JP4644718B2 - 金属/樹脂接着構造体及び樹脂封止型半導体装置とその製造方法 - Google Patents

金属/樹脂接着構造体及び樹脂封止型半導体装置とその製造方法 Download PDF

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    • H01L2924/15738Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950 C and less than 1550 C
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Description

本発明は、金属と高分子樹脂の接着構造体の製造方法および金属/高分子樹脂界面の接着構造に係り、特に金属部材側に樹脂との接着性を向上する酸化物主体の皮膜を形成する方法と皮膜構造、および封止樹脂と半導体組立構造体の界面に前記皮膜が形成された高信頼の樹脂封止型半導体装置とその製造方法に関する。
半導体分野ではNi,Au,Ag,Cuなどの金属材料が高分子樹脂と複合化されて使われることが多い。しかしこれら金属は高分子樹脂との接着性が低く、製品の信頼性低下の一因となっている。従来の金属部材と高分子樹脂の接着強度を向上する方法として、金属部材表面にカップリング剤やトリアジン等の有機化合物を塗布する方法が知られている(例えば、特許文献1)。また、金属表面に電気めっき法で網目状のZn合金皮膜を形成する方法(例えば、特許文献2)やCuに対して熱アルカリ溶液中で酸化処理して接着強度を上げる方法(例えば、非特許文献1)が知られている。
カップリング剤や有機化合物は、金属と強く結合する官能基と有機材料と化学結合する官能基の2種類のサイトを有する有機分子あるいは無機を含む有機分子から成るコート材料で、それらを金属表面に配向させて塗布することで、金属と樹脂が強く結合することを可能にしている。接着される材料は、金属以外の絶縁材料に対してもコート材料を選択することで、高接着強度化の効果が得られる。
また、電気めっきで網目状の金属皮膜を形成する方法は、めっき液をアルカリ系水溶液とし、電着材がZnとCrあるいはZnと他の金属の合金系とすることで皮膜の形態を網目状としたもので、高分子樹脂が網目状の皮膜に侵入しアンカー効果で強固に接着するというメカニズムである。接着部は高湿度環境や繰り返し熱応力環境下でも高接着強度を維持可能で、樹脂封止型半導体装置の水蒸気爆発に起因したポプコーン現象を防止できるとしている。
また、Cu材に対する熱アルカリ溶液中での酸化処理は、Cu表面に酸化銅の網目状構造を形成するもので、前段の電気めっき法と同様の効果が得られるが、適用できる材料が酸化処理で網目状構造が得られるCuに限定されている。
特開2007−266562号公報 特表2007−508448号公報 J Adhes Sci Technol,Vol.17, No.11, Page.1543-1560 (2003.11)
従来の有機系材料をコートする方法は、適用可能な接着面材質が幅広くいろいろな材料に対して効果が得られる反面、溶融半田の濡れが阻害されたりワイヤボンディングなど金属材料の接合性が悪くなるという問題がある。このため、半導体装置などへ適用する場合には、コーティングする領域を必要な箇所のみに限定する部分コートを行うか、あるいは樹脂をモールドした後に不要な箇所のコーティング皮膜を除去することが必要で、歩留まりや生産性の低下を引き起こすという問題がある。また、部分コーティングを行う場合にボンディングワイヤの下は塗布が難しいといったプロセス上の問題もある。
電気めっき法による網目状皮膜の形成は、導電性を持つ多くの材料に適用可能であるが、めっき液はアルカリ水溶液であるため、部材にAl等の両極性の材料が含まれているとエッチングされてしまうという問題がある。特に表面処理工程をモールド直前の半導体デバイスを搭載した後に行う場合には、半導体デバイスの薄膜配線材料であるAl膜が損傷を受け、回路特性に影響を与えてしまうという問題がある。また、電気的導通が必須となるため浮き島状に金属部材が配置されたような部材には適用が困難なこと、処理部材の寸法形状がめっき浴中に浸漬可能でかつめっきの電流密度に場所による大きな差がでないことなどの制約条件がある。また、プロセスにおける洗浄作業が必須であり生産性が低下するという問題や、洗浄が不十分だった場合には電解質の残渣が残り、製品使用時の高温・高湿さらにはバイアスが加わるような環境下において腐食損傷が生じる可能性があり耐食信頼性が低下するという問題がある。
Cuの熱アルカリ溶液中での酸化処理は、電気めっき法と同様にアルカリ溶液によるエッチング作用で結線のAlワイヤや半導体デバイスのAl配線が損傷を受けるという問題がある。また、高温・高湿環境下では接着界面のCuの酸化が進行し、酸化Cu皮膜の強度低下によって接着強度が低下してしまうという問題がある。また、プロセスにおける洗浄作業が必須であり、生産性が低下するという問題がある。
