JP4243178B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は半導体装置の製造方法、特に「バンプドチップキャリア」と称される表面実装形式の半導体装置の製造方法に関する。

従来、「バンプドチップキャリア」と称される表面実装タイプの半導体装置は、例えば、携帯電話機における音声制御部，その他の種々の電子、通信装置に使用されている。図１は特許文献１（特開平９−１６２３４８号公報）に示されたような従来技術に係る半導体装置の製造方法を示す。まず、図１（ａ）において、銅の薄板をプレス加工することにより又は膜形成技術とエッチングによりリードフレーム１を構成し、このリードフレーム１にめっき皮膜を形成することにより、半導体素子２を搭載するための素子搭載部３と、半導体素子２との間でワイヤボンディング接続するための複数の接続パッド部４が設けられる。

接続パッド４は、リードフレーム１にハーフエッチング等により凹部が形成され、その凹部に、金、パラジウム、ニッケル、パラジウムの４層めっきを施すことにより形成したものである。

半導体素子２は樹脂接着ペースト５を使用してリードフレーム１の素子搭載部３に搭載される。そして、図１（ｂ）に示すように、半導体素子の表面の各電極端子と各接続パッド部４との間はワイヤボンディング工程においてワイヤ６により接続される。

ついで、図１（ｃ）の工程では、半導体素子２の電極端子面、金属板上のワイヤボンディング領域、ボンディングワイヤ等を樹脂によりシールするべく、封止樹脂７によりモールド成形される。更に、エッチングによりリードフレーム１を除去する。この状態では、図１（ｄ）に示すように、樹脂封止された半導体装置の下面において接続パッド部４が封止樹脂部７から下方へ突出している。そして、半導体装置の底部の接続パッド４が取付基板（図示せず）上の端子に電気的に接合されるようにこの半導体装置が表面実装されるのである。

この半導体装置は、実装面積が小さく、コストが比較的低く、且つ小型化を図ることができるものの、半導体装置の下部に接続パッドが突出していることから、半導体装置の厚さ方向の寸法には限界があった。例えば、図１（ｄ）に示すように、半導体素子２自体の厚さを０．２ｍｍ、樹脂封止された半導体装置の底面から接続パッド４が下方へ突出する寸法を０．１ｍｍ、半導体素子２の上面から樹脂封止部７の上面までのモールド樹脂の厚さが０．３７ｍｍ必要であるとすると、この半導体装置全体の厚さ（モールド樹脂７の上面から接続パッド４の先端までの寸法）が０．６７ｍｍとなる。

また、特許文献２（特開平１０−１１６９３５号公報）に開示されている半導体装置によると、実装面積が小さく、コストの低い樹脂封止型半導体装置を構成するために、電極パッドを有する半導体チップと、該半導体チップを封止する樹脂パッケージと、該樹脂パッケージの底面から該底面とほぼ同一平面で露出する金属膜と、半導体チップの電極パッドに一端がボンディングされ、他端が該金属膜とボンディングされたボンディングワイヤとを有する半導体装置が開示されている。

この半導体装置も図１に示した半導体装置と同様、実装面積が小さく、コストが比較的低く、且つ小型化を図ることができる。また、樹脂モールドされた半導体装置の底部に半導体チップと接続パッドとが露出しているものの、半導体装置の底部から接続パッドが突出していないために、半導体装置の厚さを薄くできるという利点がある。

また、特許文献３（特開２００１−１０２４８４号公報）に開示されている半導体装置においても、特許文献１と同様に、半導体装置の下部に接続パッドが突出していることから、半導体装置の厚さ方向の寸法には限界がある。

更にまた、特許文献４（特開２００３−７８０７１号公報）に開示されている半導体装置は、特許文献２の場合と同様、樹脂モールドされた半導体装置の底部に半導体チップと接続パッドとが露出しているものの、接続パッド部が下方に突出していないために、半導体装置の厚さを薄くできるという利点がある。

