JP5046481B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を搭載し、樹脂封止してなる半導体装置及びその製造方法に係り、特に、電気絶縁性の支持基板を有しない半導体装置及びその製造方法に関する。

従来の半導体装置（半導体パッケージ）は、半導体素子を搭載するためのダイパッド、半導体素子の電極を電気的に外部に取り出すための導電性の内部接続端子、配線パターン、外部接続用パッド、外部接続端子等を有し、これを保持する基材には、電気絶縁性のガラスエポキシ樹脂、ポリイミドテープなどの配線基板を用いていた。この半導体パッケージ用の配線基板は通称モジュール基板と呼ばれている。従来のモジュール基板を用いた半導体パッケージを図８（ａ）および図８（ｂ）に示す。

図８（ａ）および図８（ｂ）に示すような半導体パッケージ８１は、電気絶縁性の基板である、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミドなどからなる樹脂基板８２ａを用いた配線基板８２を備える。

配線基板８２には、Ｃｕ箔などによるダイパッド８６ｂ、Ｃｕ箔などによる内部接続端子８３ａ、配線パターン８３ｂ、外部接続用パッド８３ｃなどで構成される配線導体８３、外部端子用パッド８４、スルーホール８５が、フォトケミカルエッチングにより形成されている。図には示していないが、配線導体８３、外部端子用パッド８４、スルーホール８５には、その表面に電気めっき、あるいは無電解めっき方式（方法）によるＮｉ下地めっき、Ａｕめっきなどが通常施されている。

この配線基板４のダイパッド８６ｂ上に、半導体素子（半導体チップ）８６を導電性ペーストなどを用いて接着搭載し、さらに半導体素子電極８６ａと内部接続端子８３ａとをボンディングワイヤ８７で接続してから、エポキシ樹脂などの封止樹脂８８を用いて封止すると、半導体パッケージ８１が完成する。通常は最後にはんだボールなどの球形の外部接続端子８９を外部端子用パッド８４に取り付ける。

また、最近モジュール基板を用いないコアレス構造の半導体パッケージ（コアレス半導体パッケージ）も提案されていて、すでに量産化されている。代表的なコアレス半導体パッケージの断面構造を図９に示す。

図９のコアレス半導体パッケージ９１では、その底部にＣｕ箔などからなる配線導体９３を有するのみで、電気絶縁性の基板を有しないのが特徴である。すなわち、ダイパッド９６ｂ、配線導体９３を構成する内部接続端子（特許文献１ではボンディング部）９３ａ、配線パターン９３ｂ、外部接続用パッド９３ｃなどの裏面がパッケージ底面に露出する構造になっている（例えば、特許文献１参照）。一般に、配線導体９３の厚さｄ９は１２μｍである。

コアレス半導体パッケージ９１の製造工程を図１０（ａ）〜図１０（ｅ）に示す。まず、電気絶縁性の転写フィルム９２上に、ダイパッド９６ｂ、配線導体９３を形成する（図１０（ａ））。その後ダイパッド９６ｂに半導体素子８６を搭載してから（図１０（ｂ））、Ａｕ線などのボンディングワイヤ８７で半導体素子電極８６ａと内部接続端子９３ａを超音波接続する（図１０（ｃ））。次に、封止樹脂８８によって半導体素子８６を封止してから（図１０（ｄ））、最終的に転写フィルム９２を剥離すると、コアレス半導体パッケージ９１が得られる（図１０（ｅ））。この方式は配線導体９３を封止樹脂８８に転写するため、一般的に転写方式と呼ばれている。

コアレス半導体パッケージの転写方式による製造方法としては、転写フィルム９２の代わりに厚い基材を用いる方法がある（例えば、特許文献２参照）が、基本的なプロセスは特許文献１に同じである。

特許文献１と類似の公知例としては、特許文献３がある。特許文献３の例では、特許文献１の配線導体が内部接続端子のみであるのに対して、さらに配線パターンと外部接続用パッドを有する点が異なる。また、特許文献３は、複数の半導体素子を転写フィルム基板上に搭載し、一体的に樹脂封止する点が特許文献１と異なっている。

