JP2010219497A - 半導体装置用基板の製造方法、半導体装置の製造方法、半導体装置用基板及び半導体装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】金属層と封止樹脂との結合力を向上させつつ、上面が平坦であり、かつ横方向の大きさも均一な電極を形成でき、微細化にも十分対応できる半導体装置用基板の製造方法、半導体装置の製造方法、半導体装置用基板及び半導体装置を提供する。
【解決手段】導電性を有する基板10の表面にレジスト層21を形成するレジスト形成工程と、マスクパターン31を含むガラスマスク30を用いて、レジスト層を露光する露光工程と、レジスト層を現像し、基板に接近するにつれて開口部外周が小さくなる傾斜部25を含む側面形状のレジストパターン22を基板上に形成する現像工程と、レジストパターンを用いて基板の露出部分にめっきを行い、基板に接近するにつれて外周が小さくなる傾斜部44を含む側面形状の金属層40を形成するめっき工程と、レジストパターンを除去するレジスト除去工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、半導体装置用基板の製造方法、半導体装置の製造方法、半導体装置用基板及び半導体装置に関する。
従来から、基板の導電性を有する一面側に、所定のパターニングを施したレジストパターン層を形成し、レジストパターン層を除く基板が露出した面にレジストパターンの厚みを越えて導電性金属を電着することで、上端部周縁に張り出し部を有する半導体素子搭載用の金属層と電極層とを独立して並設形成した後、レジストパターン層を除去し、金属層上に半導体素子を搭載し、半導体素子上の電極と電極層とをボンディングワイヤにより電気的に接続し、半導体素子の搭載部分を樹脂で封止した後、基板を除去して金属層と電極層の各裏面が露出した樹脂封止体を得るようにした半導体装置の製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
かかる半導体装置の製造方法によれば、張り出し部が樹脂にくい込み状に位置するため、喰い付き効果により、金属層、電極層と樹脂との結合力が向上し、後工程で基板を引き離す際、金属層や電極層等の重要部品が、基板側にくっついて引き離されることなく樹脂封止体側に残り、ズレや欠落等を効果的に防止することができたり、半導体装置を電子部品の基板に半田付けした後の接着強度が確保できたりするという効果がある。
また、金属層及び電極層の上端部周縁全周にわたって形成される特有の張り出し形状により、半導体装置裏面側からの金属層、電極層各層と封止樹脂層との境界部分を通して進入する水分等の侵入を阻止し、耐湿性に優れたものとすることができる。
特開2002−9196号公報
しかしながら、上述の特許文献1に記載の構成では、レジストパターンを越えて電着を行うため、横方向にもレジストパターンによる電着の制約が何ら無い状態となってしまい、電流密度の分布等の影響を受け易く、張り出し部の長さを一定に保つことが困難であり、電極層や金属層と樹脂との結合力にばらつきが生ずるという問題があった。また、上面も何らレジストパターンの制約のない電着となるため、上面が平面にならず、ボンディングワイヤの接続不良が発生しやすいという問題があった。
近年、半導体装置は小型化が進み、それに用いられる半導体素子も小型化傾向にあるため、半導体装置用基板の電極層も微細化、高精度化が求められている。
ところが、特許文献1に記載の発明のように、半導体素子に対応して設けられる電極層の大きさを高精度に制御できないと、今後の微細化に対応できなくなるおそれがあるという問題があった。更に、電極層や金属層と樹脂が確実な食い付き効果を得るためには、張り出し部分の長さを5μm〜20μmの範囲とする必要があり、張り出し長さを長くするほど、電極層や金属層の厚みも必要となるため、半導体装置の薄型化にも対応できなくなるという問題もあった。
そこで、本発明は、金属層や電極層の横方向の大きさが均一で封止樹脂との結合力が安定して高く、電極上面が平坦でボンディング性に優れ、かつ半導体装置の小型化や薄型化にも十分対応できる半導体装置用基板の製造方法、半導体装置の製造方法、半導体装置用基板及び半導体装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、第1の発明に係る半導体装置用基板の製造方法は、導電性を有する基板の表面にレジスト層を形成するレジスト形成工程と、
透過領域と遮光領域とを有し、該透過領域と該遮光領域との間に、該透過領域より透過率が低く、該遮光領域より透過率が高い中間透過領域を有するマスクパターンを含むガラスマスクを用いて、前記レジスト層を露光する露光工程と、
前記レジスト層を現像し、前記基板に接近するにつれて開口部外周が小さくなる傾斜部を含む側面形状のレジストパターンを前記基板上に形成する現像工程と、
該レジストパターンを用いて前記基板の露出部分にめっきを行い、前記基板に接近するにつれて外周が小さくなる傾斜部を含む側面形状の金属層を形成するめっき工程と、
前記レジストパターンを除去するレジスト除去工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、基板側に接近するにつれて外周が小さくなる傾斜部を含む側面形状を有する金属層を形成することができ、樹脂封止後に基板を剥離した場合にも、封止樹脂が金属層の傾斜部を下方から固定しているような形となり、その後の半導体製造プロセスにおいて十分な強度を保つことができる半導体装置用基板とすることができる。
第2の発明は、第1の発明に係る半導体装置用基板の製造方法において、
前記マスクパターンの前記中間透過領域は、前記透過領域と同じ透過率を有する透過部と、前記遮光領域と同じ透過率を有する遮光部とが混合されて構成されていることを特徴とする。
これにより、透過部と遮光部の比率を調整し、マスクパターンの形状により透過率の調整を行うことができ、特殊なマスク加工を行わず、工程数を増加させることなく中間透過領域の透過率を調整することができる。
第3の発明は、第2の発明に係る半導体装置用基板の製造方法において、
前記中間透過領域は、前記遮光部の領域中に、部分的に前記透過部を含むことを特徴とする。
これにより、開口の大きさや数により中間透過領域の透過率を調整することができ、簡素な構成でありながら柔軟な透過率調整を行うことができる。
第4の発明は、第2の発明に係る半導体装置用基板の製造方法において、
前記中間透過領域は、前記透過部の領域と前記遮光部の領域とを区切るぎざぎざ形状の境界線を含むことを特徴とする。
これにより、中間透過領域の透過率を、完全にマスクで覆われている遮光領域よりも大きくすることができ、簡素なマスク形状で透過率の調整を行うことができる。
第5の発明は、第4の発明に係る半導体装置用基板の製造方法において、
前記レジストパターンは、上面の前記開口部外周が前記境界線と略同一のぎざぎざ形状を有し、下面の前記基板に接近するにつれてぎざぎざの大きさが小さくなる側面形状であることを特徴とする。
これにより、上部ではぎざぎざ形状を形成して金属層と封止樹脂の接触面積を増やすことで結合力を高める構成にするとともに、基板側ではぎざぎざ形状が小さくなり、下面を外部端子として使用するのに適した形状の金属層を形成することができる。
第6の発明は、第1〜5のいずれかの発明に係る半導体装置用基板の製造方法において、
前記めっき工程は、前記レジストパターンの厚さ以下で前記金属層を形成することを特徴とする。
これにより、金属層の上面を平坦面にするとともに、横方向の大きさも均一化することができ、半導体素子及び半導体素子の端子間隔の微細化にも十分に対応することができる。
第7の発明は、第1〜6のいずれかの発明に係る半導体装置用基板の製造方法において、
前記金属層は、ワイヤボンディングがなされる電極又は半導体素子が搭載される領域であることを特徴とする。
これにより、強度を担保できる形状を有する金属層を、半導体素子搭載用の基板の電極又は半導体素子搭載領域として活用することができ、強度の高い形状を有する金属層を有効に活用することができる。
第8の発明は、第1〜7のいずれかの発明に係る半導体装置の製造方法において、
前記現像工程と、前記めっき工程との間に、前記レジストパターンを露光するレジストパターン安定化工程を更に含むことを特徴とする。
これにより、マスクパターンの中間透過領域で露光されたレジストパターンの側面の硬化度が不十分な場合であっても、十分にレジストパターンを硬化させ、レジストパターンを安定させてからめっき工程を行うことができる。
第9の発明に係る半導体装置の製造方法は、第1〜8のいずれかの発明に係る半導体装置用基板の製造方法により製造された半導体装置用基板に半導体素子を搭載する工程と、
