JP2014150182A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を簡略化することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】リードフレーム材１００の一面１００ａに第１マスク１１０を形成すると共に他面１００ｂに第２マスク１２０を形成する。そして、第２マスク１２０をパターニングしてリードフレーム材１００の他面１００ｂ側からハーフエッチングを行う。次に、ハーフエッチングで除去された部分を埋め込むように、リードフレーム材１００の他面１００ｂに接着力を変更可能なフィルム材１３０を配置する。その後、第１マスク１１０をパターニングしてリードフレーム材１００の一面１００ａ側からエッチングを行い、搭載部１０および端子部１１を形成する。そして、搭載部１０に半導体素子２０を搭載し、フィルム材１３０が露出するように、半導体素子２０をモールド樹脂３０にて封止した後、フィルム材１３０の接着力を弱めて当該フィルム材１３０を除去する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子が端子部と電気的に接続され、半導体素子がモールド樹脂にて覆われた半導体装置の製造方法に関するものである。

従来より、この種の半導体装置の製造方法として、例えば、特許文献１に次の製造方法が提案されている。

すなわち、まず、一面および他面を有するリードフレーム材を用意し、リードフレーム材の一面に第１フォトレジストを配置すると共に他面に第２フォトレジストを配置する。そして、第１、第２フォトレジストを所定形状にパターニングした後、リードフレーム材のうち第１、第２フォトレジストから露出する部分にメッキ膜を形成する。続いて、第２フォトレジストを除去し、リードフレーム材の他面に形成されたメッキ膜をマスクとしてリードフレーム材の他面からハーフエッチングを行う。

次に、第１フォトレジストを除去した後、リードフレーム材の厚さを確保するために、ハーフエッチングにて除去された部分に樹脂を配置する。具体的には、リードフレーム材の一面を金型の内面に押し付けた状態で液状樹脂を注入し、当該液状樹脂を硬化させることによって形成する。

続いて、リードフレーム材の一面に形成されたメッキ膜をマスクとしてリードフレーム材の一面からエッチングを行って端子部および搭載部を形成する。次に、搭載部に半導体素子を搭載し、端子部の一部が露出するように半導体素子をモールド樹脂にて封止する。

特開２００７−１５７８４６号公報

しかしながら、上記特許文献１の製造方法では、ハーフエッチングにて除去された部分に樹脂を配置する際、リードフレーム材の厚みを確保するためだけに必要な樹脂を金型を用いて配置しており、製造工程が複雑になるという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、製造工程を簡略化することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１００ａ）および一面と反対側の他面（１００ｂ）を有するリードフレーム材（１００）を用意する工程と、リードフレーム材の一面に第１マスク（１１０）を形成する工程と、リードフレーム材の他面に第２マスク（１２０）を形成する工程と、第２マスクを所定形状にパターニングする工程と、第２マスクを用いてリードフレーム材の他面側からハーフエッチングを行う工程と、ハーフエッチングで除去された部分を埋め込むように、リードフレーム材の他面に接着力を変更可能なフィルム材（１３０）を配置する工程と、第１マスクを所定形状にパターニングする工程と、第１マスクを用いてリードフレーム材の一面側からエッチングを行い、搭載部（１０）および端子部（１１）を形成する工程と、搭載部に半導体素子（２０）を搭載する工程と、フィルム材が露出するように、半導体素子をモールド樹脂（３０）にて封止する工程と、フィルム材の接着力を弱めて当該フィルム材を搭載部および端子部から除去する工程と、を行うことを特徴としている。

これによれば、ハーフエッチングされた部分が埋め込まれるようにリードフレーム材の他面にフィルム材を配置している。このため、リードフレーム材の厚さを確保するためのみに金型を用いて樹脂を注入する必要がなく、製造工程の簡略化を図ることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における半導体装置の断面図である。 図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 リードフレーム材、供給ロール、巻取りロールの関係を示す模式図である。 リードフレーム材とフィルム材との圧接方法を示す模式図である。 リードフレーム材から１チップ分のアイランドおよび端子部を切り出したときの平面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示されるように、半導体装置は、アイランド１０上に半導体素子２０が搭載され、半導体素子２０が端子部１１と電気的に接続されると共にモールド樹脂３０に封止されて構成されている。なお、本実施形態では、アイランド１０が本発明の搭載部に相当している。

アイランド１０および端子部１１は、Ｃｕや４２アロイ等で構成された後述するリードフレーム材がエッチングされることによって形成されるものである。なお、端子部１１は、アイランド１０の周囲に複数配置されており、Ｃｕや４１アロイ等の基材の表面にＮｉ／Ａｕメッキ膜が形成されたものである。

半導体素子２０は、例えば、所定の半導体製造プロセスによって形成されたＩＣチップ等であり、ダイマウント材４０を介してアイランド１０に搭載されている。そして、複数の端子部１１とそれぞれボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続されている。

