(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）外部接続端子を有する金属部材に半導体素子を接着する工程と、
（ｂ）前記半導体素子の電極と前記金属部材の外部接続端子とを導体で接続する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程の後に前記金属部材表面にＺｎめっきする工程と、
（ｄ）前記Ｚｎめっきした金属部材を非酸化雰囲気又は還元雰囲気で加熱処理して前記Ｚｎと前記金属部材との合金化処理を行うことにより、オーバーハング構造を持つ複数の凹凸を有するＺｎ合金層を形成する工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後に前記半導体素子と前記金属部材とをトランスファーモールド法により樹脂封止する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記（ａ）工程の前に、前記金属部材の前記半導体素子を接着する領域をＡｇめっきする工程を有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記（ｃ）工程の前に、前記半導体素子の電極と前記導体との表面にＺｎ置換めっきを行う工程を有する請求項１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、半導体装置に関し、例えば金属部材を用いる樹脂封止型半導体装置に適用して有効な技術である。
【背景技術】
【０００２】
自動車分野等で使われる半導体装置は、使用環境が厳しいことから民生用や産業用の製品に比べてはるかに高い信頼性が要求される。金属部材を用いる樹脂封止型の半導体装置の場合、樹脂の吸湿と封止体（パッケージ）内の熱応力によって封止樹脂が金属部材（金属リード等）と剥離する。その剥離が原因となって半導体素子と金属部材の接合部にクラックが発生して不良に至っている。
【０００３】
従来の金属部材と封止樹脂の高接着化法として、めっきやエッチングにより金属部材表面を粗化する方法が知られている。
【０００４】
例えば、特開平９−１４８５０８号公報（特許文献１）には、樹脂封止型半導体装置に関して次のことが開示されている。Ｃｕ系あるいはＦｅ系リードフレームに限界電流密度を超える電流密度でＣｕ、ＣｕＮｉ、Ｚｎ、Ｎｉなどを電気めっきして針状あるいは樹枝状の粗化層を形成する。その粗化層の上に限界電流密度以下の電流密度でＣｕ／Ｚｎの２層、ＣｕＺｎ、Ｃｒ、ＺｎＣｒ、Ｎｉ／ＩｎＺｎの２層、ＮｉＰ、Ｎｉ／ＣｕＺｎの２層などの電気めっきを行って被覆層を形成する。これらの粗化層と被覆層とによって、リードフレームと樹脂との接着強度を向上し、耐湿性あるいは耐熱衝撃性などの信頼性を向上する。
【０００５】
また、特開２００２−２９９５３８号公報（特許文献２）には、リードフレームとそれを用いた半導体パッケージに関して次のことが開示されている。リードフレームの封止樹脂と接する表面に粗面化めっきを行い、この粗面化めっき上のワイヤーボンディングに必要な部分に金属めっきを行う。
【０００６】
さらに、特開平８−４６１１６号公報（特許文献３）には、リードフレームに関して次のことが開示されている。リードフレームの少なくともモールドされる部分の表面の一部に、次のいずれかの方法によって粗化処理面を形成する。一つの方法はＣｕやＡｌを塩化第２鉄やヒドラジン等の水溶性還元剤を含む水溶液中でエッチング処理する。他の方法は硝酸塩ベースの電解液を用いて電圧１０Ｖ以上５０Ｖ以下、陽極電流密度４０Ａ／ｄｍ２以上２００Ａ／ｄｍ２以下の処理条件で電解エッチングする。これらの粗化処理面の形成によってリードフレームとモールド樹脂との密着性を向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１４８５０８号公報
【特許文献２】特開２００２−２９９５３８号公報
【特許文献３】特開平８−４６１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び特許文献２の粗面化めっき技術では、粗面化めっきの材質によってリードフレームとめっき膜との密着性が上がらない。また、特許文献３のエッチングによる粗面化技術では、リードフレームの材質が限られてしまう。したがって、リードフレーム等の金属部材と封止樹脂との接着性が向上しない。
【０００９】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一つの実施の形態による半導体装置の製造方法は、基材表面にめっきされたＺｎと前記基材との合金化処理を行ったリードフレーム等の金属部材を用いて樹脂封止するものである。
【発明の効果】
【００１１】
前記一つの実施の形態を例にとれば、金属部材と封止樹脂の接着性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す工程フロー図及び対応する概略断面図である。
【図２】実施の形態１〜実施の形態７に係るオーバーハング構造の定義を示す概略断面図である。
【図３】Ｃｕ板へのＺｎめっき処理時間とせん断強度を示す図である。
【図４】ＮｉめっきＣｕ板へのＺｎめっき処理時間とせん断強度を示す図である。
【図５】Ｃｕ板のＺｎ拡散処理条件とせん断強度の関係を示す図である。
【図６】ＮｉめっきＣｕ板のＺｎ拡散条件とせん断強度の関係を示す図である。
【図７】Ｃｕ板に対する比較例の表面処理法とＺｎ拡散合金化処理法とのせん断強度の比較図である。
【図８】Ｚｎめっき時間を変えて拡散処理したＣｕ板のモールド後の断面組織を示す断面ＳＥＭ像である。
【図９】Ｚｎめっきし拡散処理したＮｉめっきＣｕ板のモールド前後の断面組織を示す断面ＳＥＭ像である。
【図１０】Ｃｕ板に対する各表面処理後の表面形態と断面形状のＳＥＭ像である。
【図１１】Ｃｕ板に対する各表面処理法のモールド前後の断面形状のＳＥＭ像とである。
【図１２】実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。
【図１３】Ｚｎ拡散合金化処理前のリードフレームの一部外観を示す図である。
【図１４】リードフレームへのマスク冶具取り付け構造を示す図である。
【図１５】マスク冶具を取り付けたリードフレームの電気Ｚｎめっき方法を示す図である。
【図１６】マスク冶具による選択Ｚｎめっき前及びめっき、合金処理化後のリードフレーム外観を示す図である。
【図１７】実施の形態２に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置の示す図である。
【図１８】実施の形態３に係る半導体装置の製造方法に基づく製造工程を示す工程フロー図である。
【図１９】実施の形態３に係る半導体装置の製造方法の工程フローの各工程に対応するリードフレーム外観平面図と断面図である。
【図２０】実施の形態３に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置を示す図である。
【図２１】実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を示すリードフレーム外観平面図と断面図である。
【図２２】実施の形態５に係る半導体装置の製造方法に基づく製造工程を示す工程フロー図である。
【図２３】実施の形態５に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置を示す図である。
【図２４】実施の形態６に係る半導体装置の製造方法に基づく製造工程を示す工程フロー図である。
【図２５】実施の形態６に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置を示す図である。
【図２６】実施の形態７に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置を示す図である。
【図２７】実施の形態１〜実施の形態７を適用する半導体装置のリードフレーム表面のメタライズ仕様とダイボンド材と接続材等との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．先ず、本願発明者の本願に先立った検討及び実験、実験結果の解析等により新たに判明した問題点を下記する。