前記半導体装置用基板の金属層を電極として、前記半導体素子の端子と前記電極をワイヤボンディングにより接続する工程と、
前記半導体装置用基板に搭載された前記半導体素子を樹脂で封止する工程と、
前記半導体装置用基板を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、半導体装置用基板を除去する工程において、金属層が封止樹脂から抜けて基板を除去できないおそれを低減させ、歩留まり良く半導体装置を製造することができる。
また、半導体装置を電子部品の基板に半田付けした後の接着強度が確保できる。さらに、半導体装置裏面側からの金属層、電極層各層と封止樹脂層との境界部分を通して進入する水分の侵入を阻止し、耐湿性に優れたものとすることができる。
第10の発明に係る半導体装置用基板は、基板上に、金属層の電極及び半導体素子搭載領域を有する半導体装置用基板であって、
前記電極及び/又は前記半導体素子搭載領域は、上面がぎざぎざ形状を有し、側面が、前記基板側に接近するにつれて外周が小さくなり内側に削れる傾斜部を含むとともに、ぎざぎざの大きさが小さくなる形状を有することを特徴とする。
これにより、上面はぎざぎざ形状で周囲の封止樹脂と接触面積を増加させることができる形状であり、下面は外周が小さくなる傾斜により、樹脂封止が電極及び/又は半導体素子搭載領域を下方から斜め上方に固定する形状となり、樹脂と電極及び/又は半導体搭載領域の結合力を高めることができる。
第11の発明は、第10の発明に係る半導体装置用基板において、
前記電極及び/又は前記半導体素子搭載領域の上面は、平坦面であることを特徴とする。
これにより、半導体素子搭載の接着強度を高めたり、ワイヤボンディングによる半導体素子の端子と電極との接続を容易かつ強固にしたりすることができる。
第12の発明に係る半導体装置は、上面がワイヤボンディング用の電極として用いられ、下面が外部端子として用いられる電極用金属層と、半導体素子が搭載される半導体素子搭載用金属層と、該半導体素子搭載用金属層に搭載され、端子が前記電極にワイヤボンディングで接続された半導体素子とを樹脂で封止した半導体装置であって、
前記電極用金属層及び/又は前記半導体素子搭載用金属層は、上面がぎざぎざ形状を有し、側面が、下面側に接近するにつれて外周が小さくなり内側に削れる傾斜部を含むとともに、ぎざぎざの大きさが小さくなる形状を有することを特徴とする。
これにより、ぎざぎざ形状で樹脂と金属層の結合力を強固に保てるととともに、下方にいくにつれて金属層が小さくなるので、樹脂から金属層が抜けるのを防ぐことができる。また、半導体装置裏面側からの金属層、電極層各層と封止樹脂層との境界部分を通して進入する水分の侵入を阻止し、耐湿性に優れたものとすることができる。
第13の発明は、第12の発明に係る半導体装置において、
前記電極用金属層及び/又は前記半導体素子用金属層の上面は、平坦面であることを特徴とする。
これにより、ワイヤボンディング及び半導体素子の搭載を平坦面により容易に行うことができるとともに、ワイヤボンディング及び半導体素子の密着力を高めることができる。
本発明によれば、半導体装置用基板上の金属層を、封止樹脂との密着力が高まる形状とすることができる。
実施例1に係る半導体装置100の製品完成図の一例である。図1(A)は、実施例1に係る半導体装置100の側面透視図の一例である。図1(B)は、実施例1に係る半導体装置100の下面透視図の一例である。 実施例1に係る半導体装置用基板50の部分構成の一例を示した側面図である。図2(A)は、金属層40の形状の一例を示した側面図である。図2(B)は、金属層40の製造方法に係るめっき工程の一例を示した図である。 実施例1に係る半導体装置用基板50の製造方法の一例を示した図である。図3(A)は、基板を示した図である。図3(B)は、レジスト形成工程を示した図である。図3(C)は、露光工程を示した図である。図3(D)は、現像工程を示した図である。図3(E)は、レジストパターン安定化工程を示した図である。図3(F)は、めっき工程を示した図である。図3(G)は、レジスト除去工程を示した図である。 ガラスマスク30とレジストパターン22の関係例の説明図である。 実施例1に係る露光工程におけるマスクパターン31の形状の一例を示した図である。図5(A)は、マスクパターン31の上面図の一例を示した図である。図5(B)は、図5(A)のマスクパターン31を用いて形成されたレジストパターン22の一例を示した図である。 レジストパターン22を用いて形成した金属層40の一例を示した図である。図6(A)は、上面41の一例を示した図である。図6(B)は、側面43の一例を示した図である。図6(C)は、下面42の一例を示した図である。図6(D)は、金属層40の上下を反転させた立体形状の一例を示した図である。 実施例1に係る半導体用基板の製造方法におけるマスクパターンの一例を示した図である。 第1の変形例に係るマスクパターン31aを示した図である。 第2の変形例に係るマスクパターン31bを示した図である。 第3の変形例に係るマスクパターン31cを示した図である。 実施例1に係る半導体装置100の製造方法の一例を示した図である。図11(A)は、半導体素子搭載工程を示した図である。図11(B)は、ワイヤボンディング工程を示した図である。図11(C)は、樹脂封止工程を示した図である。図11(D)は、基板剥離工程を示した図である。図11(E)は、分割工程を示した図である。 実施例2に係る半導体装置用基板50aの部分構成の一例を示した図である。図12(A)は、金属層40aの部分の拡大図の一例である。図12(B)は、めっき工程の一例を示した図である。 実施例2の半導体装置用基板50aの製造方法におけるマスクパターン31dの形状の一例と、レジストパターン22aの一例を示した図である。図13(A)は、マスクパターン31dの一例を示した図である。図13(B)は、レジストパターン22aの一例を示した図である。 金属層40aの形状の一例を示した図である。図14(A)は、金属層40aの上面図である。図14(B)は、金属層40aの側面図である。図14(C)は、金属層40aの下面図である。図14(D)は、金属層40aの上下を反転させた立体斜視図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明を行う。
図1は、本発明を適用した実施例1に係る半導体装置100の製品完成図の一例である。図1(A)は、実施例1に係る半導体装置100の側面透視図の一例であり、図1(B)は、実施例1に係る半導体装置100の下面透視図の一例である。
図1(A)において、実施例1に係る半導体装置100は、金属層40と、半導体素子60と、ボンディングワイヤ70と、封止樹脂80とを有する。
金属層40は、金属材料で形成された層であり、上面41と、下面42と、側面43とを有する。金属層40は、例えば、めっき等により形成されてよい。
金属層40は、半導体素子搭載領域45と、電極46とを有する。半導体素子搭載領域45は、半導体素子60を搭載するための領域であり、半導体素子60の端子61(図1(B)参照)を有していない面が半導体素子搭載領域45の上面41に接着されて、半導体素子60が搭載される。半導体素子60の端子には、ボンディングワイヤ70の一端が接続される。電極46は、半導体素子60の端子との電気的接続がなされる金属層であり、上面41にボンディングワイヤ70の他端が接続される。電極46の下面42は、露出して外部接続端子47となり、外部配線との接続が可能なように構成されている。
金属層40の側面形状は、上面41の幅が最も大きく、下面42に接近するにつれて幅が小さくなり、内側に削れるような傾斜部44を含む側面43を有した形状となっている。このような、下面42に接近するにつれて幅が小さくなる傾斜部44を含む側面43の形状を有することにより、封止樹脂80が下方から金属層40を包み込むような形状となり、金属層40が下方に抜ける現象を防止でき、耐湿性も向上させることができる。なお、この点の詳細については、後述する。
半導体素子60は、半導体チップ上に所定の電子回路等が搭載された集積回路(Integrated Circuit)としてパッケージ化された素子である。半導体素子60は、内部の電子回路等を動作させるために、入出力用の端子61を複数備えるが、端子61の間隔は極めて狭いので、図1に示すように、半導体素子60の端子を半導体装置100の電極45とボンデシィングワイヤ70で電気的に接続し、電極46の下面42を外部接続端子47として用いることにより、外部回路との接続を容易にする。なお、ボンディングワイヤ70は、半導体素子60と電極45との接続用配線であり、種々の配線用金属が適用されてよい。
