JP3621869B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子を封止する樹脂封止部と一体に樹脂バンプ部が形成され、樹脂バンプ部の外面に導体膜が被着されて外部接続端子が形成された半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は半導体素子を封止する樹脂封止部と一体に樹脂バンプ部が形成され、樹脂バンプ部の外表面に金属膜が被着されてバンプ状の外部接続端子が形成された半導体装置の製造方法を示す。
図７（ａ）は、銅箔等の金属基材１０の両面をレジストにより被覆し、露光・現像して金属基材１０の一方の面の外部接続端子を形成する部位を露出させたレジストパターン１２を形成し、レジストパターン１２をマスクとして金属基材１０をエッチングすることにより、金属基材１０の一方の面に凹部１４を形成した状態である。凹部１４は外部接続端子となるバンプを形成するためのものである。
【０００３】
図７（ｂ）は、金属基材１０に形成した凹部１４の内面にめっきを施し、凹部１４の内面を金属膜１６によって被覆した状態を示す。この金属膜１６は外部接続端子のバンプの外表面を被覆する部分となるものであり、金属基材１０を溶解して除去する際に使用するエッチング液によっては溶解されない金属によって形成する。
図７（ｃ）は、金属基材１０の両面のレジストを除去した状態で、金属基材１０の一方の面に金属膜１６によって内面が被覆された凹部１４が形成されている状態である。
【０００４】
図７（ｄ）〜（ｇ）は、金属基材１０に半導体素子２０を搭載して半導体装置を形成する工程である。図７（ｄ）は、金属基材１０の一方の面の素子搭載部に導電性ペースト１８を用いて半導体素子２０を搭載した状態を示す。図７（ｅ）は、ワイヤボンディングにより半導体素子２０と金属膜１６とを電気的に接続した状態を示す。ワイヤボンディングの際は半導体素子２０の電極端子と凹部１４の底部の金属膜１６の内面とをボンディングワイヤ２２によって接続する。
図７（ｆ）は、樹脂封止装置を用いて半導体素子２０、ボンディングワイヤ２２及び凹部１４を含む領域を樹脂封止した状態である。２４が樹脂封止部である。図７（ｇ）は、金属基材１０を溶解して除去し、金属膜１６を外部に露出させて半導体装置を得た状態を示す。金属膜１６は樹脂封止部２４の下面からバンプ状に突出した樹脂バンプ部２４ａの外表面を被覆して形成されており、樹脂バンプ部２４ａ及び金属膜１６によってバンプ状の外部接続端子２６が形成された半導体装置が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７（ｇ）に示す半導体装置は、半導体素子２０と金属膜１６とをボンディングワイヤ２２により直接接続しているから引き回し用の配線パターンを形成する必要がなく、製造が容易であるとともに、半導体装置の小型化を図ることができ、従来の製造装置を用いて量産することが容易であるという利点がある。
しかしながら、上記半導体装置は金属膜１６が樹脂バンプ部２４ａの外表面に被着して保持されているのみであり、樹脂と金属膜１６との密着性が不十分であると樹脂バンプ部２４ａの外表面から金属膜１６が剥離するという問題がある。このため金属膜１６の樹脂と接する面を化学的に荒らして粗面化したり、金属膜１６と密着性の良い樹脂材を選ぶことによって金属膜１６が剥離する問題を解消することが検討されている。
【０００６】
本発明は、これらの問題点を解消すべくなされたものであり、その目的とするところは、半導体素子を封止する樹脂封止部と一体に樹脂バンプ部が形成され、樹脂バンプの外表面に金属膜が被着されて外部接続端子が形成された半導体装置において、外部接続端子の金属膜の剥離、脱落を防止し、信頼性の高い製品として提供することができる半導体装置及びこの半導体装置の好適な製造方法を提供するにある。
【０００７】
【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、半導体素子を樹脂封止する樹脂封止部の実装面側に樹脂封止部と一体に複数の樹脂バンプ部が形成され、該樹脂バンプ部の外表面が金属膜により被覆されるとともに、該金属膜の内面と半導体素子の電極端子とがワイヤボンディングされてなる半導体装置において、前記樹脂バンプ部の基部を被覆する前記金属膜の周縁部が、前記樹脂バンプ部の基部位置から樹脂バンプ部の内側に突出する係止部に形成されていることを特徴とする。
また、前記係止部が、前記金属膜の周縁部の全周に形成されていることは、樹脂バンプ部と金属膜とのくい付きを強固にし、金属膜の剥離、脱落を防止する上で有効である。
【０００８】
