形成せず、かつ、窪み部配置領域１６を設けた構成にすることもできる。この場合、バリ除去工程追加によりダイパッド１０の下面１０ｂから水分が侵入する可能性は増大するが、窪み部配置領域１６を設けることで、剥離の進展を止めることができる。

また、ダイパッド１０の露出面積を最大化する観点から、溝部１５は周縁部側に配置することが好ましい。また、本実施の形態のようにダイパッド１０の上面１０ａおよび下面１０ｂの両側に穴１１や溝部１５を設ける場合、ダイパッド１０の強度確保の観点から、上面１０ａ側の窪み部配置領域１３、１６と下面１０ｂ側の溝部１５、段差部１４が厚さ方向に重ならないようにすることが好ましい。したがって、ダイパッド１０の強度を確保しつつ、かつ、ダイパッド１０の露出面積を最大化する観点から、図９に示すように、溝部１５は、窪み部配置領域１３、１６よりもダイパッド１０の側面１０ｃに近い位置に形成することが好ましい。

＜半導体装置の製造工程＞
次に、図１〜図１０に示す半導体装置１の製造工程について、説明する。本実施の形態における半導体装置１は、図１１に示す組立てフローに沿って製造される。図１１は、図１〜図１０に示す半導体装置の組み立てフローを示す説明図である。

１．リードフレーム準備工程；
まず、図１１に示すリードフレーム準備工程として、図１２に示すようなリードフレーム２０を準備する。図１２は、図１１のリードフレーム準備工程で準備するリードフレームの全体構造を示す平面図、図１３は、図１２に示す複数の製品形成領域のうちの一部の拡大平面図である。また、図１４は図１３に示すリードフレームの拡大断面図である。

本工程で準備するリードフレーム２０は、外枠２０ｂの内側に複数の製品形成領域２０ａを備えている。図１２に示す例では、リードフレーム２０は、行方向に１４個、列方向に４個の製品形成領域２０ａが、マトリクス状に配置され、合計５６個の製品形成領域２０ａを備えている。リードフレーム２０は、金属から成り、本実施の形態では、例えば銅（Ｃｕ）、または銅（Ｃｕ）からなる基材の表面に例えばニッケル（Ｎｉ）からなる金属膜（図示は省略）が形成された積層金属膜から成る。

また、各製品形成領域２０ａの間には、各製品形成領域２０ａの周囲をそれぞれ囲む枠部（ダム部）２０ｃが配置されている。図１３に示すように枠部２０ｃは、複数のリード４の周囲を囲むように形成され、図１２に示す外枠２０ｂと一体に形成されている。

また、図１３に示すように、各製品形成領域２０ａの中央部には、平面視において四角形を成すダイパッド１０が形成されている。ダイパッド１０の４つの角部には、それぞれ複数の吊りリード９が接続され、製品形成領域２０ａの角部に向かって延びるように配置されている。また、ダイパッド１０の周囲には、複数の吊りリード９の間に、それぞれ複数のリード４が形成されている。また、複数のリード４は、ダイパッド１０に対して、複数のリード４よりも外側に配置される枠部２０ｃにそれぞれ接続されている。言い換えれば、リードフレーム２０は、枠部２０ｃ、平面視において枠部２０ｃの内側に配置されたダイパッド１０、ダイパッド１０と枠部２０ｃを連結する複数の吊りリード９、およびダイパッド１０と枠部２０ｃの間に配置され枠部２０ｃに接続される複数のリード４、を備えている。また、複数のリード４は、タイバー（ダム部）２１を介して連結されている。このタイバー２１は、後述する封止体形成工程において、樹脂の漏れを堰き止めるダム部として機能する。つまり、平面視における封止体７（図１参照）の輪郭は、ダイパッド１０の周囲を囲むタイバー２１により規定される。

また、各製品形成領域２０ａの中央部に配置されるダイパッド１０の上面１０ａには、図６〜図９を用いて説明した複数の穴（窪み部）１１、が形成されている。詳しくは、ダイパッド１０の上面１０ａには、後述するワイヤボンディング工程でワイヤを接合するボンディング領域（ワイヤボンディング領域）１２が設けられる。また、後述する半導体チップ搭載工程で、半導体チップが搭載されるチップ搭載領域１０ｄとボンディング領域１２の間に、複数の穴１１が形成された窪み部配置領域１３が設けられる。また、図６を用いて説明したように、ダイパッド１０の上面１０ａの表面粗さは下面１０ｂよりも粗くなっている。また、図１３に示す例では、ダイパッド１０の上面１０ａは、ボンディング領域１２とダイパッド１０の周縁部（側面１０ｃ）の間に配置され、複数の穴（窪み部）１１が形成された窪み部配置領域１６、をさらに備える。また、平面図は図示を省略するが、図１４に示すように、ダイパッド１０の下面１０ｂには、図１０を用いて説明した段差部１４および溝部１５が形成されている。