封止樹脂80は、半導体素子60及びボンディングワイヤ70を固定するとともに、内部へのゴミや水分等の侵入を防ぐための手段である。封止樹脂80は、空間の隙間を総て充填して満たすことができるので、金属層40の下方の細くなった傾斜部44の部分にも充填され、固まったときには、金属層40の上面41側が封止樹脂80に引っ掛かる状態となり、金属層40が下方に抜けるのを防ぐことができる。また、金属層40の下方が細くなっていることにより、金属層40が垂直な場合と比較し、金属層40と、樹脂層との境界長さが長くなることで、水分の侵入を防止できるため、耐湿性が向上する効果もある。
図1(B)において、実施例1に係る半導体装置100の下面透視図が示されている。半導体装置100の下面は、電極46の下面42である外部端子47が露出しているのとともに、半導体素子搭載用金属層45の下面も露出している。
また、図1(B)において、半導体素子60の端子61と、電極46の上面41とが、ボンディングワイヤ70に接続されていることが示されている。このように、半導体装置100は、半導体素子60の小さな端子61を、半導体装置100の内部で電極46と接続し、大きな外部端子47を外部に露出させて半導体装置100として構成することにより、半導体素子60を扱い易くしている。
なお、図1(A)においては、図1(B)のAA断面の図が示されているが、BB断面又はCC断面の図においても、電極45及び半導体搭載素子領域46は、上面41よりも下面42の方が、幅が小さく、内側に削れるような傾斜部44を有する側面43の形状を有してもよい。つまり、半導体素子領域45及び電極46は、図1(B)に示す横方向だけでなく、縦方向についても、傾斜部44を含む側面形状を有してよい。以下、本実施例の説明において、横幅の側面を例に挙げて説明するが、縦方向の長さ側で見た側面についても、同様に考えてよいものとする。また、幅が小さくなった場合には、外周が小さくなり、縦の長さが小さくなった場合にも、外周は小さくなるので、横幅と縦の長さの一方又は双方を含めて、以後、外周で表現を行う場合もあることとする。また、幅又は長さという表現は、外周と読み替えてもよいこととする。
図2は、本発明を適用した実施例1に係る半導体装置用基板50の部分構成の一例を示した側面図である。
図2(A)は、図1の半導体装置100において説明した金属層40の形状の一例を示した側面図である。図2(A)において、金属層40の上面41の幅よりも、下面42の幅が小さい形状となり、側面43は、中間高さより下方の下面42付近で傾斜部44を有し、内側に入り込んで削れてゆき、細くなってゆく形状となっている。金属層40をこのような形状とすることにより、図1において説明したような封止樹脂80が充填されたときに、封止樹脂80は、金属層40の側面43を横からだけでなく、下方から上方に向かって傾斜部44を介して押さえる状態となる。よって、金属層40は、下方から力が加わった場合でも、下方に抜けるのを防止できる形状となっている。また、金属層40の下方が細くなっていることにより、金属層40が垂直な場合と比較し、金属層40と、樹脂層との境界長さが長くなることで、水分の侵入を防止できるため、耐湿性が向上する効果もある。
図2(B)は、金属層40を有する半導体装置用基板50の製造方法の一工程であるめっき工程の一例を示した図である。図2(B)において、導電性の基板10の上に、図2(A)に示した金属層40が、周囲をレジストパターン22で囲まれて形成されている。
このように、図1に示した半導体装置100は、最初は、半導体装置用基板50を用いて製造される。そして、最終的に、基板10を除去することにより、図1に示したように、金属層40の下面42が露出した状態となる。基板10の除去方法は、封止樹脂80から基板10を強制的に引き剥がし除去する方法の他に、封止樹脂80への影響のない溶剤により、基板10を溶解除去する方法でもよい。基板10を剥離除去する場合は、剥離除去段階において、基板10と接着している金属層40には、下方に引っ張られる力が働くが、図2(B)に示した下方にゆくにつれて幅及び外周が小さくなる傾斜部44を有する形状とすることにより、金属層40と基板10との電着領域の周辺の傾斜部44と基板10の間の部分に封止樹脂80が介在し、金属層40を下方から押さえるように固定することができる。
このような形状を有する金属層40は、図2(B)に示すように、例えば、レジストパターン22を用いて、めっきにより形成することができる。つまり、図2(B)には、金属層40の周囲を囲むレジストパターン22が示されているが、レジストパターン22を、レジストパターン22同士の間に、図2(B)に示すような内側下方に隙間幅が狭くなる窪みが形成される形状に形成する。そして、基板10が露出した所に、レジストパターン22により形成された窪みを埋め込むようにめっきをすることにより、内側に削れる傾斜部44を有する側面形状の金属層40を形成することができる。金属層40の側面形状は、図2(B)に示すように、レジストパターン22により、完全なコントロールが可能であり、更に、レジストパターン22以下の厚さでめっきを行うことにより、上面41を平坦に形成することができる。また、レジストパターン22を超える高さでめっきを行わないので、金属層40を薄く構成することができ、半導体装置100の薄型化に寄与することができる。
このように、実施例1に係る半導体装置用基板50は、レジストパターン22を用いて、形状がコントロールされた金属層40を形成することにより製造される。以下、実施例1に係る半導体装置用基板50の具体的な製造方法について更に詳細に説明する。
図3は、本発明を適用した実施例1に係る半導体装置用基板50の製造方法の一例を示した図である。
図3(A)は、基板10を示した図である。基板10は、導電性を有する基板であれば、金属を含む種々の材料を用いて構成することができる。基板10は、例えば、金属のステンレスやCuを用いて構成してもよい。また、基板の厚さも、用途に応じて種々の厚さの基板10を用いることができる。例えば、板厚0.18〔mm〕のステンレス製の基板10を用いてもよい。
図3(B)は、基板10の両面にレジスト層21を形成するレジスト形成工程を示した図である。レジスト層21には、用途に応じて種々のレジストを用いてよいが、例えば、感光性ドライフィルムレジストを適用してもよい。また、レジスト層21の厚さも、用途に応じて適宜設定してよいが、例えば、基板10の上面側は厚さ75〔μm〕、下面側は厚さ25〔μm〕程度としてもよい。また、レジストは、例えば、光や電子により露光を行うのに用いられるフォトレジストが利用されてもよい。
図3(C)は、レジスト層21に露光を行う露光工程を示した図である。露光工程においては、所定のマスクパターン31を形成したガラスマスク30を用いて、ガラスマスク30でレジスト層21上を覆って光を照射し、レジスト層21上にマスクパターン31を転写する。なお、レジストは、露光されると溶解性が低下して硬化して、現像液に対して露光部分が残るネガ型のレジストが用いられてもよいし、露光されると溶解性が増大して、現像液に対して露光部分が溶解するポジ型のレジストが用いられてもよい。図3においては、ネガ型のレジストを用いた例を挙げて説明する。
図3(C)において、上面のレジスト層21にはレジストパターンを形成し、下面のレジスト層21にはレジストパターンを形成しないことから、上面については、パターンが形成されたガラスマスク30を用いて露光が行われ、下面については、ガラスマスク30を介すことなく直接露光が行われている。なお、ポジ型のレジストを用いた場合には、下面から露光は行わず、かつガラスマスク30のパターンをネガ型のレジストと逆にして、上面からの露光を行えばよい。
ガラスマスク30には、所定のマスクパターン31が形成されている。ガラスマスク30は、例えば、ガラス基板37上に、遮光膜を用いた遮光部38が形成されることによりマスクパターン31が形成される。マスクパターン31は、レジスト層21を残す領域はガラス基板37が露出し、レジスト層21を残さない領域には、遮光部38を有するパターンとして形成される。なお、図3(C)において用いるガラスマスク10のマスクパターン31の具体的な構成の詳細については、後述する。