また、半導体装置の製造方法において、金属基材の一方の面の素子搭載部の近傍に、該素子搭載部に搭載する半導体素子と電気的に接続される外部接続端子の平面配置に合わせて凹部を形成し、該凹部の内面を前記金属基材を溶解するエッチング液で溶解されない金属からなる金属膜によって被覆した後、前記凹部の開口縁に潰し加工を施して前記金属膜の周縁部が凹部の内側に突出する係止部を形成し、該係止部を形成した金属基材の一方の面の素子搭載部に半導体素子を搭載して、該半導体素子の電極端子と前記金属膜の内面とをワイヤボンディングし、前記半導体素子、ボンディングワイヤ及び凹部を含む前記金属基材の一方の面側を樹脂封止した後、前記金属基材を溶解して除去し、前記金属膜を露出させることを特徴とする。
また、前記凹部の内面に、金めっき、パラジウムめっき、ニッケルめっき及びパラジウムめっきの順にめっきを施して前記金属膜を形成することにより、ワイヤボンディング性が良好な金属膜を形成することができ、はんだ付け等による実装が確実にできる半導体装置を製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る半導体装置の製造方法は金属基材を利用して半導体装置を製造する点においては、前述した従来の半導体装置の製造方法と同様である。
すなわち、金属基材の一方の面に凹部を形成し、凹部の内面を金属膜によって被覆し、金属基材の一方の面の素子搭載部に半導体素子を搭載し、半導体素子と金属膜とをワイヤボンディングにより電気的に接続し、金属基材の半導体素子を搭載した面を樹脂封止した後、金属基材を溶解して除去することにより、樹脂封止部の外表面にバンプ状に突出した外部接続端子を形成して半導体装置を得る。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法で特徴とする点は、金属基材に形成する外部接続端子を形成するための金属膜を加工する方法にある。
以下では、まず、金属基材を加工して半導体素子を搭載する金属フレームを形成するまでの加工方法について説明する。
図１は金属基材１０に凹部１４を形成して凹部１４の内面を金属膜１６によって被覆するまでの加工工程を示す。
図１（ａ）は、まず、銅箔等の金属基材１０の両面をレジスト１１によって被覆した状態である。金属基材１０は後工程でエッチング液を用いて溶解して除去するから、金属基材１０にはエッチングによって容易に溶解して除去できる材料を選択するのがよい。本実施形態では、金属基材１０として、厚さ０．１５ｍｍの銅材を使用している。
【００１１】
図１（ｂ）は、レジスト１１を露光・現像し金属基材１０の凹部１４を形成する部位を露出させたレジストパターン１２を形成した状態である。凹部１４は金属基材１０の一方の面のみに設ける。したがって、金属基材１０の一方の面のレジスト１１を露光・現像してレジストパターン１２を形成している。
図１（ｃ）は、レジストパターン１２をマスクとして金属基材１０をエッチングし、金属基材１０に凹部１４を形成した状態を示す。本実施形態では、凹部１４は平面寸法が０．６ｍｍ、深さ０．１ｍｍ程度に形成した。
【００１２】
図１（ｄ）は、金属基材１０をエッチングして形成した凹部１４の内面にめっきを施し、凹部１４の内面を金属膜１６によって被覆した状態を示す。１３は金属基材１０のエッチングに使用したレジストパターン１２を溶解して除去した後、金属基材１０の表面を被覆しためっき用のレジストである。めっき用のレジスト１３をエッチングして金属基材１０の凹部１３を露出させてめっきを施す。
金属膜１６を形成するめっきは適宜選択可能であるが、本実施形態では、外部接続端子の外表面に露出する側から、金めっき−パラジウムめっき−ニッケルめっき−パラジウムめっきを施して４層構成によって形成している。このようなめっき構成とすることによって金属膜１６のワイヤボンディング性を良好とし実装時のはんだ付け性を良好にすることができる。金属膜１６の総厚は５〜１０μｍである。
図１（ｅ）は、めっきを施した後、めっき用のレジスト１３を溶解して除去した状態である。金属基材１０の一方の面に凹部１４が形成され、凹部１４の内面が金属膜１６によって被覆されている。
【００１３】
図２は、本願発明で特徴的な加工工程で、凹部１４の開口縁に潰し加工を施し、凹部１４の内面を被覆する金属膜１６の周縁部に係止部１６ａを形成する加工工程を示している。
図２（ａ）は、内面が金属膜１６によって被覆された凹部１４を形成した金属基材１０である。図２（ｂ）は、この金属基材１０に潰し加工を施した状態を示す。ポンチ３０は金属基材１０に当接する端面を略平坦面に形成するとともに、ポンチ３０の端面の平面寸法を凹部１４の開口寸法よりも若干大きく形成し、凹部１４の上方から金属基材１０を水平に突くことによって、凹部１４の開口縁をわずかに潰し、この潰し加工により凹部１４の内面に被着されている金属膜１６の周縁部を凹部１４の内側に突出させて係止部１６ａを形成する。３２は潰し加工により凹部１４の開口縁に形成された段差部である。