特開平３−９４４５９号公報 特開平９−２５２０１４号公報 特開平３−９９４５６号公報

配線導体には通常電解Ｃｕ箔、圧延Ｃｕ箔などのＣｕ箔が用いられ、このＣｕ箔のフォトケミカルエッチング法によって、配線導体を構成するダイパッド、内部接続端子、配線パターン、外部接続用パッドなどを形成する。

図１１のコアレス半導体パッケージ用の転写フィルム基板９０の断面図に示すように、配線導体９３の表面には機能めっき９４がなされる。これは半導体素子の電極と配線導体９３の接続を良好に行うためのものである。

具体的には、Ａｕ線を用いた超音波ワイヤボンディング法などで接続を行う場合の、接続用機能めっきとして行われる。この機能めっき９４は、下地めっきとしての無電解Ｎｉめっきや、電気Ｎｉめっき、そしてその上の無電解Ａｕめっきや電気Ａｕめっきなどである。

このＡｕめっきは、前述のようにワイヤボンディングにおけるＡｕ線との超音波接合を行うためのものであるが、Ａｕめっき層は封止樹脂との密着性が極めて悪い問題がある。また下地ニッケルめっき層は、ＣｕのＡｕめっき層への熱拡散防止膜（バリア膜）の役目を果たしている。

通常Ｎｉめっきは、半導体素子搭載や、ワイヤボンディングにおける加熱条件に応じて、例えば厚さ０．５〜２．０μｍの範囲でなされる。Ａｕめっきは、超音波ワイヤボンディングの接続信頼性が高く、またより短時間でめっきを行うために、そのめっき工程における最適厚さとして選定されるが、通常例えば０．１〜２．０μｍの範囲で選定される。

これら機能めっき９４は、半導体素子の搭載には欠かせないものであるが、一方ではＣｕ箔と封止樹脂との接着性を阻害するものとなっている。すなわちＣｕの酸化物である亜酸化銅や酸化銅は、封止樹脂材料との接着が極めて高いことが知られている。この高い接着性の得られる要因は、銅酸化物と封止樹脂であるエポキシ樹脂などとが、電子の授受をともなう化学結合によって接着するからである。この高い密着性によって、Ｃｕ箔の配線導体とエポキシ樹脂などとの間には、信頼性の高い良好な接着界面が得られ、使用環境における半導体素子の動作を保証するものとなっている。

具体的には、高温加湿雰囲気、高温雰囲気下における半導体素子の動作が、Ｃｕ箔の配線導体と封止樹脂との高い接着信頼性によって維持されている。より具体的な例では、通常のリードフレームなどの１枚の金属（Ｃｕの板）からなる配線導体では、ワイヤボンディングする内部接続端子のみにＡｕスポットめっきを施し、内部端子部以外はＣｕのみとすることによって、封止樹脂との密着性を阻害しない方策が採られている。

ところで、１０〜５０μｍのＣｕ箔を用いる配線導体では、Ｃｕ箔の機械的強度が低いことから、１枚の金属で加工が不可能である。このため、図１１の転写フィルム基板９０では、電気絶縁性の転写フィルム９２の上にＣｕ箔を貼り合わせ、フォトケミカルエッチングでＣｕ箔の配線導体９３を形成した材料が用いられる。

この転写フィルム９２は、半導体パッケージの完成段階では最終的に不要なものであり、半導体パッケージの高さが高くなることや、軽量化に対してはマイナスになっている。このため、高さ１．０ｍｍ以下の超小型半導体パッケージでは、最終段階で転写フィルム９２の配線導体９３を半導体パッケージの封止樹脂側に転写し、転写フィルム９２を剥離除去することが必要になっている。

また、Ｃｕと比較してＡｕめっき層は、Ａｕが化学的に非常に安定であることから、封止樹脂との密着性が極めて悪い。これは転写方式によってコアレス半導体パッケージを作る上での大きな障害になっている。

具体的には、内部接続端子９３ａ、配線パターン９３ｂ、外部接続用パッド９３ｃなどの配線導体９３を半導体素子とともに樹脂封止し、その後転写フィルム９２を剥離する時に、配線導体９３が樹脂封止側に転写できず、転写フィルム９２側に残ってしまう問題である。