ここで、上面の露光エネルギー量は、ネガ型レジストの定格露光エネルギー量の70%〜85%の量で露光することが望ましい。上述のように、ガラスマスク30のマスクパターン31の詳細については後述するが、図2(B)において説明したような側面形状の窪みを有するレジストパターン22を形成するために、本実施例においては、ガラスマスク30の遮光部38とガラス基板37の露出部との境界領域において、特定の形状が形成されたマスクパターン31を用いる。この境界領域のマスクパターン31は、境界領域の透過率を調整する目的で設けられているが、定格露光エネルギー量で露光すると、特定の形状がそのままレジスト層21に転写されてしまうおそれがある。よって、ガラスマスク30が、遮光部38とガラス基板37との境界領域において両者の中間の透過率となり、所望のレジストパターン22を形成するためには、定格露光エネルギー量よりも少ない露光エネルギー量で露光を行うことが好ましい。
図3(D)は、レジスト層21にレジストパターン22を形成する現像工程を示した図である。現像工程においては、露光後のレジスト層21で覆われた基板10を現像液に浸し、レジスト層21の不要部分を除去し、レジストパターン22を形成する。現像液は、種々の現像液が用途に応じて用いられてよいが、例えば、炭酸ナトリウム溶液が用いられてもよい。
現像時は、レジストパターン形成面を下面に向けて現像液に浸漬し、現像液をノズル等で下方からレジストパターン形成面に向けて噴射し、下方から現像液の噴流をレジストパターン形成面に衝突させるようにしてもよい。このような現像液の供給を行うことにより、レジストパターン形成面への現像液の滞留を防ぐことができ、過現像によるレジストパターン形成不良を防止することができる。また、この場合、上面に位置するのはレジストパターンの形成されていない非レジストパターン形成面であるので、現像によるレジスト層21の除去は行われないし、また表面が平坦であるので、現像終了後も容易に現像液を除去して速やかに乾燥させることができる。
一般的なレジストの現像時間は、材料表面を目視観察し、レジスト残りが完全に無くなる時間を最小現像時間t0〔秒〕とし、実際の現像時間をt1〔秒〕とした場合、現像時間係数KをK=t1/t0で表すことができる。一般的には、基板10が銅(Cu)の場合には現像係数K=1.5〜2.0、ステンレスの場合には現像係数K=1.2〜1.6となるように実際の現像時間t1〔秒〕が定められる。銅の現像係数Kが1.5以上と比較的大きくなっているのは、現像装置の仕様及び条件等のバラツキを考慮し、レジストの不要部分を完全に除去するための安全率を考慮したためである。また、ステンレスの現像時間係数が銅の現像時間係数よりも小さいのは、ステンレスの場合のレジストの密着性が、銅の場合よりもが劣るからである。
しかしながら、本実施例に係る半導体装置用基板の製造方法においては、現像時間が長すぎても短すぎてもレジストパターン22の形成不良率が高くなるため、基板10が銅製の場合は現像係数K=1.10〜1.30、ステンレス製の場合はK=1.03〜1.09の範囲となるように、実際の現像時間t1〔秒〕を定めることが望ましい。これは、上述のように、ガラスマスク30の遮光部38とガラス基板37の露出部との境界領域が、遮光部38とガラス基板37の露出部の両者の透過率の中間の透過率となり、その条件で露光が行われるため、境界領域のレジスト層21の硬化度も両者の中間的な値となるからである。つまり、上述の一般的な現像係数Kでは、境界領域が過現像となり、レジストパターン22の形成不良率が増加してしまう。そこで、本実施例に係る半導体装置用基板の製造方法においては、現像係数Kが1よりは大きく、かつ一般的な現像工程における現像係数Kの範囲の下限値よりも小さい範囲となるように設定することが好ましい。
現像工程により、基板10の上面にはレジストパターン22が形成され、レジストパターン22の残った部分と、基板10が露出した部分が混在する。基板10の下面は、レジスト層21に覆われたままである。
形成されたレジストパターン22は、その側面24が、下方外側方向に広がりを有する傾斜部25を有した形状となる。つまり、レジストパターン22の上面23と、基板10に接触した下面とが同じ形状ではなく、下面が横方向に拡大した形状となる。これは、図2(B)において説明したレジストパターン22の形状と合致するものである。よって、実施例1に係る半導体装置用基板50の製造方法においては、現像工程では、山のように、裾が横方向外側に広がった形状の側面24を有するレジストパターン22が形成される。
図3(E)は、レジストパターン安定化工程を示した図である。レジストパターン安定化工程は、レジストパターン22の形成後、レジストパターン22をより安定化させるために、必要に応じて設けられる工程である。レジストパターン安定化工程においては、レジストパターン22が形成された後、レジストパターン22形成面について再度の露光を行い、中間の硬化度を有する側面24を十分に硬化させる。これにより、レジストパターン22の傾斜部25を含む側面24の形状が安定し、形状が固定したレジストパターン22を用いて、これ以降の工程を行うことができる。なお、レジストパターン22が形成されていない面は、既にレジスト層21が十分に硬化しているので、露光を行う必要は無い。
また、レジストパターン安定化工程における露光エネルギー量は、80mJ/cm〜120mJ/cmの範囲にあることが好ましい。これにより、マスクパターン31の遮光部38とガラス基板37の露出部の境界領域で露光されていたレジスト層21を完全に硬化させ、レジストパターン22の側面24の形状を確実に安定化することができる。
なお、レジストパターン安定化工程は、現像後に行う露光工程であるので、現像後露光工程と呼んでもよい。また、レジストパターン安定化工程は、現像後のレジストパターン22の状態、プロセスのコストや要求仕様に応じて、必要に応じて行われてよい。
図3(F)は、めっき工程を示した図である。めっき工程においては、導電性を有する基板10が露出した部分に、レジストパターン22の形状に従い、金属材料を埋め込んで金属層40を形成する処理が行われる。めっきは、めっき液にレジストパターン22が形成された基板10を浸漬し、基板10をカソードに接続して、アノードを対向させて電気めっきを行うように処理が行われてよい。めっきに用いられる金属材料は、例えば金等の1種類であってもよいが、複数種類が用いられてもよい。この場合、例えば、めっき液を変えて複数回のめっきを行い、複数種類の金属材料が積層されためっきを行うようにしてもよい。例えば、基板10側から、金(Au)めっきを0.1〔μm〕の膜厚で最初に行い、次いでニッケル(Ni)めっきを50〔μm〕の膜厚で積層して行い、最後に再び金めっきを0.3〔μm〕の膜厚で積層して行う、というようにしてもよい。これにより、各金属材料の長所を適切に利用することができ、高品質のめっきを行うことができる。
めっきは、レジストパターン22の形状に従って金属材料が基板10の露出部分に電着してゆくので、レジストパターン22の形状通り、上面41の外周が下面42より大きく、側面42が下面42から上面43に拡大してゆく傾斜部44を含むカップ状の側面形状の金属層40が形成される。これにより、本実施例に係る半導体装置用基板50により半導体装置100を製造した場合は、封止樹脂80が金属層40の下方に回りこむことにより、金属層40に下方からの力が作用しても、傾斜した側面43を固定又は上方に力を与えることにより、下方からの力に対抗することが可能となる。
めっきによる金属層の厚さは、レジストパターン22の厚さ以下とすることが好ましい。これにより、金属層40の上面41を平坦面に形成することができるとともに、各半導体素子搭載領域45及び電極46の上面形状及び大きさを均一にすることができる。これにより、半導体素子60を半導体素子搭載領域45に搭載したり、電極46にワイヤボンディングを行ったりする際にも、確実な接着又は接続を行うことができるとともに、各半導体装置用基板50の製品バラツキを低減させることができる。
つまり、従来技術のように、レジストパターン22の厚さを超えるようにしてめっきを行うと、レジストパターン22から金属が溢れて横に延びる状態となるので、上面41を制御できなくなってしまう。また、各金属層40における横に延びる長さは、各金属層40で異なってしまうので、半導体素子搭載領域45や電極46の大きさが不均一となる。この点、本実施例に係る半導体装置用基板50の製造方法によれば、半導体素子搭載領域45及び電極46の上面41が平坦かつ形状及び大きさを均一にすることができる。また、半導体素子搭載領域45及び電極46は、レジストパターン22の厚さ以下となるので、従来技術と比較して、高さを薄く構成することができる。
図3(G)は、レジストパターン22を除去したレジスト除去工程を示した図である。レジスト除去工程は、使用されたレジストを剥離するのに適切な剥離液が用いられ、剥離液にめっきが終了した基板10を浸漬することにより処理が行われてよい。例えば、図3(B)において説明したドライフィルムレジストがレジスト層21として用いられている場合には、剥離液は、例えば、5〔%〕苛性ソーダが用いられてもよい。