なお、リードフレーム部材の状態で電解質液に浸漬して電気めっき処理し、樹脂と強く接着する皮膜を予め形成しておくことは可能で腐食起因の信頼性低下という問題は生じないが、半導体を組み立てる工程で必須の半田付け性やワイヤボンディング性が低下し、組立歩留まりが低下するという問題がある。
本発明の第1の目的は、Ni,Ag,Au,Cuなどの金属種に対して、部材の寸法形状に依存せず全ての箇所の金属部材と高分子樹脂との接着強度を向上でき、しかも半田に対する濡れ性を保持可能で生産性に優れた金属部材の表面処理方法を提供することである。さらには、金属/高分子樹脂界面の高強度な接着構造を提供することである。
本発明の第2の目的は、製造コストが安価で、高温高湿あるいは温度サイクル環境下における長期信頼性に優れた樹脂封止型半導体装置とその製造方法を提供することである。
第1の目的を達成するために、350℃以下の温度で分解が進行する有機金属化合物を含む溶液を金属部材表面に塗布し、酸化雰囲気中で加熱処理して前記金属酸化物を主体とする皮膜を形成し、その皮膜面に高分子樹脂を塗布あるいは射出成形して接着構造体を得る方法とした。有機金属化合物としては、Zn,Zr,Al,Ti,V,Mn,Mgのいずれかの金属元素と、2エチルヘキサン酸,ネオデカン酸,オクチル酸,メタクリル酸,アクリル酸,ナフテン酸,アセテイト,ジエチルのいずれか一種との化合物を用いる。金属酸化物を主体とする皮膜は150〜400℃の加熱処理により形成することができる。また、この方法で得られる皮膜の構造として、金属酸化物を主体とし表面凹凸が顕著で内部に空隙を多く有する厚さ5〜500nmの第1の層と、その下に前記金属種の金属あるいは金属部材との合金または金属間化合物の第2の層を含む多層膜構造とし、その膜を介して金属部材と高分子樹脂が接着した構造とした。
半導体装置等でよく用いられるNiやAg,Au,Cuは、平滑な金属面の状態では高分子樹脂との接着力が低い。接着力が比較的高いCuでも5〜7MPa程度、他はそれ以下で接着力が得られない材料もある。また比較的密着力のあるCuでも、樹脂が水分を吸収し接着界面に水分が作用すると接着力は低下する。これは、金属/樹脂間の接着が化学結合に依存し、特にNi,Ag,Auの金属は樹脂の官能基と化学結合しづらいことに原因がある。また、Cuの場合は高温に保持されると接着界面のCuの酸化が進行し、酸化膜が厚くなると膜内や下地との界面で剥離するようになり、接着力が大きく低下する。
従来から樹脂との接着力が高い金属種は、酸化性の強い金属種であることが知られているが、NiやCu,Ag,Auの上に酸化性の強い金属種の皮膜を形成する方法は、湿式めっきや真空中で気相蒸着する物理蒸着の方法しか手段が知られていなかった。しかし、湿式めっき法は電解質の水溶液に金属部材を浸漬するため、金属部材によって表面の溶解を伴ったり、残渣で後日に腐食を引き起こす要因になったりする問題があった。また、洗浄も必須であった。一方の物理蒸着法は真空プロセスを必要とするため生産性が低く、設備も高価でプロセスコストが高いという問題があった。我々は、低温分解性の有機金属化合物に着目し、有機金属化合物を熱分解するだけで金属の微粒子素材が得られ、金属ナノ粒子のような低温融合性を発現させられれば簡単なプロセスで金属皮膜を形成できる可能性があるということを考えた。そして鋭意実験検討を重ね、Zn,Zr,Al,Tiなどの2エチルヘキサン酸やネオデカン酸といった有機金属化合物を難接着材であるNi金属部材の表面に塗布し200〜280℃の温度で大気中焼成し、エポキシ樹脂をその面にモールド・硬化処理すると、Ni金属/エポキシ樹脂の接着強度が数倍以上に向上し、皮膜の種類によっては破断モードが界面剥離から樹脂中の凝集破壊に改善されることを見出したのである。また、最初に塗布する有機金属化合物溶液の金属成分濃度を0.001〜1.0wt%の範囲にすれば樹脂との接着強度向上に有効であり、濃度が低すぎると強度向上効果が弱く、濃度が濃いと皮膜厚さが厚くなって膜内の残留応力によって下地金属部材との密着力が低下し、最適な有機金属化合物の溶液濃度があることを確認したのである。また、このときに形成された皮膜の厚さは数〜数百nmの厚さであり、皮膜は表面凹凸が顕著で皮膜内に多数の空隙があることを観察した。このような薄くて空隙の多い皮膜では、フラックスを含む半田ペーストを用いると、皮膜が比較的容易に破壊されて半田に濡れることも確認したのである。
