(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材の一方の面に該金属基材に形成する接続端子の平面配置に合わせて凹部を形成し、
前記凹部の内面と開口縁とを前記金属基材を溶解するエッチング液で溶解されない金属からなるめっき膜により被覆した後、
前記金属基材の表面をエッチングすることにより、前記めっき膜を前記凹部の開口縁に被着しためっき膜の部位が金属基材の表面から離間してフランジ部となる接続端子に形成し、
該接続端子が形成された金属基材の一方の面に半導体素子を搭載し、
該半導体素子の電極端子と前記接続端子の底面とをワイヤボンディングし、
前記半導体素子、ボンディングワイヤおよび前記接続端子を含む前記金属基材の一方の面側を樹脂封止し、前記金属基材をエッチングにより溶解除去して前記接続端子を外面に露出させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
金属基材の一方の面に該金属基材に形成する接続端子の平面配置に合わせて金属基材を露出させて形成したレジストパターンをマスクとして前記金属基材をエッチングすることにより前記凹部を形成し、
前記レジストパターンを除去した後、前記凹部の内面と開口縁とを露出して形成しためっき用レジストパターンを形成して電解めっきを施すことにより、前記凹部の内面と開口縁とを前記金属基材を溶解するエッチング液で溶解されない金属からなるめっき膜により被覆することを特徴とする請求項１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】
本発明は半導体素子を封止する樹脂封止部と一体に外部接続端子を構成する樹脂バンプを有する半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は樹脂封止部と一体に形成した樹脂バンプにより外部接続端子を形成した半導体装置の断面図を示す。同図で１０は半導体素子、１２は樹脂封止部、１４は外部接続端子である。外部接続端子１４は樹脂封止部１２の底面から突出して形成された樹脂バンプ１６の外面に金属膜１８が被着して形成される。半導体素子１０の電極端子と金属膜１８とはボンディングワイヤ２０を介して電気的に接続される。２２は半導体素子１０の裏面側を保護するための樹脂であり、半導体素子１０の裏面が樹脂封止部１２の外面に露出しないよう保護する。
【０００３】
図７は半導体装置の底面図を示す。外部接続端子１４は半導体素子１０を囲む位置に配置されており、各々の外部接続端子１４の金属膜１８と半導体素子１０の電極端子とがワイヤボンディングされて電気的に接続される。このように、半導体素子１０と外部接続端子１４の金属膜１８とをボンディングワイヤ２０で直接接続した構造により、外部接続端子とボンディングワイヤとの間に配線パターンを設ける必要がなく、配線パターンを引き回すスペースが不要となり、半導体装置の小型化を図ることが可能になる。
【０００４】
図８に上記の半導体装置の製造方法を示す。まず、銅箔等の金属基材３０の表面にレジストを塗布し、露光、現像して外部接続端子１４を形成する部位を露出させたレジストパターン３２を形成する（図８(a))。次に、レジストパターン３２をマスクとして金属基材３０をエッチングし凹部３４を形成する（図８(b))。次に、凹部３４の内面にめっきを施して金属膜１８を形成する（図８(c))これにより、上部が開口する皿状に金属膜１８が形成され半導体素子とワイヤボンディングされる接続端子が形成される。
次に、半導体素子１０を保護する樹脂２２により半導体素子１０を金属基材３０の素子搭載部に搭載し、半導体素子１０の電極端子と凹部３４の底面の金属膜１８との間をワイヤボンディングする（図８(d))。
【０００５】
次いで、半導体素子１０が搭載された金属基材３０の片面を樹脂封止装置により樹脂封止する（図８(e))。
半導体装置はこの樹脂封止した状態から金属基材３０をエッチングにより溶解除去することによって得られる。なお、金属膜１８はエッチング液によっては溶解されない材料を使用し、金属基材３０がエッチングされて除去されることにより、図８に示すように、樹脂封止部１２の外面に外部接続端子１４が露出した形態の半導体装置が得られる。