レジスト除去工程において、レジストパターン22が除去され、導電性を有する基板10上に半導体素子搭載領域45と電極46を含む金属層40が形成された半導体装置用基板50が完成する。各半導体素子搭載領域45及び電極46は、下面42よりも上面41が大きく、それに伴って下面42から上面41に外周が拡大する傾斜部44を含む側面43を有しており、本実施例に係る半導体装置用基板50により半導体装置100を製造した場合は、封止樹脂80が金属層40の下方に回りこむことにより、下方への力に抗することができる傾斜面を有し、下方抜けし難い形状となっている。また、各半導体素子搭載領域45及び電極46は、大きさ及び高さ均一で、上面41が平坦面を有する金属層40として構成され、配線が微細化された場合であっても、十分に対応できる高精度な半導体装置用基板50となっている。
次に、図4乃至図10を用いて、図3(C)において説明した本実施例に係る半導体装置用基板50の製造方法の露光工程について更に詳細に説明する。
図4は、露光工程で用いられるガラスマスク30と形成されるレジストパターン22の関係の一例を説明するための図である。図4において、露光に用いられるガラスマスク30は、透過率が0〔%〕、100〔%〕の領域の他、30〔%〕という中間的な透過率を有するガラスマスク30が示されている。
透過率が100〔%〕である領域は、ガラス基板37が露出している透過領域であり、露光により照射された光は、100〔%〕レジスト層21に照射される。透過率100〔%〕の透過領域においては、光硬化性のフォトレジストは、100〔%〕透過して照射される光により完全に硬化する。また逆に、透過率が0〔%〕の領域は、露光による光を遮蔽して通さない遮光領域であり、遮光膜等による遮光部38がガラス基板37上に形成されている領域である。透過率0〔%〕の遮光領域は、レジスト層21は未硬化となるので、現像工程で除去され、基板10が露出することになる。
一方、透過率が30〔%〕の中間透過領域では、図4に示すように、レジスト層21が一部のみ硬化する。そして、透過率が30〔%〕の領域は、透過率が0〔%〕の領域と、透過率が100〔%〕の領域との間に挟まれるような配置となっているので、双方の領域の透過率の影響を受け、完全な30〔%〕の階段状となるのではなく、図4に示すように、透過率0〔%〕の領域から、透過率100〔%〕の領域との間で、徐々に硬化する部分が増加してゆくような、傾斜部25を有する形状となる。このような形状を有するレジスト層21のレジストパターン22を形成し、レジストパターン22に金属材料を充填するようなめっきを行うことにより、上面41よりも下面42の方が幅又は外周の長さが小さく、上面41の幅と下面42の幅を結ぶような傾斜部44を有する側面43を有する金属層40を形成することができる。
このように、ガラスマスク30の透過率を、0〔%〕と100〔%〕の間の中間の透過率に設定することにより、図4に示すような、外側下方に広がるようなレジストパターン22を形成することができる。なお、0〔%〕と100〔%〕の間の中間の透過率の大きさは、30〔%〕以外にも、用途に応じて、種々の透過率に設定できることは言うまでもない。
なお、このような0〔%〕と100〔%〕との間の中間の透過率は、種々の方法により実現することができるが、例えば、遮光膜の透過率を色や材質により調整したり、ガラスマスク30のガラス基板37にスモークの部分を作ったりすることにより、実現できる。
次に、図5乃至図10を用いて、0〔%〕と100〔%〕との間の中間の透過率を、マスクパターン31により実現する方法について説明する。上述の、遮光膜の色や材質、ガラス基板37のスモーク等による透過率の調整は、加工が複雑となり、困難となる場合も考えられる。そこで、本実施例に係る半導体装置用基板50の製造方法においては、遮光部38やガラス基板37の材質は一定としながら、マスクパターン31の形状により上述の透過率やレジストパターン22を実現できる加工容易な製造方法について更に詳細に説明する。
図5は、実施例1に係る半導体装置用基板50の製造方法の露光工程に用いられるガラスマスク30のマスクパターン31の形状の一例を示した図である。図5(A)は、実施例1に係るガラスマスク30のマスクパターン31の上面図の一例を示した図である。
図5(A)において、マスクパターン31は、透過領域37aと、中間透過領域33と、遮光領域32とを有する。透過領域37aは、ガラス基板37が露出して、光を透過する領域である。ネガ型のレジスト層21を用いてレジストパターン22を形成する場合には、マスクパターン31は、大部分がレジスト層21を残す透過領域37aで構成され、スポット的に形成しようとする開口部の位置に、遮光領域32及び中間透過領域が形成される。そして、マスクパターン31は、透過領域37aと遮光領域32との間に、中間透過領域33を有する構成となっている。
遮光領域32は、遮光部38で完全にガラス基板37が覆われた領域であり、遮光部38で形成された四角形のようになる。一方、中間透過領域33は、透過領域37aとの境界付近の領域であり、遮光部38で構成された領域の中に複数の透過部34が部分的に設けられ、遮光部38と透過部34が混在した構成となっている。これにより、中間透過領域33においては、光を部分的に通過させることができる。このように、例えば、マスクパターン31の全体のうち、マスクパターン31の中間透過領域33の透過率が、遮光領域32よりも高くなるように部分的に透過部34を設けることにより、透過率の調整を行う用にしてもよい。ミクロ的に見ると、遮光部38が形成されている部分は透過率が0〔%〕で、ガラス基板37が露出している部分は透過率が100〔%〕であるが、図4において説明したように、中間透過領域33は、透過率が0〔%〕である遮光領域32と、透過率が100〔%〕であるマスクパターン31の周囲のガラス基板37が露出している透過領域37aの間に配置されているので、両側の透過率の影響を受け、中間透過領域33のレジスト層21は、傾斜を有するような形状の変化となる。よって、複雑なガラス基板37や遮光部38の材質自体の調整を行わなくても、透過領域37aと同じ材料で形成された透過部34と、遮光領域32と同じ材料で形成された遮光部38とを混在させた構成とすることにより、透過領域37aより透過率が低く遮光領域38より透過率が高い中間透過領域33を形成することができる。そして、このようなマスクパターン31を有するガラスマスク30を用いて、図4に示したような、傾斜部25を有して外側下方に広がるようなレジストパターン22を形成することができる。
図5(B)は、図5(A)に示した形状のマスクパターン31を有するガラスマスク30を用いて、露光工程を行うことにより形成されたレジストパターン22の一例を示した図である。図5(B)において、開口部を形成しているレジストパターン22全体は、図5(A)の形状のマスクパターン31を有するガラスマスク30により形成されたレジストパターン22を示している。マスクパターン31のガラス基板37が露出した部分に対応して、平坦な上面23を有するレジストパターン22が残っており、マスクパターン31の中間透過領域33に対応する外周部分の下方は、開口部の内側下方に広がり、開口部外周が小さくなるような傾斜部25のある側面24を有していることが分かる。そして、マスクパターン31の遮光領域32に対応する部分は、基板10が露出している。
このように、マスクパターン31の中間透過領域33に、複数の透過部34を部分的に設けることにより、遮光部38と透過部34を混在させた中間透過領域33とし、傾斜部25を含む側面24を有するレジストパターン22を形成するようにしてもよい。中間透過領域33は、遮光部38が全く形成されていない透過率100〔%〕の透過領域37aと、遮光部38が完全に全面を覆うように形成されている遮光領域32との間に配置されているので、両者の透過率の影響から、簡素な構成で傾斜部25を有する側面24を形成できる。なお、側面24は、開口部を形成しているレジストパターン22の内側下方に広がり、外周が小さくなる傾斜部25を有しているが、レジスト20が残っている方のレジストパターン22から見れば、傾斜部25は下方外側に広がり、外周が大きくなる形状となっているので、今までの説明と何ら矛盾するものではない。
図6は、図5(B)に示したレジストパターン22を用いてめっきにより形成した金属層40の一例を示した図である。図6(A)は、金属層40の上面41の一例を示した図であり、図6(B)は、金属層40の側面43の断面の一例を示した図であり、図6(C)は、金属層40の下面42の一例を示した図である。また、図6(D)は、金属層40の上下を反転させた立体形状の一例を示した図である。
