JP3455685B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子を封止す
る樹脂封止部と一体に外部接続端子となる樹脂バンプを
形成した半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図８は樹脂封止部と一体に形成した樹脂
バンプにより外部接続端子を形成した半導体装置の断面
図を示す。同図で１０は半導体素子、１２は樹脂封止
部、１４は外部接続端子である。外部接続端子１４は半
導体装置の実装面側である樹脂封止部１２の底面から突
出して形成された樹脂バンプ部１６の外面に金属膜１８
が被着して形成される。半導体素子１０の電極と金属膜
１８とはボンディングワイヤ２０を介して電気的に接続
される。２２は半導体素子の裏面を保護するための樹脂
であり、半導体素子１０の底面が樹脂封止部１２の外面
に露出しないよう保護する。
【０００３】図９は半導体装置の底面図を示す。外部接
続端子１４は半導体素子１０を囲む位置に配置されてお
り、各々の外部接続端子１４の金属膜１８と半導体素子
１０の電極とがワイヤボンディングされて電気的に接続
される。このように半導体素子１０と外部接続端子１４
の金属膜１８とを直接ボンディングワイヤ２０で接続し
た構造により、外部接続端子とボンディングワイヤとを
電気的に接続する配線パターンが不要となり、配線パタ
ーンを引き回すスペースが不要となって、半導体装置の
小型化を図ることが可能となる。
【０００４】図１０に上記の半導体装置の製造方法を示
す。まず、銅箔等の金属基材３０の表面にレジストを塗
布し、露光、現像して外部接続端子１４を形成する部位
を露出させたレジストパターン３２を形成する（図１０
(a))。次に、レジストパターン３２をマスクとして金属
基材３０をハーフエッチングし凹部３４を形成する（図
１０(b))。次に、凹部３４の内面にパラジウムめっき等
のめっきを施して金属膜１８を形成する（図１０(c))。
次に、素子固定樹脂２２を介して半導体素子１０を金属
基材３０に搭載し、半導体素子１０の電極と凹部３４の
底面に形成した金属膜１８とをワイヤボンディングする
（図１０(d))。
【０００５】次いで、半導体素子１０が搭載された金属
基材３０の片面を樹脂封止装置により樹脂封止する。図
１０(e) は半導体素子１０を樹脂封止した状態である。
半導体装置は半導体素子１０を樹脂封止した状態から金
属基材３０をエッチングにより溶解除去することによっ
て得られる。なお、金属膜１８、樹脂封止部１２等と金
属基材３０とを剥離可能に形成し、樹脂封止後に樹脂封
止部１２を金属基材３０から剥離して分離することによ
って半導体装置を得る方法もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の半導体装置は小
型の製品として提供できることが特徴であるが、樹脂封
止時に樹脂バンプ部１６を樹脂封止部１２と一体に形成
するため、金属基材３０に凹部３４を形成する必要があ
り、また凹部３４の底面がボンディング部となることか
ら凹部３４の底面としてボンディングに必要な面積を確
保しなければならず、外部接続端子１４を高密度に配置
することができないという問題があった。
【０００７】図１１に外部接続端子１４の実装基板との
接続部の配置を拡大して示す。従来の半導体装置では外
部接続端子１４の実装基板との接続面を０．６×０．３
ｍｍ程度の長方形状とし、端子間ピッチを０．６５ｍｍ
程度としている。このように、外部接続端子１４の接続
面の形状を長方形にしているのは、ボンディング部とし
て一定の面積を確保する必要があることと、ボンディン
グツールが凹部３４の底面に向けて進入する際に凹部３
４の縁にボンディングツールやボンディングワイヤ２０
が当接しないようにするため凹部３４の底面の面積をあ
る程度広く確保する必要があるためである。また、外部
接続端子１４の高さを確保するため凹部３４の深さは
０．３ｍｍ程度必要である。
【０００８】このような半導体素子を封止した樹脂封止
部１２と一体に外部接続端子１４となる樹脂バンプ部１
６を設けた半導体装置にあって多ピンの製品を製造する
場合、従来の接続構造では外部接続端子１４の配置が制
約され、効果的に高密度化することが困難である。本発
明はこのような接続構造を有する半導体装置で、より効
果的に多ピン化することを可能とする接続構造を有する
半導体装置の好適な製造方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、金属基材の
一方の面に凹部を形成する工程と、該凹部の内面に、前
記金属基材を溶解するエッチング液では溶解されない金
属からなる金属膜を形成する工程と、前記凹部の底面に