なお、金属基材３０をエッチングにより溶解して除去するかわりに、金属膜１８、樹脂封止部１２等を金属基材３０から剥離可能に形成し、樹脂封止後に樹脂封止部１２を金属基材３０から剥離して分離することによって半導体装置を得ることもできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の半導体装置は樹脂封止する際に半導体素子１０を樹脂封止部１２によって封止するとともに、凹部３４内に樹脂を充填して樹脂バンプ１６を形成し、樹脂バンプ１６の外表面に金属膜１８が形成されてバンプ状の外部接続端子１４が形成される。バンプの高さは０．３ｍｍ程度であり、これに合わせて金属基材３０に形成する凹部３４の深さが設定される。
【０００７】
凹部３４の内面にはめっきにより金属膜１８が形成され、樹脂封止した際に金属膜１８が樹脂バンプ１６の外面に被着される。図８(d) で金属膜１８は上端縁がレジストパターン３２の膜厚分だけ金属基材３０の表面から突出している。したがって、金属基材３０に半導体素子１０を搭載して樹脂封止すると、樹脂封止部１２の内部に金属膜１８の上端部が若干入り込む。このように金属膜１８の上端部が樹脂封止部１２に入り込むようにすることにより、樹脂バンプ１６の外面に金属膜１８が貼りつくことによる保持力に加えて金属膜１８の保持力を向上させることができる。しかしながら、樹脂と金属膜１８との接着力が不十分な場合には金属膜１８が剥離するという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、このような樹脂バンプの外面に金属膜が被着されて成る外部接続端子を有する半導体装置における問題を解消すべくなされたものであり、外部接続端子の金属膜の剥離、脱落を防止して信頼性の高い製品として提供することができる半導体装置の好適な製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、金属基材の一方の面に該金属基材に形成する接続端子の平面配置に合わせて凹部を形成し、前記凹部の内面と開口縁とを前記金属基材を溶解するエッチング液で溶解されない金属からなるめっき膜により被覆した後、前記金属基材の表面をエッチングすることにより、前記めっき膜を前記凹部の開口縁に被着しためっき膜の部位が金属基材の表面から離間してフランジ部となる接続端子に形成し、該接続端子が形成された金属基材の一方の面に半導体素子を搭載し、該半導体素子の電極端子と前記接続端子の底面とをワイヤボンディングし、前記半導体素子、ボンディングワイヤおよび前記接続端子を含む前記金属基材の一方の面側を樹脂封止し、前記金属基材をエッチングにより溶解除去して前記接続端子を外面に露出させることを特徴とする。
【００１０】
また、金属基材の一方の面に該金属基材に形成する接続端子の平面配置に合わせて金属基材を露出させて形成したレジストパターンをマスクとして前記金属基材をエッチングすることにより前記凹部を形成し、前記レジストパターンを除去した後、前記凹部の内面と開口縁とを露出して形成しためっき用レジストパターンを形成して電解めっきを施すことにより、前記凹部の内面と開口縁とを前記金属基材を溶解するエッチング液で溶解されない金属からなるめっき膜により被覆することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る半導体装置の製造方法は前述した従来の半導体装置の製造方法と基本的に同様である。すなわち、一方の面に接続端子を形成した金属基材に半導体素子を搭載し、半導体素子の電極端子と金属基材に設けた接続端子とをワイヤボンディングによって電気的に接続し、半導体素子を搭載した金属基材の片面を樹脂封止した後、金属基材をエッチングして溶解除去することによって半導体装置を得ることができる。
【００１３】
本発明に係る半導体装置及びその製造方法で特徴とする点は、金属基材に形成する接続端子の形状と接続端子の形成方法にある。
以下では、まず、半導体装置の製造方法について説明する。
図１は半導体素子を搭載する金属基材４０に半導体素子と電気的に接続される接続端子を形成するまでの工程を示す。
図１(a) は半導体素子を搭載する金属基材４０である。金属基材４０は半導体素子を搭載して樹脂封止した後、従来例と同様にエッチングにより溶解して除去する。したがって、金属基材４０としてはエッチングにより容易に溶解される材料を選択する。
【００１４】
図１(b) は、金属基材４０の一方の表面にコイニング加工を施し、接続端子を形成する部位に合わせて金属基材４０の表面に第１の凹部４２を形成した状態を示す。この第１の凹部４２は皿状に形成する接続端子の端周縁にフランジ部を形成するために設けるもので、接続端子を形成する金属膜の厚さと同程度の深さ（０．０１ｍｍ程度）に形成する。第１の凹部４２は金属基材４０をエッチングして形成することもできるが、０．０１ｍｍ程度のきわめて浅い凹部を形成する場合はコイニング加工が有効である。