図6(A)〜(C)に示すように、めっきにより形成された金属層40は、上面41が下面42よりも周囲長、又は基板10に平行な面の断面積が大きく構成されている。そして、側面43は、中間よりも下側の部分が、基板10又は下面42に接近するにつれて、外周長又は基板10に平行な面の断面積が小さくなるような傾斜部44を含むように構成されている。これにより、本発明の半導体装置用基板により半導体装置を製造した場合は、封止樹脂80が金属層40の下方に回りこむことにより、下方に力が加わっても、下面42付近に形成された傾斜部44により、下方への移動を食い止める力が金属層40に作用し、金属層40が抜けにくくすることができる。
また、図6(D)には、金属層40の上下を反転させた立体斜視図が示されているが、下面(この図では上面)42付近の側面43にある傾斜部44に封止樹脂が回り込むことにより、金属層40が上方に引っ張られても、これに抗する力が金属層40に作用する構成となっていることが分かる。
次に、図7乃至図10を用いて、実施例1に係る半導体用基板50の製造方法のガラスマスク30のマスクパターン31の種々の形態の例について説明する。
図7は、今まで説明した実施例1に係る半導体用基板50の製造方法のガラスマスク30のマスクパターン31と同様の形状のマスクパターンの例を示した拡大図である。図7において、マスクパターン31は、ガラス基板37が露出している透過領域37aと、遮光膜で全面的にガラス基板37が覆われた遮光領域32との間に、中間透過領域33を有している。また、マスクパターン31の中間透過領域33は、遮光部38の領域中に部分的に形成された部分透過部34を有する。図7において、中間透過領域33の横幅が60〔μm〕のときに、部分透過部34は、1辺が20〔μm〕の正方形で、重心が中間透過領域33の横方向の中点を通るように形成されている。また、透過部34の縦方向の隣接ピッチは、40〔μm〕で形成されている。このように、例えば、中間透過領域33の1/3程度の幅を有する部分透過部34を形成するようにしてもよい。部分透過部34より外側の遮光膜部分が20〔μm〕あり、部分透過部34が同様に20〔μm〕であるので、中間透過領域33全体の透過率は適切に調整される。
図8は、第1の変形例に係るマスクパターン31aを示した図である。図8は、部分透過部34aの配置は図7に係るマスクパターン31と同様であるが、部分透過部34の大きさが異なるマスクパターン31aの一例を示している。図8において、60〔μm〕の幅を有する中間透過領域33aの中点に、部分透過部34aの重心が一致するように配置されており、また、縦方向において、隣接する部分透過部34aのピッチは、40〔μm〕である。よって、図8のマスクパターン31aにおける部分透過部34aの配置関係は、図7のマスクパターン31と同様である。しかしながら、図8においては、部分透過部34aの一辺は10〔μm〕であり、図7の部分透過部34の半分となっている。このように、部分透過部34、34aの大きさは、用途に応じて適宜適切な大きさとすることができる。
図9は、第2の変形例に係るマスクパターン31bを示した図である。図9は、図7に係るマスクパターン31及び図8に係るマスクパターン31aとは異なる部分透過部34b、35bのパターンを有するマスクパターン31bの一例を示している。図9に係るマスクパターン31bは、中間透過領域33bの遮光部38の領域中に、大小の異なる大きさの部分透過部34b、35bを有する点で、図7又は図8に係るマスクパターン31、31aと異なっている。
図9において、中間透過領域33bの大きさは、幅が60〔μm〕で図7及び図8と同様であるが、透過領域37aとの境界線から22.5〔μm〕の位置に1辺が15〔μm〕の正方形の第1の部分透過部34bが縦方向に40〔μm〕のピッチで配置されている。また、外周端から横方向に55.5〔μm〕の位置に、1辺が5〔μm〕の第2の部分透過部35bが、隣接する第1の部分透過部34b同士の中点の位置に、やはり縦方向のピッチが40〔μm〕で配置されている。つまり、1辺の長さが大きい方の第1の部分透過部34bが中間透過領域33bの透過領域37a寄りに配置され、1辺の長さが小さい方の第2の部分透過部35bが、中間透過領域33bの遮光領域32寄りに、縦方向には互いに交互になるように配置されている。
このように、複数種類の部分透過部34b、35bを、中間透過領域33bの遮光部38の領域中に部分的に設けてマスクパターン31bを構成してもよい。中間透過領域33bの透過領域37a側と遮光領域32側に部分透過部34b、35bを設け、透過率を微調整することにより、レジストパターン22の側面24の傾斜を、高精度に調整することが可能となる。
図10は、第3の変形例に係るマスクパターン31cを示した図である。第3の変形例に係るマスクパターン31cは、遮光部38の領域中に複数種類の部分透過部34c、35cを有する点では、第2の変形例に係るマスクパターン31bと同様であるが、部分透過部34c、35cの配置パターンが第2の変形例に係るマスクパターン31bと異なっている。
図10において、中間透過領域33cは、今まで説明したマスクパターン31、31a、31bと同様に、60〔μm〕の幅を有する。また、1辺の長さの大きい第1の部分透過部34cの1辺の長さが15〔μm〕、1辺の長さの小さい第2の部分透過部35cの1辺の長さが5〔μm〕であり、縦方向には互いに交互配置となるように、各々ピッチ40〔μm〕で配置されている点も、図9に係るマスクパターン31bと同様である。
しかしながら、図10においては、1辺の長さの小さい第2の部分透過部35cが、中間透過領域33cと透過領域37aとの境界線から7.5〔μm〕の透過領域37a寄りに配置され、1辺の長さが大きい第1の部分透過部34cが、中間透過領域と透過領域37aとの境界線から37.5〔μm〕の遮光領域32寄りに配置されている点で、図9の第2の変形例に係るマスクパターン31bと異なっている。
このように、中間透過領域33b、33cにおいて、遮光部38の領域中に複数種類の部分透過部34b、35b、34c、35cが形成されている場合においても、用途に応じて、それらの配置を適宜変更してよい。
以上、図7乃至図10において説明したように、レジストパターン22の上面23と基板面10を結ぶ側面24は、ガラスマスク30のマスクパターン31、31a〜31cの設定により、種々の傾斜幅、傾斜角度を有するように調整することが可能であり、用途に応じて種々の形状の金属層40を形成することができる。
次に、図11を用いて、実施例1に係る半導体装置用基板50を用いて、半導体装置100を製造する半導体装置100の製造方法の一例について説明する。図11は、実施例1に係る半導体装置100の製造方法の一例を示した図である。
図11(A)は、半導体素子60を半導体装置用基板50に搭載する半導体素子搭載工程を示した図である。半導体素子搭載工程においては、導電性の基板10の上に形成された金属層40の半導体素子搭載領域45の上に、半導体素子60が搭載される。半導体素子60は、端子61を上方にして、パッケージ部分を半導体素子搭載領域45に接着するようにして搭載してよい。このとき、本実施例に係る半導体装置用基板50を用いることにより、平坦面を有する半導体素子搭載領域50上に半導体素子60を搭載できるので、半導体素子搭載工程を容易かつ確実に行うことができる。
図11(B)は、半導体素子60の端子61を金属層40の電極46にワイヤボンディングにより接続するワイヤボンディング工程を示した図である。ワイヤボンディング工程においては、半導体素子60の端子61と電極46とを、ボンディングワイヤ70を用いて接続する。このとき、本実施例に係る半導体装置用基板50を用いることにより、上面41が平坦面である電極46にワイヤボンディングを行うので、ボンディングワイヤ70の電極46への接続を容易に行うことができる。また、電極46は、大きさ及び形状が均一であるので、半導体素子60の端子61の間隔が狭い場合であっても、隣接する電極46への短絡等を発生させないので、半導体素子60の微細化に確実に対応することができる。
図11(C)は、半導体素子60等を封止樹脂80で封止する樹脂封止工程を示した図である。樹脂封止工程においては、基板10上の半導体素子60、ボンディングワイヤ70、半導体素子領域45及び電極46を上面から封止樹脂80で封止し、外部の埃等から保護する。樹脂封止工程においては、上述の総ての部品を覆うように、基板10上の空間に封止樹脂80が充填されるため、基板10上の半導体素子領域45及び電極46の下部も総て封止樹脂80が充填され、固定される。
図11(D)は、基板10を除去する基板除去工程を示した図である。基板除去工程においては、基板10を下方から引っ張って剥離する基板除去方法と、基板10を溶剤により溶解して除去する基板除去方法がある。
