JP3199925B2 - 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】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえばリードフレ
ームのリード端子と半導体チップ上の電極とを金属メッ
キにより電気的に接続してなる半導体装置およびその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体チップ上の電極パッドとリ
ードフレームのインナリードとの間を電気的に接続する
方法として、たとえば金属メッキによる接合方法(メッ
キボンディング法)が考案されている。
【0003】これは、半導体チップの電極パッドとリー
ドフレームのインナリードとを位置合わせした状態で、
両者を電解メッキ溶液中に浸し、前記電極パッドと前記
インナリードとの接合部に金属メッキ層を形成するもの
である。
【0004】図3は、この種のメッキ接合に用いられる
電極パッドの一例を示すものである。
【0005】すなわち、半導体チップ1の表面に形成さ
れる電極パッド2は、たとえば特願平2−141684
号にて開示されるように、アルミニウム(Al)などか
らなる金属層3と、この金属層3の上面に形成された2
層の金属層4,5とからなっている。
【0006】そして、上記電極パッド2を除く半導体チ
ップ1の表面は、シリコン酸化膜などの絶縁性の表面保
護膜6により覆われた構成とされている。
【0007】なお、上記金属層4,5のうち、金属層3
と接触する金属層4は、たとえばチタン(Ti)からな
り、バリアメタルの役割を有している。
【0008】また、金属層3と接触しない金属層5は、
たとえばニッケル(Ni)からなり、上記金属メッキ層
(図示していない)の形成を可能とするために設けられ
るものである。
【0009】しかし、上記した従来においては、TAB
方式におけるリードフレームのインナリード7の各先端
が半導体チップ1のそれぞれの電極パッド2上に対応す
るように位置合わせされ、この状態で金属メッキ層の形
成を行う、つまりインナリード7と電極パッド2とが非
接触な状態でメッキ接合を行うようになっていた。
【0010】通常、リードフレームのインナリード7
は、Z方向、つまり電極パッド2との間の距離にばらつ
きをもつ。このため、インナリード7と電極パッド2と
の距離が近いところでは十分に成長した金属メッキ層を
形成することができるが、距離が離れているところでは
十分に成長した金属メッキ層を形成できない、もしくは
十分に成長した金属メッキ層を形成するのに時間がかか
るという欠点があった。
【0011】そこで、均一な金属メッキ層を安定に形成
できるように、インナリード7の先端と半導体チップ1
上の電極パッド2との間で電気的に導通が得られるよう
にあらかじめ両者を接触させておき、この状態でメッキ
接合を行うようにした提案がなされている(たとえば、
特願平3−314831号)。
【0012】図4は、上記のインナリード7と電極パッ
ド2とを接触させた状態でのメッキ接合の例を示すもの
である。
【0013】この場合、まず、インナリード7の先端
が、半導体チップ1の電極パッド2に対向されて配置さ
れる。そして、インナリード7の先端が、押し下げ用治
具8の降下により押圧されて折り曲げられ、電極パッド
2の表面と接触される。
【0014】こうして、インナリード7の各先端がそれ
ぞれの電極パッド2の表面に接触された状態で、メッキ
浴に浸されて周知の電解メッキが行われることにより、
それぞれの接触部位においてメッキ析出層を均等に成長
させ、十分に成長した均一な金属メッキ層をそれぞれの
接触部位に形成できる。
【0015】しかしながら、電極パッド2を構成する各
金属層3,4,5の膜厚は薄く、たとえば金属層4,5
はそれぞれ100nm,300nmと非常に薄いため、
電極パッド2にインナリード7の先端が強く押し付けら
れると、容易に損傷される可能性があった。
【0016】特に、金属薄板をフォトエッチングまたは
スタンピング加工することにより製造されるリードフレ
ームの場合、ある程度の厚みと剛性とを有するため、電
極パッド2を簡単に傷つける結果となる。
【0017】このように、電極パッド2が傷つけられる
と、その傷口より侵入するメッキ液により半導体チップ
1内の配線が腐食されるなど、信頼性が著しく低下され
るといった問題があった。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、インナリードの押し付けにより電極パッド
が損傷される可能性があり、安定したメッキ接合が行え
ないなどの問題があった。
【0019】そこで、この発明は、リード端子による電
極の損傷を防止でき、安定したメッキ接合を行うことが
可能な半導体装置およびその製造方法を提供することを
目的としている。
【0020】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体装置にあっては、導電性材料か
らなるリードフレームと、このリードフレームのリード
端子が接続される電極が設けられた半導体チップと、こ
の半導体チップの前記電極上に形成され、前記リード端
子の接触による損傷から前記電極部分を保護する導電性
材料からなる保護層と、この保護層を介して接触され
た、前記半導体チップの電極および前記リードフレーム
