(57)【要約】  高速信号処理を行う半導体部品において問題となるジッターを低減する。  耐熱金属板と、この耐熱金属板の一面以上に形成された、下部電極と焼結誘電体部と上部電極とを有するキャパシタ部と、キャパシタ部の上に固定された半導体チップと、リードフレームと、半導体チップや上部電極とを電気的に接続するワイヤーと、少なくともキャパシタ部と半導体チップとを埋設するモールド部と、を有する半導体装置であって、半導体チップや電極、金属板等を第１、第２、第３ワイヤーを介して電気的に接続されている半導体装置とする。
2015182114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱金属板と、この耐熱金属板の一面以上に形成された、少なくとも下部電極と焼結誘電体部と上部電極とを有するキャパシタ部と、前記キャパシタ部の上に固定された半導体チップと、リードフレームと、前記半導体チップや前記上部電極とを電気的に接続するワイヤーと、少なくとも前記キャパシタ部と前記半導体チップとを埋設するモールド部と、を有する半導体装置であって、
前記半導体チップと前記上部電極とが、第１ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記半導体チップと前記下部電極とが、第２ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記上部電極と前記リードフレームとが、第３ワイヤーを介して電気的に接続されている半導体装置。
【請求項２】
耐熱金属板と、この耐熱金属板の一面以上に形成された、少なくとも焼結誘電体部と上部電極と前記上部電極に接して上部補助電極とを有するキャパシタ部と、前記キャパシタ部の上に固定された半導体チップと、リードフレームと、前記半導体チップや前記上部電極とを電気的に接続するワイヤーと、少なくとも前記キャパシタ部と前記半導体チップとを埋設するモールド部と、を有する半導体装置であって、
前記半導体チップと前記上部補助電極とが、第１ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記半導体チップと前記耐熱金属板とが、第２ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記上部電極と前記リードフレームとが、第３ワイヤーを介して電気的に接続されている半導体装置。
【請求項３】
耐熱金属板と、この耐熱金属板の一面以上に形成された、少なくとも下部電極と焼結誘電体部と上部電極と前記下部電極に接するように設けられた下部補助電極とを有するキャパシタ部と、前記キャパシタ部の上に固定された半導体チップと、リードフレームと、前記半導体チップや前記上部電極とを電気的に接続するワイヤーと、少なくとも前記キャパシタ部と前記半導体チップとを埋設するモールド部と、を有する半導体装置であって、前記半導体チップと前記上部電極とが、第１ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記半導体チップと前記下部補助電極とが、第２ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記上部電極と前記リードフレームとが、第３ワイヤーを介して電気的に接続されている半導体装置。
【請求項４】
前記耐熱金属板は、アルミニウムを０．５ｗｔ％以上２０ｗｔ％以下含むステンレス板であり、
前記上部電極と前記下部電極とは、銀を５０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下含む焼結電極であり、
前記誘電体部は、厚み３μｍ以上５０μｍ以下の、焼結してなる焼結誘電体である請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項５】
アルミニウムを０．５ｗｔ％以上含む耐熱金属板と、
前記耐熱金属板の上に設けられた、銀を５０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下含む焼結電極からなる下部電極と
この下部電極の上に形成された、厚み３μｍ以上５０μｍ以下の、焼結してなる焼結誘電体と、
前記焼結誘電体の上に形成された、銀を５０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下含む焼結電極からなる、複数の上部電極と、を、
有する内蔵用キャパシタユニット。
【請求項６】
耐熱金属板と、この耐熱金属板の一面以上に形成された、少なくとも下部電極と焼結誘電体部と上部電極とを有するキャパシタ部と、前記キャパシタ部の上に固定された半導体チップと、リードフレームと、前記半導体チップや前記上部電極とを電気的に接続するワイヤーと、少なくとも前記キャパシタ部と前記半導体チップとを埋設するモールド部と、を有する半導体装置であって、
前記半導体チップと前記上部電極とが、第１ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記半導体チップと前記下部電極とが、第２ワイヤーを介して電気的に接続され、
前記上部電極と前記リードフレームとが、第３ワイヤーを介して電気的に接続されている半導体装置と、
前記半導体装置を実装した配線基板と、
を有する半導体実装体。
【請求項７】
アルミを含む耐熱金属板を準備する準備工程と、
前記耐熱金属板の上に、銀を含む第１電極ペーストを印刷する下部電極印刷工程と、
前記下部電極の上に、誘電体ペーストを印刷する誘電体印刷工程と、
前記誘電体の上に、銀を含む第２電極ペーストを印刷する上部電極印刷工程と、
前記第１ペースト、前記誘電体ペースト、前記第２電極ペーストを、単独あるいは一括で８５０℃以上９５０℃以下の温度で焼成する焼成工程と、を有する内蔵用キャパシタユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載通信分野、携帯端末など高速通信分野に用いられる、例えばＨＤＭＩ（登録商標）装置等に使われる、半導体装置と、半導体装置用のキャパシタユニット、半導体実装品と、内蔵用キャパシタユニットの製造方法に関するものである。また詳しくは、ハイビジョン（２Ｋ）、更には４Ｋ、８Ｋ等の高解像度等のディスプレイ等に使われる、高速画像通信処理用半導体装置の特性の改善に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯端末や、ゲーム機、平面ＴＶ等においては、ハイビジョン、更には４Ｋ、８Ｋ等の高速信号処理が要求されており、近い将来には、車載のディスプレイにおいてもこのような２Ｋ４Ｋの高速通信が求められると考えられている。こうした高速信号処理を行うに当たっては、Ｇｂｐｓレベルの大量の画像伝送を行う必要があり、規格に定められているジッター条件を満たすことが重要となる。【０００３】
こうしたジッター特性の改善のために、半導体チップと共に、積層セラミックコンデンサをバイパスコンデンサとしてパッケージに内蔵することが提案されている。積層セラミックコンデンサは、安価で大容量が得られる利点がある。しかし、半導体チップと、積層セラミックコンデンサとを同一面に配置する場合には、積層セラミックコンデンサの電極面積が小さく、一端子毎に積層セラミックコンデンサを実装する必要があるが、実装配置できる面積領域も限られている。更にいえば、積層セラミックコンデンサをはんだ実装した場合は、その後のはんだリフロー工程時のはんだ再溶融対策に留意する必要性が発生する。また半導体チップより外側に積層セラミックコンデンサを実装する必要があり、半導体装置の投影面積を増加させるという問題点も有していた。【０００４】
こうした問題点に対して、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）を使った積層型コンデンサを内蔵することが提案されている。特許文献２では、半導体チップの底面に、絶縁膜及び金属箔によるコンデンサを、バイパスコンデンサとしてパッケージに内蔵することが提案されている。図２０を用いて、更に詳しく説明する。【０００５】
図２０は、従来の絶縁膜及び金属箔による平行平板型コンデンサを内蔵した半導体パッケージの断面図である。図２０において、１はタブ（ＴＡＢ、Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）である。そしてタブ１の一面には、半導体チップ２が、タブ１の他面には、絶縁膜４を介して金属箔５が形成されている。そして、タブ１と、絶縁膜４と、金属箔５とが、キャパシタ部６を形成している。そして、ボンディングワイヤー７が、半導体チップ２とリードフレーム８との間や、タブ１とリードフレーム８とを、電気的に接続する。【０００６】
ここでタブ１とは、テープ状のフレキシブル回路基板である。タブテープ（ＴＡＢテープ）とは、ポリイミドからなるフィルムの上に、エッチングで形成した銅配線からなる配線とを有したものである。【０００７】
しかしタブ１を用いてキャパシタ部６を形成した場合、バイパスコンデンサとして要求される特性を満たすことは難しい。その理由の一つは、ＴＡＢテープを用いた場合、４００℃以上の高温処理が難しい。これはＴＡＢテープに使うポリイミド材料が４００℃以上に耐えないためである。更にＴＡＢテープを用いた場合、キャパシタ部６の形成に用いる誘電体材料は、４００℃未満、すなわちＴＡＢテープが耐える温度限界は３００℃以下で形成される誘電体材料の中での限られた選択となる。この結果、ＴＡＢテープの表面に形成できる絶縁膜４は、樹脂を主体としたものになってしまい、誘電率が低くなる。その結果、高速信号処理に耐えるだけの、即ち電源電圧の変動を抑える効能を有するバイパスコンデンサを形成することが難しい場合があった。【０００８】
図２１は、従来のリードフレーム上に誘電体を形成してなるコンデンサを内蔵した半導体パッケージの断面図である。図２１において、誘電体としてタンタルオキサイド（ε；約２０〜２７）、ＢａＴｉＯ３（ε；約２０００）、ＳｒＴｉＯ３（ε；１５０〜２００）、ＢａＳｒＴｉＯ３（ε；２００〜４５０）、ＰｂＬａＺｒＴｉＯ３（ε；７５０〜４０００）等を用いること、リードフレームとして、４２ＦＮ、５０ＦＮ、コバール等を使うことが提案されている（特許文献２）。【０００９】
このようにタブの代わりに、耐熱金属材料を用いてキャパシタを形成することが考えられる。しかし例えばコバール（Ｋｏｖａｒ）の成分の例は重量％でＮｉが２９％、Ｃｏが１７％。Ｓｉが０．２％。Ｍｎが０．３％、Ｆｅが５３．５％である。また４２ＦＮ（別名４２アロイ、４２Ａｌｌｏｙ）の主な成分は、４２Ｎｉ−Ｆｅ（ｗｔ％）であり、５０ＦＮとは、５０Ｎｉ−Ｆｅ（ｗｔ％）である。こうした金属材料は、優れた耐熱性を有していたとしても、微細なパターンを有するリードフレーム状に加工した状態で、３００℃以上、６００℃以上、更には９００℃以上と高温で熱処理した場合、微細部分が変形しやすいという問題点を有していた。【００１０】
