JP6636978B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。   Embodiments relate to a semiconductor device and a method of manufacturing the same.

従来より、２枚のリードの間にはんだ層を介して半導体チップを接続し、半導体チップ及びその周辺を樹脂材料で封止した半導体装置が製造されている。樹脂材料で封止することにより、半導体チップを外部環境から保護することができる。しかしながら、近年、半導体装置の小型化に伴い、樹脂材料の表面から半導体チップまでの距離が短くなっており、信頼性の低下が懸念されている。   Conventionally, a semiconductor device has been manufactured in which a semiconductor chip is connected between two leads via a solder layer, and the semiconductor chip and its periphery are sealed with a resin material. By sealing with a resin material, the semiconductor chip can be protected from the external environment. However, in recent years, the distance from the surface of the resin material to the semiconductor chip has been shortened with the miniaturization of the semiconductor device, and there is a concern that the reliability may be reduced.

特開２０１１−１４６９１号公報JP 2011-14691 A

実施形態の目的は、信頼性が高い半導体装置及びその製造方法を提供することである。   An object of the embodiments is to provide a highly reliable semiconductor device and a manufacturing method thereof.

実施形態に係る半導体装置は、第１リード部が突出するベッド部と、前記ベッド部の上面の一部に接合された半導体チップと、前記半導体チップの上面に接合されたコンタクト部と、前記コンタクト部に電気的に接続された第２リード部と、樹脂材料からなり、前記第１リード部の一部、前記ベッド部、前記半導体チップ、前記コンタクト部、及び、前記第２リード部の一部を覆う封止部材と、前記ベッド部と前記半導体チップとの間に設けられたはんだ層と、を備える。前記ベッド部の前記上面における前記封止部材に覆われた領域には、前記半導体チップが接合された領域を囲む溝が形成されている。前記はんだ層における前記溝の直上域には貫通部が形成されており、前記封止部材の一部は前記貫通部内に配置されている。 The semiconductor device according to the embodiment includes a bed portion from which a first lead portion projects, a semiconductor chip joined to a part of an upper surface of the bed portion, a contact portion joined to an upper surface of the semiconductor chip, A second lead portion electrically connected to the first portion, a portion of the first lead portion, the bed portion, the semiconductor chip, the contact portion, and a portion of the second lead portion; And a solder layer provided between the bed and the semiconductor chip . In a region of the upper surface of the bed portion covered with the sealing member, a groove surrounding a region where the semiconductor chip is bonded is formed. A penetrating portion is formed in the solder layer immediately above the groove, and a part of the sealing member is disposed in the penetrating portion.

実施形態に係る半導体装置の製造方法は、銅を含むベッド部の表面を粗化する工程と、前記ベッド部の上面の一部に、はんだ層を介して半導体チップを接合する工程と、前記半導体チップの上面にコンタクト部を接合する工程と、前記ベッド部の前記上面における前記半導体チップが接合された領域の周囲に、緑色レーザーを用いたレーザー加工により、前記はんだ層を介して溝を形成する工程と、樹脂材料により、前記ベッド部より延伸する第１リード部の一部、前記ベッド部、前記半導体チップ、前記コンタクト部、及び、前記コンタクト部に電気的に接続された第２リード部の一部を覆う封止部材を形成する工程と、を備える。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the embodiment includes a step of roughening a surface of a bed portion containing copper, a step of bonding a semiconductor chip to a part of an upper surface of the bed portion via a solder layer, A step of joining a contact portion to an upper surface of a chip, and forming a groove via the solder layer by laser processing using a green laser around a region where the semiconductor chip is joined on the upper surface of the bed portion. A step of forming a part of the first lead extending from the bed, the bed, the semiconductor chip, the contact, and the second lead electrically connected to the contact by the resin material. Forming a sealing member that covers a part thereof .

（ａ）は第１の実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）はその断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の領域Ａを示す一部拡大断面図である。2A is a plan view showing the semiconductor device according to the first embodiment, FIG. 2B is a sectional view thereof, and FIG. 2C is a partially enlarged sectional view showing a region A of FIG. 第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第２の実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view illustrating a semiconductor device according to a second embodiment. （ａ）は第３の実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）はその一部拡大断面図である。(A) is a plan view showing a semiconductor device according to a third embodiment, and (b) is a partially enlarged sectional view thereof. 第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。FIG. 11 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment. （ａ）は、第４の実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）はその断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の領域Ａを示す一部拡大断面図である。(A) is a plan view showing a semiconductor device according to a fourth embodiment, (b) is a cross-sectional view thereof, and (c) is a partially enlarged cross-sectional view showing a region A of (b). . 第４の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。FIG. 14 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment. 第５の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。FIG. 14 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment. 第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。FIG. 14 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device according to a sixth embodiment.

（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１（ａ）は本実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）はその断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の領域Ａを示す一部拡大断面図である。 (First embodiment)
First, a first embodiment will be described.
1A is a plan view showing a semiconductor device according to the present embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view thereof, and FIG. 1C is a partially enlarged cross-sectional view showing a region A of FIG.

図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置１においては、リード１１が設けられている。リード１１においては、矩形のベッド部１２が１つ設けられており、ベッド部１２から一方向に延出した複数本のリード部１３が設けられている。ベッド部１２及びリード部１３は、金属材料、例えば銅（Ｃｕ）により、一体的に形成されている。   As shown in FIGS. 1A to 1C, in a semiconductor device 1 according to the present embodiment, leads 11 are provided. In the lead 11, one rectangular bed portion 12 is provided, and a plurality of lead portions 13 extending in one direction from the bed portion 12 are provided. The bed portion 12 and the lead portion 13 are integrally formed of a metal material, for example, copper (Cu).