特開平９−１６２３４８号公報 特開平１０−１１６９３５号公報 特開２００１−１０２４８４号公報 特開２００３−７８０７１号公報

上述した従来の表面実装型の半導体装置によると、接続パッド部が樹脂モールド部の底部から下方へ突出しているか、樹脂モールド部の底部から下方へ突出することなく単に露出していることにより、実装面積が小さく、コストの低い樹脂封止型半導体装置を実現することができる。しかしながら、半導体チップ自体の厚さとワイヤボンディングを行なうのに必要な高さの領域を樹脂モールド内部に確保する必要性から、半導体装置の厚さ方向の寸法を小さくすることには限界があった。

そこで、本発明では、半導体素子の底部を研磨することで半導体装置全体の厚さを更に小さくすることのできる半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するために、本発明によれば、
ベース金属の表面に半導体素子搭載部としての凹部を形成すると共に、該ベース金属の表面に接続パッド部を形成する工程と、
前記凹部の底面に半導体素子の裏面が接合するように、該半導体素子を前記半導体素子搭載部に搭載し、該半導体素子の表面の電極端子と前記接続パッド部との間をワイヤボンディングにより接続する工程と、
前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ及び前記接続パッド部が含まれる領域を樹脂で封止する工程と、
前記ベース金属を除去する工程と、
前記半導体素子の裏面を含む封止樹脂の底部領域を、裏面に接続パッド部が露出するように研磨して底面を平坦化することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

前記ベース金属は金属板であることを特徴とする。接続パッド部は金、パラジウム、ニッケル、パラジウムの４層のめっき膜により構成され、前記ベース金属の表面から隆起していることを特徴とする。

接続パッド部は、最初にベース金属と同じ金属によりめっきされ、その上に異なる金属でめっきされることを特徴とする。これにより、接続パッド部に最初にめっきされたベース金属と同じ金属の部分は、ベース金属を除去する際に装置本体部から一緒に除去され、結果的に、樹脂封止された半導体素子の底部に、凹部が残り、この凹部内に接続パッド部が規定されることとなる。

更に、研磨による前記平坦化工程の後、前記半導体接続パッド部に半田ペーストを塗布するか、又は半田ボールを付着する工程を含むことを特徴とする。

また、前記凹部の底面に半導体素子の裏面を接合した時、該半導体素子の表面が高さは前記ベース金属の表面より上方に０．１５ｍｍ以上であることを特徴とする。また、前記半導体素子の裏面を研磨した後の該半導体素子の厚さは０．１５ｍｍ以上であることを特徴とする。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図２は本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す。まず、図２（ａ）において、ベース金属である金属板１は、銅の薄板をプレス加工することにより又は膜形成技術とエッチングにより銅の層として構成されている。

この金属板１の表面には、半導体素子２を搭載するための凹部３が半導体素子搭載部として形成される。また、凹部３の周囲近傍の金属板表面におけるワイヤボンディング接続個所には複数の接続パッド部４が所定の間隔をおいて連続的に形成される。これらの各接続パッド部４は、金、パラジウム、ニッケル、パラジウムの４層めっきをこの順に金属板１上に施したものである。あるいは、後述のように、最初にベース金属１と同じ材質、即ち銅をめっきしておくこともできる。

半導体素子２は樹脂接着ペースト５を使用して金属板１の凹状の素子搭載部３に搭載される。即ち、半導体素子２の裏面が素子搭載部３の凹部の底面に樹脂接着ペースト５にて接合される。この時、半導体素子２の表面は、金属板１の凹部の底面より表面より０．１５ｍｍ以上の部位にある。

次に、図２（ｂ）に示すように、半導体素子２の表面の各電極端子と各接続パッド４との間でワイヤボンディングが行なわれる。

ついで、図２（ｃ）に示すように、半導体素子２の電極端子面、金属板１上のワイヤボンディング領域、ボンディングワイヤを樹脂によりシールするべく、封止樹脂７によりモールド成形する。更に、図２（ｄ）に示すように、エッチングにより金属板１を除去する。これにより、金属板１の凹部３に対応するモールド樹脂７の部分が半導体素子２を含む凸部領域８となり、半導体素子２の裏面は半導体パッケージの底面、即ち凸部８の底面に露出するようになる。同時に、接続パッド部４は、除去された金属板１の表面に対応してモールド樹脂の底面に露出するようになる。