【００１４】
（１）メッキによる粗化法
Ｃｕ系やＦｅ系リードフレームにＺｎ、Ｃｕ、Ｎｉ等を粗化めっきし、さらに被覆層を形成する方法において、粗化めっきの材質によって次のような問題点がある。その結果、耐湿性や耐熱衝撃性に優れた樹脂封止型半導体装置を提供するのが難しいという問題がめっき粗化法にある。
【００１５】
（ａ）特にＺｎめっきの場合には、粗化めっき前の脱脂や酸化膜除去が不完全な場合に下地との密着性が上がらず、めっき膜が弱い力で下地のリードフレームと界面剥離を生じる。
【００１６】
（ｂ）特に、ＮｉめっきＣｕフレームのようにＮｉとＣｕが表面に露出したリードフレームの場合、ＮｉとＣｕによって前処理液が異なるため全ての材質の表面を最善の状態に揃えることが難しい。同じめっき処理でＣｕ面とＮｉ面のいずれにも密着性に優れかつ大きなアンカー効果が得られる凹凸を持つ粗化面を得ることは困難である。
【００１７】
（ｃ）また、Ｃｕの粗化めっきの場合には、下地Ｎｉとは密着性が悪く下地材質を選ぶことが難しい。下地Ｃｕの場合には樹枝状の粗化層の形成によって接着強度を向上できるが、樹枝状の幹の太さと粗化層厚さの制御が難しく、安定して高強度の接着部を得ることが難しい。樹枝状粗化層の厚さを厚くすると遊離したＣｕの析出物が増えて粗化層自体の強度が低下し、そのため高いアンカー効果を得るには限界がある。
【００１８】
（ｄ）また、Ｎｉの粗化めっきはＣｕやＮｉと密着性に優れるものの、その凹凸形状はＶ字状で上部に向かって開口径が拡がった形をしており、十分なアンカー効果が得られない。このため、下地ＣｕやＮｉに対して同じめっき粗化法で下地材質に依らず高強度の接着部を得ることが難しい。
【００１９】
（２）エッチングによる粗化法
一方のエッチングによる粗化法は、次のような問題がある。
【００２０】
（ａ）表面がエッチングによって削られるため、めっき部材に対してはめっき膜が無くなる可能性がある。また、エッチング液は金属材料によって異なるため、異種金属からなる複合材では各材質の表面を均一に粗化することができず、接着強度の低い個所ができてしまう。
【００２１】
（ｂ）また、エッチングで大きなアンカー効果が得られる材質はエッチングされ易いＣｕなどに限られており、Ｎｉなどの耐食性の良い材料ではエッチング粗化の適用が難しい。このため、適用が下地がＣｕのリードフレームに限られる。この場合、粗化面の剥離方向の接着強度がそれほど高くないため、接着部のＣｕ／樹脂界面が剥離してチップのはんだ接合部にクラックが早期に発生して、耐熱衝撃信頼性が低くなる。特に封止樹脂と接着する面積が小さい、例えば、片面モールドのパッケージの場合に、問題となりやすい。
【００２２】
２．実施の形態の詳細
以下、図面を参照しながら、実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。しかし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。ただし、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除く。
【００２４】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。ただし、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除く。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【００２５】
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２６】
＜実施の形態１＞
（１）構成・方法
図１は、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法を示す工程フロー図及び対応する概略断面図である。
【００２７】
図１の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は左側の各工程に対応する概略断面図である。この概略断面図は、所定形状に加工され外部接続端子を有する基材の一部分を示すものであり、半導体素子が接着されない領域でかつ下記するＺｎ膜４のめっきが施される領域である。前記外部接続端子と前記半導体素子が接続される領域とは図示していない。
【００２８】
（ａ）金属部材を準備する工程
最初に組立工程で使用する金属部材を準備する工程について説明する。図１（Ａ）に示すように、所定形状に加工され外部接続端子を有する基材１を用意する（工程Ｓ１１）。ここで、基材１は例えばリードフレーム等である。
【００２９】
基材１は例えばＣｕ又はＣｕ合金等の金属を含みかつその表面には例えばＮｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ／Ａｕ等のいずれかのメタライズ層又は複数のメタライズ層を有している（不図示）。
【００３０】
基材１の表面は同図（Ａ）の概略断面図に示すように酸化膜（自然酸化膜）２が形成されている。
【００３１】
次に同図（Ｂ）に示すように、基材１の表面の脱脂、酸洗（例えばアルカリ電界脱脂、水洗、酸洗等）の処理を行う（工程Ｓ１２）。
【００３２】
同図（Ｃ）に示すように、基材１の表面にＺｎ膜４をめっきにより形成する（工程Ｓ１３）。半導体素子が接続される領域などの一部の領域にはＺｎ膜４を形成しない。すなわち、基材１の表面に選択的にＺｎ膜４を形成する。Ｚｎ膜４は０．１μｍ〜数１０μｍ望ましくは１μｍ〜５μｍの厚さを有する。Ｚｎ膜４は例えばめっきにより形成する。次にＺｎ膜４が形成された基材１を非酸化あるいは還元雰囲気中で加熱してＺｎ膜４と金属部材１との相互拡散による合金化処理を行う（工程Ｓ１４）。加熱温度は２００℃〜６００℃望ましくは３００℃〜４００℃である。
【００３３】
これにより、基材１の表面にオーバーハング構造の凹凸表面を有する合金層５を形成する。すなわち、Ｚｎを拡散合金化処理した金属部材１ａが準備される（工程Ｓ１５）。なお、基材１の上面の他に下面や側面を封止樹脂で覆う場合は、合金層５を下面や側面にも形成する。
【００３４】
（ｂ）組立工程
次に半導体装置の組立方法について説明する。金属部材１ａと半導体素子を準備する（工程Ｓ１５、Ｓ１６）。そして、金属部材１ａのＺｎ膜４が形成されない所定領域（不図示）に前記半導体素子（不図示）を接着する（工程Ｓ１７）。前記所定領域は半導体接着部であり、ダイパッド又はタブ等である。ダイボンド材料としては、例えば、高融点はんだ、焼結Ａｇペースト、樹脂接着Ａｇペースト等を用いる。ここで、ダイボンド材料とは半導体素子を半導体素子接着部に接着する材料である。前記半導体素子の電極（不図示）と金属部材１ａの外部接続端子とを導体により電気的に接続する（工程Ｓ１８）。導体としては、例えばボンディングワイヤ（不図示）又はリボン（不図示）を使用する。前記半導体素子の電極は、例えばＡｌ等で形成している。ボンディングワイヤ材は、例えばＡｌまたはＡｕ等である。リボン材は、例えばＡｌ等である。
【００３５】
さらに前記半導体素子、金属部材１ａを封止樹脂（不図示）で封止して半導体装置を形成する（工程Ｓ１９）。封止は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いてトランスファーモールド法で行う。前記エポキシ樹脂にはフィラーを含んでいる。半導体素子が搭載される金属部材１ａの上面の他に、金属部材１ａの下面や側面に合金層５が形成されている場合は、下面や側面も封止樹脂で覆う。
【００３６】
工程Ｓ１７、Ｓ１８は、工程Ｓ１２の前に行っても良い。すなわち、金属部材１ａのＺｎ膜４が形成されない所定領域に半導体素子を接着する（工程Ｓ１７）。前記半導体素子の電極と金属部材１ａの外部接続端子とを導体により電気的に接続する（工程Ｓ１８）。その後工程Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１９の各工程を施す方法としても良い。