【００１４】
金属基材１０の凹部１４に施す潰し加工は、図２（ｂ）に示すように、金属膜１６の端縁を凹部１４の内側に突出させるようにすることを目的とするものであり、金属膜１６の周縁部を凹部１４の内側に突出させることによって、半導体素子を樹脂封止した際に樹脂に金属膜１６がくい付き、金属膜１６が樹脂から剥離したり脱落したりすることを防止する。図２（ｂ）に示す例は、係止部１６ａが金属基材１０の平面と略平行に突出するように加工した例であるが、係止部１６ａが凹部１４の内側に若干突出するように加工することで、金属膜１６が剥離することを防止することができる。ポンチ３０の端面の形状を、ポンチ３０によって金属基材１０を突いた際に、金属基材１０の肉を内側に寄せて金属膜１６の周縁部が凹部１４の内側に突出しやすくなるようにしてもよい。
【００１５】
また、係止部１６ａは金属膜１６の周縁部の全周にわたってリング状に形成してもよいし、金属膜１６の周縁部の一部を潰し加工して、金属膜１６の周縁部に部分的に凹部１４の内側に突出する部位を形成して係止部１６ａとしてもよい。図３は、金属基材１０に凹部１４を形成し、凹部１４の内面を金属膜１６によって被覆し、凹部１４に潰し加工を施して金属膜１６の周縁部に係止部１６ａを形成した金属フレーム４０の平面図を示す。１７は半導体素子を搭載する素子搭載部である。素子搭載部１７の周囲に、内面に金属膜１６が被覆された凹部１４が形成されている。
図４は金属フレームを拡大して示す平面図であり、金属膜１６の周縁部に係止部１６ａが形成されていることを示す。
金属基材１０に上述したように凹部１４等を加工する場合は、実際には、短冊状あるいは大判の金属基材１０を被加工品とし、この金属基材１０に所要の加工を施して金属フレーム４０を形成する。
【００１６】
図５は、上記のようにして形成した金属フレームに半導体素子２０を搭載し、樹脂封止して半導体装置を製造する工程を示す。
図５（ａ）は、金属フレーム４０の素子搭載部１７に導電性ペースト１８を用いて半導体素子２０を搭載した状態である。
図５（ｂ）は、次に、ワイヤボンディングにより半導体素子２０と金属膜１６とを電気的に接続した状態である。ワイヤボンディングの際には、半導体素子２０の電極端子と凹部１４の底部の金属膜１６の内面とをボンディングする。２２がボンディングワイヤである。
なお、ワイヤボンディングによって半導体素子２０と金属膜１６とを接続する他の方法として、凹部１４の底部の金属膜１６の内面にあらかじめ金バンプを形成しておき、この金バンプ上に金ワイヤをワイヤボンディングして接続する方法も可能である。
【００１７】
図５（ｃ）は、金属基材１０の半導体素子２０を搭載した面を樹脂封止した状態を示す。この樹脂封止の際には、半導体素子２０、ボンディングワイヤ２２及び金属膜１６（凹部１４）を封止するよう樹脂成形する。樹脂封止金型を用いた樹脂封止により、凹部１４内に樹脂が充填され、樹脂封止部２４が一体に樹脂成形される。
図５（ｄ）は、樹脂封止が終了した後、金属基材１０を塩化第２鉄を主成分とするエッチング液により溶解して除去し、半導体装置を得た状態を示す。金属基材１０を溶解して除去することにより、樹脂封止部２４に半導体素子２０及びボンディングワイヤ２２が封止されるとともに、樹脂封止部２４の実装面側の外面に外部接続端子２６がバンプ状に突出して形成された半導体装置が得られる。
【００１８】
外部接続端子２６は、樹脂封止した際に凹部１４に樹脂が充填されることによってバンプ状に成形される樹脂バンプ部２４ａの外表面に金属膜１６が被着されて形成されている。
金属膜１６の周縁部には図２（ｂ）に示すように係止部１６ａが形成されているから、樹脂封止の際に係止部１６ａが樹脂中にくい込んで樹脂成形され、金属膜１６が樹脂バンプ部２４ａから剥離したり脱落したりすることを防止する。なお、樹脂バンプ部２４ａの基部には、金属膜１６に潰し加工を施した際に金属基材１０の表面に形成された段差３２による突部２４ｂが形成される。
【００１９】
本実施形態の半導体装置によれば、金属膜１６の周縁部に係止部１６ａを設けて金属膜１６の剥離あるいは脱落を防止したことにより、金属膜１６の内面を荒らして粗面化することによって金属膜１６と樹脂との密着性を向上させるといった必要がなくなり、ワイヤボンディング性を重視した金属膜１６の構成とすることができ、半導体素子２０と外部接続端子１６とを確実に電気的に接続することが可能になる。また、半導体素子２０の樹脂封止に使用する樹脂材として、金属膜１６との密着性よりも放熱性を重視した材料を選ぶといったことが可能になり、これによって半導体装置の信頼性を向上させることが可能になる。
【００２０】