上記したリードフレーム２０は、例えば図１に示すフローによって製造される。まず、パターニング工程では、基材となる金属板（図示は省略）を準備して、該金属板に図１３に示す製品形成領域２０ａ内の構成部材（ダイパッド１０、複数のリード４およびタイバー２１）の外形形状を成形する。成形方法は特に限定されないが、例えばパンチとダイを用いたプレス加工、あるいはエッチングにより成形することができる。

次に、窪み部形成工程では、ダイパッド１０の上面１０ａに複数の穴１１を形成する。詳しくは、ボンディング領域１２とチップ搭載領域１０ｄの間の窪み部配置領域１３に、複数の穴１１を形成する。また、ボンディング領域１２とダイパッド１０の周縁部（側面１０ｃ）の間の窪み部配置領域１６にも複数の穴１１を形成する。穴１１を形成する方法としては、例えば、エッチングマスクを用いたエッチング法により、あるいはプレス加工により形成することができる。また、図１０を用いて説明したように、ダイパッド１０の下面１０ｂ側に段差部１４および溝部１５を形成する場合には、本工程で形成することができる。段差部１４および溝部１５の形成方法としては、例えば、エッチングマスクを用いたエッチング法により、あるいはプレス加工により形成することができる。

次に、表面粗化工程では、上面１０ａの表面粗さを粗くする。上面１０ａの表面粗さを粗くする方法は、例えばニッケル膜などのめっき膜を形成する際に、故意に表面の粗いめっき金属表面を析出させる、所謂、粗化めっき法を用いることができる。粗化めっき法では、電気めっき時の電流密度やめっき液（金属イオン）の供給速度等を低下させることで、故意に表面の粗いめっき金属表面を析出させることができる。またこの時、図６に示すように、下面１０ｂよりも上面１０ａの方が、表面粗さが粗くなるようにする場合、下面１０ｂ側を図示しないマスクで覆った状態で、電気めっきを施す。これにより、下面１０ｂ側には、表面の粗いめっき金属表面が形成され難く、相対的に上面１０ａよりも平坦度が高い下面１０ｂを得ることができる。

次に、オフセット工程では、図１４に示すように、ダイパッド１０の上面１０ａ位置（高さ）が、リード４（インナリード部４ａ）の位置（高さ）よりも低い位置となるように加工（オフセット加工）する。オフセット加工の方法は、例えば、成形金型を用いてプレス加工することにより、吊りリード９（図１３参照）を変形させて、オフセット（ダウンセット）することができる。

なお、図１１では表面粗化工程の後、オフセット工程を行う実施態様を示している。本実施の形態では、図１２に示すように多数の製品形成領域２０ａを備えるリードフレーム２０に対して一括処理を施すことで、製造効率の向上を図る。しかし、表面粗化工程において、ダイパッド１０の下面１０ｂの位置がばらつくと、一部の製品形成領域２０ａにおいて、下面１０ｂ側に表面の粗いめっき金属表面が形成される懸念がある。そこで、図１１に示すように表面粗化工程の後、オフセット工程を行えば、上面１０ａよりも平坦度が高い下面１０ｂを得ることができる。

ただし、変形例としては、オフセット工程を先に行った後、表面粗化工程を行うこともできる。この場合、プレス加工によりダイパッド１０の上面１０ａがつぶされる懸念がないので、オフセット工程において、強い圧力で加工することができる。

２．半導体チップ搭載；
次に、図１１に示す半導体チップ搭載工程として、図１５および図１６に示すように半導体チップ３を、ダイパッド１０上にダイボンド材８を介して搭載する。図１５は、図１３に示すダイパッド上に、ボンディング材を介して半導体チップを搭載した状態を示す拡大平面図、図１６は、図１４に示すダイパッド上に、ボンディング材を介して半導体チップを搭載した状態を示す拡大断面図である。

本実施の形態では、図１６に示すように、半導体チップ３の裏面３ｂ（複数のパッドＰＤが形成された表面３ａの反対側の面）をダイパッド１０の上面１０ａと対向させた状態で搭載する、所謂フェイスアップ実装方式で搭載する。また、図１５に示すように、半導体チップ３はダイパッド１０の中央部に、表面３ａの各辺が、ダイパッド１０の各辺に沿って配置されるように搭載する。