これは図１１に示すように、転写フィルム９２と配線導体９３間に接着層９５があるためである。この接着層９５は、Ｃｕ箔のフォトケミカルエッチングによる配線導体９３の形成や、機能めっき９４の形成時における配線導体９３の剥離がおこらないように、これらの工程に耐えうる接着強度が求められる。この接着強度は、通常９．８Ｎ／ｃｍ（１ｋｇｆ／ｃｍ）程度が必要になる。封止樹脂による封止後の転写フィルム９２の剥離除去工程で、封止樹脂と配線導体９３のＡｕめっき間の接着強度は、この転写フィルム９２と配線導体９３間の接着強度より高くなければならない。

しかし、Ａｕめっきと封止樹脂間の本質的に弱い接着強度に起因して、封止樹脂による封止後に転写フィルム９２を剥離すると、配線導体９３は転写フィルム９２側に残り、不良が多く発生する。この対策として、Ｃｕ箔の接着層９５の接着力を弱く設定し、封止樹脂からの剥離をしやすくする方策が通常採られている。

しかしながら、機能めっき９４の形成時に耐え、かつ封止樹脂から剥離しやすい接着剤の選定は非常に難しいという問題がある。また、接着層９５の接着力を弱くし過ぎると、フォトケミカルエッチングによる配線導体９３を形成する工程や機能めっき９４を形成する工程で配線導体９３が接着層９５から剥離してしまう。これは、コアレス半導体パッケージ９１の生産歩留まりや信頼性を低下させる。

以上のように、従来技術は、下記の解決すべき問題がある。

１）Ａｕめっきを施した配線導体９３の封止樹脂からの剥離による配線導体９３の欠落。
２）転写フィルム９２と配線導体９３間の接着強度（接着層９５の接着力）を弱くすることによる、フォトケミカルエッチングおよび機能めっき工程での配線導体の剥離不良の発生。
３）コアレス半導体パッケージ９１の生産歩留まりの低下。
４）コアレス半導体パッケージ９１の信頼性の低下。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、転写フィルム上に形成した配線導体の封止樹脂への転写を容易にする半導体装置及びその製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、上記配線導体の全面にＡｕめっきを施し、上記Ａｕめっきを施した上記配線導体上に半導体素子を搭載し、上記転写フィルム上に上記Ａｕめっきを施した上記配線導体と上記半導体素子の上部を封止すべく封止樹脂を設けた後、上記転写フィルムを剥離して形成する半導体装置において、上記転写フィルム上に厚さ１８μｍ以上３５μｍ以下のＣｕ箔を貼り合わせ、その貼り合わせたＣｕ箔をフォトケミカルエッチングによりエッチングして上記配線導体を形成することで、上記転写フィルム上に形成する上記配線導体の厚さを１８μｍ以上３５μｍ以下にした半導体装置である。

請求項２の発明は、上記配線導体の側面および表面を粗化した請求項１記載の半導体装置である。

請求項３の発明は、上記配線導体の側面および表面の粗さを最大粗さ（Ｒｍａｘ）で０．５μｍ以上にした請求項２記載の半導体装置である。

請求項４の発明は、上記配線導体の側面形状を刃状、Ｒ状、波状にし、あるいは上記配線導体の側面に突起を設けて異形にした請求項１〜３いずれかに記載の半導体装置である。

請求項５の発明は、電気絶縁性の転写フィルム上にＣｕからなる配線導体を形成し、上記配線導体の全面にＡｕめっきを施し、上記Ａｕめっきを施した上記配線導体上に半導体素子を搭載し、上記Ａｕめっきを施した上記配線導体と半導体素子電極を接続し、上記転写フィルム上に上記Ａｕめっきを施した上記配線導体と上記半導体素子の上部を封止すべく封止樹脂を設けた後、上記転写フィルムを剥離して形成する半導体装置の製造方法において、上記転写フィルム上に厚さ１８μｍ以上３５μｍ以下のＣｕ箔を貼り合わせ、その貼り合わせたＣｕ箔をフォトケミカルエッチングによりエッチングして上記配線導体を形成することで、上記転写フィルム上に形成する上記配線導体の厚さを１８μｍ以上３５μｍ以下にする半導体装置の製造方法である。