すなわち、微細なパターンを有するリードフレーム状の耐熱金属板の上に、キャパシタを形成しようとしても、３００℃以上で熱処理した場合、微細部分の寸法変化を防止するために設けているポリイミド補強部が加熱途中に消失する。このように、リードフレーム先端形状部等の高精度を維持するために設けているポリイミド補強部が３００℃以上、４００℃以上と高温で加熱処理した場合、消失してしまい、リードフレームの寸法精度が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平５−１５２５０６号公報
【特許文献２】特開２００６−０１９５９６号公報
【発明の概要】
【００１２】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、半導体装置に内蔵する内蔵用キャパシタユニットを、リードフレームとは別に用意した耐熱金属板上に焼結誘電体を用いて形成し、この内蔵用キャパシタユニットを、リードフレームの上に、半導体チップと共に搭載し、ボンディングワイヤーで、半導体チップと内蔵用キャパシタユニットを、内蔵用キャパシタとリードフレームとを接続されてなる半導体装置とすることで、半導体の高速通信機能の安定動作及びジッター特性等の改善、ノイズ耐性の向上を目的とする。
【００１３】
本発明の半導体装置の一つの形態は、耐熱金属板と、この耐熱金属板の一面以上に形成された、少なくとも下部電極と焼結誘電体部と上部電極とを有するキャパシタ部と、キャパシタ部の上に固定された半導体チップと、リードフレームと、半導体チップや上部電極とを電気的に接続するワイヤーと、少なくともキャパシタ部と半導体チップとを埋設する樹脂モールド部と、を有する半導体装置であって、半導体チップと上部電極とが、第１ワイヤーを介して電気的に接続され、半導体チップと下部電極とが、第２ワイヤーを介して電気的に接続され、上部電極とリードフレームとが、第３ワイヤーを介して電気的に接続されている半導体装置であって、半導体チップと上部電極とが、第１ワイヤーを介して電気的に接続され、半導体チップと金属板とが、第２ワイヤーを介して電気的に接続され、上部電極とリードフレームとが、第２ワイヤーを介して電気的に接続されている半導体装置とする。これにより、半導体装置に内蔵するキャパシタの容量を増加させられ、半導体チップにおいて必要な容量成分を第１、第２のワイヤーを介して自由に供給できるため、信号処理におけるジッターを大幅に低減することができる。また、外部からのノイズ耐性を向上させることもできる。
【００１４】
本発明の半導体装置の別の一つの形態は、耐熱金属板と、この耐熱金属板の一面以上に形成された、少なくとも焼結誘電体部と上部電極と上部電極に接して上部補助電極とを有するキャパシタ部と、キャパシタ部の上に固定された半導体チップと、リードフレームと、半導体チップや上部電極とを電気的に接続するワイヤーと、少なくともキャパシタ部と半導体チップとを埋設する樹脂モールド部と、を有する半導体装置であって、半導体チップと上部補助電極とが、第１ワイヤーを介して電気的に接続され、半導体チップと金属板とが、第２ワイヤーを介して電気的に接続され、上部電極とリードフレームとが、第３ワイヤーを介して電気的に接続されている半導体装置とする。これにより、半導体装置に内蔵するキャパシタの容量を増加させられ、半導体チップにおいて必要な容量成分を第１、第２のワイヤーを介して自由に供給できるため、信号処理におけるジッターを大幅に低減することができる。
【００１５】
本発明の半導体装置のさらに他の一形態は、耐熱金属板と、この耐熱金属板の一面以上に形成された、少なくとも下部電極と焼結誘電体部と上部電極と下部電極に接するように設けられた下部補助電極とを有するキャパシタ部と、キャパシタ部の上に固定された半導体チップと、リードフレームと、半導体チップや上部電極とを電気的に接続するワイヤーと、少なくともキャパシタ部と半導体チップとを埋設する樹脂モールド部と、を有する半導体装置であって、半導体チップと上部電極とが、第１ワイヤーを介して電気的に接続され、半導体チップと下部補助電極とが、第２ワイヤーを介して電気的に接続され、上部電極とリードフレームとが、第３ワイヤーを介して電気的に接続されている半導体装置とする。これにより、半導体装置に内蔵するキャパシタの容量を増加させられ、半導体チップにおいて必要な容量成分を第１、第２のワイヤーを介して自由に供給できるため、信号処理におけるジッターを大幅に低減することができる。
【００１６】
本発明によれば、上記のように半導体装置に内蔵するキャパシタの容量を増加させられ、半導体チップにおいて必要な容量成分を過渡応答良く第１、第２のワイヤーを介して自由に供給できる。そのため、電源電圧の揺れを抑え、作用効果として信号処理におけるジッターを大幅に低減することができ、ハイビジョン、更には４Ｋ、８Ｋ等に代表される高速信号処理が要求されている電子機器において、高速信号処理を満たすための規格条件を満たすことが出来、機器の高性能化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本願発明の半導体装置の断面図である。
【図２】図２は、図１で示した半導体装置の上部図である。
【図３Ａ】図３Ａは、半導体装置に内蔵するための内蔵キャパシタユニットの製造方法の一例を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、半導体装置に内蔵するための内蔵キャパシタユニットの製造方法の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、上部電極の上に、更に上部補助電極を設ける場合について示す断面図である。
【図５】図５は、上部電極上に、誘電体部を形成する様子を示す断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、誘電体の上に複数の上部電極を形成した様子を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、完成した内蔵用キャパシタ部の断面を示す断面図である。
【図７】図７は、内蔵キャパシタユニットを、リードフレーム上に導電性接着剤等を用いて搭載する様子を示す断面図である。
【図８】図８は、内蔵用キャパシタユニットの上に半導体チップを固定する様子を示す断面図である。
【図９】図９は、ダイアタッチ部を介して、半導体チップが、内蔵用キャパシタユニットの上に固定された様子を示す断面図である。
【図１０】図１０は、半導体チップと、上部電極との間をワイヤーで接続する様子を示す断面図である。
【図１１】図１１は、半導体チップと、下部電極との間をワイヤーで接続する様子を示す断面図である。
【図１２】図１２は、下部電極と、リードフレームとの間をワイヤーで接続する様子を示す断面図である。
【図１３】図１３は、半導体チップと、リードフレームとの間をワイヤーで接続する様子を示す断面図である。
【図１４】図１４は、ボンディング終了後に、市販のモールド樹脂を用いてモールドする様子を示す断面図である。
【図１５】図１５は、発明者らが、実施の形態等で説明した半導体装置に用いるリードフレームの平面図である。
【図１６】図１６は、図１５のセンター保持部の上に、キャパシタ用の誘電体材料を印刷形成した後、熱処理（例えば４００℃程度）した場合に発生する問題点について示す平面図である。
【図１７】図１７は、リードフレームを、８５０℃〜９５０℃と、誘電体焼成に必要な熱処理を行った場合に発生する問題点について示す断面図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本願発明の半導体装置を用いた半導体実装体を示す側面図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、本願発明の半導体装置を用いた半導体実装体を示す側面図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、本願発明の半導体装置を用いた半導体実装体を示す上面図である。
【図１９】図１９は、表３における比較例１の構成を示す断面図である。
【図２０】図２０は、従来の絶縁膜及び金属箔による積層型コンデンサを内蔵した半導体パッケージの断面図である。
【図２１】図２１は、従来のリードフレーム上に誘電体を形成してなるコンデンサを内蔵した半導体パッケージの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態の一例について説明する。
【００１９】
［実施の形態１］
実施の形態１を用いて、本願発明の半導体装置について説明する。
【００２０】
図１は、本願発明の半導体装置の断面図の一例を示す断面図である。図１において、１１０は半導体装置、１２０はリードフレーム、１３０は耐熱金属板、１４０は下部電極、１５０は下部補助電極、１６０は焼結誘電体部、１７０は上部電極である。１８０は上部補助電極、１９０は内蔵キャパシタ部、２００は第１ワイヤー、２１０は第２ワイヤー、２２０は第３ワイヤー、２３０は第４ワイヤー、２４０は電極ボンディング部、２５０は半導体ボンディング部、２６０はＬＦ（リードフレーム）ボンディング部、２７０は半導体チップ、２８０はダイアタッチ部、２９０はモールド部、３００は導電接着部である。
【００２１】
図１に示すように、本願発明の半導体装置１１０は、耐熱金属板１３０と、この耐熱金属板１３０の一面以上に形成された、少なくとも焼結誘電体１６０と上部電極１７０とを有している。そして少なくとも、耐熱金属板１３０と、焼結誘電体１６０と、上部電極１７０とが内蔵キャパシタ部１９０を形成している。そしてこの内蔵キャパシタ部１９０の上に固定された半導体チップ２７０や、リードフレーム１２０と、上部電極１７０との間を電気的に接続する第１ワイヤー２００を有する。更に半導体チップ２７０と、リードフレーム１２０あるいは下部電極１４０あるいは下部補助電極１５０との間を電気的に接続する第２ワイヤー２１０を有する。更に上部電極１７０または上部補助電極１８０と、リードフレーム１２０との間を電気的に接続する第３ワイヤー２２０を有している。また半導体チップ２７０と、リードフレーム１２０との間を電気的に接続する第４ワイヤー２３０を有している。
【００２２】