ベッド部１２の上面１２ａの中央領域には、半導体チップ１５が搭載されている。半導体チップ１５は、はんだ層１６を介して、ベッド部１２に接合されている。半導体チップ１５は、例えば、電力制御用のシリコンチップである。半導体チップ１５の下面にはドレインパッド部（図示せず）が設けられており、上面にはソースパッド部（図示せず）及びゲートパッド部２３が設けられている。   A semiconductor chip 15 is mounted on a central region of the upper surface 12a of the bed portion 12. The semiconductor chip 15 is joined to the bed 12 via a solder layer 16. The semiconductor chip 15 is, for example, a silicon chip for power control. A drain pad portion (not shown) is provided on the lower surface of the semiconductor chip 15, and a source pad portion (not shown) and a gate pad portion 23 are provided on the upper surface.

また、半導体装置１においては、リード１８が設けられている。リード１８においては、矩形のコンタクト部１９が１つ設けられており、コンタクト部１９から一方向に延出した複数本のリード部２０が設けられている。コンタクト部１９とリード部２０とは、はんだ層２１によって接合されている。コンタクト部１９からリード部２０が延出する方向は、ベッド部１２からリード部１３が延出する方向に対して逆方向である。コンタクト部１９及びリード部２０は、金属材料、例えば銅により形成されている。リード１８のコンタクト部１９は、半導体チップ１５の上面１５ａの一部に、はんだ層２２を介して接合されている。   In the semiconductor device 1, a lead 18 is provided. In the lead 18, one rectangular contact portion 19 is provided, and a plurality of lead portions 20 extending in one direction from the contact portion 19 are provided. The contact part 19 and the lead part 20 are joined by a solder layer 21. The direction in which the lead portion 20 extends from the contact portion 19 is opposite to the direction in which the lead portion 13 extends from the bed portion 12. The contact portion 19 and the lead portion 20 are formed of a metal material, for example, copper. The contact portion 19 of the lead 18 is joined to a part of the upper surface 15a of the semiconductor chip 15 via a solder layer 22.

更に、半導体装置１においては、ゲートリード部２４が設けられている。ゲートリード部２４の上面には、ワイヤ２５の一端が接合されている。ワイヤ２５の他端は、半導体チップ１５の上面１５ａに設けられたゲートパッド部２３に接合されている。   Further, in the semiconductor device 1, a gate lead portion 24 is provided. One end of a wire 25 is joined to the upper surface of the gate lead portion 24. The other end of the wire 25 is joined to a gate pad portion 23 provided on the upper surface 15a of the semiconductor chip 15.

半導体装置１においては、樹脂材料からなる封止部材２７が設けられている。封止部材２７は、リード１１のリード部１３の一部、ベッド部１２の全体、はんだ層１６の全体、半導体チップ１５の全体、はんだ層２２の全体、リード１８のコンタクト部１９の全体、リード部２０の一部、ワイヤ２５の全体、及び、ゲートリード部２４の一部を覆っている。   In the semiconductor device 1, a sealing member 27 made of a resin material is provided. The sealing member 27 includes a part of the lead portion 13 of the lead 11, the entire bed portion 12, the entire solder layer 16, the entire semiconductor chip 15, the entire solder layer 22, the entire contact portion 19 of the lead 18, and the lead. Part of the part 20, the entire wire 25, and part of the gate lead part 24 are covered.

封止部材２７を形成する樹脂材料の母材には、例えば、ビフェニル系の樹脂材料又は多芳香環レジンを用いることができる。また、例えば、硫黄又はアミン等のヘテロ系の密着性付与材を添加することができる。更に、金属部材の粗化面や酸化銅に対して高い密着性を持ち、且つ、吸水性が低い樹脂材料として、フィラーを８２％以上有する樹脂材料を用いることができる。   As the base material of the resin material forming the sealing member 27, for example, a biphenyl-based resin material or a polyaromatic ring resin can be used. Further, for example, a hetero-based adhesion-imparting material such as sulfur or an amine can be added. Further, as a resin material having high adhesion to a roughened surface of a metal member and copper oxide and having low water absorption, a resin material having a filler of 82% or more can be used.

そして、リード１１のベッド部１２の上面１２ａには、半導体チップ１５が接合された領域３０ｂを囲むように、例えば３本の溝２９が形成されている。３本の溝２９は、それぞれ、半導体チップ１５が接合された領域３０ｂを囲んでいる。なお、溝２９の本数は３本には限定されず、１本以上であればよい。また、図１（ｂ）においては、図示の便宜上、２本の溝２９のみを示している。溝２９の内面２９ａは、ベッド部１２の上面１２ａにおける溝２９を除く領域よりも粗い。溝２９の内面２９ａには、銅酸化膜２９ｂが形成されている。溝２９内には、封止部材２７の一部が進入している。例えば、リード１１の厚さは１５０μｍであり、溝２９の深さは１０μｍであり、溝２９の幅は２０μｍである。   For example, three grooves 29 are formed on the upper surface 12a of the bed portion 12 of the lead 11 so as to surround the region 30b to which the semiconductor chip 15 is joined. Each of the three grooves 29 surrounds a region 30b to which the semiconductor chip 15 is bonded. The number of grooves 29 is not limited to three, but may be one or more. FIG. 1B shows only two grooves 29 for convenience of illustration. The inner surface 29a of the groove 29 is rougher than a region other than the groove 29 on the upper surface 12a of the bed portion 12. A copper oxide film 29b is formed on the inner surface 29a of the groove 29. A part of the sealing member 27 enters the groove 29. For example, the thickness of the lead 11 is 150 μm, the depth of the groove 29 is 10 μm, and the width of the groove 29 is 20 μm.