この新しい手法の皮膜形成のメカニズムは以下のように推測される。すなわち、一般的には酸化雰囲気で有機金属化合物を加熱すると化合物が分解と同時に金属が酸化物に変わってしまい、金属部材表面に金属酸化物の微粉末が堆積した状態になると思われる。酸化物の状態で下地の金属と接触しても強い結合力は生まれないため、このプロセスでは下地との密着力は得られない。しかし実際には、下地と強固に密着した皮膜が形成されることが分かった。このことから逆に考えると、有機金属化合物の有機成分が熱分解した時に形成されるH,CO,CH系のガスが還元性を有しており、化合物が分解した時に形成される金属原子が短期間では活性な金属原子として振る舞い、下地金属と強固に金属結合したものと推測される。従って下地金属とは薄いながら合金か金属間化合物の層を形成し、皮膜の表面はその後の酸化雰囲気で酸化物に変わっていると考えられる。実際に、実験で作成した接着サンプルを断面観察した結果を図10に示すが、下地との反応相と粒状物の凝集体のような内部に空隙が多く表面凹凸が顕著な酸化物層が形成されていることを確認したのである。
この内部に空隙の多い酸化物の皮膜は、他のめっきや蒸着の手法では形成困難で、本発明による有機金属化合物の焼成プロセスの手法でのみ形成可能である。また樹脂の接着機構は、金属部材の表面材質を化学結合が強い材質に変換しただけでなく、表面凹凸を付与したことで機械的な結合力も増しており、化学的と機械的結合の両方の作用を利用して接着性を向上しており、高強度の接着部が得られているのである。
このように本発明では、金属部材の表面に有機金属化合物を含む溶液を塗布して単に加熱処理するだけであるため、接着部材の寸法や形状に依存せず、どんな部位にも容易に皮膜形成が可能である。また、皮膜形成処理が簡単なプロセスで行えるため生産性に優れ、有機金属化合物の使用量がわずかでよいため材料コストも安く抑えられる。樹脂との接着強度は、表面材質の変換と凹凸形状の形成により化学的および機械的結合力が生まれて、強固な接着が可能となる。
第2の目的を達成するために、樹脂封止型半導体装置の製造方法として、配線基板やリードフレームの配線部材の上に半導体デバイスをダイボンディングし、さらに半導体デバイスの回路面の電極と別の配線部材とをワイヤボンディングやリード接合によって電気的に接続する従来工程の後に、配線部材と半導体デバイスと接続部材が一体化された半導体組立構造体の全面に有機金属化合物の溶液を塗布し大気中で焼成処理を行う表面処理工程を新たに追加し、その後、従来と同様に半導体組立構造体に封止樹脂をトランスファーモールドする製造方法とした。また、封止樹脂の接着構造として、半導体組立構造体と封止樹脂の界面にZn,Zr,Al,Ti,V,Mn,Mgの金属種のいずれかの金属酸化物を主体とする厚さ5〜600nmの皮膜を形成した構造とした。
樹脂封止型半導体装置の信頼性低下は、半導体デバイスと第一配線部材のダイボンディング部に熱応力による亀裂が発生し熱や電気を伝え難くなることや、半導体デバイスの電極と第二配線部材の電気的接続部に亀裂が入り電気を伝えなくなることが直接的な原因であるが、その亀裂を引き起こす大きな要因は封止樹脂と半導体組立構造体の界面が剥離することにある。すなわち、半導体組立構造体と封止樹脂の剥離を防止できれば、半導体装置の信頼性は飛躍的に向上する。封止樹脂が接着される半導体組立構造体の材質として、配線部材のNiやCu,Ag,Auなどの金属、ダイボンディングに用いられる半田材、半導体デバイスのSiや回路面のAl電極と無機系の絶縁体、接続部材のAlワイヤなどがあるが、特に半導体装置の信頼性と関係が深いのはNi,Ag,Au,Cuなどの配線部材や半田材と封止樹脂との接着部である。有機金属化合物溶液を半導体組立構造体の全体に塗布することは浸漬法やスプレー法などによって簡単な設備で容易に処理することができ、また半導体組立構造体を150〜300℃の温度に加熱することも安価な設備で容易に行える。この表面処理工程が、従来の樹脂封止型半導体装置の組立工程に入っても、自動化ラインの構築で生産性の低下は生じない。また、有機金属化合物の材料価格は、原液を大幅に希釈して使うため使用量が微量となり、安価に抑えられる。また、前記有機金属化合物をZn,Zr,Al,Ti,V,Mn,Mgのいずれかの金属種から成る材料とすることで、半導体組立構造体の表面に封止樹脂との密着力を向上する皮膜を形成でき、その結果、安価なモールド樹脂を選択してもダイボンディング部や電気的接続部材の亀裂発生を長期間抑制することが可能となる。なお、半導体組立構造体の表面には電気的に絶縁が要求される領域があるが、有機金属化合物を焼成した皮膜は膜厚が薄い場合には皮膜全体が酸化物の絶縁体あるいは高抵抗体になるため、短絡不良を引き起こすことがない。以上のことから、本発明の方法では樹脂封止型半導体装置の製造価格を従来とほぼ同程度に抑え、封止樹脂の密着性を改善したことにより実使用環境における長期信頼性を大幅に向上した樹脂封止型半導体装置を提供できるのである。