本実施の形態では、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂であるダイボンド材８を介して半導体チップ３を搭載するが、ダイボンド材８は、硬化（熱硬化）させる前には流動性を有するペースト材である。このようにペースト材をダイボンド材８として用いる場合には、まず、ダイパッド１０上に、ダイボンド材８を塗布し、その後、半導体チップ３の裏面３ｂをダイパッド１０の上面１０ａに接着する。そして、接着後に、ダイボンド材８を硬化させる（例えば熱処理を施す）と、図１６に示すように、半導体チップ３はダイボンド材８を介してダイパッド１０上に固定される。

なお、本実施の形態では、ダイボンド材８に、熱硬化性樹脂からなるペースト材を用いる実施態様について説明したが、種々の変形例を適用することができる。例えば、ペースト材ではなく、両面に接着層を備えるテープ材（フィルム材）である接着材を、予め半導体チップ３の裏面３ｂに貼り付けておき、テープ材を介して半導体チップ３をダイパッド１０上に搭載しても良い。

また、本実施の形態では、チップ搭載領域１０ｄを含む上面１０ａの全体が粗面化された状態で半導体チップ３を搭載する。このため、ダイボンド材８とダイパッド１０の密着界面の面積が増加するので、ダイボンド材８の剥離を抑制できる。したがって、剥離の進展を止める観点からは、チップ搭載領域１０ｄの表面粗さは問わないが、ダイボンド材８とダイパッド１０の剥離を抑制する観点からは、チップ搭載領域１０ｄの表面粗さを下面１０ｂよりも粗くすることが好ましい。

３．ワイヤボンディング工程；
次に、図１１に示すワイヤボンディング工程として、図１７および図１８に示すように、半導体チップ３の複数のパッドＰＤと複数のリード４とを、複数のワイヤ（導電性部材）５ａを介して、それぞれ電気的に接続する。また、本工程では、ワイヤ５ｂを介して半導体チップ３とダイパッド１０を電気的に接続する。図１７は、図１５に示す半導体チップと、複数のリードおよびダイパッドを、ワイヤを介して電気的に接続した状態を示す拡大平面図、図１８は、図１６に示す半導体チップと複数のリードを、ワイヤを介して電気的に接続した状態を示す拡大断面図である。

本工程では、例えば図１８に示すように、各製品形成領域２０ａのダイパッド１０上に半導体チップ３が搭載されたリードフレーム２０を、ヒートステージ（加熱台）３０に配置する。そして、半導体チップ３の複数のパッドＰＤと複数のリード４とを、複数のワイヤ５ａを介して電気的に接続する。また本工程では、複数のパッドＰＤの一部とダイパッド１０のボンディング領域１２を、ワイヤ５ｂを介して電気的に接続する。ワイヤ５は金属からなり、本実施の形態では、例えば金（Ａｕ）からなる。

ワイヤ５の接続方式は、例えば図１８に示すキャピラリ３１を介してワイヤ５を供給し、超音波と熱圧着を併用してワイヤ５を接合する、所謂、ネイルヘッドボンディング方式によりワイヤ５を接続する。本実施の形態では、接合強度を向上させるため、接合対象物であるパッドＰＤ、リード４およびダイパッド１０のワイヤボンディング領域をそれぞれ加熱した状態で接合する。パッドＰＤ、リード４およびダイパッド１０に熱を供給する熱源は、例えば、ヒートステージ３０に内蔵されたヒータ３２である。詳しくは、ヒートステージ３０のダイパッド保持面３０ａとダイパッド１０の下面１０ｂを密着させることで、ダイパッド１０の下面１０ｂ側からダイパッド１０および半導体チップ３が備えるパッドＰＤを加熱する。また、ヒートステージ３０のリード保持面３０ｂとリード４の下面を密着させることで、リード４の下面側からリード４の上面（ワイヤボンディング領域が配置される面）を加熱する。このように被接合部材であるパッドＰＤ、リード４、およびダイパッド１０のワイヤボンディング領域を加熱することで、ワイヤ５と、被接合物の接合強度を向上させることができる。

ここで、ダイパッド１０の下面１０ｂが上面１０ａと同様に粗面化されている場合、ヒートステージ３０のダイパッド保持面３０ａとダイパッド１０の接触面積が低下するので、ダイパッド１０を加熱する熱効率が低下する。しかし、本実施の形態では、前記したように、ダイパッド１０の下面１０ｂには、粗化めっき膜が形成されにくいため、下面１０ｂは上面１０ａよりも平坦な面となっている。したがって、ヒートステージ３０のダイパッド保持面３０ａとダイパッド１０の接触面積の低下による加熱効率の低下を抑制できる。

また、本実施の形態では、ダイパッド１０の上面１０ａに設けられたボンディング領域１２の表面粗さは下面１０ｂよりも粗い。したがってワイヤ５とボンディング領域１２を接合する際の接合面積が増大するので、接合強度をさらに向上させることができる。