形成した金属膜の一部領域が、前記金属基材の一方の面
と略同一平面となるように、金属基材の他方の面側から
前記金属膜の一部領域に対応する領域を突き上げ加工し
て、凹部の底面から金属基材の表面に延在した金属膜の
延在部分をボンディング部に形成する工程と、該ボンデ
ィング部を形成した金属基材の一方の面に半導体素子を
搭載する工程と、該半導体素子の電極と前記ボンディン
グ部とをワイヤボンディングする工程と、前記半導体素
子、ボンディングワイヤおよび前記金属膜を含む前記金
属基材の一方の面側を樹脂封止する工程と、エッチング
加工により前記金属基材を溶解除去し、前記凹部の内面
に形成した金属膜を露出する工程とを含むことを特徴と
する。また、前記凹部の底面に形成した金属膜を突き上
げ加工する領域を、前記凹部の底面内で、前記半導体素
子を搭載する部位に近い側とすることを特徴とする。ま
た、金属基材に凹部を形成する部位が露出するレジスト
パターンを設け、該レジストパターンをマスクとして金
属基材をエッチング加工することにより前記凹部を形成
し、凹部の内面にめっきを施すことにより前記金属膜を
形成することを特徴とする。
【００１０】また、前記凹部の内面に形成する金属膜
を、パラジウムめっき、ニッケルめっき、金めっきの順
にめっきを施すことにより形成することにより、はんだ
付け性、ワイヤボンディング性が良好となり半導体装置
の信頼性を高めることができる。また、前記金属基材が
銅箔からなることにより半導体装置の製造が容易にな
る。また、金属基材の素子搭載部の周囲に前記凹部を形
成することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて詳細に説明する。まず、金属基材に突き上げ加工
を施す加工工程を含む半導体装置の製造方法の実施形態
について説明する。本実施形態での半導体装置の製造方
法は、前述した従来の半導体装置の製造方法と基本的に
同様である。すなわち、金属基材の一方の面に半導体素
子を搭載し、半導体素子の電極と金属基材に設けたボン
ディング部とをワイヤボンディングし、半導体素子を搭
載した金属基材の片面を樹脂封止した後、金属基材をエ
ッチングして溶解除去することによって半導体装置を得
る。
【００１２】本実施形態で特徴的な構成は、半導体装置
の樹脂封止部１２の実装面側から外部接続端子１４が突
出する形状とするため金属基材に外部接続端子形成用の
凹部を形成するとともに、この凹部の開口部近傍で半導
体素子の電極と容易にワイヤボンディングできる部位に
外部接続端子１４と電気的に接続するボンディング部を
形成する方法にある。
【００１３】図１は金属基材４０にボンディング部４２
ａと外部接続端子形成用の凹部４２ｂとを形成した状態
を示す。金属基材４０は短冊状あるいは長尺状の薄板材
であり、半導体素子１０を搭載する素子搭載部１０ａは
所定間隔で金属基材４０上に配置される。ボンディング
部４２ａと凹部４２ｂはこれらの素子搭載部１０ａの周
囲に形成される。本実施形態では金属基材４０として銅
箔を使用しているが、金属基材４０はエッチングによっ
て容易に溶解除去できるものであればよい。
【００１４】図２に金属基材４０に形成するボンディン
グ部４２ａと凹部４２ｂを拡大して示す。図２(a) はボ
ンディング部４２ａと凹部４２ｂの平面図、図２(b) は
断面図である。ボンディング部４２ａは金属基材４０に
あらかじめ設けた凹部の底面を、金属基材４０で凹部を
形成した面とは反対側の面から突き上げ加工し、金属基
材４０の一方の面と略同一平面になるように形成したも
のである。凹部の内面には金属膜４６が形成されてお
り、金属基材４０を突き上げ加工することにより金属膜
４６が突き上げられ、ボンディング部４２ａが形成され
る。
【００１５】凹部４２ｂは金属基材４０にあらかじめ形
成した凹部形状がそのまま残ったものであり、内面に金
属膜４６が形成され、前記ボンディング部４２ａとは金
属膜４６により電気的に接続する。凹部４２ｂは樹脂封
止した際に樹脂バンプ部１６となって外面に外部接続端
子１４として露出する部位になる。
【００１６】図２(a) に示すように、本実施形態ではボ
ンディング部４２ａおよび凹部４２ｂを平面形状で細長
の矩形状に形成し、長手方向に略二分して一方側をボン
ディング部４２ａ、他方側を凹部４２ｂに形成する。ボ
ンディング部４２ａと凹部４２ｂの幅寸法は０．１０ｍ
ｍ、ボンディング部４２ａと凹部４２ｂとを含めた全長
は０．６０ｍｍ、ピッチＰは０．３ｍｍである。
【００１７】本実施形態の凹部４２ｂによって形成され
る実装基板との接続面は従来の半導体装置の接続面と比
較してはるかに狭ピッチであり、高密度に配置される。
このように実装基板との接続面を高密度な配置にできる