本発明よれば、部材の寸法形状に依存せず全ての箇所の金属部材と高分子樹脂との接着強度を向上でき、しかも半田に対する濡れ性を保持可能で生産性に優れた金属部材の表面処理方法を提供することができる。
さらには、低コストで高い信頼性を有する樹脂封止型半導体装置を提供することができる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明による高接着強度の金属/樹脂接着構造体を製造するプロセスフローの一実施例である。図において、まず高分子樹脂と接着する金属部材の表面に紫外線を照射して有機物系の汚染物を除去する。次に、金属部材を有機金属化合物の溶液中に浸漬・塗布し、大気雰囲気のベーク炉中で280℃−10〜120分の加熱処理を行ってコート皮膜を形成する。次にシリカフィラーを混練したエポキシ系の封止樹脂を金属部材上にモールド形成し、150〜200℃の温度で硬化ベーク処理し、接着工程を終了する。加熱焼成処理で形成されるコート皮膜は、有機金属化合物が分解してできた金属の酸化物層やその金属と下地の金属の反応層を含む多層膜構造となる。膜形成は有機金属化合物から遊離した金属原子が互いに融合・成長して進むがそのサイズには限界がある。そのため、膜構造は微小サイズの粒子の集合体の形態を呈し、必然的に膜質は粒子間の欠陥(空隙)が多い密度の低い膜となる。また、膜表面の微細な凹凸も顕著となる。
この方法で製造した金属/樹脂接着構造体の接着強度をボタン剪断試験法で測定した結果を図2に示す。図において、金属部材の表面は電気Niめっき面であり、表面処理に用いた有機金属化合物は2エチルヘキサン酸Al,ネオデカン酸Ti,2エチルヘキサン酸Zn,2エチルヘキサン酸Zrである。有機金属化合物はトルエンやアセトンやアルコールの混合液溶剤で希釈して用いている。膜厚が厚いサンプルは金属成分濃度が0.15〜0.25wt%と高い液を使用し、膜厚が薄いサンプルは金属成分濃度が0.04〜0.06wt%と低い液を使用して作製している。焼成条件は280℃−60分の大気中加熱で行っている。めっき完のサンプルは電気Niめっきしたままのものである。また、焼成のみのサンプルは電気Niめっきしたサンプルを大気中で280℃−60分加熱処理したものである。一部のサンプルに対して、紫外線洗浄の有りと無しのデータを比較して記載している。モールド樹脂は難燃剤とシリカフィラーを含むエポキシ樹脂で、サイズが直径5mmφのボタン形状にモールド成形している。ボタン剪断試験は、剪断ツールを金属面から0.2mm高さの位置にセットし、試験速度0.1mm/sの条件で行っている。めっき完の接着強度は紫外線洗浄の有無に関わらず接着強度がほぼゼロであるが、ZnやZrをコートした面では紫外線洗浄を行うことで10〜16MPaの高い接着強度が得られている。AlやTiにおいても、明らかに接着強度の改善が認められる。コート膜の膜厚は、厚い方が比較的高強度となる傾向を示しているが、極端に厚いとコート膜内やコート膜と下地のNiめっき界面で剥離することを確認している。
図3は、Znコート処理した厚膜サンプルの接着部断面である。図において、Niめっき面とエポキシ系封止樹脂との界面にはZnコート皮膜が形成されており、Znコート皮膜は微細粒子が集積した酸化物層とZnとNiの反応層から構成されている。封止樹脂は球状あるいは粉砕形状の白っぽいシリカフィラーとマトリックスである高分子樹脂層から構成されている。コート皮膜の厚さは約170nmで反応層が約40nm、粒状の酸化物層が約130nmである。
図4は、Znコート処理した厚膜サンプルの剪断試験後の破断面外観と、破断位置を示す模式図である。図において、破断面外観の黒っぽく見える領域は封止樹脂が付着している領域で、白っぽく見える領域はZnやZn−Ni反応層が露出している領域である。すなわち、剪断破断は樹脂内の凝集破断とコート皮膜内の破断となっており、樹脂とコート皮膜の界面やコート皮膜と下地Niの界面では破断していないことが確認され、各界面の密着力は非常に高くなっていることが分かる。
図5は、Zrコート処理した厚膜サンプルの集束イオンビーム加工で作製した接着部断面である。樹脂とNiめっきの界面には欠陥は無く、白っぽく不鮮明な厚さ30nm程度の層が形成されている。層構造は不明だが、樹脂と嵌合した状態での接着構造となっているように見える。図6は、図5と同様の接着部断面であるが、組織を出すためにイオンエッチングしている。接着界面に形成されたZrの酸化物層はエッチングされやすい組織となっていて深く掘られており、明瞭な酸化物層としては見えていない。
本実施例においては、350℃以下の温度で分解する低濃度の有機金属化合物溶液を金属部材の表面に塗布して、大気中で280℃の温度で加熱焼成するだけの簡単な処理で、Ni面に微細な凹凸があるZnやZrやAlやTiなどの酸化物の皮膜を形成できる。そのため、Niとは接着しにくい高分子樹脂とでも高い接着強度を得ることができ、高信頼の金属/樹脂接着構造体を提供できる。