【００３７】
（２）メカニズム
次に、前記したオーバーハング構造の凹凸表面を有する合金層５が形成されるメカニズムを図１に基づき説明する。
【００３８】
同図（Ａ）に示す基材１に脱脂・酸洗いの前処理を施す。これによって、同図（Ｂ）に示すように基材１の表面に酸化膜２が残存酸化膜３として選択的に残存する。従って、基材１の表面に高い電流密度で高速電気めっきしたＺｎ膜４は、同図（Ｃ）に示すように残存酸化膜３により基材１の表面に析出する箇所がミクロレベルで見ると全面均一ではない。析出開始点が局所的に分散した状態で存在している。
【００３９】
基材１とＺｎ膜４の密着度合いは、析出時期の違いによる有意差が存在する。このためＺｎ膜４が融けない条件で拡散処理を施すと、Ｚｎ膜４と基材１との相互拡散により合金層５を形成する箇所が基材１の表面全面一様ではなく局所的に進行する。その結果、合金化した後の表面にはナノメートル（10−９ｍ）からマイクロメートル（10−６ｍ）レベルの凹凸が形成される。基材１の金属元素はＺｎ膜４内への拡散流入口から広がるように合金層５を形成する。Ｚｎ膜４の金属元素は拡散流入口から基材１側に広がってこの拡散流入口の領域を盛り上げるように合金層５を成長させていく。
【００４０】
このとき、流入口から遠い位置は凹む。また、相互の拡散速度の違いにより拡散速度の速い金属元素側でカーケンダルボイドが発生する。そのカーケンダルボイドの一部が表面に露出すると開口部が形成されて、内側で凹んだオーバーハング構造が形成されるのである。
【００４１】
この構造を有する凹凸は成膜・拡散処理のプロセス特有のものであり、合金層５と基材１との界面が存在せず結晶粒・組成ともに基材１から連続した組織となっている点に特徴がある。
【００４２】
このような合金層５は基材１と一体化しているためこの合金層５が剥離することは無い。合金層５の表面の微細でオーバーハング構造を有する凹凸面と封止樹脂とは強固なアンカー効果で結合するためこの合金層５と封止樹脂との界面で剥離することが無いのである。
【００４３】
基材１の材質が異なっても相互拡散現象は同様である。したがって、基材１の材質が例示したＮｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ／Ａｕ系と異なる金属である場合でも、同一の処理プロセスで封止樹脂との高接着化が可能な半導体装置を得ることができる。
【００４４】
また、めっきするＺｎ膜４の厚さは数百ｎｍ〜数十μｍ程度の厚さで必要な凹凸を形成できるため、成膜のためのめっき時間が短くまためっき液の消耗もわずかなため、低コストの処理プロセスを実現できる。
【００４５】
このような実施の形態１の製造方法によれば、機材の材質に依らず封止樹脂との接着強度が樹脂内破断を呈する強さを持つ。高温高湿環境や激しい温度変動に曝されても封止樹脂と金属部材との接着界面が剥離せず、長期に渡って高い信頼性が得られる樹脂封止型半導体装置を得ることができる。
【００４６】
前記で説明した、オーバーハング構造の凹凸表面を有する合金層５が形成されるメカニズムは、後ほど述べる実施の形態２〜実施の形態７においても同様である。すなわち、実施の形態１と同様なメカニズムで合金層が形成される。
【００４７】
（３）オーバーハング構造の定義
次に、実施の形態１で記載した凹凸のオーバーハング構造の定義について図２を用いて説明する。
【００４８】
図２は、実施の形態１〜実施の形態７に係るオーバーハング構造の定義を示す断面図である。同図は合金化層５を含む金属部材１ａの一部分の断面図である。同図に示すように、金属部材１ａの底面に対する垂線６を基準として上部の出っ張り部７に比べて下部に凹み８が存在する構造のことであり、本明細書中でオーバーハング構造と定義する。したがって、後ほど述べる実施の形態２〜実施の形態７においても同様である。
【００４９】
（４）実験結果
次に、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法の実験結果を図３〜図１１に基づき述べる。
【００５０】
図３はＣｕ板へのＺｎめっき処理時間と剪断強度を示す図である。図４はＮｉめっきＣｕ板へのＺｎめっき処理時間と剪断強度を示す図である。
【００５１】
基材がＣｕ板である場合（図３）、基材がＮｉめっきＣｕ板である場合（図４）、それぞれに対する封止樹脂との接着強度を評価したものである。すなわち、接着強度は剪断強度（ＭＰａ）で表している。
【００５２】
図３、図４それぞれには、Ｚｎめっき無しのサンプル、各膜厚にＺｎめっきしたサンプル、各膜厚のＺｎめっき品を４００℃で２分間加熱（熱処理）したサンプルそれぞれについて、封止樹脂との接着強度を載せている。なお、Ｚｎめっきはめっき液温度２５℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２の条件で行っている。Ｚｎめっきの各膜厚はめっき処理時間で記載している。Ｚｎめっき無しのサンプルはめっき処理時間０ｓに対応し、未処理と表示している。
【００５３】
また、接着強度は、封止樹脂モールド後と樹脂モールドされたサンプルを８５％／８５℃−１６８ｈ吸湿処理し、２６０℃×３回のリフロー処理した後のそれぞれの測定結果を載せている。前者を「樹脂モールド後」と、後者を「吸湿・リフロー後」と表示している。
【００５４】
図３のＣｕ板、図４のＮｉめっきＣｕ板ともに厚さは１ｍｍである。
【００５５】
図５はＣｕ板のＺｎ拡散処理条件と剪断強度の関係を示す図である。図６はＮｉめっきＣｕ板のＺｎ拡散処理条件と剪断強度の関係を示す図である。
【００５６】
図５及び図６には、Ｃｕ板、ＮｉめっきＣｕ板それぞれへの熱処理温度と時間（Ｚｎ拡散処理条件）を変えたときの封止樹脂の接着強度を示す。Ｃｕ板の厚さは０．５ｍｍ、ＮｉめっきＣｕ板の厚さは１ｍｍである。接着強度は図３、図４と同様に剪断強度（ＭＰａ）で表している。また、Ｚｎめっき時間は、図５及び図６ともに２０ｓであり、厚さが０．２μｍである。Ｚｎめっきはめっき液温度２５℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２の条件で行っている。封止樹脂は、エポキシ樹脂である。
【００５７】
図７は、Ｃｕ板に対する比較例の表面処理法と実施の形態１に従ったＺｎ拡散合金化処理法との剪断強度の比較を示す図である。
【００５８】
同図において、比較例の表面処理法は、エッチングによる表面粗化（エッチ粗化）とＣｕめっき粗化であり、リファレンスとして表面粗化を行わないＣｕ板も比較対象とした。表面粗化を行わないＣｕ板は「ref」と表示している。
【００５９】
横軸にはＣｕめっき時間、Ｚｎめっき時間を表す。Ｚｎめっきはめっき液温度２５℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２の条件で行っている。基材は１ｍｍ厚のＣｕ板である。同図には２通りのサンプルの測定結果を記載している。一つは封止樹脂モールド後のサンプルである。もう一つは封止樹脂モールド後８５％／８５℃−１６８ｈ吸湿処理し、２６０℃×３回のリフロー処理した後のサンプルである。前者を「樹脂モールド後」と、後者を「吸湿・リフロー後」と表示している。
【００６０】
図７より、Ｚｎめっき時間１００ｓ以上において、樹脂モールド後、吸湿・リフロー後ともに比較例の表面処理法よりもすぐれた剪断強度を有することがわかる。
【００６１】
図３ないし図７からわかるように、Ｃｕ板は、４００℃の加熱温度で、また、ＮｉめっきＣｕ板の場合は、２５０℃以上の加熱温度で熱処理を加えることで加熱無しの場合に比べ接着強度の向上が確認できる。
【００６２】
特にＮｉめっきＣｕ板の場合は、２５０℃以上の加熱温度で熱処理を加えることで強度の飛躍的な向上が確認できた。
【００６３】
Ｃｕ板、ＮｉめっきＣｕ板共に最大強度は４００℃の加熱条件において得られている。
【００６４】
これらの結果から、Ｃｕ板やＮｉめっきＣｕ板に対してＺｎめっきのみでは安定した樹脂接着性は得られず、熱処理を加えることで安定した高い接着強度が得られることが分かる。さらに、比較例のエッチング粗化法やＣｕめっき粗化法に比べても剪断強度が向上していることがわかる。