なお、半導体素子を搭載する金属フレームは種々の形状に形成することができ、これによって半導体装置も任意の形状に形成することができる。図６に示す半導体装置の製造方法は、凹部状の素子搭載部を形成した金属フレームを使用して半導体装置を製造することを特徴とする。図６（ａ）は、金属基材１０の表面にエッチング用のレジストパターン１２を形成し、ハーフエッチングにより外部接続端子を形成するための凹部１４と半導体素子２０を搭載する素子搭載用凹部５０を形成した状態である。図６（ｂ）は、めっき用のレジスト１３によって金属基材１０の表面を被覆し、めっきを施して凹部１４の内面と素子搭載凹部５０の内面を金属膜１６、５２によって被覆した状態である。金属膜１６、５２は適宜めっきを順次施すことによって複数の層構成とすることができる。
【００２１】
図６（ｃ）は、本発明に係る半導体装置の製造方法において特徴的な工程で、凹部１４及び素子搭載凹部５０の開口縁に潰し加工を施し、凹部１４及び素子搭載凹部５０の内面を被覆する金属膜１６、５２の周縁部に係止部１６ａ、５２ａを形成した状態である。
このようにして形成した金属フレーム４０に半導体素子２０を接着剤層を介して搭載し、金属フレーム４０の半導体素子２０を搭載した面を樹脂封止し（図６（ｄ））、樹脂封止した後、金属フレーム４０を溶解して除去することによって樹脂封止部２４の外面から外部接続端子２６がバンプ状に突出した半導体装置を得ることができる。
【００２２】
本実施形態の半導体装置は素子搭載凹部５０に半導体素子２０を搭載して半導体素子２０の搭載位置を低くすることにより半導体装置の薄型化を図ることが可能になる。また、素子搭載凹部５０を半導体素子２０が搭載される中央部が一段低位となる形状に形成し、半導体素子２０から素子搭載凹部５０の内面を被覆する金属膜５２の段差部分にワイヤボンディング可能とすることにより、金属膜５２を接地電位あるいは電源電位として半導体素子２０と接地電位等とを容易に電気的に接続することが可能となる。
【００２３】
本実施形態の半導体装置の場合も、上述した実施形態と同様に、樹脂バンプ部２４ａの外表面を被覆する金属膜１６の剥離あるいは脱落を効果的に防止することができる。また、半導体素子２０が搭載される金属膜５２についても係止部５２ａを形成したことによって樹脂封止部２４から金属膜５２が剥離することを防止することができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置によれば、上述したように、外部接続端子を構成する金属膜の剥離や脱落を効果的に防止することができ、信頼性の高い半導体装置として提供することができる。また、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、金属膜に容易に係止部を形成することができ、金属膜の剥離や脱落を防止した信頼性の高い半導体装置を製造することが可能になる。また、これによって、確実にワイヤボンディングでき、放熱性にすぐれた半導体装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体装置の製造に用いる金属フレームを製造する工程を示す説明図である。
【図２】金属膜の周縁部に係止部を形成する工程を示す説明図である。
【図３】半導体装置の製造に用いる金属フレームの例を示す平面図である。
【図４】金属フレームを拡大して示す説明図である。
【図５】金属フレームを用いて半導体装置を製造する実施形態を示す説明図である。
【図６】金属フレームを用いて半導体装置を製造する他の実施形態を示す説明図である。
【図７】半導体装置の従来の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 金属基材
１１ レジスト
１２ レジストパターン
１３ レジスト
１４ 凹部
１６ 金属膜
１６ａ 係止部
１７ 素子搭載部
１８ 導電性ペースト
２０ 半導体素子
２２ ボンディングワイヤ
２４ 樹脂封止部
２４ａ 樹脂バンプ部
２４ｂ 突部
２６ 外部接続端子
３０ ポンチ
４０ 金属フレーム
【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樹脂バンプ部が形成され、樹脂バンプ部の外面に導体膜が被着されて外部接続端子が形成された半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は半導体素子を封止する樹脂封止部と一体に樹脂バンプ部が形成され、樹脂バンプ部の外表面に金属膜が被着されてバンプ状の外部接続端子が形成された半導体装置の製造方法を示す。
図７（ａ）は、銅箔等の金属基材１０の両面をレジストにより被覆し、露光・現像して金属基材１０の一方の面の外部接続端子を形成する部位を露出させたレジストパターン１２を形成し、レジストパターン１２をマスクとして金属基材１０をエッチングすることにより、金属基材１０の一方の面に凹部１４を形成した状態である。凹部１４は外部接続端子となるバンプを形成するためのものである。