請求項６の発明は、上記配線導体の側面および表面を、機械的粗化法、化学的粗化法、あるいは粗化めっき法によって粗化する請求項５記載の半導体装置の製造方法である。

請求項７の発明は、上記配線導体と上記半導体素子電極の接続を超音波ワイヤボンディング法、あるいはフリップチップ法で行う請求項５または６記載の半導体装置の製造方法である。

上記構成によれば、転写フィルム上に形成する配線導体の厚さを１８μｍ以上３５μｍ以下にすることで、配線導体を転写フィルムから剥離しやすくなる。

すなわち、配線導体の厚さを厚くすることによって、配線導体の側面の封止樹脂と接着する面積が増加し、封止樹脂から配線導体が剥離しにくくなる。

また、配線導体の側面、表面を粗化することによっても、配線導体と封止樹脂の接着面積が増加するので同じ効果が得られる。

さらに、配線導体は通常矩形であるが、この矩形形状に突起などを付けて異形の形状にすることによっても、配線導体の封止樹脂からの剥離耐力を向上させることが可能である。

本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。

（１）Ａｕめっきを施した配線導体の封止樹脂側からの剥離による配線導体の欠落を防ぎ、生産歩留まりを向上できる。

（２）フォトケミカルエッチングおよび機能めっき工程での配線導体の剥離不良の発生を防止でき、転写フィルム基板の生産歩留まりを向上できる。

（３）封止樹脂と配線導体の接着力が増加し、信頼性が向上する。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１（ａ）は本発明の好適な第１の実施の形態を示す半導体装置の断面図、図１（ｂ）はその主要部を示す転写フィルム剥離前の拡大断面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、第１の実施の形態に係る半導体装置１は、配線導体３と、その配線導体３上に搭載される半導体素子８６と、配線導体３と半導体素子電極８６ａとを電気的に接続するＡｕ線などのボンディングワイヤ８７と、配線導体３と半導体素子８６の上部を封止する封止樹脂８８とを備える。

この半導体装置１は、電気絶縁性の配線基板を有しないので、コアレス半導体パッケージとも呼ばれ、配線導体３の裏面がパッケージ底面に露出する構造である。

配線導体３は、電解Ｃｕ箔、あるいは圧延Ｃｕ箔などの金属箔で形成され、半導体素子電極８６ａとボンディングワイヤ８７で接続される内部接続端子３ａ、配線パターン３ｂ、外部接続用パッド３ｃ、半導体素子８６が搭載されるダイパッド３ｄなどで構成される。ダイパッド３ｄは、内部接続端子３ａ、配線パターン３ｂ、外部接続用パッド３ｃと絶縁される。

ポリイミドテープなどからなる電気絶縁性の転写フィルム９２は、転写フィルム本体上に接着層９５を形成して構成される。配線導体３は、この接着層９５上に形成される。配線導体３の側面および表面には、機能めっき９４が施される。これら、転写フィルム９２と、接着層９５と、配線導体３と、機能めっき９４とで転写フィルム基板１０が構成される。

転写フィルム９２は、ダイパッド３ｄ上に半導体素子８６を搭載し、内部接続端子３ａと半導体素子電極８６ａをボンディングワイヤ８７で接続し、転写フィルム９２上に配線導体３と半導体素子８６の上部を封止すべく封止樹脂８８を設けた後、配線導体３および封止樹脂８８から剥離される。

さて、半導体装置１は、転写フィルム９２上に形成する配線導体３の厚さを、転写フィルム９２の剥離力に対して配線導体３と封止樹脂８８間の接着力が強まる厚さｄ１にしたものである。具体的には、配線導体３の厚さｄ１を１８μｍ以上３５μｍ以下にする。

次に、半導体装置１の製造方法を説明する。

まず、転写フィルム本体上にアクリルゴム系などの接着剤を塗布して接着層９５を形成し、転写フィルム９２を作製する。作製した転写フィルム９２上に厚さｄ１の電解Ｃｕ箔、あるいは圧延Ｃｕ箔を貼り合わせ、貼り合わせたＣｕ箔をフォトケミカルエッチング法でエッチングし、配線導体３を形成する。

配線導体３の側面および表面に、下地めっきとしての無電解Ｎｉめっき、あるいは電気Ｎｉめっきを行い、その下地めっきの上に無電解Ａｕめっき、あるいは電気Ａｕめっきを行って機能めっき９４を施し、転写フィルム基板１０を作製する。