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図２は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。
以下、図１（ａ）〜（ｃ）及び図２を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.
Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c) and FIG.

先ず、ステップＳ１に示すように、例えば、銅板をプレス加工することにより、リード１１、コンタクト部１９、リード部２０及びゲートリード部２４（以下、総称して「リードフレーム」という）を作製する。
次に、ステップＳ２に示すように、リード１１及びコンタクト部１９の表面に対して、粗化処理を施す。粗化処理は、例えば、酸性の薬液をリード１１及びコンタクト部１９に接触させることによって行う。酸性の薬液には、例えば、過酸化水素水及び硫酸の混合液を用いることができる。 First, as shown in Step S1, for example, a lead 11, a contact portion 19, a lead portion 20, and a gate lead portion 24 (hereinafter, collectively referred to as a "lead frame") are manufactured by pressing a copper plate.
Next, as shown in step S2, the surfaces of the leads 11 and the contact portions 19 are subjected to a roughening process. The roughening process is performed by, for example, bringing an acidic chemical solution into contact with the lead 11 and the contact portion 19. As the acidic chemical solution, for example, a mixed solution of hydrogen peroxide solution and sulfuric acid can be used.

次に、ステップＳ３に示すように、緑色レーザーによるレーザー加工を行う。これにより、リード１１のベッド部１２の上面１２ａにおいて、半導体チップ１５が接合される予定の領域を囲むように、例えば３本の溝２９を形成する。上方から見て、各溝２９の形状は矩形の枠状である。このとき、溝２９の内面２９ａはレーザー光によって一旦溶融した後凝固するため、粗くなる。この結果、溝２９の内面２９ａは上面１２ａにおける溝２９を除く領域よりも粗くなる。また、リード１１を形成する銅が熱酸化されることにより、溝２９の内面２９ａには、不可避的に銅酸化膜２９ｂが形成される。   Next, as shown in step S3, laser processing with a green laser is performed. Thereby, for example, three grooves 29 are formed on the upper surface 12a of the bed portion 12 of the lead 11 so as to surround a region where the semiconductor chip 15 is to be bonded. When viewed from above, each groove 29 has a rectangular frame shape. At this time, since the inner surface 29a of the groove 29 is once melted and solidified by the laser beam, it becomes rough. As a result, the inner surface 29a of the groove 29 becomes rougher than the region other than the groove 29 on the upper surface 12a. Further, the copper forming the lead 11 is thermally oxidized, so that a copper oxide film 29b is inevitably formed on the inner surface 29a of the groove 29.

次に、ステップＳ４に示すように、リード１１のベッド部１２の上面１２ａにおける溝２９によって囲まれた領域にはんだ層１６を形成する。はんだ層１６は、例えば、固形はんだ、はんだペースト又は銀ペースト等によって形成する。次に、はんだ層１６上に半導体チップ１５を載置する。次に、半導体チップ１５の上面の一部にはんだ層２２を形成する。一方、リード部２０の上面の一部にはんだ層２１を形成する。次に、はんだ層２１上及びはんだ層２２上にコンタクト部１９を載置する。   Next, as shown in step S4, the solder layer 16 is formed in a region surrounded by the groove 29 on the upper surface 12a of the bed portion 12 of the lead 11. The solder layer 16 is formed of, for example, solid solder, solder paste, silver paste, or the like. Next, the semiconductor chip 15 is mounted on the solder layer 16. Next, a solder layer 22 is formed on a part of the upper surface of the semiconductor chip 15. On the other hand, a solder layer 21 is formed on a part of the upper surface of the lead portion 20. Next, the contact part 19 is mounted on the solder layer 21 and the solder layer 22.

次に、リード１１、はんだ層１６、半導体チップ１５、はんだ層２２、コンタクト部１９、はんだ層２１及びリード部２０からなる構造体をリフロー炉に装入し、加熱してはんだ層１６、２１及び２２を一旦溶融させて、その後、冷却して固化させる。これにより、半導体チップ１５がはんだ層１６を介してリード１１に接合されると共に、はんだ層２２を介してコンタクト部１９に接合される。また、コンタクト部１９がはんだ層２１を介してリード部２０に接合されて、リード１８が形成される。
次に、ステップＳ５に示すように、ワイヤ２５を介して、半導体チップ１５のゲートパッド部２３をゲートリード部２４に接続する。 Next, a structure including the lead 11, the solder layer 16, the semiconductor chip 15, the solder layer 22, the contact portion 19, the solder layer 21, and the lead portion 20 is charged into a reflow furnace, and heated to heat the solder layers 16, 21 and 22 is once melted and then cooled and solidified. As a result, the semiconductor chip 15 is joined to the lead 11 via the solder layer 16 and to the contact 19 via the solder layer 22. Further, the contact portion 19 is joined to the lead portion 20 via the solder layer 21 to form the lead 18.
Next, as shown in step S5, the gate pad portion 23 of the semiconductor chip 15 is connected to the gate lead portion 24 via the wire 25.

