(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続端子を接合する外部接続端子用パッドと半導体素子とをワイヤで電気的に接続し、前記半導体素子、外部接続端子用パッド及びワイヤを樹脂封止して形成した封止樹脂層に、前記外部接続端子用パッドの面が底面に露出する凹部が形成された半導体装置を製造する際に、
金属基板の一面側に形成されたレジスト層に、前記外部接続端子用パッドを形成する部分の金属基板の表面が凹部の底面に露出するパターニングを施し、
前記金属基板を給電層とする電解めっきによって、前記凹部の底面に露出する金属基板の表面に形成した、前記金属基板にエッチングを施すエッチング液に可溶の金属から成る可溶金属層と、前記可溶金属層上に形成した、前記エッチング液に不溶の金属から成る不溶金属層とを含む複数の金属層から構成される外部接続端子用パッドを形成した後、
前記レジスト層を除去した金属基板に搭載した半導体素子と前記外部接続端子用パッドとをワイヤによって電気的に接続し、
次いで、前記半導体素子、外部接続端子用パッド及びワイヤを樹脂封止して金属基板の一面側に封止樹脂層を形成した後、前記金属基板及び可溶金属層を前記エッチング液でエッチングして除去し、前記外部接続端子を接合する外部接続端子用パッドの面が底面に露出する凹部を前記封止樹脂層に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記可溶金属層を、金属基板を形成する金属と同一金属で形成する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記外部接続端子用パッドを、金から成る不溶金属層に引き続いてパラジウム層とニッケル層とを形成した後、ワイヤの端部を接合する接合面を含む層をパラジウム層により形成する請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属基板を、銅基板とする請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、更に詳細には外部接続端子を接合する外部接続端子用パッドと半導体素子とをワイヤで電気的に接続し、前記半導体素子、外部接続端子用パッド及びワイヤを樹脂封止して形成した封止樹脂層に、前記外部接続端子用パッドの面が底面に露出する凹部が形成された半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置には、図８に示すプラスチックパッケージタイプの半導体装置１００がある。この半導体装置１００は、外部接続端子としてのはんだボール１０４が接合される外部接続端子用パッド１０６と半導体素子１０２とが、ワイヤ１０８によって電気的に接続されている。更に、外部接続端子用パッド１０６、半導体素子１０２及びワイヤ１０８を封止樹脂して封止樹脂層１１０が形成されている。
かかる半導体装置１００では、封止樹脂層１１０の表面に外部接続端子用パッド１０６が露出している。この外部接続端子用パッド１０６の露出面に、はんだボール１０４を接合すると、はんだボール１０４の接合強度が低いという難点がある。つまり、外部接続端子用パッド１０６の露出面に接合されたはんだボール１０４に加えられるせん断力や応力は、はんだボール１０４と外部接続端子用パッド１０６との接合面に集中するからである。
かかるはんだボール１０４の接合強度が低いという難点は、外部接続端子用パッド１０６が底面に露出する凹部を封止樹脂層１１０に形成し、凹部底面に露出する外部接続端子用パッド１０６にはんだボール１０４を接合することにより解消できる。つまり、凹部底面に露出する外部接続端子用パッド１０６に接合された、はんだボール１０４に加えられるせん断力や応力を、はんだボール１０４と外部接続端子用パッド１０６との接合面の他に、凹部の内壁面にも分散できるからである。
【０００３】
この様に、外部接続端子用パッド１０６が底面に露出する凹部を封止樹脂層１１０に形成した半導体装置の製造方法としては、例えば特公平４−４７９７７号公報に提案されている。かかる公報に提案されている半導体装置の製造方法を図９に示す。