そして、第１ワイヤー２００、第２ワイヤー２１０、第３ワイヤー２２０、第４ワイヤー２３０、内蔵キャパシタ部１９０や、半導体チップ２７０は、モールド部２９０に埋設され、半導体装置１１０を構成する。なお、必要に応じて、内蔵キャパシタ部１９０が、導電接着部３００を介して固定されたリードフレーム１２０の裏面側を、モールド部２９０から露出するようにしても良い。こうすることで、半導体装置１１０の放熱性を高めるとともに、メインボードの接地電極との直接接続を実現することで耐ノイズ特性を高めることができる。
【００２３】
図１に示すように、半導体チップ２７０と上部電極１７０とを、第１ワイヤー２００を介して電気的に接続する。また半導体チップ２７０と耐熱金属板１３０とを、第２ワイヤー２１０を介して電気的に接続する。更に上部電極１７０とリードフレーム１２０とを、第３ワイヤー２２０を介して電気的に接続する。このように接続することで、リードフレーム１２０や半導体チップ２７０の所定位置に、第１ワイヤー２００〜第３ワイヤー２２０を介して、内蔵キャパシタ部を、半導体チップの必要な位置に、ワイヤーボンディングを使って電気的に接続することができる。
【００２４】
ここで、半導体チップ２７０と、第１ワイヤー２００や第２ワイヤー２１０との接続部分を、半導体ボンディング部２５０としても良い。なお、ボンディングにおいて、ワイヤー先端に放電等でワイヤー金属を溶融させてボールを形成し、このボール部分を、半導体ボンディング部２５０としても良い。そして、この半導体ボンディング部２５０の上に、ボールを形成しないボンディング方法（例えば、ウエッジボンディング等）を用いて、ワイヤー実装しても良い。また電極ボンディング部２４０、ＬＦボンディング部２６０も、半導体ボンディング部２５０と同様なボール部分としても良い。
【００２５】
同様に上部電極１７０や、上部補助電極１８０、下部電極１４０、下部補助電極１５０と、第１ワイヤー２００や第３ワイヤー２２０等との接続部を電極ボンディング部２４０としても良い。またリードフレーム１２０と、第３ワイヤー２２０や第４ワイヤー２３０との接続部をＬＦボンディング部２６０としても良い。このようにすることで、第１ワイヤー２００〜第４ワイヤー２３０を介して、半導体チップ２７０やリードフレーム１２０を、内蔵キャパシタ部１９０の所定位置に電気的に接続することができる。こうして、内蔵キャパシタ部１９０を一種のバイパスコンデンサとして、第１ワイヤー２００〜第４ワイヤー２３０を使って、縦横無尽に半導体チップ２７０の任意の位置に接続できる。
【００２６】
なお図１に示すように、リードフレーム１２０の上に、導電接着部３００を介して、内蔵キャパシタ部１９０を固定することができる。また内蔵キャパシタ部１９０の上部電極１７０の上に、ダイアタッチフィルム等からなるダイアタッチ部２８０を介して、半導体チップ２７０を固定する。
【００２７】
上部電極１７０の上に、直接、第１ワイヤー２００や第３ワイヤー２２０等をボンディングしても良いが、上部補助電極１８０を用いて、第１ワイヤー２００や第３ワイヤー等をボンディングすることで、ボンディングの安定性を高められる。
【００２８】
このように上部電極１７０の上でなく、上部電極１７０の上に設けた、上部補助電極１８０の上に、第１ワイヤー２００や第３ワイヤー等をボンディングすることで、ボンディングに必要な熱や超音波、圧力等が、焼結誘電体１６０に与える影響を抑制できる。なお上部電極１７０の上に、上部補助電極１８０を設けた場合、上部補助電極１８０の厚みは５μｍ以上、更には１０μｍ以上が望ましい。なお５μｍは５ｕｍ、１０μｍは１０ｕｍと記載しても良い。上部電極１７０の厚みが５μｍ未満、更には２μｍ未満の場合、ボンディング条件によっては、焼結誘電体１６０にマイクロクラック等を発生させ、ボンディングワイヤーのプル強度が得られない場合がある。
【００２９】
また下部電極１４０の上に、直接、第２ワイヤー２１０等をボンディングしても良いが、下部電極１４０に重なるように設けた厚み５μｍ以上の下部補助電極１５０の上にボンディングしても良い。上部電極１７０の上でなく、下部電極１４０の上に設けた、下部補助電極１５０の上に、ボンディングすることで、ボンディング高さが稼げるため、ボンディング安定性を高められる。なお下部電極１４０の上に、下部補助電極１５０を設けた場合、上部補助電極１８０の厚みは５μｍ以上、更には１０μｍ以上が望ましい。更にいえば、誘電体厚み、電極厚みによっては２０μｍ以上が望ましい。下部電極１４０の厚みが５μｍ以下、更には２μｍ未満の場合、ボンディングによる補助電極としての効果が得られない場合がある。
【００３０】
図１において、耐熱金属板１３０と、焼結誘電体１６０との間に、下部電極１４０を設けているが、下部電極１４０を省略しても良い。下部電極１４０を省略した場合、内蔵キャパシタ部１９０は、耐熱金属板１３０と、焼結誘電体１６０と、上部電極１７０によって構成されることになる。また下部電極１４０を省略した場合に、耐熱金属板１３０の上に、直接、下部補助電極１５０を形成しても良い（図示していない）。耐熱金属板１３０の上に、直接、下部補助電極１５０を形成し、この下部補助電極１５０にワイヤーボンディングすることが有用である。熱処理されて表面に酸化膜が形成された耐熱金属板１３０の表面にボンディングするのではなく、耐熱金属板１３０の上に直接形成された下部補助電極にボンディングすることで、ボンディング安定性を高められる。
【００３１】
なお、図１に示すように、耐熱金属板１３０を使うことで、誘電体材料として、２００℃〜３００℃で熱硬化する熱硬化型の誘電体（エポキシ樹脂等の中に、チタン酸バリウム等の誘電体を分散してなる誘電体材料）を使うことができるが、誘電体材料として、８００℃以上、更には８５０℃以上で焼成してなる焼結誘電体を焼結誘電体１６０として用いることが望ましい。熱硬化型の誘電体の場合、比誘電率（Ｋ）は、１０〜５０程度と低いが、誘電体として焼結誘電体１６０を使うことで、比誘電率（Ｋ）を５００程度まで高められる。このようにして焼結誘電体１６０を用いることで、内蔵キャパシタ部１９０の容量値を高め、電気特性や信頼性を高められる。また焼結誘電体１６０とすることで、ワイヤーボンディグにも対応できる。
【００３２】
ここで焼結誘電体１６０としては、６００℃以上、更には８００℃以上の高温で熱処理したものとすることが望ましい。６００℃以上の高温で熱処理することで、誘電体の中に含まれる比誘電率（Ｋ）の低い樹脂成分等を除去できる。更に８００℃以上の高温で熱処理することで、誘電体の焼結による緻密性を高められ、誘電体の比誘電率（Ｋ）や絶縁特性を高められる。
【００３３】
なお本願発明の半導体装置１１０において、複数のリードフレーム１２０の位置が変化しないように、リードフレーム１２０に貼付けられているポリイミドフィルム等を設けることは有用であるが、こうしたリードフレーム１２０の先端部分の位置を保持するために設けられたポリイミドフィルム等は図１において図示していない。
【００３４】
図２は、図１で示した半導体装置の上部図の一例である。なお図２は、半導体装置１１０の上に形成されたモールド部２９０等を図示しないことによって、半導体装置１１０の内部構造を模式的に説明している。
【００３５】
図２に示すように、半導体装置１１０の四方には、モールド部２９０からその一部が突出するようにリードフレーム１２０を形成している。そして半導体装置１１０の中央部には、内蔵キャパシタ部１９０と、この内蔵キャパシタ部１９０の上に固定された半導体チップ２７０が形成されている。そして第１ワイヤー２００によって、半導体チップ２７０と、上部電極１７０あるいは上部電極１７０の上に形成された上部補助電極１８０とが電気的に接続される。同様に第２ワイヤー２１０によって、半導体チップ２７０と、下部電極１４０あるいは下部電極１４０の上に形成された下部補助電極１５０あるいは耐熱金属板１３０（図示していない）あるいは耐熱金属板１３０の上に形成された下部補助電極１５０とが、電気的に接続される。同様に、第３ワイヤー２２０によって、上部電極１７０あるいは上部電極１７０の上に形成された上部補助電極１８０と、リードフレーム１２０とが、電気的に接続される。同様に、第４ワイヤー２３０によって、半導体チップ２７０と、リードフレーム１２０とが、電気的に接続される。このように、半導体チップ２７０の端子（図示していない）と、内蔵キャパシタ部１９０の上に設けられた、複数の上部電極１７０あるいは上部電極１７０の上に形成された上部補助電極１８０との間を、各種ワイヤーを用いて、最適構造で、即ち短配線の接続ができるため、半導体チップ２７０からの出力、あるいは半導体装置１１０から外部に伸びるリードフレーム１２０における過渡応答に優れた電荷供給に伴う電源電圧揺れの低減、その作用効果として信号のジッターを大幅に低減することができる。
【００３６】
なお図２に示すように、内蔵キャパシタ部１９０の一部を構成する、上部電極１７０や上部補助電極１８０は、複数個、あるいは互いに絶縁されてなる複数パターンとすることが有用である。このように内蔵キャパシタ部１９０の一部を構成する上部電極１７０や上部補助電極１８０を、複数個あるいは互いに絶縁されてなる複数パターンとし、この複数の上部電極１７０や上部補助電極１８０に、第１ワイヤー２００や第３ワイヤー２２０を使って個別に接続することができる。このように上部補助電極１８０を互いに絶縁された複数パターンとすることで、一つの内蔵キャパシタ部１９０によって、互いに独立した複数個のバイパスコンデンサを形成することができ、半導体チップ２７０のジッター低減の最適化設計が可能となる。
【００３７】
本願発明の半導体装置１１０において、上部電極１７０のパターン形状や、電極面積、個数等を自由に設計することができる。このため本願発明において、上部電極１７０のパターン形状を最適化設計することで、半導体装置１１０の特性を最大に引出すことが可能な電源分割パターンを実現できる。即ち本願発明の半導体装置１１０とすることで、半導体チップ２７０に求められる複数の電源系ごとに、最も容量を要求するものに対しては相対的により多くの面積が割り当てられるようにパターニングすることができる。このため、特性バラツキの大きな半導体チップ２７０に対しても、半導体チップ２７０の動作を安定化させられるよう、半導体チップ２７０の電源系毎に、必要なバイパスコンデンサを形成できる。また半導体チップ２７０を、本願発明の半導体装置１１０に組み込むことで、電源電圧の安定、ジッターの低減、外部からのノイズに対する耐性向上等ＥＭＣ（ＥｌｅｃｔｒｏＭａｇｎｅｔｉｃ  Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）特性を高められることは言うまでもない。
【００３８】
［実施の形態２］
実施の形態２では、実施の形態１で説明した半導体装置１１０に用いる内蔵キャパシタユニットの製造方法や構造の一例について、図３Ａ〜図６Ｂを用いて説明する。
