(57)【要約】【課題】めっき層が形成されていない積層リードフレームにおける拡散接合条件に耐え得る積層リードフレームを提供する。【解決手段】リードフレーム材と積層用リードフレーム材（導体板１６と表外側端子１７）にそれぞれ所定の形状加工をし、形状加工したリードフレーム材の上に積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームにおいて、銅又は銅合金からなるリードフレーム材の表面を、厚さ０．１μｍ以上の酸化銅層Ｃで被覆した。リードフレーム材に形成した酸化銅層によって、脆弱な酸化銅皮膜の形成を防ぎ、リードフレーム材と形成した酸化銅層の強固な密着性により、半導体装置の信頼性が向上する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームにおいて、
前記リードフレーム材と前記積層用リードフレーム材のうち、少なくとも前記リードフレーム材を銅又は銅合金からなる材料とするとともに、前記リードフレーム材の表面を酸化銅層で被覆したことを特徴とする積層リードフレーム。
【請求項２】
リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームにおいて、
銅又は銅合金からなる前記リードフレーム材とこれに積層される少なくとも１以上の前記積層用リードフレーム材との表面を酸化銅層で被覆したことを特徴とする積層リードフレーム。
【請求項３】
前記酸化銅層の厚さが０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の積層リードフレーム。
【請求項４】
前記酸化銅層が亜酸化銅（Ｃｕ2Ｏ）及び一酸化銅（ＣｕＯ）とからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の積層リードフレーム。
【請求項５】
リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームの製造方法において、
前記リードフレーム材と前記積層用リードフレーム材のうち、少なくとも前記リードフレーム材を銅又は銅合金からなる材料とするとともに、前記リードフレーム材の表面を酸化銅層で被覆することを特徴とする積層リードフレームの製造方法。
【請求項６】
リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームの製造方法において、
銅又は銅合金からなる前記リードフレーム材とこれに積層される少なくとも１以上の前記積層用リードフレーム材との表面を酸化銅層で被覆することを特徴とする積層リードフレームの製造方法。
【請求項７】
前記酸化銅層の厚さが０．１μｍ以上であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の積層リードフレームの製造方法。
【請求項８】
前記酸化銅層が亜酸化銅（Ｃｕ2Ｏ）及び一酸化銅（ＣｕＯ）とからなることを特徴とする請求項５〜７のいずれかの項に記載の積層リードフレームの製造方法。
【請求項９】
リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームを有する半導体装置において、
前記リードフレーム材と前記積層用リードフレーム材のうち、少なくとも前記リードフレーム材を銅又は銅合金からなる材料とするとともに、前記リードフレーム材の表面を酸化銅層で被覆した積層リードフレームと、
前記積層リードフレームの素子搭載部に固着された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームを有する半導体装置において、
銅又は銅合金からなる前記リードフレーム材とこれに積層される少なくとも１以上の前記積層用リードフレーム材との表面を酸化銅層で被覆した積層リードフレームと、
前記積層リードフレームの素子搭載部に固着された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
前記酸化銅層の厚さが０．１μｍ以上である積層リードフレームと、
前記積層リードフレームの素子搭載部に固着された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と
を有することを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記酸化銅層が亜酸化銅（Ｃｕ2Ｏ）及び一酸化銅（ＣｕＯ）とからなる積層リードフレームと、