なお、コート皮膜の厚さは有機金属化合物の金属種によっても変わるが、剪断強度の向上が確保できる厚さの上限はおよそ500〜600nmであった。また同様に剪断強度の向上が確保できる厚さの下限はおよそ5nmであった。この結果から、樹脂との接着性を改善する目的で形成するコート皮膜の厚さは5〜600nmの範囲が適当と判断した。
また、接着強度改善に用いる有機金属化合物の金属種は、上記4種以外でも、Niより酸素との結合が強い、換言すれば酸化物生成自由エネルギーが低い金属種:V,Mg,Mn,Taなどを用いても、同様の有効が得られることを確認している。
図7は、本発明による金属/樹脂接着構造体の界面構造を示す一実施例である。図において、Cu素材1の上にNiめっき2が施され、その上にNiと強酸化性金属との反応層3,強酸化性金属の層4,強酸化性金属の酸化物層5から成るコート被膜6が形成され、凹凸のある酸化物層に高分子樹脂7が接着されている。強酸化性金属としてZn,Zr,Al,Ti,V,Mn,Mg,Taが有効で、特にZnが最も有効である。
本実施例によれば、高分子樹脂と密着性の低いNi面に樹脂と強く化学結合する金属種の酸化物層を形成しており、さらにその表面に凹凸が形成されているため高い接着強度を有する金属/樹脂接着構造体を提供できる。また、コート膜とNi面の間には両者の反応層が形成され、金属結合された界面構造となっているため皮膜の剥離が生じることも無く、高信頼の金属/樹脂接着構造体を提供できるのである。
なお、本実施例においては有機金属化合物の配位子として2エチルヘキサン酸やネオデカン酸の例で示したが、オクチル酸,メタクリル酸,アクリル酸,ナフテン酸,アセテイト,ジエチルなどの有機金属化合物でも同様の効果が得られる。
図8は、本発明による金属/樹脂接着構造体の界面構造を示す他の一実施例である。図において、Cu素材11の上にNiめっき12が施され、その上にNiと強酸化性金属との局所的な反応層13,強酸化性金属の粒子14、その粒子を取り巻く強酸化性金属の酸化物層15から成るコート被膜16が形成され、凹凸のある酸化物層に高分子樹脂17が接着されている。
本実施例によれば、図7と同様に高接着強度で高信頼の金属/樹脂接着構造体を提供できるのである。
図9は、本発明による高接着強度のCu部材/樹脂接着構造体を製造するプロセスフローの一実施例である。Cuは酸化が進行し易い金属材料で、酸化雰囲気中で長時間の加熱を行うと酸化膜が厚く成長する性質がある。酸化膜が厚くなると酸化膜自体の強度が低下し、弱い力でこの層が剥離してしまう。このため、Cuの場合は厚い酸化膜の形成を防ぐ必要がある。図において、まずCu部材表面に紫外線を照射して有機系の付着物を洗浄処理し、続いて有機金属化合物溶液中へ浸漬して塗布する。その後、大気中で加熱と紫外線照射を加えて有機金属化合物の分解を促進し、より低温で焼成処理を行う。この焼成処理で金属部材表面に有機金属の酸化物の皮膜を形成するが、その下地のCu部材表面にも酸化層が形成されるので、次に、水素を含む還元雰囲気中で焼成処理と同様の加熱処理を行い、Cu酸化層の還元処理を行う。表面にコートした酸化物の皮膜は、金属種が水素によって還元されない材料であるため、還元処理による変化は生じない。その後、樹脂のモールド・加熱硬化処理を行って金属/樹脂接着構造体の製造を完了する。焼成処理の加熱温度は、有機金属化合物として2エチルヘキサン酸Znを用いた場合で、加熱のみの場合の230〜280℃に比べ紫外線照射を加えることで150〜230℃まで低温化し、Cuの酸化を低減している。また、還元処理は短時間化を図るため加熱温度を250℃としている。
図10は、図9のプロセスフローにおける焼成処理後と還元処理後のCu部材表面の断面構造の一例を示す。焼成処理後はCu部材21の表面にZn酸化物の被膜24とCu−Zn反応層23が形成され、その下にCu酸化物層22が形成された構造となる。Cu酸化物層の強度は低いため、この状態で樹脂を接着するとCu酸化物層で破断し低い接着強度しか得られない。還元処理を施すと、Zn酸化物は250℃の加熱では水素で還元されないためそのまま残り、Cu酸化物は水素によって還元されるため、Cu−Zn反応層の下のCu酸化物は全て金属Cuに変わる。Zn酸化物層は空隙の多い膜となっているため、水素がZnコート膜を透過して、Cuの還元が可能となっている。Zn酸化物と樹脂の接着は、皮膜表面の微細な凹凸による機械的嵌合効果と両者の酸素を介した化学的結合で強固に接着しており、Zn酸化物層とCu−Zn反応層の界面,Cu−Zn反応層とCu部材の界面,Cu−Zn反応層自体のそれぞれの強度は高いため、樹脂とCuの接着強度は樹脂で決まる強度まで高強度化できる。
本実施例によれば、酸化が容易に進行し低強度の酸化皮膜を形成するCu部材に対しても、有機Zn化合物の焼成処理と還元処理を組み合わせることにより高い接着強度を有する金属/樹脂接着構造体を提供できるのである。