【００３９】
図３Ａ，３Ｂは、共に半導体装置に内蔵するための内蔵キャパシタユニットの製造方法の一例を示す断面図である。図３Ａ，３Ｂにおいて、３１０は補助線であり、補助線３１０は個片化サイズを示す。３２０は隙間部、３３０は多連ユニットで、３４０は単独ユニット、３５０はダミー電極である。
【００４０】
まず、図３Ａに示すように、耐熱金属板１３０を準備する。なお耐熱金属板としては、厚み５０μｍ以上の、耐熱性（例えば、酸化雰囲気中での８５０〜９５０℃での焼成に耐えるもの、あるいは加熱時に平坦性が損なわれないもの）を有する金属部材を選ぶ。そして、この耐熱金属板１３０の一面以上に、スクリーン印刷技術等を用いて、下部電極１４０を形成する。下部電極１４０として、市販の８５０℃〜９５０℃程度の焼成に対応する銀を５０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下含む焼結用のＡｇ電極ペースト、あるいは銀を５０ｗｔ％以上含む焼結用のＡｇＰｄ電極ペーストを用いることが有用である。そして、この電極ペースト（第１電極ペースト）を、図３Ａの補助線３１０で示すように、隙間部３２０を設けるように、耐熱金属板１３０の一面に形成する。下部電極１４０を形成することで、コンデンサ特性を高め、コンデンサ部分のワイヤーボンディング性を高められる。
【００４１】
なお耐熱金属板１３０の厚みが５０μｍ以下の薄い場合、耐熱金属板１３０の平坦性が低下し変形する場合がある。なお耐熱金属板の熱処理時の変形、即ち、反り発生を防止するには、例えば図３Ｂに示すように、耐熱金属板１３０の残された他の一面に、ダミー電極３５０を形成しておくことが有用である。市販の８５０℃〜９５０℃程度の焼成に対応するＡｇ電極ペースト、あるいはＡｇＰｄ電極ペーストを、ダミー電極３５０とすることで、焼成時等における耐熱金属板１３０と、下部電極１４０や焼結誘電体１６０、上部電極１７０等との熱膨張係数に起因する耐熱金属板１３０の反りや歪みの発生を防止できると共にこのダミー電極３５０を、耐熱金属板の電極の一部として活用できる。図３Ｂに記載した、ダミー電極３５０は、後述する図４等において図示していないが、必要に応じてダミー電極３５０を設けることは有用である。
【００４２】
図３Ａ，３Ｂにおいて、単独ユニット３４０が、一つ一つの内蔵キャパシタユニットに対応する。また図３に示すように、単独ユニット３４０を、隙間部３２０を介して、複数個、ＸＹ方向に並べて形成してなる、多連ユニット３３０として製造することが有用である。多連ユニット３３０として取り扱うことで、単独ユニット３４０に形成する内蔵キャパシタ間の特性バラツキを低減することができ、更に生産性、検査容易性観点から製造コストを低減できる。一例として、単独ユニット３４０の寸法を９ｍｍ×９ｍｍとし、補助線３１０で示す切断代となる隙間部を１ｍｍとし、多連ユニット３３０の外形寸法を３００ｍｍ×４００ｍｍとした場合、１枚の多連ユニットで一度に１２個の単独ユニット３４０が得られることになる。また多連ユニット３３０とした状態で、それぞれの単独ユニット３４０に形成された内蔵キャパシタ部１９０の電気検査等を行っても良い。
【００４３】
図４は、下部電極に重なるように、更に下部補助電極を設ける場合について示す断面図である。具体的には、図４は、下部電極１４０の上に、下部補助電極１５０を設けた場合の断面図である。図４において、３６０はボンディングエリアである。ボンディングエリア３６０を、図４に示すように、下部補助電極１５０とすることで、ワイヤーボンディング時の作業性を高められる。即ち、下部補助電極１５０の上にワイヤーボンディングすることで、ワイヤーボンディングの密着性をより確保することが出来、プル強度を高められる。下部補助電極１５０の幅や長さはボンディングを安定に行う観点から１００μｍ以上、より好ましくは２００μｍ以上とすることが有用である。また、下部補助電極１５０のパターン形状を、任意の形状とすることも可能である。このため下部補助電極１５０のパターン形状を、各工程におけるアライメントマークとすることも有用である。なおボンディングエリア３６０は、下部補助電極１５０の上に限定する必要は無く、下部電極１４０の上や、耐熱金属板１３０の上としても良い（図示していない）。また耐熱金属板１３０の上に、直接、下部補助電極１５０を形成しても良い。
【００４４】
図４において、下部電極１４０の上に形成する下部補助電極１５０の形成材料としては、市販の８５０℃〜９５０℃程度の焼成に対応する銀を５０ｗｔ％以上１００ｗｔ％以下含む焼結用のＡｇ電極ペースト、あるいはＡｇＰｄ電極ペースト等を用いることができる。またこれら電極ペーストや電極ペーストが焼結されてなる下部電極１４０や下部補助電極１５０に含まれるガラス成分を１０ｗｔ％、更には５ｗｔ％、更にはガラスレス（０．１ｗｔ％未満）とすることで、ワイヤーボンディング性を高め、同時焼結性を高めることができる。
【００４５】
図４は、多連ユニット３３０の一部を構成する一つの単独ユニット３４０を図示するものであり、図４において、他の単独ユニット等は点線３７０によって省略している。
【００４６】
図５は、上部電極上に、誘電体部を形成する様子を示す断面図である。図５において、焼結誘電体１６０を構成する誘電体としては、ＢＴＯ（チタン酸バリウム系誘電体）を用いることが有用である。ＢＴＯを含む誘電体ペーストを所定パターンに印刷した後、９００℃前後（望ましくは８５０℃以上９５０℃以下、なお８５０℃未満では焼結誘電体１６０の誘電体特性が低い場合がある。また９５０℃より高温で焼成するためには、耐熱金属板に特殊なものを選ぶ必要がある）で焼結することで、焼結誘電体１６０を形成できる。なおＢＴＯを主成分とする誘電体材料に各種添加剤を加えることで、誘電率や誘電率の温度特性や、焼結開始温度等を調整できる。
【００４７】
なお焼結誘電体１６０を構成する誘電体としては、ＢＴＯ（チタン酸バリウム）以外に、ＳＢＴ（タンタル酸−ストロンチウム−ビスマス）、ＢＬＴ（チタン酸ランタン−ビスマス）等の誘電体材料を、用途や環境に留意しながら選択して有用である。またバイパスコンデンサとして、高周波特性が要求される場合、高周波用として公知の誘電体材料を適宜、選択し、焼結誘電体１６０を構成する誘電体とすれば良い。
【００４８】
図６Ａ，６Ｂはそれぞれ誘電体の上に複数の上部電極を形成した様子と、完成した内蔵用キャパシタ部の断面を示す断面図である。図６において、４００は、内蔵用キャパシタユニットの一例である。
【００４９】
図６Ａは、多連ユニット３３０の状態のまま、上部電極１７０を形成する様子を示す。焼結誘電体１６０上において、上部電極１７０を形成するためには、市販の８５０℃〜９５０℃程度の焼成に対応するＡｇ電極ペースト、あるいはＡｇＰｄ電極ペーストを用いることが有用である。
【００５０】
複数の上部電極１７０の間に隙間部３２０を形成することで、下部電極１４０、焼結誘電体１６０、上部電極１７０からなる内蔵キャパシタ部１９０を、複数の独立したバイパスコンデンサとすることができる。その後、必要に応じて、上部電極１７０の上に上部補助電極１８０を、市販の８５０℃〜９５０℃程度の焼成に対応するＡｇ電極ペースト、あるいはＡｇＰｄ電極ペーストを用いて形成する。なお、下部電極１４０や、焼結誘電体１６０、上部電極１７０等の焼成は、電極ペーストや誘電体ペーストを印刷した後に、個別焼成しても良いし、電極ペーストや誘電体ペーストを印刷乾燥してなる積層体を形成した後に、一括焼成としても良い。個別焼成や一括焼成などの焼成により形成された下部電極１４０や上部電極１７０は焼結電極である。また必要に応じて、焼結誘電体１６０や下部電極１４０等をそれぞれ２層以上としても良い。２層以上に積層した状態で、これら部材を一括焼成しても良い。こうした部焼成には、市販のメッシュベルト炉（例えば、ｉｎ／ｏｕｔが３０分〜２時間程度、最高温度８５０〜９５０℃）を用いることができる。またペーストに含まれる脱バインダーを安定的に行うため、バッチ炉を用いて昇温工程に時間をかけて焼成することも有用である。
【００５１】
なお図６Ａ，６Ｂに示すように、一つの焼結誘電体１６０の上に、互いに電気的に絶縁されてなる複数の上部電極１７０を形成することは有用である。一つの焼結誘電体１６０の上に、複数の上部電極１７０を、一種の電極分割パターン（焼結電極）として形成することで、半導体チップ２７０が有する複数の電源系に個別に対応するためのバイパスコンデンサとすることができる。このように一つの焼結誘電体１６０の上に、互いに絶縁してなる複数の上部電極１７０を設けることで、互いに温度特性や誘電率の揃った複数のバイパスコンデンサを形成する。
【００５２】
また必要に応じて、上部電極１７０に重ねるように、上部補助電極１８０を設けても良い。その後、こうして作成した多連ユニット３３０を、隙間部３２０を介して、個片に分割あるいは切断することで、単独ユニット３４０とする。そしてこの単独ユニット３４０において、所定の特性評価（容量値の評価、絶縁性、リーク電流等の評価）は、作業性の観点より多連ユニット３３０の状態で行っても良い。耐熱金属板１３０及びその表面に形成した下部電極１４０や下部補助電極１５０等を検査時の接地電極とすることで特性検査を安定化できる。これらの検査工程（検査工程は図示していない）を経て、良品と判断されたものが、図６Ｂに示す内蔵用キャパシタユニット４００となる。
【００５３】
図６Ｂは、内蔵用キャパシタユニット４００の断面図の一例である。図６Ｂに示すように、内蔵用キャパシタユニット４００は、少なくとも耐熱金属板１３０と、この耐熱金属板１３０の一面以上に形成された、焼結誘電体１６０と、上部電極１７０とを有する内蔵キャパシタ部１９０と、を有する。この内蔵用キャパシタユニット４００は、図６Ａに記載した、多連ユニット３３０を所定形状に、ダイシング装置等を使って分割、切断することで製造できる。
【００５４】
なお必要に応じて、上部電極１７０の一部に、ワイヤーボンディング用に厚み５μｍ以上の上部補助電極１８０を設けることは有用である。
【００５５】
また耐熱金属板１３０と焼結誘電体１６０との間に、下部電極１４０を設けることも有用である。また耐熱金属板１３０と焼結誘電体１６０との間に下部電極１４０を設け、更に焼結誘電体１６０から外部に露出している部分の下部電極１４０に重なるように、厚み５μｍ以上の下部補助電極１５０を、より好ましくは１０μｍ以上の下部補助電極１５０を設けることも有用である。そしてこの下部補助電極１５０をワイヤーボンディング用の厚み５μｍ以上の電極とすることができる。
【００５６】
