JP2817717B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特にマイクロストリップ構造の配線
パターンを有し、さらに終端抵抗を有するパッケージ内
に半導体チップを搭載してなる半導体装置およびその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高速ＬＳＩでは、信号反射を抑制して波
形歪による誤動作を防止するために、信号配線に終端抵
抗を接続することが必要となるが、高密度実装を可能に
するために、外付けに代えＬＳＩチップを収容するパッ
ケージ内に終端抵抗を形成することが行われている。図
８（ａ）は、特開平５−２０６２０２号公報にて提案さ
れたこの種半導体装置の平面図であり、図８（ｂ）はそ
のＣ−Ｃ′線の断面図である。図８に示されるように、
中央部に開口部６１ａを設けたポリイミド系樹脂などか
らなる絶縁フィルム６１の下面に先端が開口部６１ａ内
に突出した金属リード６４を設け、絶縁フィルム６１の
上面に薄膜または厚膜からなる終端抵抗用の抵抗体６６
を設け、抵抗体６６の一端を絶縁フィルムに形成したス
ルーホール６７を介して金属リード６４に接続する。ま
た、半導体チップ６２に設けたバンプ６２ａを金属リー
ド６４の先端部に接続することにより、半導体チップ６
２を開口部６１ａ内に搭載する。
【０００３】ここで、抵抗体６６の抵抗値は、伝送線路
となる金属リード６４の特性インピーダンスとの整合を
図る値となされ、スルーホール６４は伝送線路中の反射
を極力抑えるため開口部６１ａに極力近づけて形成され
る。また、この従来例では、パッケージ上に終端抵抗を
設けることで実装の簡略化、高密度化を図ることがで
き、終端抵抗を薄膜もしくは厚膜の微細加工が容易なプ
ロセスを用いて形成することにより抵抗精度を向上させ
ることができるものとされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
装置では、パッケージの伝送線路である金属リードがマ
イクロストリップ線路などの特性インピーダンス変動が
小さい構造に形成されていないため、終端抵抗による反
射抑制などの効果が小さいという欠点がある。また、上
述した従来例では、外部との接続がパッケージの周辺部
に限定されており、さらに終端抵抗の一端が開放となっ
ているため、プリント基板などに実装する際に、終端抵
抗の接地電位や電源電位との電気的接続をパッケージの
周辺部において行わなければならず、実装面積および実
装工数を十分に減少することができなかった。特に、ピ
ン数が増加した場合には、パッケージ周辺部での接続が
輻輳するためプリント基板などへの実装が困難になると
いう問題が起こる。
【０００５】さらに、終端抵抗を絶縁フィルム上に形成
する必要があるため薄膜を用いた場合、形成方法が蒸着
法に限定され高価となる。また、厚膜法（印刷法）で形
成する場合は、抵抗値の変動も大きくなるという欠点が
ある。薄膜法や電着（メッキ）法で形成する場合、所望
の抵抗値に対し通常−１０〜＋１０％程度の製造ばらつ
きが発生するが、印刷法の場合は−２０〜＋２０％以上
の製造ばらつきが生じる。したがって、本発明の解決す
べき課題は、第１に、終端抵抗の他端がパッケージ内に
おいて導電体に接続されるようにすることであり、第２
に、パッケージ内の配線パターンがマイクロストリップ
線構造となるようにすることであり、第３に、多ピン化
に対応できるパッケージ構造を提供することであり、第
４に、安価にかつ高精度に終端抵抗を形成しうるように
することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述した本発明の課題
は、 接地導体となる金属基板上に絶縁体フィルムを設
け、その上に配線パターンを形成する、 抵抗体を絶縁体フィルムの下面または上面に設け
る、 金属基板に開口を設け、この開口部に外部端子を形
成する、 という手段を採用することにより、解決することができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明による半導体装置は、接地
導体となる金属基板（１５、２５、３５、４５、５５）
上に絶縁体フィルム（１１、４１）が設けられ、前記絶
縁体フィルム上に配線パターン（１４、２４、３４、４
４、５４、５４ａ、５４ｂ）が形成され、前記配線パタ