その後、ダイパッド３ｄ上に、半導体素子８６を導電性ペーストなどを用いて接着搭載し、超音波ワイヤボンディング法により、内部接続端子３ａと半導体素子電極８６ａをボンディングワイヤ８７で接続する。内部接続端子３ａと半導体素子電極８６ａの接続は、実施例１０で後述するフリップチップ法で行ってもよい。

さらに、転写フィルム９２上に配線導体３と半導体素子８６の上部を封止すべく封止樹脂８８を設けた後、転写フィルム９２を配線導体３および封止樹脂８８から剥離すると、図１（ａ）に示した半導体装置１が得られる。

第１の実施の形態の作用を説明する。

半導体装置１は、転写フィルム９２上に形成する配線導体３の厚さｄ１を、従来の厚さｄ９（一般に１２μｍ）よりも厚くすることで、転写フィルム９２の剥離力に対して配線導体３と封止樹脂８８間の接着力が強まる厚さ（１８μｍ以上３５μｍ以下）にしている。

単純に配線導体３の厚さｄ１を従来よりも厚くすることによって、封止樹脂８８に入り込む配線導体３の表面積は、配線導体３の側面の面積が大きくなるので増加する。つまり、配線導体３の側面の封止樹脂８８と接着する面積が増加し、封止樹脂８８から配線導体３が剥離しにくくなる。

ただし、ダイパッド３ｄ上には、半導体素子８６が導電性ペーストなどを用いて接着搭載されるので、転写フィルム９２の剥離力に対してダイパッド３ｄと半導体素子８６間の接着力が強いことが多い。このため、ダイパッド３ｄの厚さは１８μｍ以上３５μｍ以下にする必要はなく、従来の一般的な厚さ（図９の厚さｄ９）である１２μｍでもよい。ダイパッド２ｄ以外の内部接続端子３ａ、配線パターン３ｂ、外部接続用パッド３ｃの厚さは１８μｍ以上３５μｍ以下にする。

これにより、半導体装置１は、配線導体３を転写フィルム９２から剥離しやすく、すなわち配線導体３を封止樹脂８８側に転写しやすくなるので、Ａｕめっきを施した配線導体３の封止樹脂８８側からの剥離による配線導体３の欠落を防ぎ、コアレス半導体パッケージの生産歩留まりを向上できる。

また、従来とは異なり、転写フィルム９２と配線導体３間の接着強度（接着層９５の接着力）を弱くする必要がないので、フォトケミカルエッチングおよび機能めっき工程での配線導体３の剥離不良の発生を防止でき、転写フィルム基板１０の生産歩留まりを向上できる。

さらに、封止樹脂８８と配線導体３の接着力が増加し、コアレス半導体パッケージの信頼性が向上する。

実験の結果、１２μｍの厚さのＣｕ箔を用いて作製した配線導体９３（図９および図１１参照）と、２５μｍの厚さのＣｕ箔を用いて作製した配線導体３とでは、封止樹脂８８への転写率が厚さ１２μｍでは８９％であったのに対して、２５μｍでは９９％の転写率が得られた。ここで転写率とは、配線導体の総数に対する封止樹脂に転写された配線導体の数の占める率を言う。

通常、フォトケミカルエッチングなどの塩化第二鉄や塩化第二銅の水溶液を用いる湿式のエッチングでは、エッチングスプレイ圧力ほかの関係で、図１（ｂ）に示すように配線導体３の断面形状が台形になる。この断面形状は封止樹脂から配線導体が抜けやすく、転写率を悪くしている原因にもなっている。したがって、配線導体３を厚くすることによって、側面部分の面積が増すことは、転写率の向上に対して非常に効果のあることが実験で実証された。

また、本実施の形態に係る製造方法によれば、生産歩留まりが高く、信頼性が高い半導体装置１を製造できる。

第２の実施の形態を説明する。

図２に示すように、第２の実施の形態に係る半導体装置は、転写フィルム９２上に形成する厚さｄ９の配線導体９３の粗さを、転写フィルム９２の剥離力に対して配線導体９３と封止樹脂８８間の接着力が強まる粗さにしたものである。