なお耐熱金属板１３０に用いる金属部材は、アルミニウム（Ａｌ）を０．５ｗｔ％以上含むものとすることが望ましい。アルミニウムを０．５ｗｔ％以上含む耐熱金属板１３０を用いることで、焼結誘電体１６０の焼結時における耐熱金属板１３０の酸化や劣化を防止できる。この理由は、これは耐熱金属板１３０の内部に含まれるアルミニウム成分が、金属部材が加熱される際、耐熱金属板１３０表面に拡散し、酸化されて、Ａｌ２Ｏ３等の丈夫な酸化膜となって、金属部材本体の酸化や劣化を防止するためである。また耐熱金属板１３０の表面に形成されたＡｌ２Ｏ３等の酸化膜は、下部電極１４０や下部補助電極１５０に対する密着成分として機能するため、耐熱金属板１３０と、下部電極１４０や下部補助電極１５０との間の密着強度を高めることができる。なお耐熱金属板１３０に含まれるアルミニウムの含有量が２０ｗｔ％より多くなった場合、耐熱金属板１３０が特殊で高価なものとなるので、アルミニウムの含有量は２０ｗｔ％以下が望ましい。
【００５７】
なお焼結誘電体１６０には、鉛成分、更にはガラス成分を含まない焼結してなる焼結誘電体部材を用いることが望ましい。鉛成分を含まない焼結誘電体１６０とすることで、環境対策が可能となる。また焼結誘電体１６０がガラス成分を含む場合、焼結誘電体１６０の誘電率（ε）が低下し、コンデンサとしての容量値が低下し、信頼性が影響を受ける場合がある。またなおガラス成分や鉛成分を含まない誘電体部材を用いて焼結誘電体１６０を形成するには、ＢＴＯ等を主原料とし、必要な無機系添加剤を加えてなる誘電体材料（あるいは誘電体ペースト）を、８５０℃〜９５０℃で焼成すれば良い。
【００５８】
次に、図７を用いて、内蔵用キャパシタユニット４００の構造や材料について説明する。
【００５９】
図７に示すように、内蔵用キャパシタユニット４００は、焼結誘電体１６０や、下部電極１４０、上部電極１７０等が８５０℃〜９５０℃で、個別あるいは一括焼成されたものである。なお内蔵用キャパシタユニット４００自身の外形、あるいは上部からの投影図は、長方形や正方形のような単純な形状とすることが望ましい。内蔵用キャパシタユニット４００自身の外形を長方形、あるいは正方形とすることで、８５０℃〜９５０℃の熱処理工程において、内蔵キャパシタ部１９０の変形を防止できる。このように、内蔵用キャパシタユニット４００自身の外形を、一般のリードレームのような微細パターン部分を有していない、長方形や正方形のような単純な形状とする。このような単純な外形形状とすることで、この熱処理時に微細パターン部分が変形したり欠落する恐れも無い。また内蔵キャパシタ部１９０を構成するために、ペースト材料等を印刷した後、一括焼成することで、内蔵キャパシタ部１９０としても良い。
【００６０】
更に耐熱金属板１３０を一種の拘束層として機能させることで、焼結時の誘電体はＸＹ方向ではなく、ほぼＺ軸方向に焼結させることができる。（図７においてＸ軸は横方向、Ｙ軸は奥行き、Ｚ軸は縦方向を示す。）この結果、焼結誘電体１６０や、上部電極１７０等のパターン形状は、印刷時から焼結後まで変化せず、高い寸法精度を維持できる。
【００６１】
なお内蔵用キャパシタユニット４００に用いる焼結誘電体１６０の厚みは、３μｍ以上５０μｍ以下、更には５μｍ以上３０μｍ以下、更には厚み７μｍ以上２０μｍ以下が望ましい。厚みが３μｍ未満の場合、焼結誘電体１６０の絶縁信頼性に問題が残る場合があり、厚みが５０μｍを超えた場合、容量密度が低下する場合がある。
【００６２】
なお内蔵用キャパシタユニット４００に用いる耐熱金属板１３０の厚みは５０μｍ以上、３００μｍ以下、更には１００μｍ以上、２００μｍ以下、更には１５０μｍ以下が望ましい。厚みが５０μｍ未満の場合、耐熱金属板１３０の剛性が低下し、取扱い時、即ち個辺化してからの搭載性、またそのときの形状安定性が低下し、焼成時に焼結誘電体１６０が剥がれ、絶縁性に問題が発生する場合がある。また焼結誘電体１６０の厚みが３００μｍを超えた場合、半導体装置１１０の厚みに影響を与える。
【００６３】
なお内蔵用キャパシタユニット４００、あるいは単独ユニット３４０の大きさ（あるいは投影床面積）は１ｍｍ×１ｍｍ以上から３０ｍｍ×３０ｍｍ以下の面積とすることが有用である。１ｍｍ×１ｍｍより小さい場合は、取扱いが難しくなり、内蔵用キャパシタユニット４００の上に固定する半導体チップ２７０の形状が限定される場合がある。また３０ｍｍ×３０ｍｍより大きくなった場合、内蔵用キャパシタユニット４００の実装時に要求される平面性（あるいはコプラナリティ）が低下する場合がある。
【００６４】
［実施の形態３］
実施の形態３では、実施の形態２で説明した内蔵用キャパシタユニットを用いた半導体装置１１０の製造方法について、図７〜図１４を用いて説明する。
【００６５】
図７は、内蔵用キャパシタユニットを、リードフレーム上に導電性接着剤等を用いて搭載する様子を示す断面図である。
【００６６】
図７において、３８０は導電性接着剤であり、導電性接着剤３８０としては、市販のダイアタッチ用導電性Ａｇペースト（樹脂入り）や接着剤、あるいはダイアタッチフィルムを用いる。３９０は矢印である。４００は、内蔵用キャパシタユニットであって、多連ユニット３３０から、個別に切り離されてなる単独ユニット３４０である。なお内蔵用キャパシタユニット４００としては、各種特性検査によって不良品となった単独ユニット３４０を省き、良品と判断された単独ユニットだけを選別して用いる。
【００６７】
図７に示すように、リードフレーム１２０の一部には、導電性接着剤３８０が付与されており、この導電性接着剤３８０の上に、矢印３９０に示すように、内蔵用キャパシタユニット４００を搭載する。導電性接着剤３８０は、導電接着部３００として、内蔵用キャパシタユニット４００を固着する。必要に応じて導電性接着剤は複数箇所に塗布しても良い。
【００６８】
図７の矢印３９０は、内蔵用キャパシタユニット４００を、リードフレーム１２０の上に搭載する様子を示す。図７の矢印３９０に示すように、検査等によって良品と判断された内蔵用キャパシタユニット４００を、導電性接着剤３８０が付与されたリードフレーム１２０の上に搭載する。その後、図８に示すようにして、半導体チップ２７０を搭載する。
【００６９】
図８は、内蔵用キャパシタユニットの上に半導体チップを固定する様子を示す断面図である。図８に示すように、リードフレーム１２０の上には、導電接着部３００を介して、内蔵用キャパシタユニット４００が固定されている。図８の矢印３９０は、接着剤や接着シートからなるダイアタッチ部２８０を介して、半導体チップ２７０を、内蔵用キャパシタユニット４００の上に固定する様子を示す。図８に示すように、リードフレーム１２０は、このリードフレームの左右に多連ユニット状（図示していない）に形成されてなるリードフレーム全体の中の単独ユニット３４０部分だけを抜き出したものである。
【００７０】
図９は、ダイアタッチ部を介して、半導体チップを、内蔵用キャパシタユニットの上に電気的及び機械的に接続した様子を示す断面図である。
【００７１】
ダイアタッチ部２８０は、半導体チップ２７０がウエハ状態の時に貼り付けられたものとしても良い。半導体チップ２７０をダイアタッチ部２８０と一体化しておくことで、半導体チップ２７０を個辺ダイシングする際に、同時にダイアタッチ部２８０も個片化できる。このようにダイアタッチフィルム等からなるダイアタッチ部２８０を、予め半導体チップ２７０に貼り合わせた状態で、図８に示すように内蔵キャパシタ部１９０の上に実装すれば良い。こうすることで、ダイアタッチ部２８０としては、市販の厚み１０μｍ程度の薄いものを使うことができる。
【００７２】
このワイヤーボンディングが行われる直前の状態、ダイボンド工程が完了した時点で改めて容量検査、誘電特性、絶縁性等の各種電気検査を行うことも有用である。
【００７３】
次に図１０〜図１４を用いて、ワイヤーボンディング工程について説明する。
【００７４】
図１０は、半導体チップと、上部電極との間をワイヤーで接続する様子を示す断面図である。図１０に示すように、半導体チップ２７０と、上部電極１７０や上部補助電極１８０との間を第１ワイヤー２００で接続する。ここで第１ワイヤー２００と、上部電極１７０や上部補助電極１８０との間に、電極ボンディング部２４０を形成することは有用である。また半導体チップ２７０と、第１ワイヤー２００との接続部に、半導体ボンディング部２５０を形成することも有用である。
【００７５】
図１０において、半導体チップ２７０上に設けられた半導体ボンディング部２５０と、内蔵キャパシタ部１９０に設けられた上部補助電極１８０との間を、短ワイヤーからなる第１ワイヤー２００で接続している。
【００７６】
図１１は、半導体チップと、下部電極との間をワイヤーで接続する様子を示す断面図である。図１１に示すように、半導体チップ２７０と、下部電極１４０や下部補助電極１５０との間を、第２ワイヤー２１０で接続する。なお半導体チップ２７０と、下部電極１４０との間や、半導体チップ２７０と耐熱金属板１３０との間を、第２ワイヤー２１０で接続しても良い（図示していない）。また下部電極１４０や下部補助電極１５０、耐熱金属板１３０の上に、電極ボンディング部２４０を形成し、この電極ボンディング部２４０に、第１ワイヤー２００や第２ワイヤー２１０等を接続することは有用である。また半導体チップ２７０と、第２ワイヤー２１０との接続部に、半導体ボンディング部２５０を形成することも有用である。
【００７７】
図１２は、上部電極と、リードフレームとの間をワイヤーで接続する様子を示す断面図である。図１２に示すように、上部電極１７０と、リードフレーム１２０との間を、第３ワイヤー２２０で接続する。なお上部電極１７０の代わりに、上部補助電極１８０と、リードフレーム１２０との間を、第３ワイヤー２２０で接続しても良い（図示していない）。ここでリードフレーム１２０と、第３ワイヤー２２０との接続部に、ＬＦボンディング部２６０を形成することも有用である。また下部電極１４０や下部補助電極１５０、耐熱金属板１３０と、第３ワイヤー２２０との間に、電極ボンディング部２４０を形成することは有用である。
【００７８】
このように、電極ボンディング部２４０、半導体ボンディング部２５０、ＬＦボンディング部２６０を設けることで、ワイヤーと各部材との接続安定性を高められる。
【００７９】
図１３は、半導体チップと、リードフレームとの間をワイヤーで接続する様子を示す断面図である。図１３に示すように、半導体チップ２７０と、リードフレーム１２０との間を、第４ワイヤー２３０で接続する。第４ワイヤー２３０をロングワイヤーとすることも有用である。
【００８０】
なお図１０〜図１３で説明したワイヤー接続工程の順序は図１０〜図１３の順番に限定する必要は無い。半導体チップ２７０の仕様や、リードフレーム１２０のピン数等に応じて、図１０〜図１３に示した工程を、適宜、入れ替えれば良い。
【００８１】