前記積層リードフレームの素子搭載部に固着された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と
を有することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかの項に記載の半導体装置。
【請求項１３】
それぞれ所定の形状加工がなされたリードフレーム材と積層用リードフレーム材とを接合してなる半導体装置の製造方法において、
前記リードフレーム材の表面を被覆したレジスト膜にパターンを形成するリードフレームパターン形成工程と、
前記リードフレーム材の表裏面に所定のめっき層の形成を行うめっき工程と、
前記リードフレーム材の表面側に形成された前記めっき層をめっきレジストとしてエッチングを行う１次エッチング工程と、
前記リードフレーム材を強制酸化剤に浸漬して前記リードフレーム材の表面に酸化銅層を形成する酸化銅層形成工程と、
前記リードフレーム材と少なくとも１以上の前記積層用リードフレーム材とを接合する接合工程と、
前記リードフレーム材に半導体素子を搭載するとともに、該半導体素子と端子部とをボンディングワイヤで接続し、前記半導体素子及び前記端子部とを樹脂封止する樹脂封止工程と、
前記リードフレーム材の裏面側に形成された前記めっき層をめっきレジストとしてエッチングを行い、前記端子部を独立させる２次エッチング工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記酸化銅層を形成する部分は前記端子部の側面及び前記素子搭載部の上面であることを特徴とする請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記酸化銅層は０．１μｍ以上の厚さであることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記酸化銅層が亜酸化銅（Ｃｕ2Ｏ）及び一酸化銅（ＣｕＯ）とからなることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれかの項に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層リードフレームを用いた半導体装置に係り、特に半導体装置の信頼性を向上させることが可能な積層リードフレーム及びこれを用いた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ（Integrated Circuit）半導体装置の構造において、小型電子機器の内部電子部品の高集積化、及び高密度実装化の実現を目的とした積層型半導体装置（ＰｏＰ：Package on Package）は、独立した複数個の半導体装置を高さ方向に積層することで、個々の半導体装置の歩留まりを向上させつつ実装エリアの縮小を達成している。積層型半導体装置に使用される半導体装置のうち、特に最下層に位置する半導体装置は、下面の基板実装用端子に加え、上面に上層半導体装置接続用の端子を有しているのが特徴であり、下面端子から上面端子に電気的接続を図る必要がある。特許文献１のように、リードフレーム材を用いた両面電極を有する最下層の半導体装置の構造は、異なる形状の積層用リードフレーム材を複数枚重ねて接合し、積層用リードフレーム材の厚みを利用して半導体装置を形成して上下面に電極を形成する「積層リードフレーム」方式が知られている。
【０００３】
このリードフレーム材の接合には、重ね合わせたリードフレーム材と積層用リードフレーム材に厚み方向から適正な荷重及び熱を加えることによる拡散接合法が主に用いられている。この拡散接合は、まず図８（ａ）に示すように、リードフレーム材である金属材料４１と積層用リードフレーム材である金属材料４２を重ねた状態で荷重を加え、図８（ｂ）に示すように、加熱すると金属材料内の原子エネルギーが活性化し、材料間で原子拡散が起こり、金属材料４１及び４２が互いに接合することになる。その後、図８（ｃ）に示すように半導体チップ４３を半導体搭載部に搭載し、ワイヤ４４をボンディングし、図８（ｄ）に示すように樹脂４５で封止することにより半導体装置を製造する。この拡散接合方法は、一般に温度がより高いほど、拡散がしやすくなり接合性が向上する。
【０００４】
この拡散接合方式を用いることで、母材と同等レベルの接合強度、導電性、導熱性を有した接合を実現することができる。