【００１５】
次に、金属基材４０の両面に感光性のレジストを塗布しレジスト膜４４によって金属基材４０の表面を被覆し（図１(c))、第１の凹部４２を形成した面のレジスト膜４４を露光、現像して第１の凹部４２の底面を露出させたレジストパターン４４ａを形成する（図１(d))。レジストパターン４４ａは第１の凹部４２の底面を露出させるように金属基材４０の表面を被覆して設ける。なお、レジストパターン４４ａは第１の凹部４２の内壁面を被覆するように設けるもので、第１の凹部４２の底面の周縁部分はレジストの厚さ分だけ被覆されている。４４ｂが第１の凹部４２の内壁面を被覆しているレジストである。
【００１６】
次に、レジストパターン４４ａをマスクとして金属基材４０をエッチングし第２の凹部５０を形成する（図１(e))。レジストパターン４４ａは第１の凹部４２の底面を除いて金属基材４０を被覆しているから、このエッチングによって第１の凹部４２の底部がエッチングされ、図１(e) に示すような第２の凹部５０が形成される。
第２の凹部５０は突起状に樹脂バンプ１６を形成するためのものである。したがって、レジストパターン４４ａをマスクとして金属基材４０をエッチングする場合は、樹脂バンプ１６の突出寸法に合わせて第２の凹部５０が形成されるようにする。
【００１７】
次に、レジストパターン４４ａを溶解して除去する（図１(f))。レジストパターン４４ａを除去することにより、第１の凹部４２と第２の凹部５０とによって開口部の周縁に段差部５２が形成された凹部が形成される。凹部の開口縁に形成された段差部５２は第１の凹部４２の内壁面部分をレジスト４４ｂにより被覆して第１の凹部４２の底面をエッチングしたことによって形成されたものである。こうして、第 1の凹部４２と第２の凹部５０によって金属基材４０に形成された凹部の開口縁に段差部５２が形成される。
【００１８】
次に、金属基材４０の両面にめっき用のレジストを塗布し、凹部および段差部５２を除いて金属基材４０の両面が被覆されるようにめっき用レジストパターン５４を形成する。めっき用レジストパターン５４は感光性レジストを使用し、露光、現像することによって、第１の凹部４２と第２の凹部５０によって形成された凹部の内面を露出させて形成する。図１(g) がめっき用レジストパターン５４により金属基材４０を被覆した状態である。
【００１９】
図１(h) はめっき用レジストパターン５４をマスクとして金属基材４０に電解めっきを施し、凹部の内面と凹部の開口縁にめっき膜５６を形成した状態を示す。めっき膜５６は樹脂バンプ１６の外面に被着される金属膜１８を形成するためのもので、電解めっきを施すことにより、凹部の内面と開口縁に形成される。
図１(h) に示すように、段差部５２の外側をめっき用レジストパターン５４によって被覆してめっきする方法は、段差部５２があることにより、めっき用レジストパターン５４と金属基材４０との貼着部分にめっき液が侵入することを防止して確実なめっきができるという利点がある。
【００２０】
なお、電解めっきによってめっき膜５６を形成する場合、単層に形成してもよいし、複数層に形成することもできる。ただし、後工程で金属基材４０をエッチングにより溶解して除去するから、めっき膜５６はこの金属基材４０をエッチングするエッチング液によって溶解されないものでなければならない。
めっき膜５６としては、たとえば、金属膜１８の最外面になる最外層にパラジウムめっき、２層目にニッケルめっき、最内層にボンディング性と耐久性に優れた金めっきを施すといったことが可能である。金属基材４０として銅を使用する場合は、銅のエッチング液によってパラジウムめっきが侵されないし、パラジウムめっき層ははんだ付け性が良いといった利点がある。
【００２１】
図１(i) はめっき用レジストパターン５４を溶解して除去した状態で、凹部の内面と開口縁にめっき膜５６が被着されている。
図１(j) は最後に金属基材４０の表面をエッチングし、前記めっき膜５６を凹部の開口縁に被着しためっき膜の部位を金属基材４０の表面から離間させ、接続端子５８を形成した状態である。
金属基材４０をエッチングする厚さは約０．０５ｍｍ程度である。もちろん、金属基材４０をエッチングする際には、めっき膜５６が溶解されないよう、エッチング液、めっき膜５６の材料を選択して行う。接続端子５８は皿状に形成され、周縁部にフランジ部５８ａが形成され、フランジ部５８ａが金属基材４０の表面から離間して金属基材４０に支持される。