【００６５】
また、基材のＣｕ板、ＮｉめっきＣｕ板共に、吸湿・リフロー劣化が少なく高強度となるＺｎめっき条件として、めっき液温度２５℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２の条件でめっき時間１００ｓ以上（Ｚｎ膜厚≧約１μｍ）が望ましいことが分かった。
【００６６】
図８はＺｎめっき時間を変えて４００℃熱処理の拡散処理したＣｕ板の封止樹脂モールド後の断面組織を示す断面ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像である。Ｚｎめっき時間は、同図（Ａ）が２０ｓ、同図（Ｂ）が５０ｓ、同図（Ｃ）が１００ｓ、同図（Ｄ）が２００ｓである。図９はＺｎめっきし４００℃熱処理の拡散処理したＮｉめっきＣｕ板の封止樹脂モールド前後の断面組織を示す断面ＳＥＭ像である。同図（Ａ）は封止樹脂モールド前の断面組織、同図（Ｂ）は封止樹脂モールド後の断面組織である。Ｚｎめっき時間は、同図（Ａ）及び（Ｂ）共に１００ｓである。図８及び図９のＳＥＭ像の倍率は５万倍で全て同一の倍率で撮影している。Ｚｎめっきはめっき液温度２５℃、電流密度３Ａ／ｄｍ２の条件で行っている。
【００６７】
図８及び図９（Ｂ）は、金属部材と封止樹脂との接着界面の組織を示している。図８の金属部材はＺｎとＣｕとの合金で、図９の金属部材はＺｎとＮｉめっきＣｕとの合金である。
【００６８】
金属部材の表面層には不定形で細かいピッチの凹凸が形成され、封止樹脂に含まれるフィラーは凸部の上方に留まっている。一方、封止樹脂の樹脂成分が凹部の空間に浸透・充填されて良好に密着した界面が形成されている状況が確認される。
【００６９】
すなわち、Ｚｎめっき時間が２０ｓ、５０ｓでは、金属表面の粗化が十分とは言えず、必要な高さ、形状のオーバーハング構造を有する凹凸面とはならない。しかし、Ｚｎめっき時間が１００ｓ、２００ｓでは充分な高さのオーバーハング構造を有する凹凸面が形成され樹脂成分が凹部の空間に浸透・充填されて機械的なアンカー効果による樹脂と金属との結合状態となる。
【００７０】
樹脂に上向きの力が加わった場合でも、形状的に奥に浸入した樹脂が金属部分と絡んで上方に引き抜けない個所が各所に有り、強い機械的アンカー効果が得られる凹凸形状となっていることが分かる。
【００７１】
また、図１０はＣｕ板に対する各表面処理後の表面形態（上段）と断面形状（下段）を示すＳＥＭ像である。同図（Ａ）はエッチング粗化面、同図（Ｂ）はＣｕめっき粗化面、同図（Ｃ）はＺｎめっき拡散粗化面である。いずれも封止樹脂モールド前の状態である。なお、同図（Ａ）と（Ｂ）との表面形態（上段）は４５度傾斜して撮影している。一方、同図（Ｃ）の表面形態（上段）は傾斜なしで撮影している。同図（Ｂ）のＣｕめっき時間は１２０ｓ、同図（Ｃ）のＺｎめっき時間は１００ｓである。同図からわかるように、Ｚｎめっき拡散粗化面でのオーバーハング構造の高さは他のエッチング粗化面やＣｕめっき粗化面よりも高いことがわかる。図１１はＣｕ板に対する各表面処理法の封止樹脂モールド前後の断面形状を示すＳＥＭ像である。同図の上段が封止樹脂モールド前、下段が封止樹脂モールド後である。同図（Ａ）はエッチング粗化と樹脂との界面の断面形状、同図（Ｂ）はＣｕめっき粗化と樹脂との界面の断面形状、同図（Ｃ）はＺｎめっき拡散粗化と樹脂との界面の断面形状である。同図（Ｃ）のＺｎめっき拡散粗化は、実施の形態１に沿ったものである。また、同図（Ａ）のサンプルの剪断強度は、２３．２ＭＰａ、同図（Ｂ）のサンプルの剪断強度は、２５．６ＭＰａ、同図（Ｃ）のサンプルの剪断強度は、３０．０ＭＰａである。Ｚｎめっき拡散粗化の剪断強度が一番大きく、優れた樹脂接着強度を有する。
【００７２】
実施の形態１に従ったＺｎめっき後熱処理による拡散粗化を行った粗化面は、比較例のエッチング粗化面やＣｕめっき粗化面に比べて高さが高くかつ多数の凹み部を有するオーバーハング構造の複数の凹凸を持つ合金層が形成されている。また、このオーバーハング構造の複数の凹凸面に封止樹脂が充分に充填されている。
【００７３】
（５）まとめ
以上のように、金属部材表面にオーバーハング構造を有する複数の凹凸を持つＺｎを含む層を形成したことにより、封止工程で接着された封止樹脂が、金属部材の凹部に浸入して密着性の良好な界面が形成される。封止樹脂と金属部材との機械的アンカー効果によって強固な接着部が得られる。
【００７４】
アンカー効果による接着部は、化学的相互作用による接着部と異なり水分の侵入によって接着強度が影響を受けることが無く、高温高湿環境化に曝された後も高い接着信頼性を保つことができる。その結果、半導体素子と金属部材の半導体素子接着部との接合部に封止樹脂によって圧縮応力を加えることができる。この接合部のクラック発生を防止して繰り返しの温度変動が加わる環境下においても高い信頼性が得られる樹脂封止型半導体装置を提供できる。自動車分野等の過酷環境で使われるような高い信頼性を有する半導体装置を得ることができる。
【００７５】
したがって、高温・高湿環境下や繰り返し熱応力が加わった場合にも両者の剥離を防ぐことができ高い信頼性を有する半導体装置の製造方法を得ることができる。
【００７６】
また、金属部材の高接着化処理として、Ｚｎめっきしてから加熱・合金化処理する方法としたことにより、金属部材の材質によらず同一の処理条件で封止樹脂との接着強度を向上できる。その結果、金属部材が異種金属から成る複合
部材であっても、高い信頼性の半導体装置を提供できるものである。
【００７７】
さらに、金属種に依らず同一の処理で樹脂との接着性を向上できるため、金属部材の処理ラインが少なくて済み、設備コストを低減できるという効果もある。
【００７８】
また、Ｚｎめっき液は、電極にＺｎ金属板を用いることで液の消耗が少なくてすむ。前処理が比較的ラフで良くかつ高速めっきでめっき時間を短くできる。したがって、ランニングコストの低い処理法を提供でき生産コストを安くできるという効果がある。
【００７９】
＜実施の形態２＞
図１２は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。図１３〜図１６は、図１２に示す工程フローの一工程を示す図である。図１３はＺｎ合金化処理前のリードフレームの一部を示している。同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるａ−ａ´で切断した断面図である。図１４はリードフレームへのマスク冶具取り付け構造を示す図である。同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）をＷ方向から観察した側面図である。図１５はマスク冶具を取り付けたリードフレームの電気Ｚｎめっき方法を示す図である。図１６はマスク冶具による選択Ｚｎめっき前及びめっき、合金化処理後のリードフレーム外観を示す図である。同図（Ａ）はめっき前のリードフレーム外観平面図、同図（Ｂ）はめっき、合金化処理化のリードフレーム外観平面図である。図１７は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置の平面図及び断面図である。同図（Ａ）は半導体装置の封止樹脂の上部を除いた平面図で、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるａ−ａ´で切断した断面図である。
【００８０】
実施の形態２はＺｎめっきして合金化処理したリードフレームを用いた半導体装置の製造方法である。
【００８１】
図１２の工程フローに沿って、図１２及び図１３〜図１７に基づき実施の形態２を説明する。
【００８２】
（１）リードフレームを準備する工程