次に、ステップＳ６に示すように、液体状又は半固体状の樹脂材料によって半導体チップ１５を覆う。このとき、樹脂材料は、半導体チップ１５の他に、はんだ層１６、リード１１のベッド部１２、リード部１３におけるベッド部１２側の部分、はんだ層２２、コンタクト部１９、はんだ層２１、リード部２０におけるコンタクト部１９側の部分、ワイヤ２５、及び、ゲートリード部２４におけるリード１１側の部分を覆うように配置する。次に、熱処理を行うことにより、樹脂材料を固化させる。これにより、封止部材２７が形成される。
このようにして、本実施形態に係る半導体装置１が製造される。 Next, as shown in step S6, the semiconductor chip 15 is covered with a liquid or semi-solid resin material. At this time, the resin material is not only the semiconductor chip 15 but also the solder layer 16, the bed portion 12 of the lead 11, the portion of the lead portion 13 on the bed portion 12 side, the solder layer 22, the contact portion 19, the solder layer 21, and the lead portion. Arranged so as to cover the contact portion 20 side, the wire 25 and the gate lead portion 24 on the lead 11 side. Next, heat treatment is performed to solidify the resin material. Thereby, the sealing member 27 is formed.
Thus, the semiconductor device 1 according to the present embodiment is manufactured.

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態に係る半導体装置１においては、リード１１と封止部材２７との界面３０において、この界面３０が封止部材２７の表面に達している境界３０ａとリード１１における半導体チップ１５が接合されている領域３０ｂとの間に、溝２９が形成されている。このため、界面３０における境界３０ａと領域３０ｂとの距離が長い。半導体装置１に印加される熱応力等の熱的、機械的、化学的ストレスにより、リード１１と封止部材２７との間に剥離が発生し、境界３０ａを起点として隙間が形成されても、境界３０ａと領域３０ｂとの界面３０に沿った実効的な距離が長いため、この隙間が界面３０を伝わって領域３０ｂまで到達しにくい。これにより、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。 Next, effects of the present embodiment will be described.
In the semiconductor device 1 according to the present embodiment, at the interface 30 between the lead 11 and the sealing member 27, the boundary 30 a where the interface 30 reaches the surface of the sealing member 27 and the semiconductor chip 15 at the lead 11 are joined. A groove 29 is formed between the region 30b and the region 30b. Therefore, the distance between the boundary 30a and the region 30b at the interface 30 is long. Even if separation occurs between the lead 11 and the sealing member 27 due to thermal, mechanical, or chemical stress such as thermal stress applied to the semiconductor device 1, and a gap is formed starting from the boundary 30a, Since the effective distance along the interface 30 between the boundary 30a and the region 30b is long, it is difficult for this gap to reach the region 30b through the interface 30. Thereby, the reliability of the semiconductor device 1 can be improved.

なお、隙間が界面３０を伝わって領域３０ｂまで到達すると、半導体装置１の製造工程において使用するフラックス及びめっき液等の薬液、並びに、外部環境に存在する水分等が、隙間を伝達してはんだ層１６及び半導体チップ１５に到達し、はんだ層１６及び半導体チップ１５を劣化させてしまう。例えば、半導体チップ１５の電極（図示せず）を腐食させたり、リード１１から溶出した銅を半導体チップ１５の表面に析出させて電極間リークを発生させたりする。このため、半導体装置１の信頼性を確保するためには、できるだけリード１１及び１８と封止部材２７との間に隙間が発生しないようにすること、及び、隙間が発生した場合でも、半導体チップ１５等まで到達しないようにすることが効果的である。   When the gap reaches the region 30b through the interface 30, the flux and chemicals such as a plating solution used in the manufacturing process of the semiconductor device 1 and moisture or the like existing in the external environment transfer through the gap to form the solder layer. The solder layer 16 and the semiconductor chip 15 reach the semiconductor chip 15 and deteriorate the solder layer 16 and the semiconductor chip 15. For example, an electrode (not shown) of the semiconductor chip 15 is corroded, or copper eluted from the lead 11 is deposited on the surface of the semiconductor chip 15 to cause a leak between the electrodes. For this reason, in order to ensure the reliability of the semiconductor device 1, it is necessary to minimize the gap between the leads 11 and 18 and the sealing member 27. It is effective not to reach 15 mag.

また、溝２９をレーザー加工により形成することにより、上方から見て、ベッド部１２の外縁と半導体チップ１５との間の狭い領域に、溝２９を精密に形成することができる。また、半導体装置１のサイズ、及び、リード１１の厚さに応じて、溝２９の幅及び深さを高精度に制御することができる。   In addition, by forming the groove 29 by laser processing, the groove 29 can be precisely formed in a narrow region between the outer edge of the bed portion 12 and the semiconductor chip 15 when viewed from above. Further, the width and the depth of the groove 29 can be controlled with high accuracy according to the size of the semiconductor device 1 and the thickness of the lead 11.

更に、半導体装置１においては、リード１１の表面に粗化処理が施されているため、界面３０における境界３０ａと領域３０ｂとの実効的な距離が長くなる。これによっても、信頼性が向上する。同様に、リード１８の表面にも粗化処理が施されているため、リード１８と封止部材２７との界面３１の実効的な長さも長くなり、界面３１を伝わって水分が進入することを抑制できる。   Further, in the semiconductor device 1, since the surface of the lead 11 is subjected to the roughening treatment, the effective distance between the boundary 30a and the region 30b at the interface 30 becomes longer. This also improves reliability. Similarly, since the surface of the lead 18 is also subjected to the roughening treatment, the effective length of the interface 31 between the lead 18 and the sealing member 27 is also increased, and it is necessary to prevent water from entering the interface 31 through the interface 31. Can be suppressed.