先ず、金属基板２００の一面側に、Ａｕ層とＡｕ層との間にＮｉ層が挟み込まれた外部接続端子用パッド２０２と半導体素子搭載部２０４とを、めっきによって形成する［図９（ａ）］。
かかる外部接続端子用パッド２０２と半導体素子搭載部２０４とが形成された金属基板２００の一面側に第１回目のエッチングを施す。この際に、Ａｕ層で覆われている外部接続端子用パッド２０２と半導体素子搭載部２０４とはエッチングされない。このため、外部接続端子用パッド２０２と半導体素子搭載部２０４とが載置されている金属基板２００の部分は、凸部２０６に形成される［図９（ｂ）］。
次いで、半導体素子搭載部２０４に搭載した半導体素子２０８と外部接続端子用パッド２０２とをワイヤ２１０で電気的に接続した後［図９（ｃ）］、半導体素子２０８、外部接続端子用パッド２０２及びワイヤ２１０を樹脂封止して封止樹脂層２１２を形成する［図９（ｄ）］。
その後、金属基板２００に第２回目のエッチングを施し、金属基板２００を除去することによって、底面に外部接続端子用パッド２０２の面が露出する凹部２１４を、封止樹脂層２１２に形成できる［図９（ｅ）］。この凹部２１４は、第１回目のエッチングで金属基板２００の一面側に形成した凸部２０６を、第２回目のエッチングにより除去することによって形成したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示す半導体装置の製造方法で得られた凹部２１４の底面に露出する外部接続端子用パッド２０２の面に、外部接続端子としてのはんだボールを接合することによって、はんだボールと外部接続端子用パッド２０２との接合強度を向上できる。
しかしながら、図９に示す半導体装置の製造方法では、金属基板２００に二回ものエッチングを施すことが必要であり、半導体装置の製造工程を複雑化する。
しかも、金属基板２００に施した第１回目のエッチングで形成した凸部２０６の高さは、封止樹脂層２１２に形成した凹部２１４の深さに密接に関連する。このため、各凸部２０６の高さを揃えることが必要であり、金属基板２００に施す第１回目のエッチングの管理を厳格に行う必要がある。
そこで、本発明の課題は、外部接続端子を接合する外部接続端子用パッドと半導体素子とを電気的に接続するワイヤ等を樹脂封止して形成した封止樹脂層に、外部接続端子用パッドが底面に露出する凹部を、半導体装置の製造工程を複雑化することなく容易に形成し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討した結果、図９に示す半導体装置の製造工程において、金属基板２００の一面側に外部接続端子用パッド２０２をめっきで形成する際に、金属基板２００にエッチングで形成した凸部２０６に相当する部分を、金属基板２００にエッチングを施すエッチング液に可溶な可溶金属層をめっきで形成した後、この可溶金属層に引き続いて外部接続端子用パッド２０２をめっきで形成することによって、金属基板２００に二回のエッチングを施すことなく封止樹脂層に外部接続端子用パッドが底面に露出する凹部を形成できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、外部接続端子を接合する外部接続端子用パッドと半導体素子とをワイヤで電気的に接続し、前記半導体素子、外部接続端子用パッド及びワイヤを樹脂封止して形成した封止樹脂層に、前記外部接続端子用パッドの面が底面に露出する凹部が形成された半導体装置を製造する際に、金属基板の一面側に形成されたレジスト層に、前記外部接続端子用パッドを形成する部分の金属基板の表面が凹部の底面に露出するパターニングを施し、前記金属基板を給電層とする電解めっきによって、前記凹部の底面に露出する金属基板の表面に形成した、前記金属基板にエッチングを施すエッチング液に可溶の金属から成る可溶金属層と、前記可溶金属層上に形成した、前記エッチング液に不溶の金属から成る不溶金属層とを含む複数の金属層から構成される外部接続端子用パッドを形成した後、前記レジスト層を除去した金属基板に搭載した半導体素子と前記外部接続端子用パッドとをワイヤによって電気的に接続し、次いで、前記半導体素子、外部接続端子用パッド及びワイヤを樹脂封止して金属基板の一面側に封止樹脂層を形成した後、前記金属基板及び可溶金属層を前記エッチング液でエッチングして除去し、前記外部接続端子を接合する外部接続端子用パッドの面が底面に露出する凹部を前記封止樹脂層に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法にある。