４．封止体形成工程；
次に、図１１に示す封止体形成工程として、図１９および図２０に示すように、封止体（樹脂体）７を形成し、半導体チップ３（図２０参照）、複数のワイヤ５（図２０参照）、リード４のインナリード部、およびダイパッド１０（図２０参照）の上面１０ａ（図２０参照）を封止する。図１９は、図１７に示すリードフレームの製品形成領域に、封止体を形成した状態を示す拡大平面図、図２０は図１８に示すリードフレームの製品形成領域に、封止体を形成した状態を示す拡大断面図である。また、図２１は、図２０の一部を拡大した断面において、封止用の樹脂の流れを模式的に示す説明図である。

本工程では、まず、図２０に示すように、金型面（第１金型面）３６ａ、およびこの金型面３６ａに形成されたキャビティ（凹部）３６ｂを有する上型（第１金型）３６と、上型３６の金型面３６ａに対向する金型面（第２金型面）３７ａ、およびこの金型面３７ａに形成されたキャビティ（凹部）３７ｂを有する下型（第２金型）３７とを備えた成形金型３５を準備する。そして、半導体チップ３およびダイパッド１０が上型３６のキャビティ３６ｂおよび下型３７のキャビティ３７ｂ内に位置するように、ワイヤボンディング工程を施したリードフレーム２０を成形金型３５の内部（上型３６と下型３７との間）に配置する。ここで、本実施の形態では、ダイパッド１０の下面１０ｂを、封止体７の下面７ｂ側において露出させるため、下面１０ｂは、下型３７のキャビティ３７ｂの底面に当接さる。

次に、リードフレーム２０を上型３６と下型３７とでクランプする。このとき、リードフレーム２０をクランプする際には、リードフレーム２０に形成された複数のリード４の一部（少なくとも図１９に示すタイバー２１と重なる部分）をクランプしている。そして、リード４の一部（インナリード部４ａ）はキャビティ３６ｂ、３７ｂ内に配置され、リード４の他部（アウタリード部４ｂ）は、キャビティ３６ｂ、３７ｂの外側で、成形金型３５により、クランプされる。また、キャビティ３７ｂは、その深さ（金型面３７ａの高さからキャビティ３７ｂの底面の高さまでの距離）が、ダイパッド１０のオフセット量に応じて（オフセット量とキャビティ３７ｂの深さが同じになるように）形成されている。このため、リードフレーム２０を上型３６と下型３７とでクランプすると、ダイパッド１０の下面１０ｂは、下型３７のキャビティ３７ｂの底面と密着する。

次に、リードフレーム２０を上型３６と下型３７とでクランプした状態で、上型３６のキャビティ３６ｂおよび下型３７のキャビティ３７ｂを重ね合わせて形成される空間内に樹脂（例えば加熱により軟化させた樹脂）７ｐ（図２１参照）を供給し、半導体チップ３、複数のワイヤ５、複数のリード４の一部（インナリード部４ａ）、およびダイパッド１０の上面１０ａをこの封止用の樹脂７ｐで封止する。そして、供給された樹脂７ｐを熱硬化させることで、封止体７を形成する。このような封止方式をトランスファモールド方式と呼ぶ。

トランスファモールド方式では、供給部（ゲート部）からキャビティ３６ｂ、３７ｂ内部に樹脂を供給（圧入）し、排出部（ベント部）からキャビティ３６ｂ、３７ｂ内の残ガスや余剰な樹脂７ｐ（図２１参照）を排出する。キャビティ３６ｂ、３７ｂに対する供給部の位置により分類すると、キャビティの３６ｂの上方に供給部を配置するトップゲート方式、およびキャビティ３６ｂ、３７ｂの側面側に供給部を配置するサイドゲート方式に大別できる。本実施の形態では、成形金型の小型化の観点、あるいは、成形金型のメンテナンスの容易さの観点で有利なサイドゲート方式を適用している。

本実施の形態では、図２０に示すようにダイパッド１０の下面１０ｂが露出するように封止体７を形成するが、前記したようにダイパッド１０を露出させる場合、ダイパッド１０の下面１０ｂ側に余分な樹脂７ｐ（図２１参照）が回り込んで、樹脂バリが形成され易い。そして、樹脂バリが発生すると、樹脂バリ除去工程を追加する必要性が生じ、封止体７とダイパッド１０の下面１０ｂの間に隙間が形成され易くなる。このため、封止体７とダイパッド１０の間の隙間から水分が侵入し易くなる。つまり、樹脂バリの発生を抑制することにより、パッケージ外部からの水分の侵入を抑制することができる。