図１４は、ボンディング終了後に、市販のモールド樹脂を用いて金型を用いて所定形状にモールドする様子を示す断面図である。図１４に示すように、半導体チップ２７０や、第１ワイヤー２００、第２ワイヤー２１０、第３ワイヤー２２０、第４ワイヤー２３０、内蔵用キャパシタユニット４００を、モールド樹脂であるモールド部２９０で覆うことで、半導体装置１１０の取扱いや信頼性を高められる。樹脂封止工程では、ボンディングワイヤーが流れてワイヤー間の電気的ショートが発生しないことが肝要である。下部補助電極１５０や上部補助電極１８０を形成することで、ボンディングプル強度が高くなり、ボンディングワイヤー形状の安定性が向上する。モールド部２９０は、半導体装置１１０を半導体装置外部と絶縁し、覆うものであれば、樹脂でなくても良い。
【００８２】
その後、所定形状にリード折り曲げ工程を行い、更にリードフレーム１２０のダイパッド部裏面に回りこんだ不要部分となるモールド部２９０等を除去することで、前述の図１に示した、半導体装置１１０となる。このようにモールド部２９０を除去し、内蔵キャパシタ部１９０を搭載したリードフレーム１２０の底部を外部に露出することができる。
【００８３】
なお図６Ａ，６Ｂに示したように、内蔵用キャパシタユニット４００は、外装となるモールド樹脂等は設けていないが、これは図１４で示すように、半導体チップ２７０の外装となるモールド樹脂を共用できるためである。
【００８４】
なお図７〜図１４で、半導体装置は一つ一つの単独ユニット３４０の状態で図示しているが、前述の図３Ａから図６Ｂで示したような、多連ユニット３３０として製造し、最後に単独ユニット３４０として分割すればよい。
【００８５】
［実施の形態４］
実施の形態４を用いて、比較例としてのリードフレームの上に誘電体を形成した場合に発生する問題について説明する。実施の形態４では、本願発明のように、耐熱金属板の上に誘電体を設ける場合と、比較例となるリードフレームの上に直接、誘電体を形成する場合について、図１５〜図１７を用いて説明する。
【００８６】
図１５は、発明者らが、実施の形態等で説明した半導体装置に用いるリードフレームの平面図の一例である。図１５において、４１０は多連リードフレーム、４２０は製品部、４３０は枠部である。枠部４３０とは、例えば半導体チップ２７０（図示していない）や、内蔵用キャパシタユニット４００を実装するための複数の製品部４２０を、Ｙ方向、Ｘ方向に規則正しく、多連リードフレーム４１０として維持するための繋ぎ部分に相当する。（図１５においてＸ軸は横方向、Ｙ軸は縦方向を示す。）４４０はポリイミド補強部、４５０は端子部である。ポリイミド補強部４４０は、微細で複雑な形状をした製品部４２０におけるリードフレーム１２０の端子部４５０の歪みや変形、反り等の発生を防止する。ポリイミド補強部４４０の材料としては、ポリイミドを用いる。４６０はセンター部、４７０はセンター保持部である。センター保持部４７０は、センター部４６０を保持する部分である。本願発明の半導体装置１１０において、内蔵用キャパシタユニット４００は、矢印３９０に示すように、センター部４６０の上に、導電性接着剤３８０等を用いて固定する。
【００８７】
なお図１５に示すリードフレーム１２０は、一枚の金属板を、端子部４５０、センター部４６０、センター保持部４７０、製品部４２０、枠部４３０等に機械加工等でパターニングしたものである。リードフレーム１２０における端子部４５０（あるいは先端部）は、特にワイヤーボンディングに対応すべく、非常に微細で高精度に形成されており、この端子部４５０の位置や形状を、高精度に保つためにポリイミド補強部４４０を形成することが望ましい。
【００８８】
本願発明の比較例として、リードフレーム１２０のセンター部４６０に、焼結性誘電体（図示していない）を、ペースト状としてスクリーン印刷等で所定パターンに、焼成し、焼結させる場合について説明する。この比較例としては、例えば、図１５に示すリードフレーム１２０のセンター部４６０に、焼結性誘電体（図示していない）を、ペースト状としてスクリーン印刷等で所定パターンに、焼成し、焼結させる場合に相当する。
【００８９】
図１６は、比較例の問題について示す平面図である。図１６は、例えば前述の図１５のセンター保持部の上に、キャパシタ用の誘電体材料を印刷形成した後、熱処理（例えば４００℃〜６００℃）した場合に発生する問題について示す平面図の一例である。
【００９０】
図１６において、４８０は変形部、４９０は比較品誘電体部である。比較品誘電体部４９０とは、キャパシタ用に、ペースト状態の誘電体材料を、センター保持部４７０の上に印刷したあと、４００℃〜６００℃程度で熱処理した状態に相当する。ここで４００℃〜６００℃での熱処理とは、たとえば、誘電体ペースト中のバインダー成分（有機成分）が消失したが、誘電体粉末の焼結が始まっていない状態に相当する。
【００９１】
前述の図１５に示したような、ポリイミド補強部４４０で補強されていたリードフレーム１２０であっても、４００℃〜６００℃に加熱した場合、図１６に示すように、変形部４８０が発生する。この変形部４８０とは、これは加熱によってポリイミド補強部４４０が分解され消失した結果、リードフレーム１２０の一部が変形したものである。
【００９２】
なお、図１６における比較品誘電体部４９０は、まだ焼結されていないが、これは焼成タイプの誘電体材料は４００℃〜６００℃では、まだ焼結による収縮が開始されていない場合があるからである。
【００９３】
図１６に示すように、ポリイミド補強部４４０が形成されるリードフレーム１２０であっても、ポリイミド補強部４４０の耐熱温度以上（例えば、４００℃以上）で、熱処理した場合、図１６に示すように、リードフレーム１２０が変形してしまう。一度、リードフレームが変形してしまった場合、この変形を元の高精度な状態にまで戻すことは極めて困難であり、ワイヤーボンディングによる電気接続が難しいことは言うまでもない。
【００９４】
図１７は、リードフレームを、８５０℃〜９５０℃と、誘電体焼成に必要な熱処理を行った場合に発生する問題について示す断面図である。図１７は、前述の図１５、図１６の、ポリイミド補強部４４０が形成されてなるリードフレーム１２０におけるセンター保持部４７０の上に、キャパシタ用の誘電体材料を室温（例えば２０℃〜２５℃）で形成した後、８５０℃〜９５０℃程度で熱処理した場合の多連リードフレームに相当する。
【００９５】
図１７において、５００は変形焼結誘電体部、５１０は欠落部、５２０は変形センター部である。
【００９６】
図１７に示すように、８５０℃〜９５０℃で熱処理されたリードフレーム１２０は、変形部４８０に加えて、欠落部５１０（なお欠落部５１０は、点線で示している）が発生している。この欠落部５１０とは、リードフレーム１２０において高精度が要求される微細部分が変形し、欠落した部分を示す。更にセンター部４６０も変形センター部５２０となることがあるが、この原因の一つは、センター保持部４７０の一部が欠落したり、変形したりするためである。またセンター部４６０が変形してなる変形センター部５２０となった場合、図１６に示した、比較品誘電体部４９０が、図１７に示す変形焼結誘電体部５００となる。これは誘電体部を保持するセンター部４６０の変形につられて、誘電体も変形してしまうためである。更に、誘電体材料は、８５０℃〜９５０℃の熱処理によって焼結する際、収縮するため、更に誘電体の形状が変形し、変形焼結誘電体部５００となる。
【００９７】
図１７に示すように、リードフレーム１２０の一部が変形し、その位置精度が低下した場合、ワイヤーボンディングに対応することが難しい。また誘電体部が変形焼結誘電体部５００となった場合、誘電体自体に割れやマイクロクラック、ショート等が発生しやすくなり、その電気的特性や信頼性が低下する。
【００９８】
一方、本願発明の場合、誘電体を焼結して焼結誘電体１６０としても、リードフレーム１２０は変形することはない。この理由は、本願発明の場合、誘電体は、リードフレーム１２０とは別に用意した、耐熱金属板の上で焼結誘電体１６０として焼成するためである。すなわち、本願発明の半導体装置１１０の場合、熱処理の影響を受けるのは、焼結誘電体１６０等が形成される耐熱金属板１３０の方であり、リードフレーム１２０そのものは誘電体形成時の熱処理の影響を受けない。このため本願発明の半導体装置１１０において、リードフレーム１２０の高精度を保つためのポリイミド補強部４４０は、リードフレーム１２０に固定した状態で、前述の図１４に示すように、モールド樹脂を使ってモールド成型体に内蔵することができる。
【００９９】
［実施の形態５］
実施の形態５を利用して、発明者らが図１５〜図１７の結果を、以下の［表１］、［表２］にまとめる。［表１］は、熱処理後の誘電体の状態について、［表２］は、誘電体の焼成時に発生するリードフレーム（ＬＦ）の問題について、それぞれまとめたものである。なお本願発明品とは、図１〜図１４で説明した本願発明品である。また比較品とは、図１６〜図１７で説明した比較品である。
【０１００】
［表１］熱処理後の誘電体の状態の説明
【０１０１】
【表１】
2015182114.tif 000003
【０１０２】
上記［表１］における誘電体の割れ有無とは、本願の場合と、比較品の場合での８５０℃〜９５０℃で焼成してなる誘電体の外観状態を示すものである。本願発明品の場合、割れも剥がれも発生しなかった（共にＧｏｏｄ、良品であった）。またこの誘電体を用いて作成したコンデンサは、コンデンサとして所定の特性を示した。
【０１０３】
一方、比較品の場合、前述の図１７に示すような、図１７に示すように、割れや変形、剥がれ等が誘電体に発生した。またこの割れや変形、剥がれ等が発生した誘電体を用いて作成したコンデンサは、コンデンサとして機能しなかった。
【０１０４】
［表２］誘電体の焼成時に発生するリードフレーム（ＬＦ）の問題
【０１０５】
【表２】
2015182114.tif 000004
【０１０６】
上記［表２］に示すように、本願発明品において、ＬＦ（リードフレーム）は、誘電体の焼成時に変形も欠落も共に発生することは無いが、これは誘電体をリードフレームとは別の耐熱金属板の上で焼成され、リードフレーム１２０は８５０℃〜９５０℃の熱処理を受けていないためである。この結果、本願発明のＬＦは、リードフレーム１２０へのワイヤーボンディグ性も優れていた。この理由の一つは、本願発明品において、前述の図１５に示すように、ポリイミド補強部４４０が形成された状態で、前述の図１０〜図１３等で説明したワイヤーボンディングできるためである（なお図１０〜図１３、図１等において、ポリイミド補強部４４０は図示していない）。このように本願発明品の場合、誘電体材料は別に用意した耐熱金属板１３０の上で焼成するため、本願発明におけるリードフレーム１２０において、ポリイミド補強部４４０が形成された状態でワイヤーボンディングできる。