最初に、組立工程で使用するリードフレームを準備する工程について説明する。図１３（Ａ）、（Ｂ）に記載するような、所定形状に加工され外部接続端子を有するリードフレーム２１を準備する（工程Ｓ２１）。ここで、リードフレーム２１はダイパッド９とヘッダー１０とダイパッド用リード端子１１とを含む。また、リードフレーム２１は主電極用ボンディングパッド１２と主電極用リード端子１３と制御電極用ボンディングパッド１４と制御電極用リード端子１５とを含む。さらにリードフレーム２１はフレーム枠１９と吊りリード２０とを含む。ヘッダー１０には貫通孔を有する。ダイパッド９とヘッダー１０との間には封止樹脂固着溝１６を有する。ダイパッド９にはダイパッド領域３３をマスクする第１のマスキング領域１７を有する。リードフレーム２１はダイパッド用リード端子１１の一部と主電極用ボンディングパッド１２と主電極用リード端子１３とをマスクする第２のマスキング領域１８を有する。また、リードフレーム２１は制御電極用ボンディングパッド１４と制御電極用リード端子１５とフレーム枠１９とをマスクする第２のマスキング領域１８を有する。
【００８３】
リードフレーム２１は基材１に、ダイパッド領域３３は半導体素子接着部に、ダイパッド用リード端子１１と主電極用リード端子１３と制御電極用リード端子１５とは外部接続端子に対応する。主電極用リード端子１３は第１リード端子と、制御電極用リード端子１５は第２リード端子と、ダイパッド用リード端子１１は第３リード端子ともいう。主電極用ボンディングパッド１２は第１パッドと、制御電極用ボンディングパッド１４は第２パッドと、ダイパッド９は第３パッドともいう。
【００８４】
このリードフレーム２１を脱脂、酸洗の処理を行う（工程Ｓ２２）。例えばアルカリ電界脱脂、水洗、酸洗等を行う。
【００８５】
そして、図１４に示すように、この脱脂、酸洗されたリードフレーム２１のめっきしない領域（マスキング領域１７、１８）をマスク冶具であるゴムマスク２４、２５で覆う。下押さえ冶具２２と上押さえ冶具２３とでリードフレーム２１とゴムマスク２４、２５とを挟みボルト２６とナット２７で固定する。そして、図１５に示すように、マスク治具を取り付けたリードフレーム２１と電極２９とめっき液３０とを容器３１に入れ、リードフレーム２１と電極２９とを電源２８に接続してＺｎの選択電気めっきを行う（工程Ｓ２３）。この時の電気めっきは、電流密度は３Ａ／ｄｍ２でめっき時間は２００ｓである。
【００８６】
そして、Ｚｎが選択電気めっきされたリードフレーム２１をＨ２ガスの雰囲気で４００℃で２分間加熱してＺｎの拡散、合金化処理を行う（工程Ｓ２４）。これによってＺｎを拡散し合金化処理されたリードフレーム２１ａが準備できる。
【００８７】
この時の状態およびめっき前の状態を図１６に示す。同図（Ａ）は、選択めっき前のリードフレーム２１の一部外観を示す平面図であり、同図（Ｂ）は、選択めっき後合金化処理されたリードフレーム２１ａの一部外観を示す平面図である。
【００８８】
Ｚｎめっきされ合金化処理されたＺｎ粗化合金層３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、実施の形態１に係る半導体装置のＺｎ膜４と金属部材１との相互拡散により合金化され、金属部材１の表面にオーバーハング構造の凹凸表面を有する合金層５に対応する。
【００８９】
（２）組立工程
次に半導体装置の組立工程について説明する。Ｚｎを拡散し合金化処理されたリードフレーム２１ａと半導体素子３４とを準備する（工程Ｓ２５、工程Ｓ２６）。ここで、半導体素子３４は、例えば、ＭＯＳトランジスタやバイポーラトランジスタなどの半導体チップである。半導体素子３４は主電極３５と制御電極３６と裏面電極３６とを含む。主電極３５は第１電極と、制御電極３６は第２電極と、裏面電極３７は第３電極ともいう。図１７に示すように半導体素子３４の裏面電極３７をダイパッド９のダイパッド領域３３上にダイボンド材料３８によって接着する（工程Ｓ２７）。ここで、ダイボンド材料３８としては、高融点はんだ、焼結Ａｇペースト、樹脂接着Ａｇペースト等を使用することができる。
【００９０】
半導体素子３４の主電極３５とリード端子１５の主電極用ボンディングパッド１２間をワイヤ３９で接続する（工程Ｓ２８）。また、制御電極３６とリード端子１３の制御電極用ボンディングパッド１４間をワイヤ４０で接続する（工程Ｓ２８）。ワイヤ３９、４０の替わりにリボンやリードで接続してもよい。また、ワイヤ、リボン、リードの材質はＡｌの他にＣｕやＡｕであってもよい。
【００９１】
その後リードフレーム２１ａと半導体素子３４とワイヤ３９、４０とを封止樹脂４１で封止する（工程Ｓ２９）。封止は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いてトランスファーモールド法で行う。前記エポキシ樹脂にはフィラーを含んでいる。
【００９２】
そして実装基板に接続される箇所等の金属リード露出部にはんだめっき４２ａ、４２ｂを施す（工程Ｓ３０）。最後にリードフレーム２１ａを切断、成形して（工程Ｓ３１）、図１７に示す半導体装置４５を完成する（工程Ｓ３２）。
【００９３】
図１７に示すようにＺｎ粗化合金層、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは封止樹脂４１に覆われ、封止樹脂４１との接着強度を向上している。
【００９４】
（３）まとめ
実施の形態２によれば、リードフレーム２１のダイボンド領域３３とワイヤやリボンをボンディングする領域１２、１４を除き、少なくとも封止樹脂４１で封止される領域にＺｎめっきを施している。加熱処理によりＺｎとリードフレーム２１の金属とのＺｎ粗化合金層３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを形成している。これらにより、封止樹脂４１をモールドした後のリードフレーム２１ａと封止樹脂４１の界面接着強度を大幅に向上できる。
【００９５】
したがって、封止樹脂４１が機械的なアンカー効果でダイパッド９やダイパッド用リード端子１１に強固に接着した半導体装置となる。ダイパッド９やダイパッド用リード端子１１と封止樹脂４１の界面が剥離することがない。その結果、封止樹脂４１内の前記界面での熱応力に伴うクラックの発生を防ぎ高い信頼性の半導体装置を提供することができる。
【００９６】
また、ダイボンディングやワイヤボンディングの品質が劣化することなくダイパッド９やボンディングパッド１２、１４と封止樹脂４１の界面が剥がれない半導体装置となる。
【００９７】
その結果、各接合部（封止樹脂４１とダイパッド９やダイパッド用リード端子１１との接合部）に温度変動に伴って発生する熱応力の集中が回避され、かつ前記接合部に常に圧縮の応力が付加される。したがって、前記接合部に貫通クラックが発生することが無くなり、高信頼な半導体装置を製造することが可能となる。
【００９８】
このため、特に高温・高湿の厳しい環境や繰返し温度変動が加わる環境で使用される場合でも、高い信頼性の半導体層装置を提供できる。
【００９９】
また、実施の形態２において、リードフレームの高接着化処理として、Ｚｎめっきしてから加熱・合金化処理する。したがって、リードフレームの材質によらず同一の処理条件で封止樹脂との接着強度を向上できる。リードフレームが異種金属から成る複合部材であっても、高い信頼性の半導体装置を提供できる。
【０１００】
金属種に依らず同一の処理で樹脂との接着性を向上できるため、リードフレームの処理ラインが少なくて済み、設備コストを低減できるという効果もある。また、Ｚｎめっき液は、電極にＺｎ金属板を用いることで液の消耗が少なくて済む。前処理が比較的ラフで良くかつ高速めっきでめっき時間を短くできるため、ランニングコストの低い処理法を提供でき生産コストを安くできるという効果がある。
【０１０１】
＜実施の形態３＞
図１８は実施の形態３に係る半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。図１９（Ａ）〜（Ｆ）のそれぞれは、図１８に示す工程フローに対応する平面図（左側）及び断面図（右側）であり、半導体装置一個分に該当する例である。
【０１０２】
図２０は、実施の形態３に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置の平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。同図（Ａ）は封止樹脂の上部を削除した平面図である。同図（Ｂ）は同図（Ａ）をａ−ａ´で切断した断面図である。
【０１０３】