のリード端子を金属メッキにより電気的に接続する接続
部とから構成されている。
【0021】また、この発明の半導体装置の製造方法に
あっては、リードフレームのリード端子と半導体チップ
の電極とを金属メッキにより電気的に接続してなる場合
において、前記半導体チップの電極上に、前記リード端
子の接触による損傷から前記電極部分を保護する導電性
材料からなる保護層を形成し、この保護層を介して、前
記半導体チップの電極と前記リードフレームのリード端
子の先端とを電気的に導通が得られる状態に接触させ、
しかる後、両者を電解メッキ溶液中に浸させて、前記半
導体チップの電極と前記リードフレームのリード端子と
を電気的に接続する金属メッキ層を形成するようになっ
ている。
【0022】
【作用】この発明は、上記した手段により、電極とリー
ド端子とが直に接触されることなく、両者を接続できる
ようになるため、リード端子により電極が傷つけられる
のを防止することが可能となるものである。
【0023】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。
【0024】図1は、本発明にかかる半導体装置の要部
の構成を概略的に示すものである。
【0025】すなわち、この半導体装置は、たとえば半
導体チップ11の主面上に設けられた電極パッド12
と、リードフレーム(図示していない)のインナリード
13とが、導電性材料であるペースト状の金属などによ
り形成される保護層14を介して、ニッケル(Ni)な
どからなる金属メッキ層15によって電気的に接続され
た構成とされている。
【0026】電極パッド12は、たとえばアルミニウム
(Al)とシリコン(Si)とからなる合金またはアル
ミニウムとシリコンと銅(Cu)とからなる合金により
形成される金属層12aを有し、半導体チップ11の主
面上の全周囲において、一定の間隔を有して一列に配列
されている。
【0027】また、上記電極パッド12の形成部位を除
く、半導体チップ11の主面上は、シリコン酸化膜など
の絶縁性の表面保護膜16により覆われている。
【0028】インナリード13は、たとえば金属薄板を
フォトエッチングまたはスタンピング加工することによ
り製造されるリードフレームの一部(リード端子)であ
り、ある程度の厚みと剛性とを有している。
【0029】上記保護層14は、電極パッド12の金属
層12aを覆うようにして、たとえばインナリード13
のZ方向(電極パッド12との距離)のばらつきを緩和
し得る5〜30μmの高さを有して形成される。
【0030】この保護層14は、たとえばペースト状の
金属を滴下、または半田バンプに用いられる電解メッキ
法などにより形成される。
【0031】保護層14としては、適当な硬さとメッキ
液に対する耐蝕性を有する導電性材料ならば良く、たと
えば導電性樹脂や金属ワイヤをバンプ状に成形したもの
などを用いることもできる。
【0032】なお、上記半導体チップ11は、電極パッ
ド12とインナリード13との位置合わせが行われた状
態において、たとえばエポキシ系の接着剤層(厚さが約
90μm)を介してリードフレームの所定箇所に貼着さ
れるようになっている。
【0033】この場合、電極パッド12とインナリード
13との間には、保護層14が介在するため、位置合わ
せの際にインナリード13の先端が移動されても、電極
パッド12の金属層12aなどが損傷されることはな
い。
【0034】すなわち、インナリード13の先端部の各
端面がそれぞれの電極パッド12に対応するように位置
合わせされ、リードフレームへの半導体チップ11の貼
着が行われる。
【0035】しかる後、インナリード13の先端部が、
図示していない押し下げ用治具により押圧されて折り曲
げられることによって保護層14に押し付けられ、上記
インナリード13と電極パッド12との電気的導通が図
られる。
【0036】そして、この電気的導通が図られたインナ
リード13と電極パッド12との接続部位に対して、上
記した金属メッキ層15の形成が行われる。
【0037】金属メッキ層15の形成は、インナリード
13の先端部の各端面がそれぞれの電極パッド12上の
保護層14に押し付けられた状態において、この半導体
チップ11の貼着されたリードフレームがメッキ用電極
(図示していない)とともに、たとえばニッケル・メッ
キ浴に浸される。
【0038】そして、上記メッキ用電極が陽極またはア
ノード、図示していないリードフレームが陰極またはカ
ソードとなるように所定の直流電圧が印加されることに
より、周知の電解メッキが行われ、インナリード13と
電極パッド12との間に成長する金属メッキ層15によ
り両者が電気的に接続されることになる。
【0039】このとき、電極パッド12のインナリード
13による損傷を招くことがないため、信頼性の高い接
合が可能、つまり半導体チップ11内にメッキ液が侵入
して内部が浸食されるといった不具合を回避できる。
【0040】なお、金属メッキ層15の形成について
は、たとえば特願平2−141684号に開示されてい
るため、ここでの詳細な説明は割愛する。
【0041】上記したように、電極パッドとインナリー
ドの先端とが直に接触されることなく、両者を接続でき
るようにしている。
【0042】すなわち、電極パッドの表面上に保護層を
形成し、この保護層を介して電極パッドとインナリード
とを接続するようにしている。これにより、電極パッド