モールド樹脂３０は、エポキシ系樹脂等の通常のモールド材料がトランスファーモールド法等によって形成されたものである。そして、半導体素子２０、アイランド１０のうち半導体素子２０が搭載される側の面、端子部１１のうちボンディングワイヤ５０と接続される側の面を封止している。つまり、アイランド１０のうち半導体素子２０が搭載される側の面と反対側の面および端子部１１のうちボンディングワイヤ５０と接続される側の面と反対側の面は、モールド樹脂３０から露出している。

以上が本実施形態における半導体装置の構成である。次に、上記半導体装置の製造方法について図２〜図６を参照しつつ説明する。なお、図２および図３は、リードフレーム材のうちの１チップ分の断面図である。

まず、図２（ａ）に示されるように、Ｃｕや４２アロイ等で構成されたリードフレーム材１００を用意する。本実施形態では、リードフレーム材１００は、図４に示されるように、供給ロール６０ａから供給されて巻取りロール６０ｂで巻取られるようになっており、供給ロール６０ａと巻取りロール６０ｂとの間に配置された処置室７０を通過する際に、図２の工程から図３（ｂ）の工程までが行われるようになっている。また、図２の工程から図３（ｂ）の工程は、リードフレーム材１００のうち１チップ分の領域に対してそれぞれ順番に行われる。

処置室７０では、まず、図２（ｂ）に示されるように、リードフレーム材１００の一面１００ａに第１フォトレジスト１１０を配置すると共にリードフレーム材１００の他面１００ｂに第２フォトレジスト１２０を配置する。なお、本実施形態では、第１フォトレジスト１１０が本発明の第１マスクに相当し、第２フォトレジスト１２０が本発明の第２マスクに相当している。

そして、図２（ｃ）に示されるように、所定領域が開口された露光マスクを用いて第２フォトレジスト１２０を露光し、当該第２フォトレジスト１２０を現像して所定形状にパターニングする。

その後、図２（ｄ）に示されるように、リードフレーム材１００の他面１００ｂ側からハーフエッチングを行う。このハーフエッチングは、本実施形態では、酸やアルカリを用いたウェットエッチングにて行っているが、ドライエッチングによって行うこともできる。

次に、図２（ｅ）に示されるように、第２フォトレジスト１２０を除去した後、ハーフエッチングにて除去された部分が埋め込まれるように、リードフレーム材１００の他面１００ｂにフィルム材１３０を配置する。本実施形態では、図５に示されるように、供給ロール６０ａと巻取りロール６０ｂとの間（処置室７０内）に一対の押し付けロール８０ａ、８０ｂを配置する。そして、リードフレーム材１００の他面１００ｂにフィルム材１３０を重ねた状態で押し付けロール８０ａ、８０ｂによってリードフレーム材１００の他面１００ｂにフィルム材１３０を押し付ける（圧接する）。これにより、ハーフエッチングにて除去された部分が埋め込まれるように、リードフレーム材１００の他面１００ｂにフィルム材１３０が配置される。

フィルム材１３０としては、リードフレーム材１００との接着力を容易に変更可能なものが用いられ、本実施形態では、紫外線硬化性樹脂フィルムが用いられる。

続いて、図２（ｆ）に示されるように、所定箇所が開口された露光マスクを用いて第１フォトレジスト１１０を露光し、当該第１フォトレジスト１１０を現像して所定形状にパターニングする。

その後、図３（ａ）に示されるように、リードフレーム材１００の一面１００ａ側からエッチングを行い、アイランド１０と複数の端子部１１とを分離する。本実施形態では、エッチングを上記ハーフエッチングと同様にウェットエッチングにて行っているが、ドライエッチングによって行うこともできる。

なお、この工程が終了した後は、アイランド１０と複数の端子部１１とは切り離されているが、フィルム材１３０によって連結されている。

続いて、図３（ｂ）に示されるように、第１フォトレジスト１１０を除去する。その後、リードフレーム材１００から１チップ分のアイランド１０および端子部１１をプレス加工等で切り出す。本実施形態では、図６に示されるように、複数の端子部１１が外枠部１００ｃにて一体化された状態となるように、１チップ分のアイランド１０および端子部１１を切り出す。そして、電解メッキを行い、端子部１１のうちフィルム材１３０から露出している部分にＮｉ／Ａｕメッキ膜（図示せず）を形成する。

次に、図３（ｃ）に示されるように、アイランド１０上にダイマウント材４０を介して半導体素子２０を搭載する。そして、端子部１１と半導体素子２０との間でワイヤボンディングを行い、端子部１１と半導体素子２０とをボンディングワイヤ５０を介して電気的に接続する。

なお、ボンディングワイヤ５０の形成は、例えば、金やアルミニウム等のワイヤを用いたボールボンディング、ウェッジボンディング等のワイヤボンディングにより行うことができる。

次に、上記図３（ｃ）の工程まで行ったものを樹脂成型用の図示しない金型に設置する。そして、図３（ｄ）に示されるように、トランスファーモールド成形等を行い、フィルム材１３０から露出するアイランド１０および端子部１１、半導体素子２０、ボンディングワイヤ５０をモールド樹脂３０にて封止する。言い換えると、フィルム材１３０の下面（フィルム材１３０のうち半導体素子２０側と反対側の面）を金型の内面に押し付けた状態で樹脂を充填し、フィルム材１３０の下面が露出するようにモールド樹脂３０を形成する。