更にまた、半導体装置１においては、溝２９内に封止部材２７の一部が配置されている。このため、アンカー効果により、リード１１と封止部材２７との密着性が向上する。また、リード１１及び１８の表面に粗化処理が施されているため、これによっても、アンカー効果により、リード１１及び１８と封止部材２７との密着性が向上する。この結果、半導体装置１の信頼性が向上する。   Furthermore, in the semiconductor device 1, a part of the sealing member 27 is disposed in the groove 29. Therefore, the adhesion between the lead 11 and the sealing member 27 is improved by the anchor effect. Further, since the surfaces of the leads 11 and 18 are subjected to the roughening treatment, the adhesion between the leads 11 and 18 and the sealing member 27 is also improved by the anchor effect. As a result, the reliability of the semiconductor device 1 is improved.

更にまた、リード１１及び１８の表面に粗化処理が施されているため、リード１１と封止部材２７との界面３０、又は、リード１８と封止部材２７との界面３１に沿って隙間が形成され、この隙間内に水分が侵入した場合でも、水分の浸透圧が分散されて、水分が隙間の奥に侵入しにくくなる。これによっても、半導体装置１の信頼性が向上する。   Furthermore, since the surfaces of the leads 11 and 18 are roughened, a gap is formed along the interface 30 between the lead 11 and the sealing member 27 or along the interface 31 between the lead 18 and the sealing member 27. Even when moisture enters the gap, the osmotic pressure of the moisture is dispersed, so that it is difficult for moisture to enter the interior of the gap. This also improves the reliability of the semiconductor device 1.

更にまた、溝２９の内面２９ａに銅酸化膜２９ｂが形成されているため、封止部材２７を形成する樹脂の種類によっては、リード１１と封止部材２７との密着性をより一層向上させることができる。   Furthermore, since the copper oxide film 29b is formed on the inner surface 29a of the groove 29, the adhesion between the lead 11 and the sealing member 27 can be further improved depending on the type of resin forming the sealing member 27. Can be.

更にまた、本実施形態においては、封止部材２７を形成する樹脂材料の母材として、例えば、ビフェニル系の樹脂材料又は多芳香環レジンを用いている。レーザー加工部や粗化処理部は酸化しやすく、また密着面も粗化されているため、一般的なオルクレゾールノボラックとフェノールノボラックからなるエポキシ樹脂では、粗化面への完全充填および金属面との反応が難しい場合がある。これに対して、ビフェニル等の低粘度かつＯＨ基が多いベースレジンを用いることにより、密着性を向上させることができる。また、低吸水タイプの多芳香環レジンを使用し、樹脂材料にフィラーを含有させることにより、銅の酸化面との反応において、ミクロ的な水分の除去ポイントとなる。又は、ヘテロ系の密着性付与材を化学結合させることにより、密着力をより一層向上させることができる。   Furthermore, in the present embodiment, as a base material of the resin material forming the sealing member 27, for example, a biphenyl-based resin material or a polyaromatic resin is used. Since the laser processing part and the roughening part are easily oxidized and the adhesion surface is roughened, the general epoxy resin consisting of olecresol novolak and phenol novolak completely fills the roughened surface and Reaction may be difficult. On the other hand, by using a base resin having a low viscosity and a large number of OH groups such as biphenyl, the adhesiveness can be improved. Further, by using a low water absorption type polyaromatic ring resin and adding a filler to the resin material, it becomes a microscopic moisture removal point in the reaction with the oxidized surface of copper. Alternatively, the adhesion can be further improved by chemically bonding the hetero-based adhesion-imparting material.

このように、本実施形態によれば、耐熱衝撃性、耐湿性及び耐薬品性が高く、信頼性が高い半導体装置を実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, a highly reliable semiconductor device having high thermal shock resistance, moisture resistance, and chemical resistance can be realized.

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
図３は、本実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。 (Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 3 is a plan view showing the semiconductor device according to the present embodiment.

図３に示すように、本実施形態に係る半導体装置２においては、溝２９がその延伸方向に沿って複数の部分に分断されている。但し、溝２９は、ベッド部１２の上面１２ａにおけるリード部１３と領域３０ｂとの間には、必ず形成されている。   As shown in FIG. 3, in the semiconductor device 2 according to the present embodiment, the groove 29 is divided into a plurality of portions along the extending direction. However, the groove 29 is always formed between the lead portion 13 and the region 30b on the upper surface 12a of the bed portion 12.

本実施形態においては、溝２９が分断されていることにより、はんだ層１６が溝２９まで到達した場合に、溶融したはんだが毛細管現象により溝２９を伝わって、濡れ広がることを抑制できる。一般に、はんだは銅よりも樹脂材料に対する密着力が低いため、はんだの拡散を抑制することにより、密着性を確保することができる。一方、ベッド部１２の上面１２ａにおけるリード部１３と領域３０ｂとの間には、溝２９が形成されているため、リード部１３の表面と封止部材２７の表面とが接する境界３０ａから領域３０ｂに向かう最短経路上には必ず溝２９が介在することになり、隙間の伝播を抑制することができる。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。 In the present embodiment, since the groove 29 is divided, when the solder layer 16 reaches the groove 29, it is possible to prevent the molten solder from flowing along the groove 29 due to capillary action and spreading. In general, solder has lower adhesion to a resin material than copper. Therefore, by suppressing the diffusion of solder, adhesion can be ensured. On the other hand, since the groove 29 is formed between the lead portion 13 and the region 30b on the upper surface 12a of the bed portion 12, the region 30b extends from the boundary 30a where the surface of the lead portion 13 contacts the surface of the sealing member 27. The groove 29 always intervenes on the shortest path toward the, and propagation of the gap can be suppressed.
Other configurations, manufacturing methods, and effects of the present embodiment are the same as those of the above-described first embodiment.

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
図４（ａ）は本実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）はその一部拡大断面図である。 (Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 4A is a plan view illustrating the semiconductor device according to the present embodiment, and FIG. 4B is a partially enlarged cross-sectional view thereof.