ついで、図１（ｅ）に示すように、半導体素子２の裏面を含むモールド樹脂７の凸部領域８を研磨して、半導体素子４の底面と接続パッド４の底面とが略同一面となるように平滑化する。

上記の実施形態に係る製造方法にて製造された半導体装置は、実装面積が小さく、コストが比較的低く、且つ小型化を図ることができる、また従来技術のように半導体装置の下部に接続パッドが突出することはないので、半導体装置の厚さ方向の寸法を極力小さくすることができる。例えば、図２（ｅ）に示すように、半導体素子２の上面から樹脂封止部の上面までモールド樹脂の厚さを０．３７ｍｍとし、半導体素子２の厚さが最小となる０．１５ｍｍのところまで研磨すれば、半導体装置の厚さは０．５２ｍｍとなり、従来技術における半導体装置の厚さより薄くすることができる。

図３は本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すものである。前述の実施形態と異なる点は、先ず図３（ａ）において、金属板１上に接続パッド部４を形成する際に、ベース金属である金属板と同じ材質の金属である銅１１で最初にめっきし、その後前述の実施形態と同様に、金、パラジウム、ニッケル、パラジウムの４層のめっき膜をこの順に形成するのである。そして、図３（ｂ）に示すように、エッチングによりベース金属である金属板１を除去する際、エッチング液に溶かして金属板１と同時にめっき部１１を除去し、凹部１２を形成するのである。図３（ｃ）におけるモールド封止された半導体装置の本体裏面を研磨した後においても凹部１２が残ることとなる。

なお、本発明における上記実施形態において、接続パッド部４に前記のような凹部１２の有るか無いかに関わらず、接続パッド部４に半田ペースト（図示せず）を塗布するか、又は半田ボール（図示せず）を付着することができる。そして、実装基板（図示せず）等に対して他の表面実装型の半導体装置と同様の方法で実装することができる。

以上添付図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々の形態、変形、修正等が可能である。

以上説明したように、本発明によれば、実装面積が小さく、コストの低い樹脂封止型半導体装置を実現することができ、且つ半導体素子の底部を含む装置本体の裏面を研磨することで更に半導体装置全体の厚さを更に小さくすることが可能となる。

従来の半導体装置の製造方法を示す図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す図である。

符号の説明

１…金属板（ベース金属）
２…半導体素子
３…凹部（半導体素子搭載部）
４…接続パッド部
６…ボンディングワイヤ
７…モールド樹脂
８…モールド樹脂の凸部
１１…ベース金属と同じめっき部
１２…パッドの凹部

Claims (7)

1. ベース金属の表面に半導体素子搭載部としての凹部を形成すると共に、該ベース金属の表面に接続パッド部を形成する工程と、
   前記凹部の底面に半導体素子の裏面が接合するように、該半導体素子を前記半導体素子搭載部に搭載し、該半導体素子の表面の電極端子と前記接続パッド部との間をワイヤボンディングにより接続する工程と、
   前記半導体素子、前記ボンディングワイヤ及び前記接続パッド部が含まれる領域を樹脂で封止する工程と、
   前記ベース金属を除去する工程と、
   前記半導体素子の裏面を含む封止樹脂の底部領域を、裏面に前記接続パッド部が露出するように研磨して裏面を平坦化することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記ベース金属は金属板である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. 接続パッド部は金、パラジウム、ニッケル、パラジウムの４層のめっき膜により構成され、前記ベース金属の表面から隆起していることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 接続パッド部は、最初にベース金属と同じ金属によりめっきされ、その上に異なる金属がめっきされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
5. 研磨による前記平坦化工程の後、前記半導体接続パッド部に半田ペーストを塗布するか、又は半田ボールを付着する工程を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記凹部の底面に半導体素子の裏面を接合した時、該半導体素子の表面の高さは前記ベース金属の表面より上方に０．０５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記半導体素子の裏面を研磨した後の該半導体素子の厚さは０．０５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。

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