実施の形態３も実施の形態２と同様にＺｎ拡散合金化処理を行うものであるが、実施の形態２と異なるのは、めっき用マスクとして、めっきレジストを用いる点である。
【０１０４】
次に図１８の工程フローに沿って、図１９、図２０を用いて実施の形態３を説明する。
【０１０５】
（１）リードフレームを準備する工程
最初に、組立工程で使用するリードフレームを準備する工程について説明する。図１９（Ａ）に示すようにリードフレーム２１ｂを用意する（工程Ｓ３１）ここで、リードフレーム２１ｂは、封止樹脂固着溝１６を有しないことを除いて、リードフレーム２１と同じである。
【０１０６】
同図（Ｂ）のように、リードフレーム２１ｂのダイボンド領域３３上をめっきレジスト４３ａで、主電極用ボンディングパッド１２上をめっきレジスト４３ｂで、制御電極用ボンディングパッド１４上をめっきレジスト４３ｃでそれぞれ覆う（工程Ｓ３２）。
【０１０７】
そして、同図（Ｃ）に示すように、リードフレーム２１ｂの脱脂、酸洗を行い、電気Ｚｎめっきを行い、めっきレジスト４３ａ、４３ｂ、４３ｃで覆われていない領域にＺｎめっき膜４４を選択的に形成する（工程Ｓ３３）。めっき条件は、電流密度３Ａ／ｄｍ２でめっき時間は２００ｓである。
【０１０８】
そして、めっきレジスト４３ａ、４３ｂ、４３ｃを除去する（工程Ｓ３４）。その後、同図（Ｄ）に示すように、Ｚｎ拡散合金化処理を行いＺｎ粗化合金層３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを形成する（工程Ｓ３５）。合金化処理の条件は、Ｈ２ガス雰囲気で、加熱温度４００℃、加熱時間２分である。これによってＺｎ拡散合金化処理されたリードフレーム２１ｃが準備できる（工程Ｓ３６）。
【０１０９】
（２）組立工程
次に半導体装置の組立工程について説明する。Ｚｎ拡散合金化処理されたリードフレーム２１ｃと半導体素子３４を準備する（工程Ｓ３６、工程Ｓ３７）。半導体素子３４は実施の形態２と同じ半導体チップを用いる。
【０１１０】
同図（Ｅ）に示すように、リードフレーム２１ｂのダイパッド９上に半導体素子３４の裏面電極３７をダイボンディング材３８でダイボンディングする（工程Ｓ３８）。ダイボンディング材は、高融点はんだ、焼結Ａｇペースト又は樹脂接着型Ａｇペースト等である。高融点はんだには例えばＰｂはんだやＳｎＳｂはんだがある。
【０１１１】
そして、半導体素子３４の電極３５、３６とリード端子の主電極用ボンディングパッド１２、制御電極用ボンディングパッド１４間をワイヤ３９、４０で接続する（工程Ｓ３９）。電極３５、３６の材料は例えばＡｌである。ワイヤ３９、４０の替わりにリボンやリードで接続してもよい。また、ワイヤ、リボン、リードの材質は、Ａｌの他にＣｕやＡｕであってもよい。
【０１１２】
そして、同図（Ｆ）に示すように、リードフレーム２１ｃ、半導体素子３４、ワイヤ３９、４０、主電極用ボンディングパッド１２、制御電極用ボンディングパッド１４等を樹脂封止する（工程Ｓ４０）。封止は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いてトランスファーモールド法で行う。前記エポキシ樹脂はフィラーを含んでいる。これにより封止樹脂４１により半導体素子３４、ワイヤ３９、４０、主電極用ボンディングパッド１２、制御電極用ボンディングパッド１４等が覆われる。なお、同図（Ｆ）の平面図においては樹脂の上部を取り除いて示している。
【０１１３】
その後金属リード露出部のＺｎをアルカリ洗浄で除去し（工程Ｓ４１）、金属リード露出部にはんだめっきを施し（工程Ｓ４２）、リードフレーム２１ｃの不必要な部分を切断して成形する（工程Ｓ４３）。これにより、図２０に示すように、半導体装置４５ａを完成する（工程Ｓ４４）。
【０１１４】
図１９において、主電極用ボンディングパッド１２、制御電極用ボンディングパッド１４は、それぞれソース電極用ボンディングパッド、ゲート電極用ボンディングパッドとすることができる。
【０１１５】
同様に、半導体素子の電極３５、３６は、それぞれソース電極、ゲート電極と置き換えることもできる。
【０１１６】
また、ワイヤ３９、４０は、それぞれソース電極用ワイヤ、ゲート電極用ワイヤと置き換えてもよい。
【０１１７】
（３）まとめ
実施形態３によれば、リードフレーム２１のダイボンド領域３３とワイヤやリボンをボンディングする領域１２、１４を除き、少なくとも封止樹脂４１で封止される領域にＺｎめっきを施している。加熱処理によりＺｎとリードフレーム２１の金属とのＺｎ粗化合金層３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを形成している。これらにより、封止樹脂４１をモールドした後のリードフレーム２１ｂと封止樹脂４１の界面接着強度を大幅に向上できる。すなわち、実施の形態３は、実施の形態１と実施の形態２と同様な効果を得ることができる。
【０１１８】
実施の形態３は工程Ｓ３２と工程Ｓ３４と工程ＳＢとが実施の形態２よりも多い。しかし、実施の形態３では、ダイパッドリード端子１１と主電極用リード端子１３と制御電極用リード端子１５との封止樹脂４１に覆われている部分もＺｎ粗化処理されている。したがって、実施の形態３は実施の形態２に比べてリードフレーム２１ｂと封止樹脂４１の界面接着強度を向上させることができる。
【０１１９】
＜実施の形態４＞
図２１は実施の形態４に係る半導体装置の製造方法を示し、各工程の平面図及び断面図である。同図（Ａ）〜（Ｆ）のそれぞれは、左側は平面図、右側は断面図であり、半導体装置一個分に該当する例である。
【０１２０】
実施の形態４は実施の形態３と同様に、めっきレジストを用いてＺｎ拡散合金化処理を行うものである。しかし、実施の形態３とは、めっきレジストの形成場所が異なる。また、ダイパッド９とヘッダー１０との間に封止樹脂固着溝１６を有する点も実施の形態３と異なる。その他は、実施の形態３と同じである。
【０１２１】
すなわち、図２１（Ｂ）に記載するようにダイパッド用リード端子１１、主電極用リード端子１３、制御電極用リード端子１５、フレーム枠１９それぞれの表面をめっきレジスト４３ｄで、それぞれの裏面を４３ｅで覆う。また、ダイパッド９の裏面もめっきレジスト４３fで覆う。
【０１２２】
そして、同図（Ｃ）に示すように、リードフレーム２１ｄの脱脂、酸洗を行う。そして、電気Ｚｎめっきを行い、めっきレジスト４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３fで覆われていない領域にＺｎめっき膜４４を選択的に形成する。めっき条件は、電流密度３Ａ／ｄｍ２でめっき時間は２００ｓである。
【０１２３】
そして、同図（Ｄ）に示すように、めっきレジスト４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３fを除去した後、Ｚｎ拡散合金化処理を行う。そして、Ｚｎ粗化合金層３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを形成してリードフレーム２１ｅを準備する。Ｚｎ拡散合金化処理の条件は、Ｈ２ガス雰囲気で、加熱温度４００℃、加熱時間２分である。
【０１２４】
半導体装置の組立工程は、実施の形態３と同様である。
【０１２５】
同図（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）に示すように、実施の形態４では、封止樹脂４１から露出するダイパッド用リード端子１１、主電極用リード端子１３、制御電極用リード端子１５それぞれはＺｎ粗化合金層３２は形成されていない。これが実施の形態３とは異なる点である。
【０１２６】
実施の形態４においても、実施の形態１〜実施の形態３と同様な効果を得ることができる。実施の形態４では、めっきレジストを形成する領域が実施の形態３よりも多くなる。しかし、実施の形態４では、金属リード露出部にＺｎ粗化合金層が形成されないので、工程Ｓ３Ｂが不要であり、実施の形態３よりも工程を簡略することができる。
【０１２７】
＜実施の形態５＞