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置３においては、はんだ層１６における溝２９の直上域に相当する部分に、貫通部１６ａが形成されている。貫通部１６ａは溝２９に連通されている。そして、貫通部１６ａ及び溝２９内には、封止部材２７の一部が配置されている。   As shown in FIGS. 4A and 4B, in the semiconductor device 3 according to the present embodiment, a through portion 16a is formed in a portion of the solder layer 16 corresponding to a region immediately above the groove 29. The through portion 16a communicates with the groove 29. Then, a part of the sealing member 27 is disposed in the penetrating portion 16a and the groove 29.

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図５は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。
図４（ａ）及び（ｂ）、図５に示すように、本実施形態においては、ステップＳ１に示すように、リードフレーム（リード１１、コンタクト部１９、リード部２０、ゲートリード部２４）を作製し、ステップＳ２に示すように、リード１１及びコンタクト部１９に対して粗化処理を施す。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.
As shown in FIGS. 4A and 4B and FIG. 5, in the present embodiment, as shown in step S1, the lead frame (lead 11, contact part 19, lead part 20, gate lead part 24) is mounted. Then, as shown in step S2, the lead 11 and the contact portion 19 are subjected to a roughening process.

次に、ステップＳ４に示すように、リード１１及び１８と半導体チップ１５を接合する。このとき、はんだ層１６が溝２９を形成する予定の領域の一部まで流出するとする。次に、ステップＳ５に示すように、ゲートリード部２４をワイヤ２５を介して半導体チップ１５のゲートパッド部２３に接続する。   Next, as shown in step S4, the leads 11 and 18 and the semiconductor chip 15 are joined. At this time, it is assumed that the solder layer 16 flows out to a part of a region where the groove 29 is to be formed. Next, as shown in step S5, the gate lead portion 24 is connected to the gate pad portion 23 of the semiconductor chip 15 via the wire 25.

次に、ステップＳ３に示すように、はんだ層１６上からレーザー加工を施す。これにより、はんだ層１６に貫通部１６ａが形成されると共に、リード１１のベッド部１２に溝２９が形成される。溝２９は、図４に示すように、延伸方向に沿って分断してもよく、分断しなくてもよい。   Next, as shown in step S3, laser processing is performed on the solder layer 16. As a result, a through portion 16 a is formed in the solder layer 16, and a groove 29 is formed in the bed portion 12 of the lead 11. As shown in FIG. 4, the groove 29 may or may not be divided along the extending direction.

次に、ステップＳ６に示すように、封止部材２７を形成する。このとき、貫通部１６ａ内及び溝２９内にも封止部材２７の一部が配置される。このようにして、本実施形態に係る半導体装置３が製造される。   Next, as shown in Step S6, the sealing member 27 is formed. At this time, a part of the sealing member 27 is also arranged in the through portion 16a and the groove 29. Thus, the semiconductor device 3 according to the present embodiment is manufactured.

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態においては、封止部材２７が貫通部１６ａ内及び溝２９内にも配置されている。これにより、アンカー効果によって、リード１１及びはんだ層１６と封止部材２７との密着性が向上する。また、一般に、樹脂材料と銅との密着力は、樹脂材料とはんだとの密着力よりも強い。このため、封止部材２７の一部を貫通部１６ａを介してベッド部１２に接触させることにより、封止部材２７とリード１１との密着性がより一層向上する。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。 Next, effects of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, the sealing member 27 is also arranged in the through portion 16a and the groove 29. Thereby, the adhesion between the lead 11 and the solder layer 16 and the sealing member 27 is improved by the anchor effect. In general, the adhesion between the resin material and the copper is stronger than the adhesion between the resin material and the solder. For this reason, by bringing a part of the sealing member 27 into contact with the bed portion 12 through the through portion 16a, the adhesion between the sealing member 27 and the lead 11 is further improved.
Other configurations, manufacturing methods, and effects of the present embodiment are the same as those of the above-described first embodiment.

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。
図６（ａ）は、本実施形態に係る半導体装置を示す平面図であり、（ｂ）はその断面図であり、（ｃ）は（ｂ）の領域Ａを示す一部拡大断面図である。 (Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
6A is a plan view showing the semiconductor device according to the present embodiment, FIG. 6B is a cross-sectional view thereof, and FIG. 6C is a partially enlarged cross-sectional view showing a region A of FIG. .

図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係る半導体装置４においては、溝２９内及び溝２９上の一部に、エンキャップ材３５が設けられている。エンキャップ材３５においては、溝２９内に配置された部分３５ａと、３本の溝２９上にわたって配置された半球状の部分３５ｂとが設けられている。   As shown in FIGS. 6A to 6C, in the semiconductor device 4 according to the present embodiment, an encap material 35 is provided in the groove 29 and a part on the groove 29. In the encapsulation material 35, a portion 35a arranged in the groove 29 and a hemispherical portion 35b arranged over the three grooves 29 are provided.

エンキャップ材３５は、封止部材２７を形成する樹脂材料とは異なる樹脂材料によって形成されており、例えば、リード１１及び封止部材２７の双方に対して良好な密着性をもつ樹脂材料によって形成されており、例えば、応力が低い樹脂材料、又は、ＯＨ基が多く金属との密着性が良好な樹脂材料によって形成されている。   The encap material 35 is formed of a resin material different from the resin material forming the sealing member 27, and is formed of, for example, a resin material having good adhesion to both the lead 11 and the sealing member 27. For example, it is formed of a resin material having low stress or a resin material having many OH groups and good adhesion to metal.