のは、凹部の内底面にワイヤボンディングする必要がな
く、金属基材４０の表面に形成したボンディング部４２
ａにワイヤボンディングすればよいからである。これに
よって広いボンディング面積を確保する必要がなく、高
密度にボンディング部４２ａと凹部４２ｂを配置するこ
とが可能となる。
【００１８】以下、図３にしたがって金属基材４０にボ
ンディング部４２ａと凹部４２ｂを形成する具体的な製
造方法について説明する。まず、銅箔等の金属薄板であ
る金属基材４０を用意し、金属基材４０の両面にレジス
ト５０を塗布し、金属基材４０の表面をレジスト５０で
被覆する（図３(a))。なお、金属基材４０は半導体素子
１０を搭載したり樹脂封止したりする加工の際に支持体
となるものであるから、所要の強度を有するよう材質、
材厚を選ぶ必要がある。
【００１９】次に、金属基材４０の一方の面のレジスト
５０を露光、現像して凹部を形成する部位を露出させた
レジストパターン５０ａを形成する（図３(b))。図１に
示すように金属基材４０上にはボンディング部４２ａと
外部接続端子を形成するための凹部４２ｂとが所定配置
で複数個形成される。図３(b) では１つの凹部のみを形
成する状態を示すが、レジストパターン５０ａはこれら
のボンディング部４２ａと外部接続端子形成用の凹部４
２ｂとを形成する位置に合わせて金属基材４０の表面を
露出させるようにする。
【００２０】次に、レジストパターン５０ａをマスクと
して金属基材４０をエッチングし、凹部５２を形成する
（図３(c))。凹部５２は外部接続端子１４のバンプ形状
を決めるから、所要のバンプの高さが得られるようエッ
チングを調整して凹部５２を形成する。次に、レジスト
パターン５０ａを除去し、めっき用のレジストにより金
属基材４０の両面を被覆し、レジストを露光、現像して
凹部５２を露出させたマスクパターン５４を形成する。
図３(d) はめっき用のマスクパターン５４でマスクし、
金属基材４０をめっき給電層として電解めっきを施し、
凹部５２の内面にめっき膜５６を形成した状態である
（図４(d))。
【００２１】めっき膜５６は前述したボンディング部４
２ａと凹部４２ｂの内面とに形成する金属膜４６となる
ものである。めっき膜５６によって形成する金属膜４６
はボンディング部４２ａとなるとともに、外部接続端子
１４の導体部となるから、半導体装置を実装する際のは
んだ付け性、半導体素子をボンディング部４２ａとをワ
イヤボンディングする際のワイヤボンディング性を考慮
してめっきの種類を選択する必要がある。実施形態では
外部接続端子１４の外面となる側からパラジウムめっき
層、ニッケルめっき層、金めっき層の順にめっきを施
し、良好なはんだ付け性、ワイヤボンディング性が得ら
れるようにした。
【００２２】また、このめっき膜５６は後工程で金属基
材４０をエッチングによって溶解除去するから、金属基
材４０を溶解するエッチング液によって侵されないめっ
き膜を選択する必要がある。本実施形態で金属基材４０
として銅箔を使用し、めっき膜５６としてパラジウムめ
っき層、ニッケルめっき層、金めっき層の多層めっきと
したのは、銅箔をエッチングするエッチング液によって
めっき膜５６が侵されないことを考慮している。
【００２３】次に、めっき用のマスクパターン５４を除
去し（図３(e))、金属基材４０に突き上げ加工を施す。
図３(f) は金属基材４０に形成した凹部５２の底面を、
金属基材４０で凹部５２を形成した面とは反対側の面か
ら金型ポンチにより突き上げ加工し、凹部５２の底面に
形成しためっき膜５６が金属基材４０の表面と略同一平
面になるように形成した状態である。この突き上げ加工
では、凹部５２を二分した一方側の領域を金属基材４０
の下面から突き上げ、凹部５２の他方側が凹部の形態の
まま残るようにしている。４４が突き上げ加工によって
金属基材４０の下面に形成された突き凹部である。
【００２４】この突き上げ加工により、凹部５２の一方
側は凹部４２ｂから金属膜４６が金属基材４０の表面上
に延在されて形成され、延在部分の金属膜４６と凹部４
２ｂ内面の金属膜４６が連続した状態になる。金属基材
４０の表面に延在した金属膜４６はボンディング部４２
ａとなり凹部４２ｂ内面の金属膜４６は外部接続端子１
４を構成する導体部となる。
【００２５】図４はこうして、ボンディング部４２ａと
凹部４２ｂとを形成した金属基材４０を用いて半導体装
置を製造する方法を示す。図４(a) は素子固定樹脂２２
により半導体素子１０を金属基材４０の素子搭載部１０
ａに搭載し、半導体素子１０の電極とボンディング部４
２ａとを金ワイヤでワイヤボンディングした状態であ
る。本実施形態の場合はボンディング部４２ａが金属基
材４０の表面に形成されているから、半導体素子１０の