図２２は実施の形態５に係る半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。図２３は、実施の形態５に係る半導体装置の製造方法に用いるリードフレームの平面図（Ａ）、製造方法により製造された半導体装置の平面図（Ｂ）及び断面図（Ｃ）である。同図（Ｂ）は封止樹脂の上部を削除した平面図である。同図（Ｃ）は同図（Ｂ）におけるＡ−Ａ´で切断した断面図である。
【０１２８】
実施の形態５は、実施の形態２〜実施の形態４とは異なるのは、半導体素子をリードフレームの所定の場所に接着した後にＺｎめっき、Ｚｎ拡散合金化処理を行う点である。
【０１２９】
図２２に示すように、リードフレーム２１ｆと半導体素子３４を用意する（工程Ｓ５１、Ｓ５２）。半導体素子３４は実施の形態２と同じ半導体チップを用いる。リードフレーム２１ｆのダイパッド９上に半導体素子３４の裏面電極３７をダイボンド材料３８ａダイボンディングする（工程Ｓ５３）。ダイボンド材料３８ａとしては、例えば、焼結Ａｇペーストを使用する。そして、半導体素子３４の主電極用電極３５と主電極用ボンディングパッド１２と、制御用電極３６と制御電極用ボンディングパッド１４とをそれぞれＡｌワイヤ（またはＡｌリボン）３９、４０で結線する（工程Ｓ５４）。
【０１３０】
リードフレーム２１ｆを脱脂後、Ａｌ表面にＺｎ置換めっき処理（ジンケート処理）を行い（工程Ｓ５５）、リードフレーム２１ｆの金属面に電気Ｚｎめっき処理を施す（工程Ｓ５６）。この時のめっき条件は、電流密度は３Ａ／ｄｍ２でめっき時間は２００ｓである。
【０１３１】
そして、Ｚｎ拡散合金化処理を行う（工程Ｓ５７）。この時の条件は、Ｈ２ガスの雰囲気で、加熱温度４００℃、加熱時間2分である。
【０１３２】
その後、半導体素子３４とワイヤ３９、４０、主電極用ボンディングパッド１２、制御電極用ボンディングパッド１４等とを樹脂封止する（工程Ｓ５８）。封止は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いてトランスファーモールド法で行う。前記エポキシ樹脂にはフィラーを含んでいる。金属リード露出部のＺｎをアルカリ洗浄で除去する（工程Ｓ５９）そして金属リード露出部にはんだめっきをする（工程Ｓ５Ａ）。
【０１３３】
そして、リードフレームのフレーム枠１９等を切断、成形して（工程Ｓ５Ｂ）、半導体装置４５ｂが完成する（工程Ｓ５Ｃ）。
【０１３４】
図２３（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ダイパッド９、ダイパッド用リード端子１１、主電極用リード端子１３、制御電極用リード端子１５表面にはそれぞれＺｎ粗化合金層３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが形成されている。したがって、これらと封止樹脂４１との接着性が向上している。また、主電極３５、制御電極３６、主電極用ボンディングワイヤ３９、制御電極用ボンディングワイヤ４０表面にはそれぞれＺｎ粗化合金層３２ｅ、３２ｆが形成されている。したがって、これらと封止樹脂４１との接着性が向上している。
【０１３５】
実施の形態５においても実施の形態１〜実施の形態４に記載したようなすぐれた効果を得ることができる。実施の形態５ではジンケート処理が必要である。しかし、実施の形態５では、ダイボンディング・ワイヤボンディング後にＺｎ粗化合金化処理を行うので、実施の形態２〜実施の形態４のように、リードフレームをマスク処理する必要がない。実施の形態５では実施の形態４に比べて工程を簡略化することができる。
【０１３６】
＜実施の形態６＞
図２４は実施の形態６に係る半導体装置の製造方法を示す工程フロー図である。図２５は実施の形態６に用いるリードフレーム及び半導体装置の製造方法により製造された半導体装置である。同図（Ａ）はリードフレームの平面図である。同図（Ｂ）リードフレームを加工した平面図である。同図（Ｃ）は封止樹脂の上部を削除した平面図である。同図（Ｄ）は同図（Ｃ）におけるａ−ａ´で切断した断面図である。
【０１３７】
実施の形態６は、実施の形態５と同様に、半導体素子をリードフレームの所定の場所に接着した後にＺｎめっき、Ｚｎ拡散合金化処理を行うものである。
【０１３８】
図２５（Ａ）に示すように所定形状に加工された外部端子を有するリードフレーム２１ｆを準備する（工程Ｓ６１）。
【０１３９】
同図（Ｂ）に示すようにリードフレーム２１ｆのダイボンディング領域３３、主電極用ダイボンディング１２、制御電極用ダイボンディング１４上にＡｇめっきを形成する（工程Ｓ６２）。すなわち、リードフレーム２１ｆにはダイボンド用Ａｇめっきパッド４６と主電極用Ａｇめっきパッド４７と制御電極用Ａｇめっきパッド４８とが形成される。主電極用Ａｇめっきパッド４７は第１めっきパッドと、制御電極用Ａｇめっきパッド４８は第２めっきパッドと、ダイボンド用Ａｇめっきパッド４６は第３めっきパッドともいう。
【０１４０】
これによって組立工程で使用するリードフレーム２１ｇが準備できる（工程Ｓ６３）。
【０１４１】
図２４に示すように、リードフレーム２１ｇと半導体素子３４ａを用意する（工程Ｓ６３、Ｓ６４）。ここで、半導体素子３４ａは半導体素子３４と電極３５、３６の配置が異なるだけである。
【０１４２】
リードフレーム２１ｇのダイパッド９上に半導体素子３４ａの裏面電極３７をボンド材料５２でダイボンディングする（工程Ｓ６５）。ボンド材料５２としては、例えば、焼結Ａｇペーストを使用する。
【０１４３】
そして、半導体素子３４ａの主電極用電極３５と主電極用Ａｇめっきパッド４７と、制御用電極３６と制御電極用Ａｇめっきパッド４８とをそれぞれ主電極接続リード４９、制御電極接続リード５１で結線する（工程Ｓ６６）。主電極接続リード４９、制御電極接続リード５１は、例えば、ＡｇめっきされたＣｕリードを使用する。主電極用電極３５と主電極接続リード４９との接続、主電極用Ａｇめっきパッド４７と主電極接続リード４９との接続にはボンド材料５２を使用する。制御用電極３６と制御電極接続リードとの接続、制御電極用Ａｇめっきパッド４８と制御電極接続リードとの接続にはボンド材料５２を使用する。主電極接続リード４９は第１接続リードと、制御電極接続リードは第２接続リードともいう。
【０１４４】
リードフレーム２１ｇを脱脂後、Ａｌ表面にＺｎ置換めっき処理（ジンケート処理）を行い（工程Ｓ６７）、リードフレーム２１ｇの金属面に電気Ｚｎめっき処理を施す（工程Ｓ６８）。この時のめっき条件は、電流密度は３Ａ／ｄｍ２でめっき時間は２００ｓである。
【０１４５】
そして、Ｚｎ拡散合金化処理を行う（工程Ｓ６９）。この時の条件は、Ｈ２ガスの雰囲気で、加熱温度４００℃、加熱時間２分である。
【０１４６】
その後、半導体素子３４ａ、主電極接続リード４９、制御電極接続リード５１等とを樹脂封止する（工程Ｓ６Ａ）。封止は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いてトランスファーモールド法で行う。前記エポキシ樹脂にはフィラーを含んでいる。金属リード露出部のＺｎをアルカリ洗浄で除去する（工程Ｓ６Ｂ）そして金属リード露出部にはんだめっきをする（工程Ｓ６Ｃ）。
【０１４７】
そして、リードフレームのフレーム枠１９等を切断、成形して（工程Ｓ６Ｄ）、半導体装置４５ｂが完成する（工程Ｓ６Ｅ）。
【０１４８】
図２５（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、ダイパッド９とダイパッド用リード端子１１との表面にはそれぞれＺｎ粗化合金層３２ｂ、３２ｃが形成されている。主電極３５と制御電極３６との表面にはそれぞれＺｎ粗化合金層３２ｅが形成されている。主電極用リード端子１３と制御電極用リード端子１５と主電極接続リード４９と制御電極接続リード５１との表面にはそれぞれＺｎ粗化合金層３２ｈ、３２ｉが形成されている。したがって、これらと封止樹脂４との接着性が向上する。なお、制御電極接続リード５１はＺｎ粗化合金層３２ｈで覆われているので、直接図示されていない。
【０１４９】
したがって、実施の形態６においても実施の形態５と同様な効果を得ることができる。
【０１５０】
＜実施の形態７＞