図11は、本発明による樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す一実施例である。図において、(1)は全面にNiめっきを施したリードフレームのダイパッド31上に半導体デバイス34を高融点の高鉛半田35でダイボンディングする工程、(2)は半導体デバイスの電極とリード部材33の間をAlワイヤボンディング36で電気的に結線する工程、(3)はボンディングされた半導体組立体の全面に有機金属化合物溶液37を塗布する工程、(4)は塗布された有機金属化合物を加熱処理によって分解し、遊離した金属の酸化物層:焼成皮膜38を半導体組立体の表面に密着性よく形成する工程(焼成工程)、(5)は半導体デバイスとAlワイヤの全体、及びダイパッドとリード部材32,33の一部を覆うように封止樹脂39でモールドする工程、(6)は露出している金属面に半田めっき40,41を施す工程である。図12は、その一連の工程を示すプロセスフロー図である。有機金属化合物溶液を塗布する前に、焼成皮膜とNiめっき面との密着性を浴するため紫外線照射を行って清浄化処理を行っており、焼成処理の工程では加熱処理温度を低温化するため紫外線照射を付加している。
本実施例によれば、半導体装置の組立工程を従来と同じとし、封止樹脂のモールド工程前に金属酸化物層の焼成皮膜を形成する1工程を加えることによって、封止樹脂と半導体構成部材との密着力を大幅に向上できるため、従来と同等の安価な製造コストで高温高湿環境下や繰返し熱負荷が加わる温度サイクル環境下において長期の製品寿命を有する高信頼の樹脂封止型半導体装置を提供できるのである。
図13は、本発明による樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す他の一実施例である。図において、(1)はめっきレスのCuリードフレーム51,52,53の全面に有機金属化合物溶液54を塗布する工程、(2)は加熱焼成処理により有機Zn化合物を分解して酸化Zn主体の焼成皮膜を形成し、その後で下地のCu酸化膜を還元処理して密着強度の高いコート膜55を形成する工程、(3)はコート膜を形成したCuリードフレームのダイパッド51上に半導体デバイス56を鉛フリー半田57でダイボンディングする工程、(4)は半導体デバイス上の電極とリード部材53の間を表面に酸化Zn主体のコート膜59を形成したCu小片58の半田接合60,61によって電気的に結線する工程(リード接合工程)、(5)は半導体デバイスとCu小片の全体、及びダイパッドとリード部材52,53の一部を覆うように封止樹脂62でモールドする工程、(6)は露出している金属面に半田めっき63,64を施す工程である。焼成処理温度は、リードフレーム単体の状態で熱劣化する部材が付属していないため、320℃で行っている。また、その後の還元処理は処理時間短縮のため水素雰囲気中で350℃に加熱して行っている。ダイボンディング及びリード接合は、フラックス入りの高温タイプの鉛フリー半田で行っている。
本実施例によれば、リードフレームや半導体デバイスや電極接続導体を含む半導体組立構造体と封止樹脂との高密着化が可能となるので、Cuリードフレームを用いた半導体パッケージの高温高湿環境下や温度サイクル環境下における製品寿命を大幅に改善でき、信頼性の高い樹脂封止型半導体装置を提供できる。また、Cuの表面に酸化金属の皮膜を形成しているため、高温環境下におけるCuの酸化進行速度を遅くすることができ、Cuのリードフレームを用いて高温信頼性を高めた樹脂封止型半導体装置を提供できる。
図14は、図12の樹脂封止型半導体装置の製造フローにおける表面処理工程の他の実施例を示す。図において、紫外線照射による洗浄と有機金属化合物の浸漬・塗布は同様で、焼成方法が加熱のみでなく低温化のため紫外線照射をアシストとして用いている点が異なっている。
図15は、図12の樹脂封止型半導体装置の製造フローにおける表面処理工程の他の実施例を示す。図において、紫外線照射による洗浄は図12と同様で、有機金属化合物溶液の塗布方法をスプレー方式とし、一度、不活性雰囲気中で乾燥処理を行った後、参加雰囲気中で焼成処理を加え、さらに還元雰囲気中で加熱して還元する工程としている。
本実施例によれば、可燃性の有機溶媒で希釈した有機金属化合物溶液を不活性雰囲気中で乾燥させているため、可燃性蒸気ガスによる爆発の危険性が無く、安全性の高い組立工程とすることができるという効果がある。