続いて、図３（ｅ）に示されるように、フィルム材１３０に紫外線を照射し、フィルム材１３０を硬化させてアイランド１０、端子部１１、モールド樹脂３０から剥離する。その後は特に図示しないが、外枠部１００ｃと端子部１１とを切り離すことにより、上記図１に示す半導体装置が製造される。なお、フィルム材１３０を剥離した後、モールド樹脂３０から露出する端子部１１にＮｉ／Ａｕメッキ膜を形成してもよい。

以上説明したように、本実施形態では、ハーフエッチングを行った後、ハーフエッチングされた部分が埋め込まれるようにリードフレーム材１００の他面１００ｂにフィルム材１３０を圧接している。このため、リードフレーム材の厚さを確保するためのみに金型を用いて樹脂を注入する必要がなく、製造工程の簡略化を図ることができる。

また、本実施形態では、供給ロール６０ａと巻取りロール６０ｂとの間に配置された処置室７０を通過する際に、図２の工程から図３（ｂ）の工程までを行っている。このため、処理が行われた部分の剛性が小さくなってもその部分の剛性を他の部分で確保することができ、１チップ毎に各処理を行う場合と比較して、搬送工程を容易にすることができる。

さらに、半導体装置は図３（ｄ）の工程にて形成されるモールド樹脂３０のみによって封止されている。このため、従来の半導体装置では、リードフレーム材の厚さを確保するための樹脂と、半導体素子を封止する樹脂との間に界面が形成されていたが、本実施形態の半導体装置では、モールド樹脂３０内に界面が形成されることがない。したがって、外部環境の温度が変化したときに界面から剥離が発生することを抑制することもできる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態では、供給ロール６０ａから供給されたリードフレーム材１００が巻取りロール６０ｂに巻き取られる前に図２の工程から図３（ｂ）の工程まで行うものを説明したが、リードフレーム材１００は予め１チップ分に切断されていてもよい。この場合、ハーフエッチングにて除去された部分を埋め込むようフィルム材１３０を配置する場合には、例えば、フィルム材１３０をリードフレーム材１００に押し付けて圧接すればよい。

また、上記第１実施形態では、アイランド１０を備える半導体装置について説明したが、アイランド１０を備えない次のような半導体装置に本発明を適用することもできる。例えば、複数の端子部１１にはんだバンプを介して半導体素子２０が搭載されるような半導体装置に本発明を適用することもできる。この場合、端子部１１のうちの半導体素子２０が搭載される部分が本発明の搭載部となる。つまり、端子部１１と搭載部とは一体化されていてもよい。

１０ アイランド（搭載部）
１１ 端子部
２０ 半導体素子
３０ モールド樹脂
１００ リードフレーム材
１００ａ 一面
１００ｂ 他面
１１０ 第１フォトレジスト（第１マスク）
１２０ 第２フォトレジスト（第２マスク）
１３０ フィルム材

Claims (3)

1. 一面（１００ａ）および前記一面と反対側の他面（１００ｂ）を有するリードフレーム材（１００）を用意する工程と、
   前記リードフレーム材の一面に第１マスク（１１０）を形成する工程と、
   前記リードフレーム材の他面に第２マスク（１２０）を形成する工程と、
   前記第２マスクを所定形状にパターニングする工程と、
   前記第２マスクを用いて前記リードフレーム材の他面側からハーフエッチングを行う工程と、
   前記ハーフエッチングで除去された部分を埋め込むように、前記リードフレーム材の他面に接着力を変更可能なフィルム材（１３０）を配置する工程と、
   前記第１マスクを所定形状にパターニングする工程と、
   前記第１マスクを用いて前記リードフレーム材の一面側からエッチングを行い、搭載部（１０）および端子部（１１）を形成する工程と、
   前記搭載部に前記半導体素子（２０）を搭載する工程と、
   前記フィルム材が露出するように、前記半導体素子をモールド樹脂（３０）にて封止する工程と、
   前記フィルム材の接着力を弱めて当該フィルム材を前記搭載部および前記端子部から除去する工程と、を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記リードフレーム材は供給ロール（６０ａ）から供給されて巻取りロール（６０ｂ）で巻取られるようになっており、
   前記フィルム材を配置する工程では、前記リードフレーム材と前記フィルム材とを重ねた状態で、前記供給ロールと前記巻取りロールとの間に配置された一対の押し付けロール（８０ａ、８０ｂ）の間を通過させる際に前記フィルム材を前記リードフレーム材に押し付けることによって圧接し、
   前記半導体素子を搭載する工程の前に、前記リードフレーム材から前記フィルム材にて連結された１チップ分の前記端子部および前記搭載部を切り出すことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記フィルム材として紫外線硬化性樹脂フィルムを用い、
   前記除去する工程では、前記フィルム材に紫外線を照射して当該フィルム材の接着力を弱め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の製造方法。
   
   

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