【０１０７】
一方、比較品の場合、リードフレーム１２０は、変形し、更にその一部は欠落していた。この理由の一つは、リードフレーム１２０に形成された誘電体を、８５０℃〜９５０℃で焼成する際に、ポリイミド補強部４４０が消失したため、あるいはポリイミド補強部４４０を除去してから焼成加熱処理を行うと容易に変形してしまうためと考えられる。また比較品のように、変形や欠落部分を有するリードフレーム１２０は、ワイヤーボンディングすることはなかったことは言うまでもない。
【０１０８】
以上のように、本願発明は、バイパスコンデンサを形成するための焼結誘電体１６０を、リードフレーム１２０とは別に用意した、耐熱金属板１３０の上に形成するため、リードフレーム１２０は変形し、欠落することが無いため、ワイヤーボンディング性に優れ多ピンに対応したリードフレームパッケージの要件を満たすことができる。
【０１０９】
［実施の形態６］
実施の形態６では、本願発明の半導体装置を用いた半導体実装体について説明する。
【０１１０】
図１８Ａ〜図１８Ｃは、本願発明の半導体装置を用いた半導体実装体を示す側面図と上面図である。
【０１１１】
図１８Ａ〜図１８Ｃにおいて、５３０は配線基板、５４０は半導体実装体である。配線基板５３０としては、市販の多層のガラスエポキシ樹脂基板を用いることができる。図１８Ａ〜図１８Ｃに示す半導体装置１１０とは、実施の形態１等で説明した本願発明の半導体装置１１０である。なお図１において、半導体装置１１０の中に内蔵されている、内蔵用キャパシタユニット４００や、リードフレーム１２０の位置精度を保持するための、ポリイミド補強部４４０は、図示していない。
【０１１２】
図１８Ａの矢印３９０は、本願発明の半導体装置１１０を、配線基板５３０の上に実装する様子を示す。なお半導体装置１１０から伸びたリードフレーム１２０を、配線基板５３０に実装するための半田等は図示していない。
【０１１３】
図１８Ｂは、半導体装置と、配線基板とを有する半導体実装体の側面図に相当する。なお図１８Ｂにおいて、他の半導体や、他のチップ部品等は図示していない。
【０１１４】
図１８Ｃは、半導体装置と、配線基板とを有する半導体実装体の上部図に相当する。なお図１８Ｃにおいて、他の半導体や、他のチップ部品等は図示していない。
【０１１５】
図１８Ｂ，１８Ｃに示すように、本願発明の半導体実装体５４０は、少なくとも、配線基板５３０と、この配線基板５３０の上に実装された半導体装置１１０とを有している。
【０１１６】
以上のように、本願発明の半導体装置１１０や、この半導体装置１１０を用いた半導体実装体５４０を用いることで、高速伝送品質に優れた各種車載ディスプレイや携帯端末や高品位ディスプレイの更なる高解像度化が可能となる。これは本願発明の半導体装置１１０に内蔵された内蔵用キャパシタユニット４００が、過渡応答良く電荷を供給できるため、高速動作時の電源品質を高め、結果として半導体チップの信号回路においてジッターを大幅に低減するためである。
【０１１７】
更にいえば、生産性、コスト力のみならず耐振動性に優れたリードフレームパッケージを用いて高速伝送品質を高められることができるため、これからますます高速画像処理が求められる車載分野において、非常に好適なデバイスを提供することができる。また、外部からのノイズに対し、電源電圧の揺れを抑制できる等、ノイズ耐性が向上したデバイスも提供できる。
【０１１８】
［実施の形態７］
実施の形態７では、本願発明の半導体装置や、本発明の半導体実装体について、発明者らが評価した高速伝送品質測定結果について、［表３］、［表４］を用いて説明する。
【０１１９】
［表３］は、発明者らが試作した従来例、比較例を含む半導体装置１１０のジッター低減効果について評価した結果の一例である。
【０１２０】
［表３］は、従来例（キャパシタを内蔵していない場合）、比較例１（本願発明の一部だけを実施した場合）、比較例２（焼結誘電体１６０の代わりに、焼結していない従来の樹脂入りの誘電体を用いた場合）、本願発明の実施例（実施例１〜４）との構造を、互いに比較、対比させるものである。
【０１２１】
［表３］において、従来例とは、内蔵用キャパシタユニット４００を設けていないＱＦＰパッケージ構成である（すなわち容量密度は０）である。
【０１２２】
図１９は、［表３］における比較例１の構成を示す断面図である。図１９において、５５０は比較品である。図１９に示すように、比較品５５０は、［表３］における比較例１に相当し、半導体チップ２７０と、リードフレーム１２０との間を、複数の第４ワイヤー２３０ａ、２３０ｂで接続することで、ＥＳＲ（透過直列抵抗）等を改善している。
【０１２３】
［表３］における比較例１とは、内蔵用キャパシタユニット４００を内蔵しているサンプルであるが、半導体チップ２７０と、内蔵用キャパシタユニット４００との間は、第２ワイヤー２１０だけで接続している。すなわち、比較例１の構造において、内蔵用キャパシタユニット４００を構成している、上部電極１７０や上部補助電極１８０と、半導体チップ２７０との間は、電気的に接続されていない（半導体チップ２７０に、コンデンサは接続されていない、すなわち容量密度は０）である。なお比較例１における内蔵用キャパシタユニット４００は、Ａｌ（アルミニウム）を含む厚み１００μｍのステンレス箔を用いている。このように比較例１は、図１９に示すように、半導体チップ２７０と、リードフレーム１２０との間を、複数の第４ワイヤー２３０ａ、２３０ｂで接続することで、ＥＳＲ（透過直列抵抗）等を改善したものである。
【０１２４】
［表３］における比較例２とは、内蔵用キャパシタユニットを構成する誘電体材料として、ＢＴＯ粉をエポキシ樹脂中に分散してなる誘電体ペースト（Ｋ＝３０）と、厚み１８μｍの銅箔とを組合せたものを用いた場合である（図示していない）。比較例２の場合、容量密度が、７ｐＦ／ｍｍ２と低かったが、容量０．１７ｎＦのキャパシタを内蔵したものと同じであり、誘電体ペーストの誘電率が低いことが影響したと思われる。また比較例２のサンプルは、容量密度が低く、Ｐｏｏｒ（望ましくない結果）であった。
【０１２５】
［表３］における実施例１とは、誘電体材料としてＢＴＯ（Ｋ＝５００）を用いたサンプルである。実施例１において、耐熱金属板１３０として、アルミニウムを含むステンレス箔（厚み５０μｍ）を用いた。なお実施例１において、下部電極１４０や上部電極１７０はＡｇＰｄ電極とし、下部補助電極１５０や上部補助電極１８０は設けていない。この結果、実施例１の場合、内蔵用キャパシタユニット４００の容量密度は４００ｐＦ／ｍｍ２と高いものが得られた。しかしながら、試作した内蔵用キャパシタユニット４００、母数ｎ＝５個中に、良品は２個、ＮＧ品は３個であった。このＮＧ品は、キャパシタの電気検査においてショートが発生していたものである。以上より、耐熱金属板１３０の厚みを５０μｍと薄くした場合、下部補助電極１５０や上部補助電極１８０を設けていないと、耐熱金属板の耐力が低下し、ワイヤーボンディング時に発生する力や熱によって、焼結誘電体１６０にマイクロクラック等が発生する場合があることが判る。
【０１２６】
［表３］における実施例２とは、誘電体材料としてＢＴＯ（Ｋ＝５００）を用いた焼結誘電体１６０を含むサンプルである。実施例２において、耐熱金属板１３０として、アルミニウムを含むステンレス箔（厚み５０μｍ）を用いた。なお実施例２において、下部電極１４０や上部電極１７０はＡｇＰｄ電極とし、更に下部補助電極１５０や上部補助電極１８０となるＡｇ電極を設けている。そしてワイヤーボンドは、この下部補助電極１５０や上部補助電極１８０の上に行った。［表３］に示すように、実施例２において、内蔵用キャパシタユニット４００の容量密度は４００ｐＦ／ｍｍ２と高いものが得られた。またワイヤーボンディングによっても、キャパシタにダメージ等は発生しなかった。これは、実施例２に示すように、耐熱金属板１３０の厚みを５０μｍと薄くしたにも関わらず、下部補助電極１５０や上部補助電極１８０を形成したからと思われる。これはワイヤーボンディング時に発生する力や熱を、この下部補助電極１５０や上部補助電極１８０が吸収、緩和することによって、焼結誘電体１６０にマイクロクラック等の発生を抑制したためと思われる。
【０１２７】
［表３］における実施例３とは、誘電体材料としてＢＴＯ（Ｋ＝５００）を用いた焼結誘電体１６０を含むサンプルである。実施例３において、耐熱金属板１３０として、アルミニウムを含むステンレス箔（厚み１００μｍ）を用いた。なお実施例３において、下部電極１４０や上部電極１７０はＡｇＰｄ電極とし、更に下部補助電極１５０や上部補助電極１８０となるＡｇ電極を設けている。そしてワイヤーボンドは、この下部補助電極１５０や上部補助電極１８０の上に行った。［表３］に示すように、実施例３において、内蔵用キャパシタユニット４００の容量密度は４００ｐＦ／ｍｍ２と高いものが得られた。またワイヤーボンディングによっても、キャパシタにダメージ等は発生しなかった。これは下部補助電極１５０や上部補助電極１８０を形成した場合、ワイヤーボンディング時に発生する力や熱を、この下部補助電極１５０や上部補助電極１８０が吸収、緩和することによって、焼結誘電体１６０にマイクロクラック等の発生を抑制したためと思われる。またダイパッドが小さい場合であっても、ワイヤーボンディグ性は良好であった。
【０１２８】
［表３］における実施例４とは、誘電体材料としてＢＴＯ（Ｋ＝５００）を用いた焼結誘電体１６０を含むサンプルである。実施例４において、耐熱金属板１３０として、アルミニウムを含むステンレス箔（厚み１００μｍ）を用いた。なお実施例４において、下部電極１４０や上部電極１７０はＡｇＰｄ電極とし、更に下部補助電極１５０や上部補助電極１８０となるＡｇＰｄ電極を設けている。そしてワイヤーボンドは、この下部補助電極１５０や上部補助電極１８０の上に行った。［表３］に示すように、実施例４において、内蔵用キャパシタユニット４００の容量密度は４００ｐＦ／ｍｍ２と高いものが得られた。またワイヤーボンディングによっても、キャパシタにダメージ等は発生しなかった。これは、実施例４に示すように、耐熱金属板１３０の厚みを５０μｍと薄くしたにも関わらず、下部補助電極１５０や上部補助電極１８０を形成した場合、ワイヤーボンディング時に発生する力や熱を、この下部補助電極１５０や上部補助電極１８０が吸収、緩和することによって、焼結誘電体１６０にマイクロクラック等の発生を抑制したためと思われる。またダイパッドが小さい場合であっても、ワイヤーボンディグ性は良好であった。また実施例２の場合、ダイパッドの面積の大小等によって、ワイヤーボンディング性に問題が発生する場合があった。
【０１２９】
実施例３、４に示すように、ＡｇやＡｇＰｄ電極によって下部補助電極１５０や上部補助電極１８０を形成した場合、ダイパッドを小さくしても、焼結誘電体１６０にダメージを与えることが無いことが判る。