電極とボンディング部４２ａとのワイヤボンディングは
きわめて容易にかつ確実に行える。
【００２６】半導体素子１０の電極とボンディング部４
２ａとをワイヤボンディングした後、樹脂封止装置を用
いて金属基材４０の半導体素子１０を搭載した片面を樹
脂封止する（図４(b))。金属基材４０を樹脂封止する範
囲は、半導体素子１０の搭載領域、ボンディングワイヤ
２０、金属膜４６を含む範囲である。凹部４２ｂを形成
した部位では、樹脂が凹部４２ｂに充填され樹脂バンプ
部が形成される。１２が樹脂封止部である。
【００２７】樹脂封止した後、金属基材４０をエッチン
グして溶解除去することにより半導体装置を得る。金属
基材４０をエッチングする際に、樹脂封止部１２がエッ
チング液によって侵されないように樹脂封止部１２の外
面を樹脂フィルム等で保護するようにしてもよい。金属
基材４０をエッチングする際に金属膜４６は侵されない
から金属基材４０のみが溶解除去され、図５に示すよう
に、樹脂バンプ部１６の外面に金属膜４６が露出して外
部接続端子１４が形成された半導体装置が得られる。こ
の半導体装置では、凹部４２ｂを形成した部位がバンプ
状に突出する外部接続端子１４となり、外部接続端子１
４からボンディング部４２ａに向けて金属膜４６が延在
して樹脂封止部１２の外面に金属膜４６が露出する。
【００２８】以上、半導体装置の製造方法の実施形態に
ついて説明したが、半導体装置の製造方法として上述し
た実施形態とは異なる方法を採用することが可能であ
る。上記実施形態では、金属基材４０に凹部５２、５８
を形成する際に金属基材４０をエッチングして形成した
が、エッチング法のかわりにプレス加工によって凹部５
２、５８を形成することも可能である。その場合は、金
属基材４０の表面にレジスト５０を塗布する必要はな
い。プレス加工による場合でも、凹部５２、５８の深さ
等、かなりの高精度で加工することができる。
【００２９】また、金属基材４０に形成するボンディン
グ部４２ａ、凹部４２ｂは製品に応じて適宜配置にすれ
ばよい。図１に示すように、ボンディング部４２ａと凹
部４２ｂは高密度に配置するため素子搭載部１０ａを囲
むように配置するのが一般的であるが、これらのボンデ
ィング部４２ａ、凹部４２ｂは素子搭載部１０ａの各辺
に沿って配置する他、素子搭載部１０ａの周囲に円形的
に配置したり、放射状的に配置する等の任意配置とする
ことができる。図６(a) はボンディング部４２ａと凹部
４２ｂを円形に配置した例である。
【００３０】また、半導体素子１０からボンディング部
４２ａまでのボンディング距離を短くするためボンディ
ング部４２ａを素子搭載部１０ａに近い側に配置した
が、場合によってはボンディング部４２ａを素子搭載部
１０ａから離れた側に配置することも可能である。ま
た、上述した実施形態のようにボンディング部４２ａと
凹部４２ｂを素子搭載部１０ａの周囲に１列状に配置す
る他、図６(b) に示すように素子搭載部１０ａの周囲に
千鳥配置等の複数列に配置することも可能である。
【００３１】また、上述した突き上げ加工を用いた実施
形態では凹部５２を二分した一方を突き上げ加工してボ
ンディング部４２ａを形成したが、場合によっては凹部
５２の底面の中間領域を突き上げ加工してボンディング
部４２ａとすることも可能である。図７に円形状に形成
した凹部５２の中央部を突き上げ加工してボンディング
部４２ａと外部接続端子形成用の凹部４２ｂを形成した
例を示す。このように 、突き上げ加工による場合は、凹
部の底面の一部を突き上げ加工してボンディング部４２
ａを形成することができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、上述したように、ボンディング部と外部接続端子
形成用の凹部を形成した金属基材に半導体素子を搭載
し、半導体素子の電極とボンディング部とをワイヤボン
ディングし、半導体素子を樹脂封止し、金属基材を溶解
除去して半導体装置を製造する製造方法により、外部接
続端子を高密度に配置した半導体装置を容易に得ること
が可能となり、半導体装置の多ピン化に好適に対応する
ことが可能となる。とくにボンディング部を金属基材の
表面と略同一平面に形成したことによって、外部接続端
子を形成するための凹部の底面にワイヤボンディングす
る必要がなくなり、これによってボンディング部および
外部接続用の凹部を高密度に配置することが可能とな
る。また、複雑な加工工程によらずに製造することがで
き、過大な製造コストをかけずに信頼性の高い製品を製
造することが可能になる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法で用いる金
属基材の平面図。
【図２】金属基材に形成したボンディング部と外部接続