そこで、本実施の形態では、図２１に示すようにダイパッド１０の下面１０ｂの周縁部に下面１０ｂに連なる段差部１４が設けられた構成とした。言い換えれば、ダイパッド１０は側面１０ｃの内側に、側面１０ｃに連なる下面（面、段差面）１４ａを備え、下面１４ａは上面１０ａと下面１０ｂの間の高さに位置する。また前記したように、段差部１４は、ダイパッド１０の下面１０ｂの周縁部を全周に亘って連続的に囲むように形成されている。また、ダイパッド１０には、ダイパッド１０の下面１０ｂの中央部と段差部１４の間に溝部１５が設けられている。溝部１５は段差部１４のよりも内側（下面１０ｂの中央部側）に形成され、下面１０ｂの中央部の周囲を全周に亘って囲むように連続的に形成されている。

図２１に矢印７ｓを付して示すように、キャビティ３６ｂ、３７ｂ内に供給された樹脂７ｐの一部はダイパッド１０の側面１０ｃに当たって、進行方向が変化する。しかし、段差部１４を設けない場合には、樹脂７ｐの供給圧力が側面１０ｃの下端部（下面１０ｂとの境界）に集中し、ダイパッドの周縁部を上方に持ち上げる力として作用する。ここで、本実施の形態のように、段差部１４を設ければ、樹脂７ｐの供給圧力を周囲に分散させることができるので、樹脂７ｐの供給圧力によるダイパッド１０の変形を抑制できる。

ただし、本願発明者の検討によれば、段差部１４を設けることで、樹脂７ｐの供給圧力が局所的に集中することを抑制できるが、樹脂７ｐの一部が、段差部１４を超えてダイパッド１０の下面１０ｂ側に回り込む場合があることが判った。そこで、本実施の形態では、ダイパッド１０の下面１０ｂの中央部と段差部１４の間に溝部１５を設ける構成とした。段差部１４の内側に形成された溝部１５は、段差部１４を越えてダイパッド１０の中央部に向かって侵入した樹脂を堰き止めるダム部として機能する。したがって、樹脂７ｐの一部が段差部１４を超えた場合であっても、溝部１５内に埋め込まれるので、溝部１５において樹脂７ｐの侵入を堰き止めることができる。

次に、キャビティ３６ｂ、３７ｂ内に供給された樹脂７ｐを硬化させることで、図１９および図２０に示す封止体７が得られる。樹脂７ｐに、例えばエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂を用いれば、加熱処理を施すことで、硬化させることができる。

５．外装めっき工程；
次に、図１１に示す外装めっき工程として、図２２に示すように封止体７から露出する複数のリード４の露出面（アウタリード部４ｂ）に金属膜（外装めっき膜、半田膜）ＳＤを形成する。図２２は、図２０に示す封止体から露出する複数のリードおよびダイパッドの露出面に金属膜（外装めっき膜、半田膜）を形成した状態を示す拡大断面図である。

本工程では、被めっき加工物であるリードフレーム２０を、めっき液（図示は省略）が入っためっき槽（図示は省略）内に配置して、例えば、電解めっき法により金属膜ＳＤを形成する。この電解めっき法によれば、封止体７から露出しているリードフレーム２０の各領域に一括して外装めっき膜を形成することができる。したがって、リード４の露出部に加え、ダイパッド１０の露出部を覆うように金属膜ＳＤが形成される。また、枠部２０ｃにも金属膜ＳＤが形成される。

６．リード成形工程；
次に、リード成形工程として、リードフレーム２０の枠部２０ｃに連結された複数のリード４の連結部を切断した後、リード４に曲げ加工を施して成形する。図２３は、図１１に示す外装めっき工程で金属膜を形成した複数のリードを、リードフレームの枠部から切断し、成形した状態を示す拡大平面図である。なお、図２３に対する断面図は、図４と同様なので図示は省略する。

本工程では、まず、枠部２０ｃにそれぞれ連結されて一体化している複数のリード４を連結部で切断し、それぞれ独立した部材とする（リードカット工程）。なお、複数のリード４を連結するタイバー２１は、封止体工程の後、かつ、外装めっき工程の前に隣り合うリードの間で切断しておく（タイバーカット工程）。このタイバーカット工程は、外装めっき工程の後で行うこともできるが、外装めっき工程の前にタイバー２１を切断することで、切断面にも金属膜ＳＤが形成される。したがって、図１に示す半導体装置１を実装する際の半田の濡れ性を向上させる観点からは、外装めっき工程の前にタイバー２１を切断することが好ましい。