次に、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図７は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment will be described.
FIG. 7 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

図６（ａ）〜（ｃ）及び図７に示すように、本実施形態においては、前述の第１の実施形態と同様な方法により、ステップＳ１に示すリードフレームの作製、ステップＳ２に示す粗化処理、ステップＳ３に示すレーザー加工を実施する。   As shown in FIGS. 6A to 6C and FIG. 7, in this embodiment, the lead frame shown in step S1 is manufactured and the rough frame shown in step S2 is manufactured by the same method as in the first embodiment. The laser processing shown in step S3 is performed.

次に、ステップＳ７に示すように、液体状の樹脂材料を溝２９上に滴下して、溝２９に沿って流通させる。その後、この樹脂材料を固化させる。これにより、溝２９内及び溝２９上の一部に、エンキャップ材３５が形成される。   Next, as shown in step S7, a liquid resin material is dropped on the groove 29 and is circulated along the groove 29. Thereafter, the resin material is solidified. As a result, the encap material 35 is formed in the groove 29 and a part of the groove 29.

次に、前述の第１の実施形態と同様な方法により、ステップＳ４に示すリード１１及び１８と半導体チップ１５の接合、ステップＳ５に示す半導体チップ１５とゲートリード部２４との接続、ステップＳ６に示す封止部材２７の形成を実施する。これにより、本実施形態に係る半導体装置４が製造される。   Next, by the same method as in the above-described first embodiment, bonding of the leads 11 and 18 and the semiconductor chip 15 shown in step S4, connection of the semiconductor chip 15 and the gate lead portion 24 shown in step S5, and step S6 The sealing member 27 shown is formed. Thereby, the semiconductor device 4 according to the present embodiment is manufactured.

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、ステップＳ７に示す工程において溝２９内にエンキャップ材３５を埋め込んだ後、ステップＳ４に示す工程においてはんだ層１６を溶融させているため、はんだが毛細管現象によって溝２９内を流動することを防止できる。 Next, effects of the present embodiment will be described.
According to the present embodiment, the solder layer 16 is melted in the step shown in step S4 after the encapsulating material 35 is buried in the groove 29 in the step shown in step S7. Can be prevented from flowing.

また、リード１１及び封止部材２７の双方に対して良好な密着性をもつ樹脂材料によってエンキャップ材３５を形成することにより、リード１１と封止部材２７がエンキャップ材３５を介してより強固に結合される。この結果、リード１１と封止部材２７との間に隙間が形成されにくくなり、半導体装置の信頼性がより向上する。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。 In addition, by forming the encapsulating material 35 with a resin material having good adhesion to both the lead 11 and the sealing member 27, the leads 11 and the sealing member 27 are more firmly connected via the encapsulating material 35. Is combined with As a result, a gap is not easily formed between the lead 11 and the sealing member 27, and the reliability of the semiconductor device is further improved.
Other configurations, manufacturing methods, and effects of the present embodiment are the same as those of the above-described first embodiment.

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。
図８は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。 (Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment will be described.
FIG. 8 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

図８に示すように、本実施形態は、前述の第１の実施形態（図２参照）と比較して、レーザー加工と粗化処理の順番が異なっている。すなわち、図８に示すように、本実施形態においては、ステップＳ３に示すレーザー加工を行った後、ステップＳ２に示す粗化処理を行う。これにより、レーザー加工によって生じた金属異物が、粗化処理において使用する薬液によって除去される。この結果、金属異物を介した電流のリーク等の不具合を防止することができ、半導体装置の信頼性がより一層向上する。   As shown in FIG. 8, the present embodiment is different from the first embodiment (see FIG. 2) in the order of laser processing and roughening processing. That is, as shown in FIG. 8, in the present embodiment, after performing the laser processing shown in step S3, the roughening processing shown in step S2 is performed. Thereby, the metallic foreign matter generated by the laser processing is removed by the chemical used in the roughening treatment. As a result, it is possible to prevent a problem such as a current leak through a metal foreign matter, and to further improve the reliability of the semiconductor device.

また、レーザー加工によって形成された銅酸化膜２９ｂが、粗化処理のための薬液処理によって除去される。これにより、封止部材２７を形成する樹脂材料の種類によっては、封止部材２７とリード１１との密着力が向上する。   Further, the copper oxide film 29b formed by the laser processing is removed by a chemical treatment for roughening treatment. Thus, the adhesion between the sealing member 27 and the lead 11 is improved depending on the type of the resin material forming the sealing member 27.

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。
図９は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャート図である。 (Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment will be described.
FIG. 9 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

図９に示すように、本実施形態においては、前述の第５の実施形態と同様に、ステップＳ１、Ｓ３、Ｓ２、Ｓ４、Ｓ５に示す工程を実施した後、ステップＳ８に示すように、二度目のレーザー処理を行う。このレーザー処理において、レーザーが照射された部分は、例えば５００℃以上の温度に加熱される。このため、はんだペースト、銀ペースト、はんだに添加する仮固定剤等から発生する残渣物を熱分解することができる。この結果、残渣物に起因した密着性の低下を阻止できる。
本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。 As shown in FIG. 9, in the present embodiment, as in the above-described fifth embodiment, after performing the processes shown in steps S1, S3, S2, S4, and S5, as shown in step S8, A second laser treatment is performed. In this laser treatment, the portion irradiated with the laser is heated to, for example, a temperature of 500 ° C. or more. Therefore, residues generated from the solder paste, the silver paste, the temporary fixing agent added to the solder, and the like can be thermally decomposed. As a result, a decrease in adhesion due to the residue can be prevented.
Other configurations, manufacturing methods, and effects of the present embodiment are the same as those of the above-described first embodiment.