本発明によるの金属/樹脂接着構造体を製造するプロセスフローの一実施例。 本発明による金属/樹脂接着構造体の接着強度の測定結果。 本発明によるZnコート処理したサンプルの接着部断面。 本発明によるZnコート処理したサンプルの接着部破断面の外観。 本発明によるZnコート処理したサンプルの接着部の集束イオンビーム加工断面。 図5の加工断面をイオンエッチング処理した断面組織。 本発明による金属/樹脂接着構造体の界面構造を示す一実施例。 本発明による金属/樹脂接着構造体の界面構造を示す他の一実施例。 本発明によるCu部材/樹脂接着構造体を製造するプロセスフローの一実施例。 図9のプロセスフローにおける焼成処理後と還元処理後のCu部材表面の断面構造の一例。 本発明による樹脂封止型半導体装置の製造方法を示す一実施例。 図11の製造方法を示すプロセスフロー。 本発明による樹脂封止型半導体装置の製造フローにおける表面処理工程の他の一実施例。 本発明による樹脂封止型半導体装置の製造フローにおける表面処理工程の他の一実施例。 図12の樹脂封止型半導体装置の製造フローにおける表面処理工程。
符号の説明
1,11 Cu素材
2,12 Niめっき
3,13 反応層
4 強酸化性金属の層
5,15 強酸化性金属の酸化物層
6,16 コート被膜
7,17 高分子樹脂
14 強酸化性金属の粒子
21 Cu部材
22 Cu酸化物層
23 Cu−Zn反応層
24 Zn酸化物の被膜
31 ダイパッド
32,33 リード部材
34 半導体デバイス
35 高鉛半田
36 Alワイヤボンディング
37 有機金属化合物溶液
38 焼成皮膜
39 封止樹脂
40,41 半田めっき

Claims (10)

  1. 金属部材と高分子樹脂の接着構造体において、
    金属部材の表面に350℃以下の温度で分解する有機金属化合物を含む溶液を塗布する工程と、
    酸化雰囲気中で有機金属化合物を加熱処理して金属酸化物を含む皮膜を金属部材表面に形成する工程と、
    金属酸化物を含む皮膜の上に高分子樹脂を塗布、あるいは、射出成形により供給し、高分子樹脂を硬化処理して金属部材と高分子樹脂の接着構造を得る工程と、を有し、
    前記有機金属化合物が、Zn,Zr,Al,Ti,V,Mn,Mgのいずれかの金属元素と、2エチルヘキサン酸,ネオデカン酸,オクチル酸,メタクリル酸,アクリル酸,ナフテン酸,アセテイト,ジエチルのいずれか一種との化合物であることを特徴とする金属
    /樹脂接着構造体の製造方法。
  2. 請求項1において、前記有機金属化合物を含む溶液の金属成分含有量が0.001〜1.0wt%の濃度範囲にあることを特徴とする金属/樹脂接着構造体の製造方法。
  3. 請求項2において、前記溶液を前記金属部材表面に塗布した後、酸化雰囲気中で150〜400℃の温度に加熱処理して前記金属元素の酸化物を主体とする皮膜を金属部材表面に形成することを特徴とする金属/樹脂接着構造体の製造方法。
  4. 金属導体部を有する配線部材と、半導体デバイスと、前記配線部材と前記半導体デバイスとを電気的に結線する接続部材と、前記配線部材,半導体デバイス、及び、接続部材の少なくとも一部を覆うように形成された絶縁性の封止樹脂とを有する半導体装置の製造方法において、
    第一配線部材の上に半導体デバイスをダイボンディングする工程と、
    半導体デバイスの回路面の電極と第二配線部材とを電気的に接続する工程と、
    前記第一及び第二配線部材,半導体デバイス、及び、接続部材が一体化された組立構造体に350℃以下の温度で分解する有機金属化合物を含む溶液を塗布し、酸化雰囲気中で加熱処理を行う表面処理工程と、
    表面処理した組立構造体に封止樹脂をトランスファーモールドする工程と、
    を含み、
    前記有機金属化合物が、Zn,Zr,Al,Ti,V,Mn,Mgのいずれかの金属元素と、2エチルヘキサン酸,ネオデカン酸,オクチル酸,メタクリル酸,アクリル酸,ナフテン酸,アセテイト,ジエチルのいずれか一種との化合物であることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  5. 請求項において、前記有機金属化合物を含む溶液の金属成分濃度が0.001〜1.0wt%であることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  6. 請求項において、焼成処理を行う条件が酸化雰囲気中で150〜300℃の温度に加熱する表面処理方法であることを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  7. 請求項において、半導体組立構造体に有機金属化合物を塗布し酸化雰囲気中で加熱して焼成処理した後に、さらに水素を含む還元雰囲気中で加熱し還元処理を行う工程を加えたことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  8. 請求項において、酸化雰囲気中で加熱する工程中に、紫外線照射を加えて焼成処理を行うことを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