タイバーカット工程およびリードカット工程では、リードフレーム２０の一方の面（例えば下面）側にダイ（支持部材；図示は省略）、他方の面（例えば上面）側にパンチ（切断刃；図示は省略）をそれぞれ配置してプレスすることでリード４を切断する。このようにプレス加工により切断されたリード４の端部は、図４に示すように、略平坦な切断面を有し、切断面において、リード４の基材が金属膜ＳＤから露出する。本工程により、複数のリード４は、それぞれが分離した独立部材となる。

次に、切断された複数のリード４に曲げ加工を施して成形する（曲げ加工工程）。本実施の形態では、例えば、図４に示すようにアウタリード部４ｂをガルウィング状に成形する。また、必要に応じて、リード４（アウタリード部４ｂ）の先端をさらに切断し、リード４の長さを調整する工程を行っても良い。

７．個片化工程；
次に、図１１に示す個片化工程として、図２４に示すように、枠部２０ｃに連結されている複数の吊りリードを切断し、製品形成領域２０ａ毎に個片化して複数の半導体装置１を取得する。図２４は、図２３に示すリードフレームの吊りリードを切断し、枠部（ダム部）から切り離した状態を示す拡大平面図である。

個片化方法は特に限定されないが、前記したリードカット工程と同様に、図示しない切断金型を用いてプレス加工により切断する方法を適用することができる。本工程の後、外観検査、電気的試験など、必要な検査、試験を行い、合格したものが、図１〜図１０に示す完成品の半導体装置１となる。そして、半導体装置１は出荷され、あるいは図示しない実装基板に実装される。

＜変形例＞
以上、本願発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、ダイパッド１０の下面１０ｂが露出する半導体パッケージの例としてＱＦＰ型の半導体装置１を取り上げて説明した適用される半導体パッケージはＱＦＰ型には限定されない。例えば図２５に示すように複数のリード４の一部が、封止体７の下面において露出する、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）型の半導体装置４０に適用することができる。図２５は図４に対する変形例である半導体装置を示す断面図である。また、図２６は、図２５に示す半導体装置の一部の拡大断面図であって、図９に対する変形例となっている。

図２５および図２６に示すＱＦＮ型の半導体装置４０は、ダイパッド１０の位置がオフセットされず、リード４と同じ位置に配置されている点、および複数のリード４が封止体７の下面７ｂにおいて露出している点で、図４に示す半導体装置１と相違する。その他の点は前記実施の形態で説明した半導体装置１と同様である。したがって、図２６に示すように、前記実施の形態で説明したダイパッド１０の各構成を適用することにより、半導体装置１で説明した各効果が得られる。

また、前記実施の形態では、ダイパッド１０の上面１０ａの窪み部配置領域１３、１６に、それぞれ複数の穴１１を形成する実施態様について説明した。しかし、変形例として、図２７に示す半導体装置４１のように、窪み部配置領域１３、１６に、それぞれ溝（窪み部）１７を形成することができる。封止体７（図９参照）とダイパッド１０の剥離の進展を確実に停止させる観点からは、溝１７を形成する方がより好ましい。

ただし、図２７に示すように、窪み部配置領域１３、１６の両方に溝１７を形成する場合、ワイヤ５ｂが溝１７内に接合されないように、ワイヤ５ｂを接合するボンディング領域１２の幅（窪み部配置領域１３、１６の配置間隔）Ｐ１を広くする必要がある。一方、図８に示すように、窪み部配置領域１３、１６にそれぞれ複数の穴１１を形成した場合、隣り合う穴１１で囲まれた領域にワイヤ５ｂを接合できる。このため、ワイヤ５ｂを接合するボンディング領域１２の幅（窪み部配置領域１３、１６の配置間隔）Ｐ２を狭くすることができる。

つまり、ダイパッド１０の平面積を小さくして半導体装置の小型化を図る観点からは、図８に示すように、窪み部配置領域１３、１６にそれぞれ複数の穴１１を形成する態様が好ましい。または、図示は省略するが、窪み部配置領域１３、１６のいずれか一方に複数の穴１１を形成することが好ましい。なお、上記した変形例は、図２５および図２６を用いて説明したＱＦＮ型の半導体装置４０に適用できることは言うまでもない。

また、前記実施の形態説明した半導体装置１では、図９に示すように、ダイパッド１０の上面１０ａに窪み部配置領域１３、１６を設け、かつ、下面１０ｂに段差部１４および溝部１５を設けた構成について説明したが、変形例としては、上記のうちの一部を適用することができる。図２８および図２９は、図９に対する他の変形例を示す拡大断面図である。