以上説明した実施形態によれば、信頼性が高い半導体装置及びその製造方法を実現することができる。   According to the embodiment described above, a highly reliable semiconductor device and a method for manufacturing the same can be realized.

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。また、前述の実施形態は、相互に組み合わせて実施することもできる。   While some embodiments of the present invention have been described above, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the inventions. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalents thereof. Further, the above-described embodiments can be implemented in combination with each other.

１、２、３、４：半導体装置、１１：リード、１２：ベッド部、１２ａ：上面、１３：リード部、１５：半導体チップ、１５ａ：上面、１６：はんだ層、１６ａ：貫通部、１８：リード、１９：コンタクト部、２０：リード部、２１：はんだ層、２２：はんだ層、２３：ゲートパッド部、２４：ゲートリード部、２５：ワイヤ、２７：封止部材、２９：溝、２９ａ：内面、２９ｂ：銅酸化膜、３０：界面、３０ａ：境界、３０ｂ：領域、３１：界面、３５：エンキャップ材、３５ａ、３５ｂ：部分、Ａ：領域   1, 2, 3, 4: semiconductor device, 11: lead, 12: bed portion, 12a: upper surface, 13: lead portion, 15: semiconductor chip, 15a: upper surface, 16: solder layer, 16a: penetrating portion, 18: Lead, 19: Contact, 20: Lead, 21: Solder layer, 22: Solder layer, 23: Gate pad, 24: Gate lead, 25: Wire, 27: Sealing member, 29: Groove, 29a: Inner surface, 29b: Copper oxide film, 30: Interface, 30a: Boundary, 30b: Region, 31: Interface, 35: Encap material, 35a, 35b: Part, A: Region

Claims (7)

第１リード部が突出するベッド部と、
前記ベッド部の上面の一部に接合された半導体チップと、
前記半導体チップの上面に接合されたコンタクト部と、
前記コンタクト部に電気的に接続された第２リード部と、
樹脂材料からなり、前記第１リード部の一部、前記ベッド部、前記半導体チップ、前記コンタクト部、及び、前記第２リード部の一部を覆う封止部材と、
前記ベッド部と前記半導体チップとの間に設けられたはんだ層と、
を備え、
前記ベッド部の前記上面における前記封止部材に覆われた領域には、前記半導体チップが接合された領域を囲む溝が形成され、
前記はんだ層における前記溝の直上域には貫通部が形成されており、
前記封止部材の一部は前記貫通部内に配置された半導体装置。 A bed portion from which the first lead portion projects,
A semiconductor chip joined to a part of the upper surface of the bed portion,
A contact portion joined to the upper surface of the semiconductor chip,
A second lead portion electrically connected to the contact portion;
A sealing member made of a resin material and covering a part of the first lead part, the bed part, the semiconductor chip, the contact part, and a part of the second lead part;
A solder layer provided between the bed and the semiconductor chip,
With
In a region of the upper surface of the bed portion covered with the sealing member, a groove surrounding a region where the semiconductor chip is bonded is formed ,
A penetrating portion is formed in a region immediately above the groove in the solder layer,
A semiconductor device in which a part of the sealing member is disposed in the through portion . 前記溝は、前記溝が延伸する方向に沿って分断されており、
前記溝は、少なくとも、前記ベッド部の前記上面における前記半導体チップが接合された前記領域と前記第１リード部との間に形成されている請求項１記載の半導体装置。 The groove is divided along a direction in which the groove extends,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the groove is formed at least between the region where the semiconductor chip is bonded on the upper surface of the bed portion and the first lead portion. 3. 前記溝は複数本形成されており、前記複数本の溝は、それぞれ、前記半導体チップが接合された前記領域を囲む請求項１または２に記載の半導体装置。   3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the plurality of grooves are formed, and each of the plurality of grooves surrounds the region to which the semiconductor chip is bonded. 4. 前記溝の内面は、前記ベッド部の前記上面における前記溝を除く領域よりも粗い請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein an inner surface of the groove is rougher than a region other than the groove on the upper surface of the bed. 前記溝の内面には、前記ベッド部に含まれる金属の酸化膜が形成されている請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein an oxide film of a metal included in the bed is formed on an inner surface of the groove. 前記溝内に設けられ、前記封止部材を形成する樹脂材料とは異なる樹脂材料によって形成されたエンキャップ材をさらに備えた請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, further comprising an encapsulant provided in the groove and formed of a resin material different from a resin material forming the sealing member. 銅を含むベッド部の表面を粗化する工程と、
前記ベッド部の上面の一部に、はんだ層を介して半導体チップを接合する工程と、
前記半導体チップの上面にコンタクト部を接合する工程と、
前記ベッド部の前記上面における前記半導体チップが接合された領域の周囲に、緑色レーザーを用いたレーザー加工により、前記はんだ層を介して溝を形成する工程と、
樹脂材料により、前記ベッド部より延伸する第１リード部の一部、前記ベッド部、前記半導体チップ、前記コンタクト部、及び、前記コンタクト部に電気的に接続された第２リード部の一部を覆う封止部材を形成する工程と、
を備えた半導体装置の製造方法。 A step of roughening the surface of the bed portion containing copper,
Bonding a semiconductor chip to a part of the upper surface of the bed portion via a solder layer,
Bonding a contact portion to the upper surface of the semiconductor chip,
A step of forming a groove through the solder layer by laser processing using a green laser around a region where the semiconductor chip on the upper surface of the bed portion is joined,
A portion of the first lead extending from the bed, a portion of the bed, the semiconductor chip, the contact, and a portion of the second lead electrically connected to the contact are formed of a resin material. Forming a sealing member to cover;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
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