とインナリードとは、間に保護層を介して接続されるこ
とになるため、インナリードの押し付けにより電極パッ
ドが傷つけられるのを防止することが可能となる。した
がって、メッキ液により半導体チップ内の配線などが腐
食されたりすることなく、高い信頼性をもって接合を行
い得るものである。
【0043】しかも、半田バンプや金バンプなどに比し
て、工程的にも制作が容易で、コスト的にも安価に形成
し得るものであり、かつ接合時の物理的な負荷により半
導体チップなどがダメージを受けるようなこともない。
【0044】なお、上記実施例においては、保護層14
の厚さを5〜30μmとした場合について説明したが、
これに限らず、たとえば図2に示すように、半導体チッ
プ11とリードフレームとを貼着する接着剤層(図示し
ていない)の厚さに合わせ、その厚さを約90μmとす
るようにしても良い。
【0045】この場合、インナリード13と電極パッド
12との間に厚さ90μmの保護層14が存在するた
め、インナリード13を電極パッド12に対してフラッ
トな状態で接続することが可能となる。
【0046】したがって、この場合においても、均一な
金属メッキ層を安定に形成できるとともに、接触させる
際の押し付けが不要となるなど、電極パッド12がイン
ナリード13の端面により損傷されるのを防止し得る。
【0047】また、金属薄板により形成されるリードフ
レームに限らず、たとえばTAB(Tape Auto
mated Bonding)方式のリードフレームに
も適用できる。
【0048】さらに、アルミニウム上にチタンおよびニ
ッケルを設けてなる電極パッドにも適用し得る。
【0049】その他、この発明の要旨を変えない範囲に
おいて、種々変形実施可能なことは勿論である。
【0050】
【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、リード端子による電極の損傷を防止でき、安定した
メッキ接合を行うことが可能な半導体装置およびその製
造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかる構成の要部を示す
断面図。
【図2】この発明の他の実施例にかかる構成の要部を示
す断面図。
【図3】従来技術とその問題点を説明するために示す電
極パッドの断面図。
【図4】同じく、インナリードと電極パッドとを接触さ
せた状態でのメッキ接合を示す断面図。
【符号の説明】
11…半導体チップ、12…電極パッド、12a…金属
層、13…インナリード、14…保護層、15…金属メ
ッキ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 好正 大分県大分市大字松岡3500番地 株式会 社東芝大分工場内 (72)発明者 大瀧 浩子 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版 印刷株式会社内 (72)発明者 塚本 健人 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版 印刷株式会社内 (72)発明者 土岐 荘太郎 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版 印刷株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−198617(JP,A) 特開 平5−243338(JP,A) 特開 平5−190594(JP,A) 特開 平5−175408(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/60 C25D 7/00 C25D 13/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性材料からなるリードフレームと、 このリードフレームのリード端子が接続される電極が設
    けられた半導体チップと、 この半導体チップの前記電極上に形成され、前記リード
    端子の接触による損傷から前記電極部分を保護する導電
    性材料からなる保護層と、 この保護層を介して接触された、前記半導体チップの電
    極および前記リードフレームのリード端子を金属メッキ
    により電気的に接続する接続部とを具備したことを特徴
    とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 リードフレームのリード端子と半導体チ
    ップの電極とを金属メッキにより電気的に接続してなる
    半導体装置の製造方法において、 前記半導体チップの電極上に、前記リード端子の接触に
    よる損傷から前記電極部分を保護する導電性材料からな
    る保護層を形成し、 この保護層を介して、前記半導体チップの電極と前記リ
    ードフレームのリード端子の先端とを電気的に導通が得
    られる状態に接触させ、 しかる後、両者を電解メッキ溶液中に浸させて、前記半
    導体チップの電極と前記リードフレームのリード端子と
    を電気的に接続する金属メッキ層を形成するようにした
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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