また、接合加熱をできる限り低温で行えるよう、「拡散インサート材」として拡散性の高い金属をめっき層としてリードフレーム材に形成する。
【０００５】
銅又は銅合金からなるリードフレーム材の表面には、加熱により酸化銅の薄い膜（酸化銅皮膜）が形成される。例えば、特許文献１に記載のようにリードフレーム材を表面側から厚さの半分程度、半導体素子搭載部及びボンディング端子を形成する部分を残して選択的にエッチング（１次エッチング）し、その後半導体素子を搭載し、ワイヤボンディングを行うが、図９（ａ）に示すように前記ワイヤボンディング工程における加熱によって、端子部側面などの銅又は銅合金の金属素材が露出した部分に脆弱な酸化銅皮膜が形成されてしまう。この酸化銅皮膜は、前記金属素材との密着性が極めて低いことから、図９（ｂ）に示すように後に封止樹脂が前記の脆弱な酸化銅皮膜によりリードフレーム材との界面での樹脂剥れを起こし、半導体装置の信頼性を著しく低下させるという問題を生じさせていた。
【０００６】
特許文献２、特許文献３にはリードフレームの表面で生じる樹脂剥れを防止するために銅材を強制酸化剤に浸漬して表面に酸化銅層を形成する発明が記載されている。
また、エッチングにより露出された部分を含め、リードフレーム全面に金などの貴金属めっき層を形成して保護するという手段が知られている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−７１８１５号公報
【特許文献２】特開２００２−２３１８７１号公報
【特許文献３】特開２００４−１４８４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記積層リードフレームを形成する拡散接合を促進するためには材料の再結晶温度以上の温度で加熱することを必要とする。例えば金めっき層を拡散インサート材として使用する場合には２４０℃以上、１５分間荷重をかけた状態でリードフレーム材の拡散接合を行う。特許文献１記載のような半導体装置を積層型半導体装置として形成するには、高温で長時間をかけて拡散接合を行う必要があるが、前記特許文献２、特許文献３における厚さ０．００１〜０．１μｍの酸化銅層では、拡散接合の条件下において、リードフレーム材の銅が酸化銅層上に拡散して更に脆弱な酸化銅皮膜を形成するため、前述の問題と同様に樹脂が剥れてしまい、半導体装置の信頼性が低下してしまう。
また、リードフレーム全面にめっき層を形成すると、金などの貴金属を多く使用するため、コストが増加してしまう。
【０００９】
以上の事情を鑑みて、本発明は、めっき層が形成されていない積層リードフレームにおける拡散接合条件下においても、金属素材が露出した部分に脆弱な酸化銅皮膜を形成することがなく、樹脂剥れを生じさせない積層リードフレーム及びその製造方法並びに半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（１６）の積層リードフレーム及びその製造方法並びに半導体装置及びその製造方法に係るものである。
【００１１】
（１）リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームにおいて、
前記リードフレーム材と前記積層用リードフレーム材のうち、少なくとも前記リードフレーム材を銅又は銅合金からなる材料とするとともに、前記リードフレーム材の表面を酸化銅層で被覆したことを特徴とする積層リードフレーム。
【００１２】
（２）リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームにおいて、
銅又は銅合金からなる前記リードフレーム材とこれに積層される少なくとも１以上の前記積層用リードフレーム材との表面を酸化銅層で被覆したことを特徴とする積層リードフレーム。
【００１３】
（３）前記酸化銅層の厚さが０．１μｍ以上であることを特徴とする（１）又は（２）の積層リードフレーム。
【００１４】
（４）前記酸化銅層が亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）及び一酸化銅（ＣｕＯ）とからなることを特徴とする（１）から（３）のいずれかの積層リードフレーム。
【００１５】
（５）リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームの製造方法において、
前記リードフレーム材と前記積層用リードフレーム材のうち、少なくとも前記リードフレーム材を銅又は銅合金からなる材料とするとともに、前記リードフレーム材の表面を酸化銅層で被覆することを特徴とする積層リードフレームの製造方法。