図２６は、実施の形態７に係る半導体装置の平面図及び断面図である。同図（Ａ）は半導体装置の封止樹脂の上部を除いた平面図で、同図（Ｂ）は同図（Ａ）におけるａ−ａ´で切断した断面図である。
【０１５１】
実施の形態７は、実施の形態２〜実施の形態６に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置とは異なり、リードフレームの半導体素子が搭載されない面も封止樹脂で封止するものである。この点を除くと、実施の形態７の半導体装置は、例えば、実施の形態１〜実施の形態４に係る半導体装置の製造方法と同様に製造される。
【０１５２】
実施の形態７の半導体装置５３は、半導体素子５４をリードフレームのタブ５５上にダイボンディングにて固着し、封止樹脂４１で封止したものである。封止は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂を用いてトランスファーモールド法で行う。前記エポキシ樹脂にはフィラーを含んでいる。半導体素子５４は、例えばマイコンやＡＳＩＣ等の信号処理ＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）である。ダイボンディング材料５６は、例えば、樹脂Ａｇペーストや焼結Ａｇペースト等のＡｇペーストを使用する。なお、タブ５５は実施の形態２〜実施の形態６のダイパッド９に対応するものである。
【０１５３】
タブ５５の半導体素子５４が固着される箇所を除き、タブ５５表面、裏面及び側面にＺｎ粗化合金層３２が形成されている。
【０１５４】
また、リード５８の封止樹脂４１で覆われる領域も、ボンディングワイヤ５７が接続される領域を除いてＺｎ粗化合金層３２が形成されている。同図ではリードの上面のＺｎ粗化合金層３２を図示していないが、ボンディングワイヤ５７が接続される領域と封止樹脂４１の縁までの間に距離があるときは、リード５８の上面にもＺｎ粗化合金層３２を形成する。
【０１５５】
同図ではリード５８が封止樹脂４１から４方向に出ているＱＦＰ（Quad Flat Package）を示しているが、２方向にしか出ないものや１方向にしか出ないものであってもよい。リードが２方向にしか出ないものの例としては、ＳＯＰ（Small Outline Package）がある。例えば、半導体素子５４が小信号系のトランジスタである場合は、リードが２方向にしか出ないもの又は１方向にしか出ないものを用いるのが好ましい。小信号系のトランジスタが複数個１つの封止樹脂４１に封止される場合は、リードが２方向にしか出ないものを用いるのが好ましい。
【０１５６】
実施の形態７に係る半導体装置も実施の形態１〜６と同様な効果を得ることができる。タブ５５の裏面も封止樹脂４１とが接しており、接触面積が大きくなるので、封止樹脂４１とリードフレームとの接着性が向上する。さらにタブ５５の裏面にもＺｎ粗化合金層３２が形成されるので、封止樹脂４１とリードフレームとの接着性がさらに向上する。
【０１５７】
＜まとめ＞
次に図２７は実施の形態１〜７で用いられるリードフレーム表面のメタライズ仕様とダイボンド材と接続材等を適用する半導体デバイスごとにまとめたものである。同図に示した、デバイスとダイボンド材とＬＦ表面とダイパッドと接続材とボンドパッドとの組合せは好ましい例を示している。
【０１５８】
同図に示す「デバイス」は半導体デバイスのことであり、半導体素子、半導体装置ともいう。「ＴＲＳ」はトランジスタのことである。
【０１５９】
同図に示す「接続材」は半導体素子の電極とリードフレームの外部接続端子を電気的に接続する導体のことである。
【０１６０】
同図に示す「ダイパッド」は半導体素子が接続される箇所である。ダイパッドはタブともいう。「ボンドパッド」は前記接続材が接続される箇所である。
【０１６１】
同図に示す「ダイボンド材」はダイボンディング材料のことであり、半導体素子をダイパッドに接続するときに用いる材料である。
【０１６２】
又、同図に示す「ＬＦ表面」は、リードフレーム表面のことである。この欄に記載のＮｉ、Ｐｄ／Ａｕ、ＡｇはそれぞれＬＦ表面のメタライズ層である。また、Ｃｕはリードフレーム材料そのものである。ここで、リードフレーム材料はＣｕ又はＣｕ合金である。
【０１６３】
ダイパッドの欄及びボンドパッドの欄それぞれに記載のＮｉ、Ｐｄ／Ａｕ、Ａｇも前記同様ＬＦ表面のメタライズ層であり、Ｃｕはリードフレーム材料そのものである。なお、ダイパッド及びボンドパッドの材料がＬＦ表面の材料と異なる場合は、リードフレームのダイパッド及びボンドパッド領域にめっき等によりダイパッド及びボンドパッドの材料を形成する。
【０１６４】
半導体素子の電極は、接続材がワイヤ及びリボンの場合にＡｌ電極を、接続材がＡｇめっきＣｕリードの場合にＮｉ/Ａｕメタライズ電極を用いるのが好ましい。
【０１６５】
同図に示すように、半導体素子として、例えばパワー系トランジスタ、小信号系トランジスタ、信号処理ＬＳＩを用いる。パワー系トランジスタではＣｕ又はＣｕ合金のリードフレームとＣｕ又はＣｕ合金の表面にＮｉをメタライズしたリードフレームとを用いる。小信号系トランジスタと信号処理ＬＳＩとでは、Ｃｕ又はＣｕ合金のリードフレームと、Ｃｕ又はＣｕ合金の表面にＰｄ/Ａｕ、Ａｇ又はＮｉをメタライズしたリードフレームとを用いる。
【０１６６】
同図からもわかるように実施形態によれば種々のリードフレームのメタライズ仕様に対応することができ、また、種々の半導体装置に適用できる。
【０１６７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１６８】
例えば、本実施の形態ではパワー系のトランジスタ、小信号系のトランジスタ、信号処理ＬＳＩについて説明したが、それらに限定されるものではなく、樹脂封止型のダイオード、樹脂封止のＩＣやその他のＬＳＩ等にも用いることができる。さらに、ダイパッドやタブの裏面が露出したいわゆる片面モールド型の半導体装置に用いることもできる。
【符号の説明】
【０１６９】
１：基材
１ａ：金属部材
２：酸化膜
３：残存酸化膜
４：Ｚｎ膜
５：オーバーハング構造の凹凸表面を有する合金層 
６：垂線
７：上部出っ張り部
８：凹み部
９：ダイパッド（第３パッド）
１０：ヘッダー
１１：ダイパッド用リード端子（第３リード端子）
１２：主電極用ボンディングパッド（第１パッド）
１３：主電極用リード端子（第１リード端子）
１４：制御電極用ボンディングパッド（第２パッド）
１５：制御電極用リード端子（第２リード端子）
１６：封止樹脂固着溝
１７：第１のマスキング領域
１８：第２のマスキング領域
１９：フレーム枠
２０：吊りリード
２１：リードフレーム
２２：下押さえ冶具
２３：上押さえ冶具
２４：ゴムマスク１
２５：ゴムマスク２
２６：締め付け冶具１
２７：締め付け冶具２
２８：電源
２９：電極
３０：めっき液
３１：容器
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ、３２ｆ、３２ｇ、３２ｈ、３２ｉ：Ｚｎ粗化合金層
３３：ダイボンド領域
３４：半導体素子
３５：主電極（第１電極）
３６：制御電極（第２電極）
３７：裏面電極（第３電極）
３８：ボンディング材料（接合部）
３９：ボンディングワイヤ（主電極用）
４０：ボンディングワイヤ（制御電極用）
４１：封止樹脂
４２：はんだめっき層
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ、４３ｅ、４３ｆ：めっきレジスト
４４：Ｚｎめっき膜
４５：半導体装置
４６：ダイボンド用Ａｇめっきパッド（第３めっきパッド）
４７：主電極用Ａｇめっきパッド（第１めっきパッド）
４８：制御電極用Ａｇめっきパッド（第２めっきパッド）
４９：主電極接続リード（第１接続リード）
５０：Ａｇめっき膜
５１：制御電極接続リード（第２接続リード）
５２：ボンディング材料（接合部）
５３：半導体装置
５４：半導体素子
５５：タブ
５６：Ａｇペースト
５７：リード接続用ボンディングワイヤ
５８：リード
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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