【０００３】
図７（ｂ）は、金属基材１０に形成した凹部１４の内面にめっきを施し、凹部１４の内面を金属膜１６によって被覆した状態を示す。この金属膜１６は外部接続端子のバンプの外表面を被覆する部分となるものであり、金属基材１０を溶解して除去する際に使用するエッチング液によっては溶解されない金属によって形成する。
図７（ｃ）は、金属基材１０の両面のレジストを除去した状態で、金属基材１０の一方の面に金属膜１６によって内面が被覆された凹部１４が形成されている状態である。
【０００４】
図７（ｄ）〜（ｇ）は、金属基材１０に半導体素子２０を搭載して半導体装置を形成する工程である。図７（ｄ）は、金属基材１０の一方の面の素子搭載部に導電性ペースト１８を用いて半導体素子２０を搭載した状態を示す。図７（ｅ）は、ワイヤボンディングにより半導体素子２０と金属膜１６とを電気的に接続した状態を示す。ワイヤボンディングの際は半導体素子２０の電極端子と凹部１４の底部の金属膜１６の内面とをボンディングワイヤ２２によって接続する。
図７（ｆ）は、樹脂封止装置を用いて半導体素子２０、ボンディングワイヤ２２及び凹部１４を含む領域を樹脂封止した状態である。２４が樹脂封止部である。図７（ｇ）は、金属基材１０を溶解して除去し、金属膜１６を外部に露出させて半導体装置を得た状態を示す。金属膜１６は樹脂封止部２４の下面からバンプ状に突出した樹脂バンプ部２４ａの外表面を被覆して形成されており、樹脂バンプ部２４ａ及び金属膜１６によってバンプ状の外部接続端子２６が形成された半導体装置が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図７（ｇ）に示す半導体装置は、半導体素子２０と金属膜１６とをボンディングワイヤ２２により直接接続しているから引き回し用の配線パターンを形成する必要がなく、製造が容易であるとともに、半導体装置の小型化を図ることができ、従来の製造装置を用いて量産することが容易であるという利点がある。
しかしながら、上記半導体装置は金属膜１６が樹脂バンプ部２４ａの外表面に被着して保持されているのみであり、樹脂と金属膜１６との密着性が不十分であると樹脂バンプ部２４ａの外表面から金属膜１６が剥離するという問題がある。このため金属膜１６の樹脂と接する面を化学的に荒らして粗面化したり、金属膜１６と密着性の良い樹脂材を選ぶことによって金属膜１６が剥離する問題を解消することが検討されている。
【０００６】
本発明は、これらの問題点を解消すべくなされたものであり、その目的とするところは、半導体素子を封止する樹脂封止部と一体に樹脂バンプ部が形成され、樹脂バンプの外表面に金属膜が被着されて外部接続端子が形成された半導体装置において、外部接続端子の金属膜の剥離、脱落を防止し、信頼性の高い製品として提供することができる半導体装置及びこの半導体装置の好適な製造方法を提供するにある。
【０００７】
【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、半導体素子を樹脂封止する樹脂封止部の実装面側に樹脂封止部と一体に複数の樹脂バンプ部が形成され、該樹脂バンプ部の外表面が金属膜により被覆されるとともに、該金属膜の内面と半導体素子の電極端子とがワイヤボンディングされてなる半導体装置において、前記樹脂バンプ部の基部を被覆する前記金属膜の周縁部が、前記樹脂バンプ部の基部位置から樹脂バンプ部の内側に突出する係止部に形成されていることを特徴とする。
また、前記係止部が、前記金属膜の周縁部の全周に形成されていることは、樹脂バンプ部と金属膜とのくい付きを強固にし、金属膜の剥離、脱落を防止する上で有効である。
【０００８】
また、半導体装置の製造方法において、金属基材の一方の面の素子搭載部の近傍に、該素子搭載部に搭載する半導体素子と電気的に接続される外部接続端子の平面配置に合わせて凹部を形成し、該凹部の内面を前記金属基材を溶解するエッチング液で溶解されない金属からなる金属膜によって被覆した後、前記凹部の開口縁に潰し加工を施して前記金属膜の周縁部が凹部の内側に突出する係止部を形成し、該係止部を形成した金属基材の一方の面の素子搭載部に半導体素子を搭載して、該半導体素子の電極端子と前記金属膜の内面とをワイヤボンディングし、前記半導体素子、ボンディングワイヤ及び凹部を含む前記金属基材の一方の面側を樹脂封止した後、前記金属基材を溶解して除去し、前記金属膜を露出させることを特徴とする。
また、前記凹部の内面に、金めっき、パラジウムめっき、ニッケルめっき及びパラジウムめっきの順にめっきを施して前記金属膜を形成することにより、ワイヤボンディング性が良好な金属膜を形成することができ、はんだ付け等による実装が確実にできる半導体装置を製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る半導体装置の製造方法は金属基材を利用して半導体装置を製造する点においては、前述した従来の半導体装置の製造方法と同様である。
