(57)【要約】      （修正有）【課題】リードレス表面実装方式の半導体装置において、高精度，小型，薄型タイプでありながら、密着強度の向上が図れ信頼性にも優れた半導体装置を提供する。【解決手段】半導体素子Ｓが搭載される金属層２ａと、該金属層２ａの周りに所定の間隔をおいて配置される１以上の電極層２ｂと、上記金属層２ａ上に搭載した半導体素子Ｓと電極層２ｂとを、ワイヤーボンディング等の方法で電気的に接続した状態で樹脂封止して、金属層２ａと電極層２ｂの各裏面を樹脂層４の底面から露出して形成した半導体装置であり、樹脂封止される上記金属層２ａ及び電極層２ｂ各々の上端部周縁を、庇状に張り出し、樹脂層４に喰い込む構造とする。【選択図】図１
2006216977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子Ｓが搭載される金属層２ａと、該金属層２ａの周りに所定の間隔をおいて配置される１以上の電極層２ｂと、上記金属層２ａ上に搭載した半導体素子Ｓと電極層２ｂとを、ワイヤーボンディング等の方法で電気的に接続した状態で樹脂封止して、金属層２ａと電極層２ｂの各裏面を樹脂層４の底面から露出して形成した半導体装置において、樹脂封止される上記金属層２ａ及び電極層２ｂ各々の上端部周縁を、庇状に張り出し形成して構成したことを特徴とする半導体装置。
【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、小型・薄型化を図れ、かつ信頼性の高い樹脂封止型の半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種半導体装置としては、例えばリードフレームのようなパターン金属を用いて、リードフレーム上に搭載した半導体素子とリードフレームに形成した外部端子とを電気的に接続した上で、樹脂封止して外部端子を露出させる形態の小型の半導体装置がある。
【０００３】
このような半導体装置は、小型あるいは薄型化を図るために、樹脂封止を半導体素子が搭載されたリードフレームの片面側のみに施し、樹脂封止底面側からリードフレームの外部端子を露出させるようにしている構造が採用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、かかる半導体装置では、外部端子となるリードフレームと封止樹脂との間の密着強度が低いため、樹脂剥がれが生じたり、リードフレームの外部端子が抜け出る不良が散見され、装置に対する信頼性が著しく損なわれるものである。
【０００５】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するために提案されたものであって、小型かつ薄型の半導体装置を製造するにあたり、装置を構成する部品を封止樹脂内で強固に結着し、極めて信頼性に優れた半導体装置の構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためのものであって、半導体素子Ｓが搭載される金属層２ａと、該金属層２ａの周りに所定の間隔をおいて配置される１以上の電極層２ｂと、上記金属層２ａ上に搭載した半導体素子Ｓと電極層２ｂとを、ワイヤーボンディング等の方法で電気的に接続した状態で樹脂封止して、金属層２ａと電極層２ｂの各裏面を樹脂層４の底面から露出して形成した半導体装置において、樹脂封止される上記金属層２ａ及び電極層２ｂ各々の上端部周縁を、庇状に張り出し形成して構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明によれば、半導体素子Ｓが搭載される金属層２ａと、上記半導体素子Ｓと電気的に接続される電極層２ｂの各々の裏面を封止樹脂である樹脂層４の底面から露出させた形態として、半導体装置の小型・薄型化を図り、また放熱特性にも優れたものでありながら、さらには、金属層２ａや電極層２ｂの上端部周縁に意図的に庇状の張り出し部１１を形成することによって樹脂封止工程において、樹脂層４に対し各張り出し部１１がくい込み状に位置するため、この喰い付き効果により、金属層２ａ，電極層２ｂと樹脂層４との結着力が向上し、樹脂剥れやズレ等の不良が確実に防止でき、製品化後の品質並びに信頼性の向上が図れる。また、庇状の張り出し部１１の特有の形状により、金属層２ａ及び電極層２ｂの表面側への水分等の浸入を阻止するとともに、沿面距離も稼ぐ効果もあり、結線部分や半導体素子側への耐水性耐湿性の向上も図ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の１実施例について、図面を参照し説明する。
図１は、本発明に係るリードレス表面実装型の半導体装置を示しており、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は底面図である。同図において、Ｓは半導体素子であって、金属層２ａ上に接着されて搭載されている。Ｌは半導体素子Ｓ上に形成された電極であり、上記金属層２ａと独立して並設された対応する電極層２ｂと金等の導電性のワイヤ３により結線され、電気的に接続されている。上記半導体素子Ｓの搭載部分は熱硬化性エポキシ樹脂等の樹脂層４にて封止されており、上記金属層２ａと電極層２ｂの各裏面が露出した樹脂封止体が構成されている。
また、金属層２ａ及び電極層２ｂの各々の上端部周縁には、断面庇形状に張り出した張り出し部１１，１１を一体に形成している。この張り出し部１１，１１の存在により、樹脂層４との間の結着強度が向上することとなる。