ーンの一端に半導体チップ（１２、４２、５２）の電極
（１２ａ）が接続されているものであって、前記絶縁体
フィルムの表面または裏面には一端が前記配線パターン
を介して前記半導体チップの電極に接続され、他端が前
記金属基板に接続された抵抗体（１６、２６、３６、４
６、５６）が形成されていることを特徴としている。そ
して、好ましくは、前記金属板には、外部端子形成個所
に開口が形成され、該開口内に前記絶縁体フィルムに形
成されたスルーホール（１７ｂ、３７）を介して前記配
線パターンと接続された外部端子（１８、１８ａ、３
８、３８ａ）が形成される。
【０００８】また、本発明による半導体装置の製造方法
は、（１）金属板上に抵抗体を形成する工程〔図３
（ａ）〕と、（２）前記金属板上に、絶縁体フィルムお
よび金属箔を接着するか、または、金属箔付き絶縁体フ
ィルムを接着する工程〔図３（ｂ）、（ｃ）〕と、
（３）前記金属箔をパターニングして配線パターンを形
成する工程〔図３（ｄ）〕と、（４）前記絶縁体フィル
ムに選択的に開口を形成し該開口内に導電体層を形成す
ることにより前記配線パターンと前記抵抗体または前記
金属膜とを接続するスルーホールを形成する工程〔図３
（ｅ）、（ｆ）〕と、（５）前記金属板を選択的にエッ
チングして、前記抵抗体の少なくとも一部を露出させる
とともに、金属板の一部を外部端子接続部として他の部
分から分離する工程〔図３（ｇ）〕と、（６）半導体チ
ップの電極を前記配線パターンの一端に接続する工程
と、を有するものである。そして、好ましくは、上記第
（１）の工程において、抵抗体は電着法により形成され
る。また、金属板に抵抗体を形成するのに代え、金属箔
の裏面に抵抗体を形成するようにすることができる。
【０００９】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 ［第１の実施例］図１（ａ）は、本発明に第１の実施例
を示す平面図であり、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ′線での
断面図である。また、図２は底面図である。図１、図２
に示すように、ポリイミドなどからなる厚さ１０〜１０
０μｍ程度の絶縁体フィルム１１上には、中央部に半導
体チップ１２を搭載するためのアイランド１３が形成さ
れ、その周囲にはこれを囲むように、配線パターン１４
が放射状に形成されている。アイランド１３と配線パタ
ーン１４は、銅、アルミニウムなどからなる５〜５０μ
ｍ厚の金属箔により形成されている。この絶縁体フィル
ム１１の配線パターン１４形成面の反対側の面には、パ
ッケージ全体の剛性を高める、１００〜２００μｍ厚の
銅、ステンレスなどからなる金属板１５が接着されてい
る。この金属板１５は、例えば接地電位にて使用され
る。
【００１０】この金属板１５と絶縁体フィルム１１の接
合面には、ニッケルクロム合金などの比較的シート抵抗
の高い金属材料からなる抵抗体１６が形成されている。
抵抗体１６は金属板１５や配線パターン１４のエッチン
グの際に腐食・損傷を受けない材質であることが必要で
あり、ニッケルクロム合金は耐薬品性に優れこの要件に
合致した材料である。ニッケルクロム合金の場合、０．
１μｍの厚さで長さ１ｍｍ、幅０．２ｍｍで５０〜５５
オームの抵抗体を得ることが可能である。
【００１１】抵抗体１６の一端は接地電位にある金属板
１５に接続され、他端は絶縁体フィルム１１に形成され
たスルーホール１７ａを介して配線パターン１４に接続
されている。抵抗体１６形成領域の金属板１５は抵抗体
との接続部を除いてエッチングにより除去されている。
スルーホール１７ａは、絶縁体フィルム１１を選択的に
エッチングして開口を形成しこの開口内に銅もしくはニ
ッケルをめっきなどにより埋め込むことにより形成され
る。アイランド１３上には、銀ペーストなどのボンディ
ング材を介して半導体チップ１２が搭載されており、半
導体チップ１２上に形成されたパッド１２ａは、金また
はアルミニウムなどからなる金属細線１９により配線パ
ターン１４の一端に接続されている。配線パターン１４
の他端はスルーホール１７ｂ、外部端子接続部１８ａを
介してはんだなどの低融点金属にて形成された外部端子
１８と接続されている。半導体チップ１２および金属細
線１９は所望により破線で示すように樹脂により封止さ
れる。
【００１２】［第１の実施例の製造方法］次に、図１、