すなわち、金属基材の一方の面に凹部を形成し、凹部の内面を金属膜によって被覆し、金属基材の一方の面の素子搭載部に半導体素子を搭載し、半導体素子と金属膜とをワイヤボンディングにより電気的に接続し、金属基材の半導体素子を搭載した面を樹脂封止した後、金属基材を溶解して除去することにより、樹脂封止部の外表面にバンプ状に突出した外部接続端子を形成して半導体装置を得る。
【００１０】
本発明に係る半導体装置の製造方法で特徴とする点は、金属基材に形成する外部接続端子を形成するための金属膜を加工する方法にある。
以下では、まず、金属基材を加工して半導体素子を搭載する金属フレームを形成するまでの加工方法について説明する。
図１は金属基材１０に凹部１４を形成して凹部１４の内面を金属膜１６によって被覆するまでの加工工程を示す。
図１（ａ）は、まず、銅箔等の金属基材１０の両面をレジスト１１によって被覆した状態である。金属基材１０は後工程でエッチング液を用いて溶解して除去するから、金属基材１０にはエッチングによって容易に溶解して除去できる材料を選択するのがよい。本実施形態では、金属基材１０として、厚さ０．１５ｍｍの銅材を使用している。
【００１１】
図１（ｂ）は、レジスト１１を露光・現像し金属基材１０の凹部１４を形成する部位を露出させたレジストパターン１２を形成した状態である。凹部１４は金属基材１０の一方の面のみに設ける。したがって、金属基材１０の一方の面のレジスト１１を露光・現像してレジストパターン１２を形成している。
図１（ｃ）は、レジストパターン１２をマスクとして金属基材１０をエッチングし、金属基材１０に凹部１４を形成した状態を示す。本実施形態では、凹部１４は平面寸法が０．６ｍｍ、深さ０．１ｍｍ程度に形成した。
【００１２】
図１（ｄ）は、金属基材１０をエッチングして形成した凹部１４の内面にめっきを施し、凹部１４の内面を金属膜１６によって被覆した状態を示す。１３は金属基材１０のエッチングに使用したレジストパターン１２を溶解して除去した後、金属基材１０の表面を被覆しためっき用のレジストである。めっき用のレジスト１３をエッチングして金属基材１０の凹部１３を露出させてめっきを施す。
金属膜１６を形成するめっきは適宜選択可能であるが、本実施形態では、外部接続端子の外表面に露出する側から、金めっき−パラジウムめっき−ニッケルめっき−パラジウムめっきを施して４層構成によって形成している。このようなめっき構成とすることによって金属膜１６のワイヤボンディング性を良好とし実装時のはんだ付け性を良好にすることができる。金属膜１６の総厚は５〜１０μｍである。
図１（ｅ）は、めっきを施した後、めっき用のレジスト１３を溶解して除去した状態である。金属基材１０の一方の面に凹部１４が形成され、凹部１４の内面が金属膜１６によって被覆されている。
【００１３】
図２は、本願発明で特徴的な加工工程で、凹部１４の開口縁に潰し加工を施し、凹部１４の内面を被覆する金属膜１６の周縁部に係止部１６ａを形成する加工工程を示している。
図２（ａ）は、内面が金属膜１６によって被覆された凹部１４を形成した金属基材１０である。図２（ｂ）は、この金属基材１０に潰し加工を施した状態を示す。ポンチ３０は金属基材１０に当接する端面を略平坦面に形成するとともに、ポンチ３０の端面の平面寸法を凹部１４の開口寸法よりも若干大きく形成し、凹部１４の上方から金属基材１０を水平に突くことによって、凹部１４の開口縁をわずかに潰し、この潰し加工により凹部１４の内面に被着されている金属膜１６の周縁部を凹部１４の内側に突出させて係止部１６ａを形成する。３２は潰し加工により凹部１４の開口縁に形成された段差部である。
【００１４】
金属基材１０の凹部１４に施す潰し加工は、図２（ｂ）に示すように、金属膜１６の端縁を凹部１４の内側に突出させるようにすることを目的とするものであり、金属膜１６の周縁部を凹部１４の内側に突出させることによって、半導体素子を樹脂封止した際に樹脂に金属膜１６がくい付き、金属膜１６が樹脂から剥離したり脱落したりすることを防止する。図２（ｂ）に示す例は、係止部１６ａが金属基材１０の平面と略平行に突出するように加工した例であるが、係止部１６ａが凹部１４の内側に若干突出するように加工することで、金属膜１６が剥離することを防止することができる。ポンチ３０の端面の形状を、ポンチ３０によって金属基材１０を突いた際に、金属基材１０の肉を内側に寄せて金属膜１６の周縁部が凹部１４の内側に突出しやすくなるようにしてもよい。
【００１５】