【００１６】
（６）リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームの製造方法において、
銅又は銅合金からなる前記リードフレーム材とこれに積層される少なくとも１以上の前記積層用リードフレーム材との表面を酸化銅層で被覆することを特徴とする積層リードフレームの製造方法。
【００１７】
（７）前記酸化銅層の厚さが０．１μｍ以上であることを特徴とする（５）又は（６）の積層リードフレームの製造方法。
【００１８】
（８）前記酸化銅層が亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）及び一酸化銅（ＣｕＯ）とからなることを特徴とする（５）〜（７）のいずれかの積層リードフレームの製造方法。
【００１９】
（９）リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームを有する半導体装置において、
前記リードフレーム材と前記積層用リードフレーム材のうち、少なくとも前記リードフレーム材を銅又は銅合金からなる材料とするとともに、前記リードフレーム材の表面を酸化銅層で被覆した積層リードフレームと、
前記積層リードフレームの素子搭載部に固着された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と
を有することを特徴とする半導体装置。
【００２０】
（１０）リードフレーム材と積層用リードフレーム材にそれぞれ所定の形状加工をし、当該形状加工したリードフレーム材の上に前記積層用リードフレーム材を接合してなる積層リードフレームを有する半導体装置において、
銅又は銅合金からなる前記リードフレーム材とこれに積層される少なくとも１以上の前記積層用リードフレーム材との表面を酸化銅層で被覆した積層リードフレームと、
前記積層リードフレームの素子搭載部に固着された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と
を有することを特徴とする半導体装置。
【００２１】
（１１）前記酸化銅層の厚さが０．１μｍ以上である積層リードフレームと、
前記積層リードフレームの素子搭載部に固着された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と
を有することを特徴とする（９）又は（１０）の半導体装置。
【００２２】
（１２）前記酸化銅層が亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）及び一酸化銅（ＣｕＯ）とからなる積層リードフレームと、
前記積層リードフレームの素子搭載部に固着された半導体素子と、
前記半導体素子を封止する封止樹脂と
を有することを特徴とする（９）〜（１１）のいずれかの半導体装置。
【００２３】
（１３）それぞれ所定の形状加工がなされたリードフレーム材と積層用リードフレーム材とを接合してなる半導体装置の製造方法において、
前記リードフレーム材に被覆したレジスト膜にパターンを形成するリードフレームパターン形成工程と、
前記リードフレーム材の表裏面に所定のめっき層の形成を行うめっき工程と、
前記リードフレーム材の表面側に形成された前記めっき層をめっきレジストとしてエッチングを行う１次エッチング工程と、
前記リードフレーム材を強制酸化剤に浸漬して前記リードフレーム材の表面に酸化銅層を形成する酸化銅層形成工程と、
前記リードフレーム材と少なくとも１以上の前記積層用リードフレーム材とを接合する接合工程と、
前記リードフレーム材に半導体素子を搭載するとともに、該半導体素子と端子部とをボンディングワイヤで接続し、前記半導体素子及び前記端子部とを樹脂封止する樹脂封止工程と、
前記リードフレーム材の裏面側に形成された前記めっき層をめっきレジストとしてエッチングを行い、前記端子部を独立させる２次エッチング工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【００２４】
（１４）前記酸化銅層を形成する部分は前記端子部の側面及び前記素子搭載部の上面であることを特徴とする（１３）の半導体装置の製造方法。
【００２５】
（１５）前記酸化銅層は０．１μｍ以上の厚さであることを特徴とする（１３）又は（１４）の半導体装置の製造方法。
【００２６】