【０００９】
次に、上記実施例に係る半導体装置の製造方法について詳述すると、図２及び図３は上記半導体装置の製造方法を工程ごとに示しており、図２（ａ）はステンレスやアルミ、銅等の導電性の金属板、例えば本実施例の場合ＳＵＳ４３０により形成された０．１ｍｍ厚の基板１の両面に約５０μｍ厚のアルカリタイプの感光性フィルムレジストをラミネートする等して、感光性レジスト層５，５を密着させる工程であり、次いで図２（ｂ）のごとく基板１の一面側の感光性レジスト層５上に所定パターンのフィルムＦを配した状態で紫外線照射による両面露光を行った後現像処理を行い図２（ｃ）に示すような、基板１の一面側に所定のパターンニングを施したレジストパターン層６とその裏面に硬化したレジスト層５を得る。
【００１０】
次いで、基板１の一面側のレジストパターン層６で覆れていない露出面に対し、必要に応じて化学エッチングによる表面酸化被膜除去や薬品による周知の化学処理等の表面活性化処理を行った後、基板１に電鋳を行い、図２（ｄ）に示すごとく基板１のレジストパターン層６により規定された露出面より導電性金属の電着物を成長させ、半導体搭載用の金属層２ａと１の金属層２ａに対して１以上の独立した電極層２ｂを各々対として、複数組を並列形成する。なお、電着物としてはニッケルやニッケル−コバルト合金、銅その他種々の金属が考えられるが、本実施例においては、スルファミン酸ニッケルの無光沢浴を使用し、本図のＡ−Ａ部分の拡大図である図４に示すごとく、レジストパターン層６の厚みを超えて電着させるいわゆるオーバーハングさせることで、後述するようにレジストパターン層６除去後に、図２（ｅ）及び同図のＢ−Ｂ部分の拡大図である図５に示すように、金属層２ａ及び電極層２ｂの上端部周縁に断面庇形状の張り出し部１１，１１が一体に形成されるようにしている。ここで、上記表面活性化処理の工程については、必須の工程ではない。
【００１１】
図２（ｄ）による電鋳工程の後、必要に応じて各金属層２ａおよび電極層２ｂの表面に結着力向上用の金メッキ等を０．３〜０．４μｍ厚で行い、基板１の両面よりレジストパターン層６及びレジスト層５を除去することで、図２（ｅ）の状態となる。なお、レジストの除去法としてはアルカリ溶液による膨潤除去の方法等が考えられる。
【００１２】
次いで図３（ａ）に示すごとく、半導体素子Ｓを公知の手法により金属層２ａ上に接着して搭載するとともに、上記半導体素子Ｓ上の電極Ｌにこれと対応する電極層２ｂとを、図３（ｂ）のごとく、金線等の導電性のワイヤ３を用いて超音波ボンディング装置等により結線する。ここで、ワイヤ３を結線するにあたり、各電極層２ｂにはボンディング装置からの引き離し力が作用し、基板１から浮き上がろうとするが、上記のごとく、電鋳工程に先立って、基板１の露出面に対し表面活性化処理を行うことにより、基板１と電着層との密着力を予め向上させているため、結線時における電極層２ｂの脱落や浮き上がりを効果的に予防でき、製造工程時の不良品形成率を低減できる。
【００１３】
次いで基板１上の半導体素子Ｓ搭載部分を、図３（ｃ）のごとく熱硬化性エポキシ樹脂等の樹脂層４でモールドし、基板１上に樹脂封止体を形成する。具体的には基板１一面側をモールド金型（上型）に装着するともに、モールド金型内にエポキシ樹脂をキャビティにより圧入するもので、基板１上に並列して形成した、複数組の半導体素子搭載部が樹脂層４により連続して封止された形態となる。この場合基板１自体が樹脂モールド時における下型の機能を果たす。なお、モールド時に複数の基板１を並列に配置して、エポキシ樹脂をライナを通して各基板１と上金型との間に圧入するようにすれば、効率良く多数の樹脂封止を行うことが可能である。
【００１４】
次いで、図３（ｄ）のごとく、樹脂封止体から基板１を除去することにより、樹脂封止体の底面には複数組の金属層２ａと電極層２ｂの各裏面が露出するとともに、金属層２ａ，電極層２ｂの各裏面と樹脂層４の底面は略同一平面となっている。ここで、上記のごとく金属層２ａおよび電極層２ｂの周縁に張り出し部１１，１１を形成しておけば、後工程の樹脂層４による樹脂封止状態において、図１のごとく樹脂層４は各張り出し部１１，１１がくい込み状に位置した状態で硬化しているため、この喰い付き効果により、樹脂封止体からの基板１の剥離作業時に基板１を引き剥がし除去する際、金属層２ａおよび電極層２ｂは樹脂層４側に確実に残留し、基板１とともにくっついて引き離されることはなく、ズレや欠落等が効果的に防止でき、製造工程時の歩留まりが向上する。
上記基板１を除去する方法としては、樹脂封止体から基板１を引き剥がす等強制的に剥離除去する方法の他、例えば基板１等を構成する材質に応じては、樹脂封止体側への影響のない溶剤等により基板１を溶解して除去する方法も含まれるものである。なお、本工程後必要に応じて、各電極層２ｂあるいは電極層２ｂと金属層２ａの裏面のみに実装用に金，銀等の導電性金層の薄膜をフラッシュメッキ等の周知の方法により、０．３〜０．５μｍ厚で形成するようにしても良い。
【００１５】
次いで、図３（ｅ）のごとく樹脂封止体を切断線Ｘ−Ｘに沿って１つの半導体素子の対毎に切断して切り離すダイシングの工程を経て、個々の樹脂封止体すなわち図１に示す半導体装置が完成するものである。
【００１６】