また、係止部１６ａは金属膜１６の周縁部の全周にわたってリング状に形成してもよいし、金属膜１６の周縁部の一部を潰し加工して、金属膜１６の周縁部に部分的に凹部１４の内側に突出する部位を形成して係止部１６ａとしてもよい。図３は、金属基材１０に凹部１４を形成し、凹部１４の内面を金属膜１６によって被覆し、凹部１４に潰し加工を施して金属膜１６の周縁部に係止部１６ａを形成した金属フレーム４０の平面図を示す。１７は半導体素子を搭載する素子搭載部である。素子搭載部１７の周囲に、内面に金属膜１６が被覆された凹部１４が形成されている。
図４は金属フレームを拡大して示す平面図であり、金属膜１６の周縁部に係止部１６ａが形成されていることを示す。
金属基材１０に上述したように凹部１４等を加工する場合は、実際には、短冊状あるいは大判の金属基材１０を被加工品とし、この金属基材１０に所要の加工を施して金属フレーム４０を形成する。
【００１６】
図５は、上記のようにして形成した金属フレームに半導体素子２０を搭載し、樹脂封止して半導体装置を製造する工程を示す。
図５（ａ）は、金属フレーム４０の素子搭載部１７に導電性ペースト１８を用いて半導体素子２０を搭載した状態である。
図５（ｂ）は、次に、ワイヤボンディングにより半導体素子２０と金属膜１６とを電気的に接続した状態である。ワイヤボンディングの際には、半導体素子２０の電極端子と凹部１４の底部の金属膜１６の内面とをボンディングする。２２がボンディングワイヤである。
なお、ワイヤボンディングによって半導体素子２０と金属膜１６とを接続する他の方法として、凹部１４の底部の金属膜１６の内面にあらかじめ金バンプを形成しておき、この金バンプ上に金ワイヤをワイヤボンディングして接続する方法も可能である。
【００１７】
図５（ｃ）は、金属基材１０の半導体素子２０を搭載した面を樹脂封止した状態を示す。この樹脂封止の際には、半導体素子２０、ボンディングワイヤ２２及び金属膜１６（凹部１４）を封止するよう樹脂成形する。樹脂封止金型を用いた樹脂封止により、凹部１４内に樹脂が充填され、樹脂封止部２４が一体に樹脂成形される。
図５（ｄ）は、樹脂封止が終了した後、金属基材１０を塩化第２鉄を主成分とするエッチング液により溶解して除去し、半導体装置を得た状態を示す。金属基材１０を溶解して除去することにより、樹脂封止部２４に半導体素子２０及びボンディングワイヤ２２が封止されるとともに、樹脂封止部２４の実装面側の外面に外部接続端子２６がバンプ状に突出して形成された半導体装置が得られる。
【００１８】
外部接続端子２６は、樹脂封止した際に凹部１４に樹脂が充填されることによってバンプ状に成形される樹脂バンプ部２４ａの外表面に金属膜１６が被着されて形成されている。
金属膜１６の周縁部には図２（ｂ）に示すように係止部１６ａが形成されているから、樹脂封止の際に係止部１６ａが樹脂中にくい込んで樹脂成形され、金属膜１６が樹脂バンプ部２４ａから剥離したり脱落したりすることを防止する。なお、樹脂バンプ部２４ａの基部には、金属膜１６に潰し加工を施した際に金属基材１０の表面に形成された段差３２による突部２４ｂが形成される。
【００１９】
本実施形態の半導体装置によれば、金属膜１６の周縁部に係止部１６ａを設けて金属膜１６の剥離あるいは脱落を防止したことにより、金属膜１６の内面を荒らして粗面化することによって金属膜１６と樹脂との密着性を向上させるといった必要がなくなり、ワイヤボンディング性を重視した金属膜１６の構成とすることができ、半導体素子２０と外部接続端子１６とを確実に電気的に接続することが可能になる。また、半導体素子２０の樹脂封止に使用する樹脂材として、金属膜１６との密着性よりも放熱性を重視した材料を選ぶといったことが可能になり、これによって半導体装置の信頼性を向上させることが可能になる。
【００２０】
なお、半導体素子を搭載する金属フレームは種々の形状に形成することができ、これによって半導体装置も任意の形状に形成することができる。図６に示す半導体装置の製造方法は、凹部状の素子搭載部を形成した金属フレームを使用して半導体装置を製造することを特徴とする。図６（ａ）は、金属基材１０の表面にエッチング用のレジストパターン１２を形成し、ハーフエッチングにより外部接続端子を形成するための凹部１４と半導体素子２０を搭載する素子搭載用凹部５０を形成した状態である。図６（ｂ）は、めっき用のレジスト１３によって金属基材１０の表面を被覆し、めっきを施して凹部１４の内面と素子搭載凹部５０の内面を金属膜１６、５２によって被覆した状態である。金属膜１６、５２は適宜めっきを順次施すことによって複数の層構成とすることができる。
【００２１】
図６（ｃ）は、本発明に係る半導体装置の製造方法において特徴的な工程で、凹部１４及び素子搭載凹部５０の開口縁に潰し加工を施し、凹部１４及び素子搭載凹部５０の内面を被覆する金属膜１６、５２の周縁部に係止部１６ａ、５２ａを形成した状態である。