例えば、図２８に示す半導体装置４２は、図９に示す段差部１４および溝部１５が形成されていない点で図９に示す半導体装置１と相違する。半導体装置１では、段差部１４および溝部１５を設けないため、ダイパッド１０の下面１０ｂの周縁部を覆うように樹脂バリ７ｚが形成され易い。このため、樹脂バリ除去工程を追加する必要が生じ、封止体７とダイパッド１０の間の隙間から水分が侵入する場合が考えられる。しかし、半導体装置４２では、窪み部配置領域１６を設けているので、窪み部配置領域１６においてダイパッド１０と封止体７の剥離の進行を遅らせることができる。ただし、ダイパッド１０と封止体の界面に水分が侵入すると、錆などの原因となることが考えられるため、樹脂バリ７ｚを防止する観点から、図９に示すように段差部１４および溝部１５を形成することが好ましい。

また、例えば、図２９に示す半導体装置４３は、図９に示す窪み部配置領域１６が設けられていない点で図９に示す半導体装置１と相違する。このように、図９に示す窪み部配置領域１６を設けないことで、ダイパッド１０の平面積を小さくすることができる。このため、半導体装置４３は図９に示す半導体装置１よりも小型化することができる。一方、図９に示す窪み部配置領域１６を設けなければ、例えば、ダイパッド１０の側面１０ｃにおいて封止体７とダイパッド１０が剥離すると、その剥離がワイヤ５ｂの接合部まで進展する懸念がある。しかし、前記したように、ダイパッド１０の側面１０ｃ側からの剥離は、水分の侵入に起因して発生することが多く、樹脂バリ７ｚ（図２８参照）の発生を抑制することで、バリ除去工程を省略、またはバリ除去による樹脂へのストレスを軽減することができ、剥離の発生を大幅に抑制することができる。

また、図示は省略するが、ダイパッド１０（図９参照）の上面に窪み部配置領域１３、１６（図９参照）を配置せず、下面１０ｂ（図９参照）に段差部１４（図９参照）および溝部１５（図９参照）を配置した場合には、剥離の進展を停止させることは困難になるが、水分侵入の原因となる樹脂バリ工程を要する樹脂バリ７ｚ（図２８参照）の発生は抑制できる。

また、前記実施の形態では、封止体７を形成した後で、例えば半田から成る金属膜（外装めっき膜）ＳＤを形成することで、図示しない実装基板に実装する際の半田の濡れ性を向上させる方法（後めっき法）について説明したが、以下の変形例を適用することができる。すなわち、半導体装置の端子表面における半田の濡れ性を向上させる技術として前述した、後めっき法の他、リードフレームの表面にあらかじめ金属膜を形成しておく、所謂、先めっき法がある。前記実施の形態で説明した技術は、この先めっき法の場合にも適用することができる。

先めっき法を適用した場合には、図１１に示すリードフレーム準備工程において、例えば窪み部形成工程と表面粗化工程の間に、半田の濡れ性を向上させる表面金属膜をリードフレームの露出面全体に形成する、表面金属膜形成工程が追加される。この表面金属膜形成工程では、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）からなる表面金属膜をめっき法により形成する。また、先めっき法を適用した場合には、図１１に示す外装めっき工程を省略できる。このため、先めっき法を適用した半導体装置の場合、図９に示すような半田からなる金属膜ＳＤは形成されない。また、先めっき法を適用した半導体装置の場合、ダイパッド１０およびリード４の表面（上面および下面）全体に、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）からなる表面金属膜が形成される。

また、図２５〜図２９を用いて説明した各変形例の構成を組み合わせて適用することができる。

１、４０、４１、４２、４３、Ｈ１ 半導体装置
３ 半導体チップ
３ａ 表面（主面）
３ｂ 裏面（主面）
４ リード（端子、外部端子）
４ａ インナリード部
４ｂ アウタリード部
５、５ａ、５ｂ ワイヤ（導電性部材）
７ 封止体（樹脂体）
７ａ 上面
７ｂ 下面（裏面、実装面）
７ｃ 側面
７ｐ 樹脂
７ｓ 矢印
７ｚ 樹脂バリ
８ ダイボンド材（接着材）
９ 吊りリード
９ａ 傾斜部
１０ ダイパッド（チップ搭載部、タブ）
１０ａ 上面（チップ搭載面）
１０ｂ 下面（実装面）
１０ｃ 側面
１０ｄ チップ搭載領域
１１ 穴（窪み部）
１２ ボンディング領域（ワイヤボンディング領域）
１３ 窪み部配置領域
１４ 段差部
１４ａ 下面
１５ 溝部
１６ 窪み部配置領域
１７ 溝（窪み部）
２０ リードフレーム
２０ａ 製品形成領域
２０ｂ 外枠
２０ｃ 枠部
２１ タイバー（ダム部）
３０ ヒートステージ（加熱台）
３０ａ ダイパッド保持面
３０ｂ リード保持面
３１ キャピラリ
３２ ヒータ（熱源）
３５ 成形金型
３６ 上型（金型）
３６ａ、３７ａ 金型面
３６ｂ、３７ｂ キャビティ（凹部）
３７ 下型（金型）
ＰＤ パッド（電極、ボンディングパッド）
Ｐ１、Ｐ２ 幅
ＳＤ 金属膜
Ｗ１ 間隔
Ｗ２ 開口径