以上のような構成を持つ半導体装置によれば、特に、特有の庇形状を持つ張り出し部１１の存在により、金属層２ａおよび電極層２ｂの裏面側の樹脂層４との微細な隙間から侵入する水分等が庇状の張り出し部１１により阻止され、上方部すなわち結線部分や半導体素子搭載部分への侵入を阻止する効果もあり、半導体素子Ｓやワイヤとの結線個所への耐水性も向上する。さらに、完成した半導体装置自体の信頼性についても、金属層２ａ並びに電極層２ｂの各々の上端部周縁の張り出し部１１，１１が樹脂層４に対してくい込み状に配された状態にあり、金属層２ａ及び電極層２ｂと樹脂層４との密着強度が格段に向上し、樹脂剥れやズレ等の不良が生じることなく、品質を向上させることができるものである。
【００１７】
なお、各張り出し部１１については、出願人において実験により検証した結果、長さＴはレジストパターン層６の厚みを越えてオーバーハングさせる高さに略比例して成長するものであり、その長さＴが５μｍ以下だとモールド時の樹脂層４に対する喰い付き効果が弱く、基板１の引き剥がしの際、基板１側に若干ではあるが金属層２ａおよび電極層２ｂがくっついて引き離され、ズレや欠落を生じる現象が見受けられるため、これ以上の長さに設定することが好ましく、また２０μｍを越えると電着工程後のレジストパターン層６の除去の際、アルカリ溶剤
によるレジストパターン層６の膨潤除去時に膨潤したレジストパターン層６が張り出し部１１，１１を介して電着金属（金属層２ａ，電極層２ｂ）を基板１から浮き上がらせてしまう虞れがあるため、これらの点を考慮して５〜２０μｍの範囲内に設定することが好ましい。
【００１８】
（他の実施例）
なお、樹脂封止した際、金属層２ａ及び電極層２ｂ裏面のいずれか一方もしくは両方を、樹脂層４の裏面よりも若干突出させるように構成することも可能である。また、金属層２ａや電極層２ｂ等の裏面には、フラッシュメッキ等の方法により、金や銀等を薄膜形成しても良い。さらには、金属層２ａ及び電極層２ｂ裏面について、樹脂層４の裏面よりも若干凹入させるごとく構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）は、本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図，（ｂ）はその裏面図である。
【図２】（ａ）乃至（ｅ）は、本発明の第1実施例に示す半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図３】（ａ）乃至（ｅ）は、図２（ｅ）に続く半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図４】図２（ｄ）のＡ−Ａ部分を拡大した断面図（一部拡大図）である。
【図５】図２（ｅ）のＢ−Ｂ部分を拡大した断面図（一部拡大図）である。
【符号の説明】
【００２０】
１    基板
２ａ  金属層
２ｂ  電極層
４    樹脂層
６    レジストパターン層
Ｓ    半導体素子
【図１】
2006216977.tif 000003
【図２】
2006216977.tif 000004
【図３】
2006216977.tif 000005
【図４】
2006216977.tif 000006
【図５】
2006216977.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月13日(2006.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子Ｓが搭載される金属層２ａと、該金属層２ａの周りに所定の間隔をおいて配置される１以上の電極層２ｂと、上記金属層２ａ上に搭載した半導体素子Ｓと電極層２ｂとを、ワイヤーボンディング等の方法で電気的に接続した状態で樹脂封止して、金属層２ａと電極層２ｂの各裏面を樹脂層４の底面から露出して形成した半導体装置において、樹脂封止される上記金属層２ａ及び電極層２ｂ各々の上端部周縁を、庇状に張り出し形成して構成したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
張り出し長さを５〜２０μｍの範囲内に設定することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
金属層２ａ及び電極層２ｂ裏面のいずれか一方もしくは両方を、樹脂層４の裏面よりも若干突出させるように構成することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
金属層２ａ及び電極層２ｂ裏面について、樹脂層４の裏面よりも若干凹入させるごとく構成することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
導電性の金属板の一面側に金属層２ａ及び電極層２ｂを形成する工程と、金属層２ａ上に半導体素子Ｓを搭載する工程と、半導体素子Ｓ上の電極Ｌと電極層とをワイヤにより結線する工程と、金属板上の半導体素子Ｓ搭載部分を樹脂層でモールドして樹脂封止体を形成する工程と、金属板を除去する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
金属層２ａ及び電極層２ｂの上端部周縁に断面庇形状の張り出し部１１、１１を一体に形成する工程と、
樹脂層４を張り出し部１１にくい込み状に位置した状態で硬化する工程と、
樹脂封止体から導電性の金属板を引き剥がし除去する工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
金属板に表面活性化処理を行った後、金属層２ａ及び電極層２ｂを形成することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。