このようにして形成した金属フレーム４０に半導体素子２０を接着剤層を介して搭載し、金属フレーム４０の半導体素子２０を搭載した面を樹脂封止し（図６（ｄ））、樹脂封止した後、金属フレーム４０を溶解して除去することによって樹脂封止部２４の外面から外部接続端子２６がバンプ状に突出した半導体装置を得ることができる。
【００２２】
本実施形態の半導体装置は素子搭載凹部５０に半導体素子２０を搭載して半導体素子２０の搭載位置を低くすることにより半導体装置の薄型化を図ることが可能になる。また、素子搭載凹部５０を半導体素子２０が搭載される中央部が一段低位となる形状に形成し、半導体素子２０から素子搭載凹部５０の内面を被覆する金属膜５２の段差部分にワイヤボンディング可能とすることにより、金属膜５２を接地電位あるいは電源電位として半導体素子２０と接地電位等とを容易に電気的に接続することが可能となる。
【００２３】
本実施形態の半導体装置の場合も、上述した実施形態と同様に、樹脂バンプ部２４ａの外表面を被覆する金属膜１６の剥離あるいは脱落を効果的に防止することができる。また、半導体素子２０が搭載される金属膜５２についても係止部５２ａを形成したことによって樹脂封止部２４から金属膜５２が剥離することを防止することができ、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置によれば、上述したように、外部接続端子を構成する金属膜の剥離や脱落を効果的に防止することができ、信頼性の高い半導体装置として提供することができる。また、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、金属膜に容易に係止部を形成することができ、金属膜の剥離や脱落を防止した信頼性の高い半導体装置を製造することが可能になる。また、これによって、確実にワイヤボンディングでき、放熱性にすぐれた半導体装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体装置の製造に用いる金属フレームを製造する工程を示す説明図である。
【図２】金属膜の周縁部に係止部を形成する工程を示す説明図である。
【図３】半導体装置の製造に用いる金属フレームの例を示す平面図である。
【図４】金属フレームを拡大して示す説明図である。
【図５】金属フレームを用いて半導体装置を製造する実施形態を示す説明図である。
【図６】金属フレームを用いて半導体装置を製造する他の実施形態を示す説明図である。
【図７】半導体装置の従来の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 金属基材
１１ レジスト
１２ レジストパターン
１３ レジスト
１４ 凹部
１６ 金属膜
１６ａ 係止部
１７ 素子搭載部
１８ 導電性ペースト
２０ 半導体素子
２２ ボンディングワイヤ
２４ 樹脂封止部
２４ａ 樹脂バンプ部
２４ｂ 突部
２６ 外部接続端子
３０ ポンチ
４０ 金属フレーム
Claims (4)
- 半導体素子を樹脂封止する樹脂封止部の実装面側に樹脂封止部と一体に複数の樹脂バンプ部が形成され、該樹脂バンプ部の外表面が金属膜により被覆されるとともに、該金属膜の内面と半導体素子の電極端子とがワイヤボンディングされてなる半導体装置において、
前記樹脂バンプ部の基部を被覆する前記金属膜の周縁部が、前記樹脂バンプ部の基部位置から樹脂バンプ部の内側に突出する係止部に形成されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記係止部が、前記金属膜の周縁部の全周に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
- 金属基材の一方の面の素子搭載部の近傍に、該素子搭載部に搭載する半導体素子と電気的に接続される外部接続端子の平面配置に合わせて凹部を形成し、
該凹部の内面を前記金属基材を溶解するエッチング液で溶解されない金属からなる金属膜によって被覆した後、
前記凹部の開口縁に潰し加工を施して前記金属膜の周縁部が凹部の内側に突出する係止部を形成し、
該係止部を形成した金属基材の一方の面の素子搭載部に半導体素子を搭載して、
該半導体素子の電極端子と前記金属膜の内面とをワイヤボンディングし、
前記半導体素子、ボンディングワイヤ及び凹部を含む前記金属基材の一方の面側を樹脂封止した後、
前記金属基材を溶解して除去し、前記金属膜を露出させることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記凹部の内面に、金めっき、パラジウムめっき、ニッケルめっき及びパラジウムめっきの順にめっきを施して前記金属膜を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。
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