具体的には、配線導体９３の側面および表面を粗化し、粗化面２１とする。配線導体９３の側面および表面の粗さは、最大粗さ（Ｒｍａｘ）で０．５μｍ以上にするとよい。これは、Ｒｍａｘが０．５μｍ未満であると、配線導体９３と封止樹脂８８の接着面積があまり増加せず、転写フィルム９２の剥離力に対して配線導体９３と封止樹脂８８間の接着力が十分強まらないからである。

粗化面２１を形成するには、配線導体９３の側面および表面を、化学的処理、機械的処理で粗化する方法と、粗化めっきを行って粗化する方法とがある。例えば、機械的粗化法では、Ｃｕ箔のフォトケミカルエッチングで形成された配線導体９３を、エアーブラスト法などで粗化する方式がある。

また、化学的粗化法では、過酸化水素などの酸化剤を含む有機、無機の酸水溶液で処理する方法がある。図２では図示していないが、機械的粗化法や化学的粗化法で粗化面２１を形成した後は、粗化面２１に図１（ｂ）の機能めっき９４を施す。

さらに、粗化めっき法では、粗化のためのＣｕめっきを行う方法がある。粗化Ｃｕめっきは、電解Ｃｕ箔、圧延Ｃｕ箔の接着層９５側となる面の粗化方式として広く行われている方式である。従来は配線導体９３の接着層９５側だけを粗化したが、第２の実施の形態では配線導体の側面および表面も粗化したので、従来に比べ、転写フィルム９２の剥離力に対して配線導体９３と封止樹脂８８間の接着力が強まった。

粗化Ｃｕめっきは、通常は希薄な硫酸銅めっき液による電気めっき法などで行われる。また、Ｎｉ機能めっきを粗化めっきとして行う方法もある。この方法では、例えばワット浴の低濃度浴を用いた電気めっきがある。粗化Ｎｉめっきによって、その上の電気Ａｕめっき面も粗化Ｎｉめっきの表面に倣って電気Ａｕめっきされるので、電気Ａｕめっきは粗化された表面になる。

第２の実施の形態に係る半導体装置によっても、配線導体９３の側面、表面を粗化することで、配線導体９３と封止樹脂８８の接着面積が増加するので、図１の半導体装置１と同じ作用効果が得られる。

図２の変形例として、図３に示すように、厚さｄ１の配線導体３の側面および表面を粗化し、粗化面２１としてもよい。

第３の実施の形態を説明する。

図４に示すように、第３の実施の形態に係る半導体装置は、転写フィルム９２上に形成する厚さｄ９の配線導体４３の形状を、転写フィルム９２の剥離力に対して配線導体４３と封止樹脂８８間の接着力が強まる形状にしたものである。

具体的には、電解Ｃｕ箔あるいは圧延Ｃｕ箔をフォトケミカルエッチングすることで、配線導体４３の側面形状を刃状、Ｒ状、波状にし、あるいは配線導体４３の側面に突起を設けるなどして異形にする。

通常、従来の配線導体の形状（パターン）は、図５（ａ）の配線導体９３のように平面視で矩形になっている。この形状は配線導体９３の転写不良部の剥離挙動を観察することによって、非常に不利なことが判明した。すなわち、通常接着における剥離強度はＮ／ｃｍ（ｋｇｆ／ｃｍ）で表されるように、接着界面の一線上にかかる瞬時の剥離力として表される。この剥離強度の通常の測定法は、角度９０°の引き剥がし強度測定法が一般的である。

図５（ａ）の場合には、配線導体９３が矩形であるために、剥離方向Ｐで示す方向に上述した転写フィルム９２を剥がした時に、配線導体９３の一端面（剥離方向Ｐと反対側の端面）９３ｓに剥離力が瞬間的に集中して作用する。通常剥離スピードは工程時間の関係で、１ｃｍ／ｓ（秒）程度である。この瞬間的な剥離力によって一端面９３ｓが剥離を開始すると、剥離は配線導体９３全体に亘って一気に進行し、最終的な配線導体９３の上述した封止樹脂８８からの完全剥離に至る。