基板10を剥離して除去する場合には、下方から基板10を剥離するため、めっきにより基板10に電着されている半導体素子搭載領域45及び電極46を含む金属層40は、下方に引っ張られる力が働く。ここで、半導体素子搭載領域45及び/又は電極46を含む金属層40の形状が、上面41と下面42が同じ大きさで、側面43が鉛直方向と平行な面を形成していると、基板10が下方に引っ張られて剥離されるときに、金属層40が封着樹脂80から抜けてゆくおそれがある。しかしながら、本実施例に係る半導体装置用基板50においては、金属層40の側面43が、下面42に接近するにつれて小さくなる傾斜部44を有する側面形状であるため、封止樹脂80が金属層40の下方への力に抗して働き、基板10のみを金属層40及び封止樹脂80から剥離除去することができる。
一方、基板を溶解除去する場合には、封止樹脂80に影響の無い溶剤を用いて、基板10を溶剤に浸漬させ、基板10を溶解除去する。この場合においても、本実施例に係る半導体装置用基板50においては、金属層40と、封止樹脂80との境界長さが長い構成となっているので、水分の侵入を抑制することができる。これにより、耐湿性を向上させられるため半導体装置100の信頼性が向上する。
また、封止樹脂80が金属層40の下方への力に抗して働くことで、本実施例に係る半導体装置100を電子部品の基板に半田付けした後の接着強度が確保できる。
図11(E)は、各半導体素子60毎に半導体装置100を分割する分割工程を示した図である。分割工程においては、封止樹脂80を、鉛直方向に切断し、下面に半導体素子搭載領域45と、電極46の下面である外部端子47が露出した半導体装置100が完成する。
このように、本実施例に係る半導体装置100の製造方法によれば、基板10側に接近する程、幅や外周長が小さくなる金属層40を有する半導体装置用基板50を用いて半導体装置100を製造するので、基板10の剥離を確実に行うことができ、歩留まりよく半導体装置100を製造することができる。また、金属層40は、上面41が平坦面であるため、半導体素子60の搭載や、ワイヤボンディングを容易かつ確実に行うことができる。更に、金属層40は、高さが低く、かつ形状及び大きさが均一であるので、半導体素子60の微細化にも十分に対応することができる。
図12は、本発明を適用した実施例2に係る半導体装置用基板50aの部分構成の一例を示した図である。図12(A)は、金属層40aの部分の拡大図の一例であり、図12(B)は、実施例2に係る半導体装置用基板50aの製造方法のめっき工程の一例を示した図である。
図12(A)において、金属層40aの側面43aは、実施例1に係る半導体装置用基板50aの金属層40と同様に、上面41aの幅の方が下面42aの幅よりも大きく、側面43aの下面42a付近の部分は、下面42aに接近するにつれて、外周が小さくなってゆく傾斜部44aを含む形状をしている。よって、実施例1に係る半導体装置用基板50の金属層40と同様に、金属層40aが下方に抜け難い形状となっている。
しかしながら、図12(A)において、金属層40aの上面図及び下面図を参照すると、上面41aの外周端は、鋸歯状になっており、ぎざぎざ形状48を有している。一方、下面42aは、実施例1に係る半導体装置用基板50aの金属層40の下面42と同様に、角が丸い正方形の形状をしている。このように、金属層40aは、上面41aの外周端を鋸歯のようにぎざぎざ形状48に形成してもよい。ぎざぎざ形状48に形成することにより、金属層40が樹脂封止されたときに、封止樹脂80との接触面積を増大させることができ、結合力を増大させることができる。また、半導体装置用基板50aが、半導体装置100として構成されたときには、金属層40aの上面41aは樹脂封止されて隠れるので、外観形状の要請は時に無く、機能的に優れている形状であれば、種々の形状をとりうる自由度がある。一方、下面42aは、半導体装置100として構成されたときには、半導体装置100の下面から露出して外部端子47となるので、ぎざぎざ形状48ではなく、直線的な外周端形状を有することが好ましい。実施例2に係る半導体装置用基板50aの金属層40aの下面42aは、そのような要請に応える形状となっている。
このように、実施例2に係る半導体装置用基板50aの金属層40aは、側面43aが、実施例1において説明した下方に抜けにくい形状を有しつつ、形状の自由度が高い上面41aは密着力を高めるぎざぎざ形状に構成され、外部端子47としての役割を果たす下面42aは直線的外周端を有する略正方形に構成されている。これにより、金属層40aの下方抜けの防止効果を一層高めることができる。
図12(B)において、実施例2に係る半導体装置用基板50aの製造方法のめっき工程の一例が示されているが、めっき工程は、実施例1と同様に、レジストパターン22aを基板10上に形成してから行う。よって、レジストパターン22aを、上面端部が鋸歯状のぎざぎざ形状となるように形成することにより、図12(A)に示したような金属層40aの形状を実現することができる。
図13は、実施例2に係る半導体装置用基板50aの製造方法の露光工程に用いられるガラスマスク30のマスクパターン31dの形状の一例と、レジストパターン22aの一例を示した図である。
図13(A)は、実施例2に係る半導体装置用基板50aの製造方法の露光工程に用いられるガラスマスク30のマスクパターン31dの一例を示した図である。図13(A)において、マスクパターン31dは、透過領域37aと、中間透過領域33dと、遮光領域32dとを有する。マスクパターン31dは、例えば、ガラス基板37上に、所定位置に所定形状の遮光膜により遮光部38が形成されることにより、構成される。透過領域37aは、ガラス基板が露出した領域である。また、遮光領域32dは、実施例1に係るマスクパターン31と同様に、総て遮光部38が形成された略正方形の領域となっている。そして、マスクパターン31dは、透過領域37aと遮光領域32dの間に、中間透過領域33dを有している。これらの点は、実施例1のマスクパターン31と同様である。
一方、中間透過領域33dの形状は、鋸歯状のぎざぎざ形状36の境界線を、透過部39の領域と遮光部38の領域との区切りとして含む形状となっている。このように、中間透過領域33dの透過部39の領域と遮光部38の領域とを区切る境界線を、ぎざぎざ形状36とすることにより、上面がぎざぎざ形状36を有するレジストパターン22aを形成することができる。なお、このような形状のマスクパターン31dを用いると、レジストパターン22aの下方まで同じ形状のぎざぎざ形状36が形成されるようにも考えられる。しかしながら、中間透過領域33dは、透過率が0〔%〕の遮光領域32dと、透過率が100〔%〕の透過領域37aとの間に存在するので、実施例1において説明したのと同様に、両者の透過率の影響を受け、中間透過領域33dの透過率は、0〔%〕と100〔%〕の間となり、遮光領域32dよりも高く、透過領域37aよりも低くなる。よって、レジスト20の下方になるにつれて、マスクパターン31dの影響が弱まり、中間的な透過率の領域を中間透過領域33dとして設けているのと同様の状態に近付いてゆき、基板10に接近するにつれて、ぎざぎざ形状36が小さくなる。つまり、この場合は、中間透過領域33dにおいて、ぎざぎざ形状36の外周端を有する遮光部38と、これと噛み合うぎざぎざ形状の透過部を混在して有していることになる。
図13(B)は、マスクパターン31dを有するガラスマスク30で露光工程を行い、現像工程で形成されたレジストパターン22aの一例を示した図である。図13(B)において、レジストパターン22aの上面23aは、マスクパターン31dのぎざぎざ形状36が略同一に転写されて形成されているが、側面24aは、下面の基板10に接近するにつれて、ぎざぎざ形状36が小さくなっている。そして、側面24aの基板10付近では、窪みの内側下方に広がり、外周が小さくなる傾斜部25aを有している。この傾斜部25aの存在により、金属層40aに、傾斜部44aを形成することができ、封止樹脂80にて封止された後に、上方向に力を作用させることができる形状となる。
図14は、図13において説明したレジストパターン22aを用いてめっき工程を行うことにより形成された金属層40aの形状の一例を示した図である。図14(A)は、金属層40aの上面図であり、図14(B)は、金属層40aの側面図である。また、図14(C)は、金属層40aの下面図であり、図14(D)は、金属層40aの上下を反転させた立体斜視図である。