Claims (10)

1. 第１面、前記第１面の反対側に位置する第２面を有するダイパッドと、
   前記ダイパッドの隣に配置される複数のリードと、
   表面、前記表面に形成された複数の電極、および前記表面の反対側に位置する裏面を有し、前記ダイパッドの前記第１面のチップ搭載領域上に搭載される半導体チップと、
   前記半導体チップの前記複数の電極の一部と前記複数のリードを電気的に接続する複数の第１ワイヤと、
   前記半導体チップの前記複数の電極の他部と前記ダイパッドを電気的に接続する第２ワイヤと、
   前記複数のリードの一部および前記ダイパッドの前記第２面が露出するように、前記半導体チップ、前記複数の第１ワイヤおよび前記第２ワイヤを封止する封止体と、
   を有し、
   前記ダイパッドの前記第１面の面積は、前記半導体チップの前記裏面の面積よりも大きく、
   前記ダイパッドの前記第１面は、
   前記チップ搭載領域と、
   前記チップ搭載領域と前記複数のリードの間に位置し、前記第２ワイヤを接合する第１ボンディング領域と、
   前記第１ボンディング領域と前記チップ搭載領域の間に配置され、複数の穴が形成された第１窪み部配置領域と、
   前記第１ボンディング領域と前記ダイパッドの周縁部の間に配置され、複数の穴が形成された第２窪み部配置領域と、
   を備え、
   前記ダイパッドの前記第２面は、
   前記ダイパッドの側面に連なり、且つ、前記ダイパッドの全周に亘って連続的に取り囲む段差部と、
   前記ダイパッドの前記第２面の中央部と前記段差部の間に配置され、前記ダイパッドの全周に亘って連続的に取り囲む溝部と、
   を備え、
   前記第１窪み部配置領域、前記第１ボンディング領域、および前記第２窪み部配置領域は、前記溝部と前記チップ搭載領域の間に配置され、且つ、平面視において前記溝部とは重ならず、
   平面視において、前記第１窪み部配置領域および前記第２窪み部配置領域のそれぞれには、前記複数の穴が形成され、前記第２ワイヤは前記複数の穴で囲まれた領域内に接合され、
   前記チップ搭載領域、前記第１ボンディング領域、前記第１窪み部配置領域、および前記第２窪み部配置領域における前記第１面の表面粗さは、前記第２面の表面粗さよりも粗い、半導体装置。
2. 請求項１において、
   前記チップ搭載領域、前記第１ボンディング領域、前記第１窪み部配置領域、および前記第２窪み部配置領域における前記第１面上に、ニッケルを主成分とする第１金属膜が形成され、
   前記第１金属膜は、前記複数の穴の内部にも形成され、
   前記第１金属膜の表面粗さは、前記ダイパッドの前記第２面の表面粗さよりも粗い、半導体装置。
3. 請求項２において、
   前記第１金属膜は、更に前記ダイパッドの前記側面にも形成されている、半導体装置。
4. 請求項２において、
   前記複数のリードの前記封止体の内部に位置する第３面の一部分および前記ダイパッドの前記第１面の一部には、金または銀を主成分とする第２金属膜が形成されている、半導体装置。
5. 請求項４において、
   前記ダイパッドの前記第２面および前記複数のリードの前記封止体から露出する露出面に、半田膜が形成されている、半導体装置。
6. 請求項１において、
   前記第１窪み部配置領域および前記第２窪み部領域のそれぞれには、前記複数の穴が形成され、前記複数の穴のうち、隣り合う穴の配置間隔は、前記複数の穴、それぞれの開口径の２倍以下である、半導体装置。
7. 請求項１において、
   前記第１面の表面粗さを、平坦面に対する単位面積あたりの表面積の比Ｓｒとして表わすと、
   Ｓｒは、１．２以上である、半導体装置。
8. 請求項７において、
   Ｓｒは、１．４以上である、半導体装置。
9. 請求項１において、
   前記溝部の深さは、前記段差部の深さよりも深い、半導体装置。
10. 請求項１において、
    前記ダイパッドの厚さ方向において、前記段差部の下面から前記ダイパッドの前記第２面までの距離は、前記溝部の最深部から前記ダイパッドの前記第２面までの距離よりも短い、半導体装置。

Images