  9. 請求項1に記載の方法により製造された金属/樹脂接着構造体。
  10. 請求項に記載の方法により製造された樹脂封止型半導体装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5419211B2 (ja) 2009-07-29 2014-02-19 日立金属株式会社 エナメル被覆絶縁電線およびその製造方法
US8252631B1 (en) * 2011-04-28 2012-08-28 Freescale Semiconductor, Inc. Method and apparatus for integrated circuit packages using materials with low melting point
CN102354670B (zh) * 2011-10-13 2013-08-07 无锡世一电力机械设备有限公司 一种提高半导体封装可靠性的综合表面处理方法
JP2013157400A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JP5863174B2 (ja) * 2012-03-01 2016-02-16 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
JP6230803B2 (ja) * 2013-04-10 2017-11-15 Ntn株式会社 斜板式コンプレッサの半球シューおよび斜板式コンプレッサ
JP6164110B2 (ja) * 2014-02-13 2017-07-19 株式会社豊田中央研究所 半導体モジュールとその製造方法
JP6485398B2 (ja) * 2016-04-13 2019-03-20 株式会社デンソー 電子装置及びその製造方法
US20180166369A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-14 Texas Instruments Incorporated Bi-Layer Nanoparticle Adhesion Film
CN107658220B (zh) * 2017-08-21 2020-05-08 天津大学 一种功率半导体芯片正面铝层金属化方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58202556A (ja) * 1982-05-21 1983-11-25 Hitachi Ltd 半導体装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW310481B (ja) * 1995-07-06 1997-07-11 Hitachi Chemical Co Ltd
US20040003828A1 (en) * 2002-03-21 2004-01-08 Jackson David P. Precision surface treatments using dense fluids and a plasma
US6852427B1 (en) 2003-09-02 2005-02-08 Olin Corporation Chromium-free antitarnish adhesion promoting treatment composition
TWI256092B (en) * 2004-12-02 2006-06-01 Siliconware Precision Industries Co Ltd Semiconductor package and fabrication method thereof
DE102005061248B4 (de) * 2005-12-20 2007-09-20 Infineon Technologies Ag Systemträger mit in Kunststoffmasse einzubettenden Oberflächen, Verfahren zur Herstellung eines Systemträgers und Verwendung einer Schicht als Haftvermittlerschicht
JP2007266562A (ja) 2006-03-03 2007-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 配線部材、樹脂付金属部品及び樹脂封止半導体装置、並びにこれらの製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58202556A (ja) * 1982-05-21 1983-11-25 Hitachi Ltd 半導体装置

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