【０１３０】
なお上記実施例１〜４の構成は、図１で図示したものである。
【０１３１】
［表３］本願発明の内蔵用キャパシタユニットを搭載したリードフレームパッケージＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）の発明品（実施例１〜４）と、比較例（比較例、比較例１、２）との構成の比較表の一例
【０１３２】
【表３】
2015182114.tif 000005
【０１３３】
次に、［表４］を用いて、本願発明の内蔵用キャパシタユニットを搭載したリードフレームパッケージＱＦＰの伝送特性について比較する。
【０１３４】
内蔵用キャパシタユニットを搭載したリードフレームパッケージＱＦＰの伝送特性は、Ｇｐｂｓレベルでの高速伝送での特性評価となる。このようなＧｂｐｓレベルの高速伝送特性の測定方法としては、各種水準のＱＦＰサンプル（２１６ｐｉｎ、２４ｍｍ□で統一したリードフレーム１２０となるＱＦＰを作成し、ここに搭載する半導体チップ２７０としては、内製したベアの高速通信用ＬＳＩを使用して、一水準で統一した）を評価ボード上のソケットに挿入した後、ＧＨｚ帯波形を観測できるオシロスコープを用いてジッター（ＪＩＴＴＥＲ）測定を実施している。ジッター測定値は、ばらつきが大きいため、Ｎ＝５個、各５回測定値、のべ２５回の測定を行い、その測定値の平均値を［表４］に記載した。
【０１３５】
［表４］本願発明の内蔵用キャパシタユニットを搭載したリードフレームパッケージＱＦＰの発明品（実施例１〜４）と、比較例（比較例、比較例１、２）との伝送特性の比較表の一例
【０１３６】
【表４】
2015182114.tif 000006
【０１３７】
［表４］は伝送特性の比較結果の一例である。［表４］における従来例はキャパシタを内蔵していない場合の伝送特性の一例である。［表４］における比較例１は、前述の図１９に示した場合の伝送特性の一例である。［表４］における比較例２は、誘電体として、焼結誘電体１６０の代わりに、焼結していない従来の誘電体を用いた場合の伝送特性の一例である。［表４］において実施例１〜４は、本願発明のベストモードであり、例えば前述の図１で示したものである。
【０１３８】
従来例は文字通り、通常のリードフレームパッケージを評価ボードにソケットを介して実装したもので、必要なバイパスコンデンサ（０．１μＦ、１μＦの各種容量バイパスコンデンサを実装）は、全て評価ボード上に実装されている。従来例の場合、ＬＳＩ電源端子からバイパスコンデンサまで、リードフレーム、ボンディングワイヤー、評価ボード上の配線等、トータル長さが長くなることで、配線長に起因するＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が増加し、その結果、電源インピーダンスが増加した。その結果、従来例の場合、［表４］に示すように、３Ｇｂｐｓ、６Ｇｂｐｓのクロックジッター及びデータジッターが、共に増加した。その結果、従来例の場合、商品としての特性を満足させるための内部の規格値が満足できなかった。
【０１３９】
比較例１は、敢えて内蔵用キャパシタユニットを搭載したリードフレームパッケージを作成し、接地電極（ＧＮＤ）用のワイヤーは、キャパシタユニットに接続させながら、電源用（ＶＤＤ）のワイヤーのみ、半導体チップからリードフレームへ直接、接続を行ったものである。
【０１４０】
この比較例１と実施例３，４とを比較すると、構成要素は、ほぼ同じで、電源ワイヤーの接続の仕方のみ、異なっている。その結果、比較例１の場合、高速伝送特性であるジッター測定値で、問題が発生した。特に、３Ｇｂｐｓ，６Ｇｂｐｓ共に３０ｐｓｅｃ以上で、ジッターの優位性が、キャパシタユニット搭載及び直接接続の効果として現れている。短ワイヤー、即ち低ＥＳＬで半導体チップ２７０の電源端子と内蔵用キャパシタユニット４００の電源端子部分とを接続する効果が明確に現れている。
【０１４１】
一方、比較例２は、市販のシート状キャパシタを内蔵用コンデンサユニットとして活用し、搭載、及びワイヤーボンド接続した結果である。比較例２に示すように、従来の市販のシート状キャパシタ（即ち、ＢＴＯ等の誘電体粉末をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に分散させてなる熱硬化型誘電体ペーストを用いたシート状キャパシタ）は、電極に銅箔を活用できるというメリットを有する一方、樹脂に誘電体フィラーを充填させた誘電体層構造となるため、比誘電率が小さくなる。発明者らの試作結果では、搭載できる容量値は０．１７ｎＦ程度と低かった。そのため比較例２の場合、僅かながらジッター低減効果は見られるものの殆ど測定ばらつきの範囲に収まるレベルの効果に止まった。
【０１４２】
また比較例２として試作したシート状キャパシタの場合、リジッド性（あるいは剛性）が低いため、ダイパッドが小さいリードフレームを用いた場合は、ワイヤーボンディングの形成が困難な箇所が多数発生した。更に、比較例２の場合、ワイヤーボンディングに伴うキャパシタの絶縁性が破壊される箇所が一部認められ、デバイス成立性の観点からも問題があることが認められた。
【０１４３】
一方、アルミニウムを含む耐熱性のステンレス金属体上にＢＴＯ焼結体を形成した内蔵用キャパシタユニット４００を搭載した実施例１〜４では、全て初期特性においては比較例、従来例と比較して、ジッターを約３０ｐｓｅｃ以上低減させる顕著な効果が認められた。
【０１４４】
例えば、実施例１（誘電体としてＢＴＯを使った焼結誘電体１６０や、下部電極１４０や上部電極１７０をＡｇＰｄ電極としたもの）では、３Ｇｂｐｓにおけるクロックジッターは４９ｐｓｅｃ、６Ｇｂｐｓでのクロックジッターは４９ｐｓｅｃ、６Ｇｂｐｓにおけるデータジッターは７８ｐｓｅｃと優れた結果が得られた。なお実施例１において、耐衝撃実験を行った場合、場合によっては、問題が発生する場合があったが、これはＱＦＰの形状等を最適化することで、対応（Ｇｏｏｄ）とすることができる場合がある。
【０１４５】
以上、実施例１〜４の結果をまとめると、以下の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が判った。
【０１４６】
（Ａ）ワイヤーボンディングの接続面となる電極構成をＡｇＰｄ電極のみの構成とすると、ボンディングは可能であるが、電極厚みが十分に確保できずプル強度を確保できない場合がある。こうした場合、補助電極としてＡｇＰｄ電極上にＡｇ電極を、２０μｍ程度を選択的に印刷形成してワイヤーボンディングすることで、非常に良好なワイヤーボンディング性が得られる。即ち、ボンディングに伴う誘電体層の損傷を回避することが出来、且つ、容量密度その他の誘電特性を損なわないことが可能となる。
【０１４７】
（Ｂ）アルミニウムを含む耐熱性ステンレス金属体の箔厚みを３０μｍ、５０μｍ、１００μｍ、２００μｍと変えて検討した結果、３０μｍ厚、５０μｍ厚では、ダイパッドサイズが小さい時は、ボンディング困難な箇所が発生することがあった。また３０μｍ、５０μｍ厚では、内蔵用キャパシタユニット４００を搭載する工程で、曲がる、変形する等の不具合が発生する場合があった。一方、２００μｍ厚の耐熱性の金属板１３０（あるいは耐熱性金属箔）を採用すると、ワイヤーボンディングするための高さを十分に確保できない設計上の問題が発生し、活用できる範囲が限定される場合があった。なお［表３］、［表４］には、アルミニウムを含むステンレス箔（耐熱金属板１３０）について、５０μｍ厚、１００μｍ厚の場合だけを抜粋記載したものであり、３０μｍ、２００μｍ等の結果は記載していない。
【０１４８】
（Ｃ）補助電極としてＡｇ電極、あるいはＡｇＰｄ電極を用いた場合を、実施例３，４として比較すると、初期特性比較においては、何れも優れたジッター低減特性を示した。しかし、熱衝撃試験を行った場合、ＡｇＰｄ電極上に厚付けでＡｇＰｄ電極を選択的に積層形成した場合のみ、電極間の剥離（例えば、上部補助電極１８０と、ベタ形状の上部電極１７０との界面部分）が発生する場合があった。こうした場合、下部補助電極１５０や、上部補助電極１８０としては、電極中のＡｇ割合を８０質量％以上、９０質量％以上、９５質量％以上と、Ａｇ割合を増加させることが望ましい。以上、補助電極材料としてはＡｇＰｄ電極より、Ａｇ電極がより好適であることが認められた。
【０１４９】
なお本願発明において、耐熱金属板を耐熱金属箔と呼んでも良い。耐熱金属板も、耐熱金属箔も、実質的に同じである。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明によれば、上記のように、半導体装置に内蔵するキャパシタを、耐熱金属板上に形成した焼結誘電体を含むものとすることで、キャパシタの容量を飛躍的に高めることができ、ハイビジョン、更には２Ｋ、４Ｋ等の高速信号処理が要求されている電子機器において、高速信号処理を行うに当たっては、ジッターを大幅に低減し、機器の性能を高めることができる。
【符号の説明】
【０１５１】
１１０    半導体装置
１２０    リードフレーム
１３０    耐熱金属板
１４０    下部電極
１５０    下部補助電極
１６０    焼結誘電体
１７０    上部電極
１８０    上部補助電極
１９０    内蔵キャパシタ部
２００    第１ワイヤー
２１０    第２ワイヤー
２２０    第３ワイヤー
２３０，２３０ａ，２３０ｂ    第４ワイヤー
２４０    電極ボンディング部
２５０    半導体ボンディング部
２６０    ＬＦボンディング部
２７０    半導体チップ
２８０    ダイアタッチ部
２９０    モールド部
３００    導電接着部
３１０    補助線
３２０    隙間部
３３０    多連ユニット
３４０    単独ユニット
３５０    ダミー電極
３６０    ボンディングエリア
３７０    点線
３８０    導電性接着剤
３９０    矢印
４００    内蔵用キャパシタユニット
４１０    多連リードフレーム
４２０    製品部
４３０    枠部
４４０    ポリイミド補強部
４５０    端子部
４６０    センター部
４７０    センター保持部
４８０    変形部
４９０    比較品誘電体部
５００    変形焼結誘電体部
５１０    欠落部
５２０    変形センター部
５３０    配線基板
５４０    半導体実装体
５５０    比較品
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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