【０００６】
かかる本発明において、前記可溶金属層を、金属基板を形成する金属と同一金属で形成することによって、金属基板と可溶金属層とをエッチングで同時に除去できる。この金属基板としては、銅基板を用いることが好ましい。
また、前記外部接続端子用パッドを、金から成る不溶金属層に引き続いてパラジウム層とニッケル層とを形成した後、ワイヤの端部を接合する接合面を含む層をパラジウム層により形成することによって、外部接続端子用パッドのパッド面でのはんだ濡れ性やワイヤボンディング性を向上できる。
【０００７】
本発明に係る半導体装置の製造方法では、金属基板の一面側に外部接続端子用パッドを電解めっきで形成する際に、金属基板の表面に形成した、金属基板にエッチングを施すエッチング液に可溶の金属から成る可溶金属層と、この可溶金属層上に形成した、金属基板をエッチングするエッチング液に不溶の金属から成る不溶金属層とを含む複数の金属層から成る外部接続端子用パッドを形成し、次いで、金属基板に搭載した半導体素子、外部接続端子用パッド及びワイヤを樹脂封止して封止樹脂層を金属基板の一面側に形成した後、金属基板及び可溶金属層をエッチングで除去することによって、外部接続端子を接合する外部接続端子用パッドが底面に露出する凹部を樹脂樹脂層に形成できる。
かかる本発明では、外部接続端子用パッドを電解めっきで形成する際に、金属基板にエッチングを施して凸部を形成することを要しない。
このため、本発明では、金属基板に一回のエッチングを施すことで足り、金属基板に二回のエッチングを施す前掲の公報で提案された半導体装置の製造方法に比較して、半導体装置の製造工程の簡略化を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を図１に示す。図１は、本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を説明するための工程図である。
先ず、金属基板としての銅基板１０の一面側に形成したレジスト層１２にパターニングを施し、外部接続端子用パッドを形成する部分に銅基板１０の表面が底面に露出する凹部１４を形成する［図１（ａ）］。
かかる凹部１４内に露出している銅基板１０の表面には、銅基板１０を給電層とする電解めっきによって、銅基板１０にエッチングを施すエッチング液に可溶の金属、具体的には銅から成る可溶金属層１６を形成する［図１（ｂ）］。
更に、凹部１４内に形成した可溶金属層１６に引き続いて、銅基板１０を給電層とする電解めっきによって複数の金属層を積層し、外部接続端子用パッド２０を形成する［図１（ｃ）］。
【０００９】
かかる凹部１４内に形成した金属層の構成の一例について、その部分断面拡大図を図２に示す。
図２に示す様に、凹部１４内には、銅基板１０の表面に形成された銅から成る可溶金属層１６に引き続いて、複数の金属層から成る外部接続端子用パッド２０が積層されている。
この外部接続端子用パッド２０には、銅基板１０及び可溶金属層１６をエッチングするエッチング液に不溶な不溶金属層としての金（Ａｕ）層２０ａ（以下、単にＡｕ層２０ａと示すことがある）が、可溶金属層１６に引き続いて積層され、このＡｕ層２０ａに引き続いて、パラジウム（Ｐｄ）層２０ｂ（以下、単にＰｄ層２０ｂと示すことがある）が積層されている。更に、Ｐｄ層２０ｂには、ニッケル（Ｎｉ）層２０ｃを介してＰｄ層２０ｄが積層されている。
かかる外部接続端子用パッド２０を形成する金属層のうち、Ａｕ層２０ａには、後述する様に、外部接続端子としてのはんだボール等が接合される。
【００１０】
図２に示す外部接続端子用パッド２０を、凹部１４内に形成した可溶金属層１６に引き続いて形成した後、レジスト層１２を剥離し、銅基板１０の所定個所に半導体素子２２を搭載する［図１（ｄ）］。