【００２２】
なお、このエッチング工程では金属基材４０の両面をエッチングしてもよいし、めっき膜５６を設けた片面のみをエッチングしてもよい。
金属基材４０は半導体素子１０を搭載するキャリア基板として使用するから一定の強度（厚さ）が必要である。金属基材４０の下面もエッチングする場合はエッチングによって溶解される厚さを考慮して当初の金属基材４０を選択する。銅箔を金属基材４０として使用する場合は０．１５ｍｍ程度の厚さのものを用いれば十分である。
【００２３】
図２に、上記製造方法によって得られた接続端子５８を形成した金属基材４０の平面図を示す。金属基材４０は短冊状のものに限られないが、この実施形態では短冊状に形成した金属基材４０に半導体素子を搭載する搭載部１０ａを金属基材４０の長手方向に所定間隔で配置し、各々の搭載部１０ａを囲むように接続端子５８が配置されている。
【００２４】
図３に金属膜１８によって接続端子５８を形成した金属基材４０を使用して半導体装置を製造する方法を示す。
接続端子５８を形成した金属基材４０を用いて半導体装置を製造する方法は、基本的に従来の方法と変わらない。
すなわち、まず、金属基材４０に半導体素子１０を搭載した後、半導体素子１０の電極端子と接続端子５８の底面との間をワイヤボンディングする。接続端子５８は皿状に形成され、開口部の周縁にフランジ部５８ａが設けられている。接続端子５８の底面にワイヤボンディングしやすくするため、接続端子５８の底面の形状をワイヤボンディング時にボンディングツールが移動する方向に細長く形成することも有効である。
【００２５】
半導体素子１０の電極端子と接続端子５８とをワイヤボンディングした後、金属基材４０の半導体素子１０が搭載された片面側で半導体素子１０を樹脂封止する。（図３(b))。樹脂封止範囲は半導体素子１０、ボンディングワイヤ２０、接続端子５８を含む範囲である。
樹脂封止により接続端子５８の内部に樹脂が充填され、樹脂バンプ１６が形成されるとともに、接続端子５８の開口縁に設けたフランジ部５８ａの下側に樹脂が回り込んで樹脂成形される。
接続端子５８を形成する際に金属基材４０の表面からフランジ部５８ａが離間するようにしたのは、樹脂封止した際にフランジ部５８ａの下側に樹脂を回り込ませ、接続端子５８を樹脂で逆止できるようにするためである。なお、フランジ部５８ａは逆止できる形態のものであればとくにその形状が限定されるものではない。たとえば、接続端子５８の開口縁を一周するように設けてもよいし、開口縁の周方向に部分的に形成することも可能である。
【００２６】
図４は、半導体素子１０を樹脂封止した後、金属基材４０を溶解して半導体装置を得た状態を示す。
得られた半導体装置の断面図を示す。樹脂バンプ１６の外面に接続端子５８によって形成された金属膜１８が被着され、外部接続端子１４がバンプ状に形成されている。樹脂バンプ１６の外面を被覆する金属膜１８は接続端子５８のフランジ部５８ａ（１８ａ）が樹脂封止部１２の内部に入り込んで樹脂成形されることにより、樹脂封止部１２から抜け止めされて樹脂封止部１２から剥離したり脱落したりしないように保持される。
半導体素子１０と外部接続端子１４とは半導体素子１０の電極端子と金属膜１８の底面との間がワイヤボンディングされて電気的に接続される。
【００２７】
図５は半導体装置の製造に使用する接続端子５８を有する金属基材４０の他の製造方法を示す。本製造方法はエッチング方法のみによって接続端子５８を有する金属基材４０を形成することを特徴とする。
図５(a) は金属基材４０の両面にレジストを塗布し、接続端子５８を形成する部位に合わせて金属基材４０を露出させたレジストパターン４４ａを形成した状態を示す。
次に、レジストパターン４４ａをマスクとして金属基材４０をエッチングし、凹部５１を形成する（図５(b))。
【００２８】
次に、レジストパターン４４ａを除去した後、めっき用レジストパターン５４を形成する（図５(c))。このめっき用レジストパターン５４は凹部５１の内面を露出させるとともに、凹部５１の開口縁が露出するように形成する。４０ａが凹部５１の開口縁の露出部である。
次に、電解めっきを施して凹部５１の内面と凹部５１の開口縁の露出部４０ａをめっき膜５６によって被覆する（図５(d))。
【００２９】