用の凹部の平面図及び断面図。
【図３】金属基材にボンディング部と外部接続用の凹部
を形成する加工工程を示す説明図。
【図４】金属基材に半導体素子を搭載して樹脂封止する
工程を示す説明図。
【図５】金属基材を溶解除去して得られた半導体装置の
断面図。
【図６】金属基材に形成するボンディング部と凹部の平
面配置例を示す説明図。
【図７】突き上げ加工によって形成するボンディング部
と凹部の形成例を示す平面図及び断面図。
【図８】樹脂バンプを有する半導体装置の構成を示す断
面図。
【図９】半導体装置の実装基板への接続面を示す説明
図。
【図１０】金属基材を用いた半導体装置の製造方法の従
来例を示す説明図。
【図１１】従来の半導体装置の製造方法で用いる金属基
材に設けたボンディング部の構成を示す平面図及び断面
図。
【符号の説明】
１０ 半導体素子 １２ 樹脂封止部 １４ 外部接続端子 １６ 樹脂バンプ部 １８ 金属膜 ２０ ボンディングワイヤ ２２ 素子固定樹脂 ３０、４０ 金属基材 ４２ａ ボンディング部 ４２ｂ 凹部 ４４ 突き凹部 ４６ 金属膜 ５０ レジスト ５０ａ レジストパターン ５２、５８ 凹部 ５４ マスクパターン ６０ レジスト ５６ めっき膜 ６０ａ マスクパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−67838（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−116935（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−22339（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−226475（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 501

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属基材の一方の面に凹部を形成する工
    程と、 該凹部の内面に、前記金属基材を溶解するエッチング液
    では溶解されない金属からなる金属膜を形成する工程
    と、 前記凹部の底面に形成した金属膜の一部領域が、前記金
    属基材の一方の面と略同一平面となるように、金属基材
    の他方の面側から前記金属膜の一部領域に対応する領域
    を突き上げ加工して、凹部の底面から金属基材の表面に
    延在した金属膜の延在部分をボンディング部に形成する
    工程と、 該ボンディング部を形成した金属基材の一方の面に半導
    体素子を搭載する工程と、 該半導体素子の電極と前記ボンディング部とをワイヤボ
    ンディングする工程と、 前記半導体素子、ボンディングワイヤおよび前記金属膜
    を含む前記金属基材の一方の面側を樹脂封止する工程
    と、 エッチング加工により前記金属基材を溶解除去し、前記
    凹部の内面に形成した金属膜を露出する工程とを含むこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記凹部の底面に形成した金属膜を突き
    上げ加工する領域を、前記凹部の底面内で、前記半導体
    素子を搭載する部位に近い側とすることを特徴とする請
    求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 金属基材に凹部を形成する部位が露出す
    るレジストパターンを設け、該レジストパターンをマス
    クとして金属基材をエッチング加工することにより前記
    凹部を形成し、 凹部の内面にめっきを施すことにより前記金属膜を形成
    することを特徴とする請求項１または２記載の半導体装
    置の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記凹部の内面に形成する金属膜を、パ
    ラジウムめっき、ニッケルめっき、金めっきの順にめっ
    きを施すことにより形成することを特徴とする請求項３
    記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記金属基材が銅箔からなることを特徴
    とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項６】 金属基材の素子搭載部の周囲に前記凹部
    を形成することを特徴とする請求項１〜５のうちのいず
    れか一項記載の半導体装置の製造方法。
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