次いで、銅基板１０に搭載した半導体素子２２と外部接続端子用パッド２０とをワイヤ２４で電気的に接続した後、可溶金属層１６及び外部接続端子用パッド２０、ワイヤ２４及び半導体素子２２を封止樹脂によって封止する［図１（ｅ）］。この封止は、公知のトランスファモールド法によって行うことができ、封止樹脂層２６が銅基板１０の一面側に形成される。
ここで、半導体素子２２と外部接続端子用パッド２０とをワイヤ２４で電気的に接続する際に、外部接続端子用パッド２０の最上層は、図２に示す様に、Ｐｄ層２０ｄによって形成されている。このため、Ｐｄ層２０ｄの上面にワイヤ２４の端部を接合（ボンディング）すると、そのボンディング性を向上できる。
【００１１】
銅基板１０の一面側に封止樹脂層２６を形成した後、銅基板１０及び可溶金属層１６とを同一エッチング液でエッチングして除去することによって、外部接続端子用パッド２０の面が底面に露出する凹部２８を、封止樹脂層２６に形成できる［図１（ｆ）］。
かかる銅基板１０及び可溶金属層１６とをエッチングする際に、可溶金属層１６に引き続いて形成された、銅基板１０及び可溶金属層１６にエッチングを施すエッチング液に不溶の不溶金属層としてＡｕ層２０ａによって、外部接続端子用パッド２０がオーバーエッチングされることを防止できる。
この様にして形成された凹部２８内に露出する外部接続端子用パッド２０の露出面は、Ａｕ層２０ａによって形成されている。このため、図３に示す様に、外部接続端子としてのはんだボール３０を、外部接続端子用パッド２０に接合する際に、外部接続端子用パッド２０とはんだボール３０とを良好に接合できる。
特に、図３に示す外部接続端子用パッド２０の様に、Ａｕ層２０ａに引き続いてＰｄ層２０ｂが形成されている場合、はんだ濡れ性を向上でき、外部接続端子用パッド２０とはんだボール３０との接合力を向上できる。また、この場合、Ａｕ層２０ａをフラッシュめっきで形成して極めて薄い層としても、はんだ濡れ性を向上できる。
【００１２】
図１に示す半導体装置の製造方法では、パターニングを施したレジスト層１２を一度形成することによって、可溶金属層１６及び外部接続端子用パッド２０を形成でき、銅基板１０及び可溶金属層１６に施すエッチングは一度である。このため、図９に示す従来の半導体装置の製造方法に比較して、その製造工程を簡略化できる。
ところで、図１に示す半導体装置の製造方法で製造された半導体装置は、図１（ｆ）に示す様に、半導体素子２２の一面側が、封止樹脂層２２から露出する露出面に形成され、半導体素子２２で発生した熱の一部は、半導体素子２２の露出面からも放熱される。
かかる半導体素子２２の一面側からの放熱量を増加するには、図４に示す様に、半導体素子２２の一面側に、この一面側の面積よりも大面積の放熱部３２を形成することが好ましい。
【００１３】
かかる放熱部３２を図１に示す半導体装置の製造工程で電解めっきで形成することができる。この場合、図５（ａ）に示す様に、レジスト層１２にパターニングを施し、外部接続端子用パッド２０を形成する部分に銅基板１０の表面が底面に露出する凹部１４と、放熱部３２を形成する部分に放熱部用凹部３１とを形成する。
この凹部１４内に銅から成る可溶金属層１６を、銅基板１０を給電層とする電解めっきで形成する際には、放熱部用凹部３１をマスク板３４で覆う。
凹部１４内に可溶金属層１６を形成した後、可溶金属層１６に引き続いて、銅基板１０を給電層とする電解めっきによって外部接続端子用パッド２０を凹部１４内に形成する。この際には、マスク板３４を取り除いた放熱部用凹部３１内にも、外部接続端子用パッド２０と同一のめっき構成の放熱部３２を同時に形成する［図５（ｂ）］。
次いで、レジスト層１２を除去し、放熱部３２に半導体素子２２を搭載する［図５（ｃ）］。
【００１４】
更に、図１（ｅ）の工程と同様に、銅基板１０に搭載した半導体素子２２と外部接続端子用パッド２０とをワイヤ２４で電気的に接続した後、可溶金属層１６及び外部接続端子用パッド２０、ワイヤ２４及び半導体素子２２を封止樹脂によって封止する。この封止は、公知のトランスファモールド法によって行うことができ、封止樹脂層２６が銅基板１０の一面側に形成される。