図５(e) はめっき用レジストパターン５４を除去し、金属基材４０の両面を露出させた状態である。この状態から、前述した実施形態と同様に金属基材４０の表面をエッチングし、めっき膜５６の周縁部に形成したフランジ部を金属基材４０の表面から離間させて接続端子５８を形成する（図５(f))。金属基材４０をエッチングする際に、金属基材４０のみがエッチングされるようにして、めっき膜５６がエッチング液によって溶解されないよう金属基材４０とめっき膜５６の材質を選択することは前述した実施形態と同様である。
【００３０】
なお、金属基材４０の表面をエッチングして接続端子５８の周縁部に形成したフランジ部５８ａを金属基材４０の表面から離間させる場合、エッチング時間等を制御することにより金属基材４０のエッチング量を制御してフランジ部５８ａと金属基材４０の表面との離間量を調節することができる。図５(g) は金属基材４０のエッチング厚を大きくして接続端子５８が底部でのみ金属基材４０に支持されるようにした例である。
図５では金属基材４０に形成する一つの接続端子５８を拡大して示したが、接続端子５８は図２に示すように、金属基材４０上に所定配置で形成されるものである。
【００３１】
本製造方法によって得られた接続端子５８を形成した金属基材４０を用いて半導体装置を製造する方法も上述した実施形態とまったく同様である。金属基材４０に半導体素子１０を搭載し、半導体素子１０と接続端子５８とをワイヤボンディングし、金属基材４０の半導体素子を搭載した面を樹脂封止した後、金属基材４０をエッチングして溶解除去することにより図４に示したと同様な半導体装置を得ることができる。
【００３２】
得られた半導体装置は、樹脂バンプ１６の外面が接続端子５８によって形成された金属膜１８によって被覆され、金属膜１８の周縁部が樹脂封止部１２内に延在してフランジ部１８ａに形成される。これによって、金属膜１８が逆止され、樹脂バンプ１６から金属膜１８が剥離したり、脱落したりすることを防止する。なお、図５(g) に示すように、接続端子５８が底部で金属基材４０に支持された場合のように、接続端子５８のフランジ部５８ａと金属基材４０の表面との離間量が大きくなるにしたがって、半導体装置の樹脂バンプ１６の突出量が小さくなり、半導体装置の実装面が平坦面に近づき、面実装に近い形態の製品となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置は樹脂バンプを被覆する金属膜の端部が樹脂封止部中に没入するとともに、金属膜の端部がフランジ部に形成されたことにより、金属膜が樹脂バンプから剥離したり脱落したりすることを防止して、取扱いやすく、信頼性の高い製品として提供できる。
また、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、フランジ部を有する接続端子を有する金属基板が容易に製造でき、この金属基板を用いて信頼性の高い半導体装置を容易に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体装置の製造に用いる金属基板の製造方法を示す説明図である。
【図２】金属基板の平面図である。
【図３】金属基板を用いて半導体装置を製造する方法を示す説明図である。
【図４】本発明に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図５】金属基板の他の製造方法を示す説明図である。
【図６】外部接続端子となる樹脂バンプを有する半導体装置の断面図である。
【図７】半導体装置の底面図である。
【図８】半導体装置の従来の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  半導体素子
１２  樹脂封止部
１４  外部接続端子
１６  樹脂バンプ
１８  金属膜
１８ａ  フランジ部
２０  ボンディングワイヤ
２２  樹脂
３０、４０  金属基材
４０ａ  露出部
４２  第１の凹部
４４ａ  レジストパターン
５０  第２の凹部
５１  凹部
５２  段差部
５４  めっき用レジストパターン
５６  めっき膜
５８  接続端子
５８ａ  フランジ部
【図１】
0004362163.tif 000002
【図２】
0004362163.tif 000003
【図３】
0004362163.tif 000004
【図４】
0004362163.tif 000005
【図５】
0004362163.tif 000006
【図６】
0004362163.tif 000007
【図７】
0004362163.tif 000008
【図８】
0004362163.tif 000009