このため、図４の配線導体４３の側面形状をＲ状にする一例として、図５（ｂ）は配線導体４３ｂの形状を平面視で矩形ではなく楕円形（全体は楕円柱）にしている。図５（ｂ）では省略したが、剥離方向は後述する図５（ｃ）、図５（ｄ）も含めて皆図５（ａ）の剥離方向Ｐと同じである。
平面視で矩形の配線導体９３の代わりに、平面視で楕円形にした異形の配線導体４３ｂを用いることで、転写フィルム９２を剥がした時に、剥離力は剥離方向と直交する配線導体４３ｂの端面に集中することがないため、配線導体４３ｂの封止樹脂からの剥離耐力を向上させることが可能である。

また、図５（ｃ）の配線導体４３ｃに示すように、その側面形状を、平面視で４つのコーナー（角）部にＲをつけてＲ状にしてもよい。この場合もコーナー部への剥離力の集中を防ぐことができる。

さらに、図５（ｄ）の配線導体４３ｄに示すように、平面視で四隅となる側面に角状の突起５１を設けてもよい。この場合には、各突起５１の突出方向と配線導体４３ｄの側面とがなす角度を４５°にすることで、四隅への剥離力の集中を防いでいる。

また、図４の配線導体４３の側面形状を波状、あるいは刃状にする一例として、図５（ａ）〜図５（ｄ）に示した配線導体９３，４３ｂ〜４３ｄの形状パターンの全周または一部に、波形、あるいは三角形状などに形成した突起を複数個配置した構造も考えられる。図５（ｅ）の配線導体４３ｅは、その全周に三角形状の突起５２を複数個配置したものであり、図５（ｆ）の配線導体４３ｆは、その両側面に突起５２を複数個配置したものである。

配線導体４３ｅ，４３ｆでは、これら突起５２により剥離力が分散され、また封止樹脂内の接触表面積が増加するので、よりいっそう封止樹脂との密着力が向上し、転写フィルムを剥離した際に封止樹脂内に配線導体４３ｅ，４３ｆが残りやすくなる。

図４の変形例として、厚さｄ１の配線導体の形状を、図５（ｂ）〜図５（ｄ）のような形状としてもよい。

本発明の半導体装置には、半導体素子を組み込んだ半導体パッケージだけでなく、半導体素子のほかにコンデンサー、抵抗などのＲＣ受動部品も組み込んだ電子装置などが含まれる。

（実施例１）
図６に示すように、５０μｍの厚さ、幅３５ｍｍの長尺ポリイミドテープを用いて、これにアクリルゴム系の接着剤を幅２７ｍｍで１０μｍの厚さに塗布し転写フィルム９２を作製した。作製した転写フィルム９２にはパイロットホール６１を金型により穴開け加工を行った。このパイロットホール６１は、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）用テープにおける、フォトケミカルエッチング加工用の位置決め穴として用いられる。また半導体素子搭載プロセスにおける、長尺の転写フィルム基板の搬送用としても用いられる。

このようにして作製した転写フィルム９２の上に幅が２６．５ｍｍで１２μｍ（参考例）、２５μｍ（本発明）の厚さの２種類の電解Ｃｕ箔をロールラミネーターを用いて貼り合わせた。その後フォトケミカルエッチング法で配線導体３，９３を形成した。ケミカルエッチング液には塩化第二鉄水溶液を用いた。また配線導体３，９３は、図６に示すような縦横に配列された試験パターンを用いた。試験用の配線導体３，９３の形状は、幅１．０ｍｍ、長さ２．０ｍｍの矩形状とした。

配線導体３，９３を形成した後、図１（ｂ）の機能めっき９４として、配線導体３，９３の全面にワット浴による電気Ｎｉめっき液を２μｍの厚さに施してから、その上にシアン化金カリウムを金属塩とする電気Ａｕめっき浴を用いて０．５μｍの厚さのＡｕめっきを行い、転写フィルム基板を作製した。

その後、配線導体３，９３の全面にエポキシ樹脂系の封止樹脂を、樹脂成形金型を用いて成形し封止した。実施例１では剥離試験のため、半導体素子の搭載およびワイヤボンディングは省略した。封止後、ポリイミドの転写フィルム９２を図６に示す剥離方向Ｐの方向に剥離した。剥離は角度９０°の剥離方式として、剥離速度を１．０ｃｍ／ｓの速度とした。