図２に示した本発明の第１の実施例の製造方法について
説明する。図３（ａ）〜（ｇ）は、この第１の実施例の
製造方法を説明するための工程順断面図である。まず、
フォトリソグラフィ法により金属板１５上に抵抗体形成
領域に開口を有するレジスト膜（図示なし）を形成し、
電着法によりニッケルクロム合金からなる抵抗体１６を
形成し、マスクとして用いたレジスト膜を除去する〔図
３（ａ）〕。
【００１３】次に、金属板１５の抵抗体１６の形成され
た面側にポリイミドなどからなる絶縁体フィルム１１を
接着する〔図３（ｂ）〕。続いて、配線パターンを形成
するための金属箔１０を絶縁体フィルム１１上に接着す
る〔図３（ｃ）〕。これらの接着は、ポリイミド系接着
剤などの有機系接着剤を介して行うかあるいは真空圧着
により行う。また、予めポリイミドフィルムに銅箔など
の金属箔が接着された銅張り樹脂フィルムを金属板上に
接着するようにすることもできる。
【００１４】次に、フォトエッチング法により金属箔１
０を所望の形状にパターニングして配線パターン１４を
形成し〔図３（ｄ）〕、次いで同様に絶縁体フィルム１
１をエッチングしてスルーホール形成個所に開口を形成
する〔図３（ｅ）〕。このとき、金属箔１０によりアイ
ランドを形成せずに金属板上に半導体チップをダイボン
ドする場合には、ダイボンド領域の絶縁体フィルムも同
時にエッチング除去しておく。この後、銅めっきやニッ
ケルめっきにより絶縁体フィルム１１に形成した開口部
に金属を充填して、配線パターン１４と抵抗体１６とを
接続するスルーホール１７ａ、および、配線パターン１
４と金属板１５とを接続するスルーホール１７ｂを形成
する〔図３（ｆ）〕。次に、金属板１５を選択的にエッ
チングして金属板１４に接続される部分を除いて抵抗体
１６の表面を露出させると共に、スルーホール１７ｂに
接続された外部端子接続部１８ａを金属板１５の他の部
分から分離する。続いて、配線パターン１４のボンディ
ング領域を除いて絶縁保護膜２０にて被覆する〔図３
（ｇ）〕。その後、外部端子接続部１８に低融点金属に
より外部端子を形成し、半導体チップを搭載すれば、図
１、図２に示される第１の実施例の半導体装置が得られ
る（但し、図１に示した例では、半導体チップは絶縁体
フィルム上に形成したアイランド上にボンディングされ
ていたが、図３に示されるパッケージでは金属板上にダ
イボンドされる）。
【００１５】［第２の実施例］図４は、本発明の第２の
実施例を示す断面図である。本実施例においては、抵抗
体２６の両端はスルーホール２７を介して配線パターン
２４に接続されている。すなわち、抵抗体２６は配線パ
ターン２４に対し直列に接続された構造となつている。
本実施例では、抵抗体は金属板２５とは接続する必要が
ないため、抵抗体形成領域の金属板はエッチングにより
完全に除去されている。このような終端抵抗の接続構造
は、一般に直列終端と呼ばれ双方向の信号伝送を行うパ
ス系配線で多く採用されている方式である。
【００１６】［第３の実施例］次に、図５を参照して本
発明の第３の実施例について説明する。図５は、第３の
実施例の外部端子付近の状態を示す断面図である。本実
施例においては、抵抗体３６の一端は金属板３５に接続
され、他端はスルーホール３７を介して配線パターン３
４と接続された外部端子接続部３８ａと接続されてい
る。この外部端子接続部３８ａは、金属板３５の本体よ
りエッチングにより切り離された金属板部分である。外
部端子接続部３８ａには、低融点金属ボールなどにより
外部端子３８が形成されている。図５に示した構造で
は、抵抗体３６を外部端子接続部３８ａ直近に配置した
ことにより半導体チップ近傍の金属板３５を除去する必
要がなくなり、電源電位導体または接地電位導体として
用いられる金属板に、より高い放熱作用を持たせること
ができる。
【００１７】［第４の実施例］次に、図６を参照して本
発明の第４の実施例について説明する。図６は、第４の
実施例の半導体チップ搭載部付近の状態を示す断面図で
ある。本実施例においては、抵抗体４６は、絶縁体フィ
ルム４１の金属箔側の面に形成されており、アイランド
４３と配線パターン４４との間に挿入されている。この
抵抗体は、金属箔側に電着により形成されたものであっ
て、絶縁体フィルム４１上に金属箔を接着し、金属箔を
パターニングすることによりその表面の一部を露出させ
たものである。この実施例の特徴は、最も半導体チップ