（１６）前記酸化銅層が亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）及び一酸化銅（ＣｕＯ）とからなることを特徴とする（１３）〜（１５）のいずれかの半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、拡散接合工程前に、リードフレーム材の銅材（又は銅合金）が露出した面に表面処理（化学処理）を行って好ましくは０．１μｍ以上の酸化銅層を強制的に形成し（強制酸化処理）、拡散接合工程における長時間の高温条件下における酸化銅層上へのリードフレーム材の銅の拡散による脆弱な酸化銅皮膜の形成を防止するとともに、前記脆弱な酸化銅皮膜に伴う樹脂剥れの発生を防止することができる。
【００２８】
また、リードフレーム材だけでなく、積層用リードフレーム材に酸化銅層の形成を適用した場合、積層用リードフレーム材は端子部や接合部のみへの最小限の部分めっきでよく、金などの貴金属の使用量を減少させ、コストの低減を図ることができる。この場合も前記リードフレーム材と同様に脆弱な酸化銅皮膜の形成を防ぎ、リードフレーム材との密着性を向上させることで樹脂の剥れを防止し、更に強制酸化処理によって酸化銅層の表面に凸凹が形成されるため、アンカー効果が高まり、積層リードフレームと封止樹脂との密着性を増す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。
本発明で使用する強制酸化処理は銅以外の金属とは一切反応しないため、酸化銅層を形成した後もめっき層表面への影響はなく、拡散接合強度を十分に確保することができ、ワイヤボンディング性やはんだ濡れ性等についても低下しない。
【００２９】
また、スタンドオフが形成された半導体装置だけでなく、通常のＱＦＰ等の積層型半導体装置においても適用でき、リードフレーム材には部分的にめっき層を形成するだけでよく、全面めっきの必要がないため貴金属の使用量を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図、図２は第１の実施の形態に係る半導体装置の使用状態を示す断面図である。
なお、以下に示す本発明を実施するための形態は、本発明の具体的態様の一例であり、当該形態に限定されるものではない。
【００３１】
図１に示すように、半導体装置１０は、素子搭載部１１の中央に配置された半導体素子１２と、エリアアレイ状に配置された端子部（半導体素子１２の各電極パッドにそれぞれボンディングワイヤ１３を介して連結され半導体装置１０の底面より露出してエリアアレイ状に配置された裏内側端子１４の群と、裏内側端子１４の群の外側に並んでエリアアレイ状に形成された裏外側端子１５の群）と、裏外側端子１５の直上にあって一部が半導体装置１０の上面から露出しそれぞれが裏外側端子１５に接続している積層用リードフレーム材（例えば銅又は銅合金からなる導体板１６と、前記導体板を介して電気的に連結された例えば銅又は銅合金からなる表外側端子１７の群）と、これらの半導体素子１２及びボンディングワイヤ１３と、端子部及び積層用リードフレーム材を封止する封止樹脂１８とを有し、裏内側端子１４及び裏外側端子１５の表裏面には、めっき層１９、１９ａが形成され、表外側端子１７の端子面には、めっき層１９ｂが形成されている。なお、素子搭載部１１、端子部及び積層用リードフレーム材の側面部の封止樹脂１８との接触面は、亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）又は一酸化銅（ＣｕＯ）とから成る酸化銅層が形成されている。
【００３２】
ここで、半導体素子１２は、導電性接着剤層２０を介して素子搭載部１１に固定され、素子搭載部１１の表裏面側には端子部と同様にめっき層１９、１９ａが施されている。端子部にめっき層１９、１９ａを形成することにより、ボンダビリティの維持と拡散接合時の拡散インサート材としての機能を持たせることができる。更に、導体板１６の表裏面及び表外側端子１７の表裏面側にもめっき層１９ｂが形成され、拡散接合時の拡散インサート材としての機能を持たせることができる。
【００３３】
この実施形態においては、めっき層１９、１９ａ、１９ｂには金を用いているが、他に銀、パラジウム、銅、スズ、ニッケル等から選択された１種類又は複数の組み合わせによるめっきにより形成してもよい。また、この実施形態ではめっき層１９、１９ａ、１９ｂの形成に先立ち、ニッケルの下地めっき層を形成しているが、下地めっきを形成せずに直接前記めっき層を形成することもできる。
【００３４】