図14(A)に示すように、金属層40aの上面41aの外周端は鋸歯状のぎざぎざ形状48となっており、側面43aの封止樹脂80との接触面積を増やすことができ、結合力を高められる構造となっている。また、図14(C)に示すように、金属層40aの下面42aは、上面41aよりも面積が小さく、略正方形の形状をしており、外部端子47として一般的に用いられる形状となっている。
そして、図14(B)に示すように、金属層40aの断面形状は、下面42a付近に、下面42aに接近するにつれて基板10に平行な面の断面積が小さくなってゆく傾斜部44aが形成されており、上面41aのぎざぎざ形状48も、下面42aに接近するにつれて小さくなっている。傾斜部44aは、封止樹脂80によって封止された後は、下方向に引っ張られる力も受けて、上方向に力を作用させることが可能な形状となっているので、半導体装置100の製造工程の基板剥離工程においても、金属層40aが下方に抜けることを防止できる構成となっている。また、上面41aは、平坦面を有しており、半導体素子60の搭載や、ワイヤボンディングに適した形状となっている。更に、横方向へのはみ出しも無く、高さもレジストパターン22a以下であるので、半導体装置用基板50aの電極層の微細化、高精度化に十分対応可能な形状となっている。
図14(D)は、上下を反転させた金属層40aの立体斜視図であるが、外部端子47となる下面42aは、平坦面を有し、下面42a付近の側面43aに形成された傾斜部44aに封止樹脂80が回り込む構造より、上方向に力が作用しても、下方向に力を付与し、金属層40aの移動を防ぐことができる形状となっている。
なお、実施例2に係る半導体装置用基板50aの製造方法は、露光工程におけるガラスマスク30のマスクパターン31dが異なる点以外は、実施例1において説明した半導体装置用基板50の製造方法と同様の内容であるので、その説明を省略する。
また、実施例2に係る半導体装置用基板50aを用いて製造した半導体装置100及び半導体装置100の製造方法についても、実施例1における説明と同様であるので、その説明を省略する。
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
特に、実施例1と実施例2は、適宜組み合わせることが可能であり、実施例1において説明した内容は、実施例2に適用することができる。
また、実施例1及び実施例2の露光工程において、ネガ型のレジスト20を用いてレジストパターン22を形成する露光工程の例を挙げて説明したため、マスクパターン31、31a〜31dの構成は、ネガ型のマスクパターン31、31a〜31dに関する構成となっているが、ポジ型のマスクパターンにも本発明の半導体装置用基板の製造方法、半導体装置の製造方法、半導体装置用基板及び半導体装置を適用することができる。ポジ型のレジスト20に対応したガラスマスク30を用いる場合には、本実施例において説明したマスクパターン31、31a〜31dの透過領域37aと遮光領域32、32dとの配置関係を逆にし、それに伴って、中間透過領域33、33a〜33dの透過部34、34a〜34c、39及び遮光部38の配置関係を同様に逆にすれば、実施例1及び実施例2の内容を、そのまま適用することができる。
本発明は、IC等の半導体素子を搭載し、半導体装置を製造するための半導体装置用基板及び半導体装置に利用することができる。
10 基板
21 レジスト層
22、22a レジストパターン
23、41 上面
24、43 側面
25、44 傾斜部
30 ガラスマスク
31、31a、31b、31c、31d マスクパターン
32、32d 遮光領域
33、33a、33b、33c、33d 中間透過領域
34、34a、34b、34c、35b、35c 部分透過部
36、48 ぎざぎざ形状
37 ガラス基板
37a 透過領域
38 遮光部
39 透過部
40、40a 金属層
45 半導体素子搭載領域
46 電極
47 外部端子
50、50a 半導体装置用基板
60 半導体素子
61 端子
70 ボンディングワイヤ
80 封止樹脂
100 半導体装置

Claims (13)

  1. 導電性を有する基板の表面にレジスト層を形成するレジスト形成工程と、
    透過領域と遮光領域とを有し、該透過領域と該遮光領域との間に、該透過領域より透過率が低く、該遮光領域より透過率が高い中間透過領域を有するマスクパターンを含むガラスマスクを用いて、前記レジスト層を露光する露光工程と、
    前記レジスト層を現像し、前記基板に接近するにつれて開口部外周が小さくなる傾斜部を含む側面形状のレジストパターンを前記基板上に形成する現像工程と、
    該レジストパターンを用いて前記基板の露出部分にめっきを行い、前記基板に接近するにつれて外周が小さくなる傾斜部を含む側面形状の金属層を形成するめっき工程と、
    前記レジストパターンを除去するレジスト除去工程と、を含むことを特徴とする半導体装置用基板の製造方法。
  2. 前記マスクパターンの前記中間透過領域は、前記透過領域と同じ透過率を有する透過部と、前記遮光領域と同じ透過率を有する遮光部とが混合されて構成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置用基板の製造方法。
  3. 前記中間透過領域は、前記遮光部の領域中に、部分的に前記透過部を含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置用基板の製造方法。
  4. 前記中間透過領域は、前記透過部の領域と前記遮光部の領域とを区切るぎざぎざ形状の境界線を含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置用基板の製造方法。
  5. 前記レジストパターンは、上面の前記開口部外周が前記境界線と略同一のぎざぎざ形状を有し、下面の前記基板に接近するにつれてぎざぎざの大きさが小さくなる側面形状であることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置用基板の製造方法。
  6. 前記めっき工程では、前記レジストパターンの厚さ以下で前記金属層を形成することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体装置用基板の製造方法。
  7. 前記金属層は、ワイヤボンディングがなされる電極又は半導体素子が搭載される領域であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の半導体装置用基板の製造方法。
  8. 前記現像工程と、前記めっき工程との間に、前記レジストパターンを露光するレジストパターン安定化工程を更に含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体装置用基板の製造方法により製造された半導体装置用基板に半導体素子を搭載する工程と、
    前記半導体装置用基板の金属層を電極として、前記半導体素子の端子と前記電極をワイヤボンディングにより接続する工程と、
    前記半導体装置用基板に搭載された前記半導体素子を樹脂で封止する工程と、
    前記半導体装置用基板を除去する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 基板上に、金属層の電極及び半導体素子搭載領域を有する半導体装置用基板であって、
    前記電極及び/又は前記半導体素子搭載領域は、上面がぎざぎざ形状を有し、側面が、前記基板側に接近するにつれて外周が小さくなり内側に削れる傾斜部を含むとともに、ぎざぎざの大きさが小さくなる形状を有することを特徴とする半導体装置用基板。
  11. 前記電極及び/又は前記半導体素子搭載領域の前記上面は、平坦面であることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置用基板。
  12. 上面がワイヤボンディング用の電極として用いられ、下面が外部端子として用いられる電極用金属層と、半導体素子が搭載される半導体素子搭載用金属層と、該半導体素子搭載用金属層に搭載され、端子が前記電極にワイヤボンディングで接続された半導体素子とを樹脂で封止した半導体装置であって、
    前記電極用金属層及び/又は前記半導体素子搭載用金属層は、上面がぎざぎざ形状を有し、側面が、下面側に接近するにつれて外周が小さくなり内側に削れる傾斜部を含むとともに、ぎざぎざの大きさが小さくなる形状を有することを特徴とする半導体装置。
  13. 前記電極用金属層及び/又は前記半導体素子用金属層の上面は、平坦面であることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置。
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