４２に近い位置に抵抗体４１を設置できる点があげら
れ、信号反射の抑制効果を最大限引き出すことが可能で
ある。但し、抵抗体形成のために微細加工が必要とな
る。
【００１８】［第５の実施例］次に、本発明の第５の実
施例について説明する。図７（ａ）は、第５の実施例の
半導体体チップ搭載部付近の状態を示す断面図であり、
図７（ｂ）はそのＢ−Ｂ′線での断面図である。本実施
例においては、アイランド５３と配線パターン５３との
間に、環状の電源用ボンディングリング５４ａと接地用
ボンディングリング５４ｂとが形成されており、抵抗体
５６は、配線パターン５４と電源用ボンディングリング
５４ａとの間に設けられている。電源用ボンデインクリ
ング５４ａは、配線パターンの一部〔図７（ａ）ではコ
ーナ部の配線〕と接続され外部端子に導出される。ま
た、接地用ボンディングリング５４ｂは、スルーホール
により金属板５５と接続されている。この実施例は、配
線をマイクロストリップ構造にするとともに、終端抵抗
を信号配線と電源配線間に接地したものである。この実
施例でも第４の実施例と同様に抵抗体５６は、配線パタ
ーン５４などを形成する金属箔側に電着により形成され
ている。
【００１９】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された範囲内において適宜の変更が可
能なものである。例えば、実施例ではワイヤボンディン
グにより半導体チップのパッドと配線パターン間を接続
していたが、半導体チップにフリップチップタイプのも
のを用い、フェースダウン方式で配線パターンにボンデ
ィングするようにすることもできる。また、外部端子
は、パッケージの周辺部にのみ配置するのではなく、パ
ッケージ底面の中央部にも配置（所謂エリア配置）する
ことができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体装置は、金属板上に絶縁体フィルムを設けその上に信
号配線を形成し、終端抵抗を絶縁体フィルムの上面また
は下面に設置したものであるので、終端抵抗をパッケー
ジ内において終端させることができ、実装密度の向上と
実装工数の短縮を図ることができる。また、信号配線を
マイクロストリップ線構造とすることができるため、特
性インピーダンスを安定化させることができる。また、
これにより、終端抵抗の反射抑制効果を安定化させるこ
とができる。さらに、抵抗体を電着により形成すること
ができるため、高精度の終端抵抗を有する半導体装置を
ローコストで製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例の平面図とそのＡ−
Ａ′線での断面図。
【図２】 本発明の第１の実施例の底面図。
【図３】 本発明の第１の実施例の製造方法を説明する
ための工程順の断面図。
【図４】 本発明の第２の実施例の断面図。
【図５】 本発明の第３の実施例の要部断面図。
【図６】 本発明の第４の実施例の要部断面図。
【図７】 本発明の第５の実施例の要部平面図とそのＢ
−Ｂ′線での断面図。
【図８】 従来例の平面図とそのＣ−Ｃ′線での断面
図。
【符号の説明】
１０ 金属箔 １１、４１ 絶縁体フィルム １２、４２、５２ 半導体チップ １２ａ パッド １３、４３、５３ アイランド １４、２４、３４、４４、５４ 配線パターン ５４ａ 電源用ボンディングリング ５４ｂ 接地用ボンディングリング １５、２５、３５、４５、５５ 金属板 １６、２６、３６、４６、５６ 抵抗体 １７ａ、１７ｂ、２７、３７、４７ スルーホール １８、３８ 外部端子 １８ａ、３８ａ 外部端子接続部 １９ 金属細線 ２０ 絶縁保護膜 ６１ 絶縁フィルム ６１ａ 開口部 ６２ 半導体チップ ６２ａ バンプ ６４ 金属リード ６６ 抵抗体 ６７ スルーホール

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 接地導体となる金属基板上に絶縁体フィ
    ルムが設けられ、前記絶縁体フィルム上に配線パターン
    が形成され、前記配線パターンの一端に半導体チップの
    電極が接続されている半導体装置において、前記絶縁体
    フィルムの表面または裏面には一端が前記配線パターン
    を介して前記半導体チップの電極に接続され、他端が前
    記金属基板に接続された抵抗体が形成されていることを