図１の半導体装置の使用状態を示す図２において、半導体装置１０では、裏内側端子１４は半導体素子１２と、裏外側端子１５は導体板１６を介して表外側端子１７とそれぞれ接続しているので、例えば、図２に示すように、半導体装置１０を下側に、別の半導体装置２１を上側に配置して、半導体装置１０の表外側端子１７と半導体装置２１の底面に露出する接続端子２２との導通を取って積層することができる。これにより、半導体装置１０、２１を用いて三次元的なシステム実装を実現できる。ここで、２３は半導体装置２１の半導体素子、２４は素子搭載部、２５はボンディングワイヤ、２６は接続端子２２の非露出部分、半導体素子２３、及びボンディングワイヤ２５を封止する封止樹脂である。
【００３５】
上記実施例は、銅又は銅合金の積層用リードフレーム材（導体板１６、表外側端子１７）を用いた場合について説明したが、積層用リードフレーム材はこれに限らず、Ａｌｌｏｙ４２等の鉄系リードフレームでも適用できる。また、上記実施例では、積層用リードフレーム材には、導体板１６と表外側端子１７を用いたが、導体板１６のみや表外側端子１７のみ、又はそれらを複数層接合しても積層リードフレームを形成することができる。拡散インサート材については金に限らず銀やパラジウム等の拡散性の高い金属を使用することができ、例えばリードフレーム材の接合面には金めっき層を、積層用リードフレーム材の接合面には銀めっき層というように異なる材質の拡散インサート材の適用も可能である。
【００３６】
続いて、第１の実施の形態に係る半導体装置１０の製造方法について図３を参照して説明する。
【００３７】
なお、この第１の実施の形態では１つの半導体装置についてのみ説明するが、実際には複数の半導体装置が多列多行に連結されている。そして、図３には複数の半導体装置の中の半導体装置１０について左半分のみを記載する。
【００３８】
（１）：リードフレームパターン工程
図３（Ａ）に示すように、レジスト膜２７で表裏面が被覆されたリードフレーム材２８（銅又は銅合金）に、半導体素子１２が搭載される素子搭載部１１、裏内側端子１４の群、裏内側端子１５の群を形成するパターンの露光処理を行い、その後現像処理を行って、リードフレーム材２８の表裏のレジスト膜２７にパターンを形成する。
【００３９】
（２）：めっき工程
図３（Ｂ）に示すように、リードフレーム材２８の表裏にニッケル下地めっきを行い、金めっきによるめっき層１９、１９ａを形成する。
【００４０】
（３）：レジスト膜除去工程
図３（Ｃ）に示すように、リードフレーム材２８の表裏のレジスト膜２７を除去する。
【００４１】
（４）：カバーテープ貼付工程
図３（Ｄ）に示すように、リードフレーム材２８の裏面にカバーテープ２９を貼ってリードフレーム材２８の裏面全面を覆う。
【００４２】
（５）：１次エッチング
図３（Ｅ）に示すように、リードフレーム材２８の表側に形成された金めっき層１９ａをめっきレジストとして表面側からリードフレーム材２８に所定深さ（例えば、リードフレーム材２８の厚みに対して３／４〜１／２）の１次エッチング処理を行い、素子搭載部１１の上面側、裏内側端子１４の群の上面側、及び裏外側端子１５の群の上面側をそれぞれ突出させ、その後カバーテープ２９を除去する。
この時点で素子搭載部１１、裏内側端子１４の群、及び裏外側端子１５の群の下部位は、連結部材３０によって連結している。
【００４３】
（６）：酸化銅層形成工程
図３（Ｆ）に示すように、リードフレーム材２８の金属素材の表面が露出した部分、つまり各端子部及び素子搭載部の側面部に強制酸化を施すため、リードフレーム材２８を強制酸化剤に浸漬して酸化銅層Ｃを形成する。
【００４４】
（７）：接合工程
図３（Ｇ）に示すように、リードフレーム材２８のそれぞれの裏外側端子１５の上に、導体板１６を載せ、更にその上に表外側端子１７を載置し、これらを拡散接合する。
ここで、導体板１６は、図示しない別の工程にて予め形成されているものであり、具体的にはレジスト膜で表裏面が被覆された銅又は銅合金からなる積層用リードフレーム材料に、導体板１６の群のパターンを形成し、エッチング処理を行い、導体板の上面及び下面に金めっき層１９ｂを形成し、前記（６）：酸化銅層形成工程と同様に導体板１６の側面に酸化銅層Ｃを形成している。
【００４５】
同様に、表外側端子１７も、レジスト膜で表裏面が被覆された銅又は銅合金からなる積層用リードフレーム材料に、表外側端子１７の群のパターンを形成し、エッチング処理を行い、表外側端子１７の上面及び下面に金めっき層１９ｂを形成し、前記（６）：酸化銅層形成工程と同様に表外側端子１７の側面に酸化銅層Ｃを形成している。