その後、図１（ｆ）の工程と同様に、銅基板１０及び可溶金属層１６とを同一エッチング液でエッチングして除去することによって、図４に示す様に、外部接続端子用パッド２０の面が底面に露出する凹部２８を、封止樹脂層２６に形成できる。
【００１５】
また、図６に示す半導体装置の様に、半導体素子２２の一面側に形成された放熱部３２が、封止樹脂層２６に形成された凹部２９の底面に露出するようにしてもよい場合がある。
かかる図６に示す半導体装置を得るには、先ず、図７（ａ）に示す様に、レジスト層１２にパターニングを施し、外部接続端子用パッド２０を形成する部分に銅基板１０の表面が底面に露出する凹部１４と、放熱部３２を形成する部分に放熱部用凹部３１とを形成する。
この凹部１４及び放熱部用凹部３１内には、銅から成る可溶金属層１６を銅基板１０を給電層とする電解めっきで形成する。
更に、凹部１４及び放熱部用凹部３１内に可溶金属層１６を形成した後、可溶金属層１６に引き続いて、銅基板１０を給電層とする電解めっきによって、同一金属から成る外部接続端子用パッド２０を凹部１４内に形成し、同時に放熱部用凹部３１内にも、外部接続端子用パッド２０と同一のめっき構成の放熱部３２を形成する［図７（ｂ）］。
次いで、レジスト層１２を除去し、放熱部３２に半導体素子２２を搭載する［図７（ｃ）］。
【００１６】
その後、図１（ｅ），（ｆ）の工程と同様に、半導体素子２２と外部接続端子用パッド２０とをワイヤ２４で電気的に接続した後、可溶金属層１６及び外部接続端子用パッド２０、ワイヤ２４及び半導体素子２２を樹脂封止する。更に、銅基板１０及び可溶金属層１６とを、同一エッチング液でエッチングして除去することによって、図６に示す半導体装置を得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、電解めっきによって金属基板の一面側に形成した外部接続端子用パッド及び可溶金属層を樹脂封止し、金属基板の一面側に封止樹脂層を形成した後、金属基板及び可溶金属層をエッチングによって除去することにより、封止樹脂層に外部接続端子用パッドが底面に露出する凹部を形成できる。
このため、本発明では、金属基板に一回のエッチングを施すことで足り、金属基板に二回のエッチングを施す従来の半導体装置の製造方法に比較して、半導体装置の製造工程の簡略化を図ることができ、半導体装置の製造コストの低減を図ることができる。
【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の一例を説明する工程図である。
【図２】図１（ｃ）の工程で凹部１４内に形成される凸部１６及び外部接続端子用パッド２０のめっき構成を示す部分拡大断面図である。
【図３】図１（ｆ）の工程で形成される封止樹脂層２６に外部接続端子用パッド２０が底面に露出する凹部２８を示す部分拡大断面図である。
【図４】本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例で得られる半導体装置の部分断面図である。
【図５】本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を説明する工程図である。
【図６】本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例で得られる半導体装置の部分断面図である。
【図７】本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を説明する工程図である。
【図８】従来の半導体装置の部分断面図である。
【図９】改良された半導体装置を製造する公知の半導体装置の製造方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
１０  銅基板（金属基板）
１２  レジスト層
１４，２８  凹部
１６  可溶金属層
２０  外部接続端子用パッド
２２  半導体素子
２４  ワイヤ
２６  封止樹脂層
３０  はんだボール（外部接続端子）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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