    特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記金属板には、外部端子形成個所に開
    口が形成され、該開口内に前記絶縁体フィルムに形成さ
    れたスルーホールを介して前記配線パターンに接続され
    た外部端子が形成されていることを特徴とする請求項１
    記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記抵抗体は、一端が前記絶縁体フィル
    ムに形成されたスルーホールを介して前記配線パターン
    に接続されて前記絶縁体フィルムの裏面に形成され、そ
    の他端は前記金属板に直接接続さていることを特徴とす
    る請求項１記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 前記抵抗体は、前記絶縁体フィルムの表
    面に形成され、その他端は前記配線パターンと同時に前
    記絶縁体フィルム上に形成された導電体層を介して前記
    金属基板に接続されていることを特徴とする請求項１記
    載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 前記絶縁体フィルム上にはアイランドが
    形成されており、該アイランド上には、電極が金属細線
    により前記配線パターンに接続された半導体チップが搭
    載されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装
    置。
  6. 【請求項６】 外部端子形成個所に開口を有し、接地導
    体となる金属板と、前記金属板上に設けられた絶縁体フ
    ィルムと、前記絶縁体フィルム上に形成された配線パタ
    ーンと、前記金属板の開口部内に形成された、前記絶縁
    体フィルムに形成されたスルーホールを介して前記配線
    パターンに接続された外部端子と、前記配線パターンの
    一端に電極が接続された半導体チップと、を有すること
    を特徴とする半導体装置。
  7. 【請求項７】 （１）金属板上に抵抗体を形成する工程
    と、 （２）前記金属板上に、絶縁体フィルムおよび金属箔を
    接着するか、または、金属箔付き絶縁体フィルムを接着
    する工程と、 （３）前記金属箔をパターニングして配線パターンを形
    成する工程と、 （４）前記絶縁体フィルムに選択的に開口を形成し該開
    口内に導電体層を形成することにより前記配線パターン
    と前記抵抗体または前記金属板とを接続するスルーホー
    ルを形成する工程と、 （５）前記金属板を選択的にエッチングして、前記抵抗
    体の少なくとも一部を露出させるとともに、金属板の一
    部を外部端子接続部として他の部分から分離する工程
    と、 （６）半導体チップの電極を前記配線パターンの一端に
    接続する工程と、 を有する半導体装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 （１）金属板上に絶縁体フィルムを接着
    する工程と、 （２）前記絶縁体フィルム上に、裏面に抵抗体が形成さ
    れた金属箔を接着するする工程と、 （３）前記金属箔をパターニングして配線パターンを形
    成するとともに前記抵抗体の表面の一部を露出させる工
    程と、 （４）前記絶縁体フィルムに選択的に開口を形成し該開
    口内に導電体層を形成することにより前記配線パターン
    と前記金属板とを接続するスルーホールを形成する工程
    と、 （５）前記金属板を選択的にエッチングして、前記スル
    ーホールの内の選択されたスルーホールに接続された金
    属板の部分を外部端子接続部として他の部分から分離す
    る工程と、 （６）半導体チップの電極を前記配線パターンの一端に
    接続する工程と、 を有する半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記抵抗体が前記金属板上または前記金
    属箔裏面にメッキ法により形成されることを特徴とする
    請求項７または８記載の半導体装置の製造方法。
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