また、裏外側端子１５と導体板１６の接合、導体板１６と表外側端子１７との接合は、それぞれ接触面に形成された金めっき層を介して、表外側端子１７の上面に荷重を加え、所定の温度に加熱する拡散接合により行う。
これによって、半導体装置１０に使用する積層リードフレーム３１が形成される。
なお、積層用リードフレーム材である導体板１６と表外側端子１７の全表面に予めめっき層を形成したものであれば、積層用リードフレーム材へ酸化銅層を形成する必要はなく、その場合は接合の接触面には拡散性の高い金属を用いて「拡散インサート材」とすることが好ましい。
【００４６】
（８）：ダイボンド工程
図３（Ｈ）に示すように、半導体素子１２を素子搭載部１１上に、導電性接着剤層２０を介して固定する。
【００４７】
（９）：ワイヤボンディング工程
図３（Ｉ）に示すように、半導体素子１２の各電極パッドと対応する裏内側端子１４（裏内側端子の上面に形成されたボンディングワイヤ接続領域）とをワイヤボンディングにより電気的に接続する。
【００４８】
（１０）：樹脂封止工程
図３（Ｊ）に示すように、半導体素子１２と、ボンディングワイヤ１３と、各裏内側端子１４、各裏外側端子１５、及び各表外側端子１７の外部接続端子部を除く部分とを金型に入れて封止樹脂１８で樹脂封止する。
【００４９】
（１１）：２次エッチング工程
図３（Ｋ）に示すように、リードフレーム材２８の裏面側に形成されためっき層１９をめっきレジストとして２次エッチング処理を行い、素子搭載部１１、裏内側端子１４、裏外側端子１５を連結している連結部材３０を除去し、これらを電気的に独立させた後個々の半導体装置となるよう切断を行って、半導体装置１０が製造される。
【００５０】
なお、上記実施形態においては、素子搭載部１１の上面にも金めっき層１９ａを形成し、めっきレジストとすることで、素子搭載部１１の上面高さと端子部の上面高さとを同一となるように形成したが、図４に示す第２の実施の形態のように半導体装置を小型化し、更にボンディングワイヤの長さを短くするために、素子搭載部１１の上面を１次エッチングで半分程度除去し、素子搭載位置を低く形成してもよい。この場合、素子搭載部１１の上面全域にわたってリードフレーム素材が露出するため、この部分と樹脂封止との界面での剥れが懸念されるが、素子搭載部１１の上面に酸化銅層Ｃを形成することによって封止樹脂との密着性が強固となり、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００５１】
続いて、強制酸化剤を用いて酸化銅層を形成する方法について説明する。
本実施例において、強制酸化剤は苛性アルカリに対して亜塩素酸ナトリウム、又は過硫酸ナトリウムを配合したものを使用する。亜塩素酸ナトリウムタイプのものとして「エンプレートＭＢ−４３８（メルテックス製）」を用いた場合、予めリードフレーム材表面を酸や純水で洗浄した後、低濃度の強制酸化剤に温度２０℃で６０秒間浸漬する。その後、温度８０℃で３００秒間浸漬し、水洗し、乾燥させる。この結果、リードフレーム材の銅が強制酸化剤により酸化されて厚さ約０．５μｍの酸化銅層が形成される。
酸化銅層には亜酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）、一酸化銅（ＣｕＯ）が含まれる。
【００５２】
図５は本発明の効果を示す説明図である。酸化銅層には針状の凸凹が形成されるため、アンカー効果が高まり、積層リードフレームと封止樹脂との密着性を更に増すことができるため半導体装置の信頼性を向上することができる。また、酸化銅層は薬液濃度や処理時間、温度により層の厚さを変化させることが可能で、層の厚さが増すにつれ、色調はブロンズ→赤褐色→褐色→黒に変化し、針状結晶の凸がより長い層形状となる。本発明の拡散接合加熱（２４０℃×１５ｍｉｎ）に耐え得る強固な酸化銅層の厚さは０．１μｍ以上であり、色調は褐色となる。
【００５３】
酸化銅層の反応式は下記の通りとなる。
２Ｃｕ＋ＮａＣｌＯ２＋２Ｈ２Ｏ→２Ｃｕ（ＯＨ）２＋ＮａＣｌ
２Ｃｕ（ＯＨ）２→２ＣｕＯ＋２Ｈ２Ｏ
銅表面に強制酸化剤が接すると、速やかに薄いＣｕ２Ｏ層が形成され、更に酸化が進行すると中間化合物のＣｕ（ＯＨ）２となる。
この一部がＣｕＯとなり、Ｃｕ表面に密に結合し強固な酸化銅層を形成する。
【００５４】
残りのＣｕ（ＯＨ）２は過剰の−ＯＨと反応し、Ｃｕ（ＯＨ）ｍｍ−２となり、更にＣｕＯが再析出する。このＣｕＯは針状に結晶形成されるため、組立工程での封止樹脂とのアンカー効果を生み出すことができる。
【００５５】
本発明において使用する強制酸化剤はめっき層に対し影響せず、酸化処理を行っても拡散接合の強度やワイヤボンディングの接合強度を十分に確保することができ、はんだ濡れ性についても影響はない。
【００５６】
この結果、形成した酸化銅層により、リードフレーム材と酸化銅層の密着性を増し、樹脂の剥れ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。
【００５７】
表１に、酸化銅層の厚みに対する半導体装置の信頼性の良否の評価を示す。
【表１】
2010040596.tif 000003
○：良      ×：不良
【００５８】
本発明の実施の形態による酸化銅層の厚みは０．１〜１μｍが適しており、上記条件においては、強制酸化剤に浸漬させる時間が１０分間で１μｍの厚さの酸化銅層形成を可能とする。
酸化銅層を１μｍより厚くすることも可能であるが、長時間を要して形成した１μｍより厚い酸化銅層と、厚さ０．１〜１μｍの酸化銅層との効果に大きな差異がないという点を考慮すると、１μｍより厚い酸化銅層を形成することは生産性の観点から好ましくない。
【００５９】
上記の第１及び第２の実施の形態においては、部分めっき層を形成して、該めっき層をめっきレジストとして１次エッチングを行い、銅（又は銅合金）が露出したリードフレーム材について酸化銅層を形成したが、一般的なレジスト膜を用いてエッチングを行った後、端子部上面にめっき層を形成したリードフレーム材においても適用することができ、めっき層形成後のリードフレーム材が露出した部分に酸化銅層を形成することで、脆弱な酸化銅皮膜の形成を防ぎ、リードフレーム材形成後の防錆処理を行う必要がなくなる。また、めっき層を部分的に形成すればよいため、金属の使用量を減らすことができ、製造コストを減少させることができる。
【００６０】
更に、本発明は一般的なＳＯＮ（Small Outline Nom-leaded Package）やＱＦＰ（Quad Flat Non-leaded Package）にも適用することができる。
図６及び図７はＳＯＮを積層型半導体装置に形成した第３の実施の形態の説明図である。
図６は、積層型半導体装置の断面図であり、図７は、図６の一部分Ａを裏面から見たものである。まず、端子部及び素子搭載部の上下面に金めっき層を形成した後、端子部及び素子搭載部の側面に酸化銅層を形成することによって、封止樹脂との密着性を確保することができる。
また、本実施の形態では、端子部及び素子搭載部の上下面のみにめっき層を形成すればよく、全面にめっき層を形成する場合に比べ、めっき金属の使用量を減らすことができ、製造コストを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の使用状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図５】本発明の効果を示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の一部を示す裏面から見た斜視図である。
【図８】従来の拡散接合方式の説明図である。
【図９】従来の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０  半導体装置
１１  素子搭載部
１２  半導体素子
１３  ボンディングワイヤ
１４  裏内側端子
１５  裏外側端子
１６  導体板
１７  表外側端子
１８  封止樹脂
１９，１９ａ，１９ｂ  めっき層
２０  導電性接着剤層
２１  半導体装置
２２  接続端子
２３  半導体素子
２４  素子搭載部
２５  ボンディングワイヤ
２６  封止樹脂
２７  レジスト膜
２８  リードフレーム材
２９  カバーテープ
３０  連結部材
３１  積層リードフレーム
３２  サポートリード
３４  サポートリード
【図１】
2010040596.tif 000004
【図２】
2010040596.tif 000005
【図３】
2010040596.tif 000006
【図４】
2010040596.tif 000007
【図５】
2010040596.tif 000008
【図６】
2010040596.tif 000009
【図７】
2010040596.tif 000010
【図８】
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【図９】
2010040596.tif 000012