その結果、Ｃｕ箔厚さ１２μｍ（参考例）の配線導体９３の転写率は８５％であったのに対して、Ｃｕ箔厚さ２５μｍ（本発明）の配線導体３では９９％の転写率が得られた。

（実施例２）
実施例１において、Ｃｕ箔厚さ１２μｍ、２５μｍのほかに、３５μｍ厚さのＣｕ箔を用いて比較した。この結果、Ｃｕ箔厚さ３５μｍの配線導体３では転写率１００％が得られた。

コアレス半導体パッケージは、通常、前述のＴＡＢテープ製造ラインで製造した転写フィルム基板１０を用いて組み立てが行われる。ＴＡＢテープでは通常１２μｍ、２５μｍなどのＣｕ箔厚さが一般的である。

しかしながら、コアレス半導体パッケージの主な用途となっている信号増幅用高周波デバイスや、数多くのＲＣ受動素子を搭載するシステムデバイス用などでは、配線パターンの密度は通常０．１ｍｍピッチ以上であることから、３５μｍ厚さのＣｕ箔でもフォトケミカルエッチングによる配線導体３の形成が可能である。

３５μｍ厚さのＣｕ箔は、通常配線密度のそれほど高くないＦＰＣ（フレキシブルプリント回路板）で用いられているが、本発明者らはこの点に着目し、ＴＡＢテープ配線導体にこの厚いＣｕ箔の採用を決定した。

（実施例３）
実施例１における矩形状の配線導体３，９３両側を、直径１．０ｍｍの半円形状とした。この結果、Ｃｕ箔厚さ１２μｍ（参考例）の配線導体９３では９９％の転写率が、またＣｕ箔厚さ２５μｍ（本発明）の配線導体３では１００％の転写率が得られた。

（実施例４）
実施例１において、配線導体３，９３の粗化を粗化銅めっき法で行った。手順は、フォトケミカルエッチングによる配線導体３，９３の形成後、配線導体３，９３を電気粗化Ｃｕめっき法で粗化してから、実施例１と同様の機能めっき９４を行った。

電気粗化Ｃｕめっき浴には硫酸銅濃度が５０ｇ／Ｌの低濃度常温浴を用いた。Ｃｕめっきの厚さは２．０μｍとした。粗化Ｃｕめっきの粗さは、配線導体３，９３の表面でＲｍａｘ１．５μｍであった。また、電気Ｎｉめっきおよび電気Ａｕめっきの機能めっき９４後の粗さは同じくＲｍａｘ２．０μｍであった。

ここで、表面粗さは触針式の表面粗さ計（（株）東京精密のＳｕｒｆｃｏｍ（サーフコム）１４００Ｄ）で測った。基準長さは０．８ｍｍ、カットオフ値は０．８ｍｍとした。

この結果、転写率は、Ｃｕ箔厚さ１２μｍ（参考例）の配線導体９３で９９％、Ｃｕ箔厚さ２５μｍ（本発明）の配線導体３で１００％であった。

（実施例５）
実施例１において、配線導体３，９３の代わりに、図５（ｄ）の配線導体４３ｄを形成した。突起５１の形状は幅０．３ｍｍ、長さ０．５ｍｍである。この結果、転写率は、Ｃｕ箔厚さ１２μｍ（参考例）の配線導体で９５％、Ｃｕ箔厚さ２５μｍ（本発明）の配線導体で１００％であった。

（実施例６）
実施例１において、電気Ｎｉめっきに粗化電気Ｎｉめっき液を用いた。粗化電気Ｎｉめっきの粗さは電気Ａｕめっき後で、Ｒｍａｘ０．５μｍであった。この結果、転写率は、Ｃｕ箔厚さ１２μｍ（参考例）の配線導体９３で９５％、Ｃｕ箔厚さ２５μｍ（本発明）の配線導体３で１００％であった。

（実施例７）
実施例４において、配線導体３，９３の粗化を化学的粗化法で行って、電気粗化Ｃｕめっき方式と比較した。化学粗化処理には過酸化水素を添加した硫酸水溶液を用いた。過酸化水素添加の硫酸水溶液は、Ｃｕ、Ｃｕ合金、Ｎｉ、Ｎｉ合金などの金属の組織観察用のエッチング溶液として用いられている。原理は金属の転移や空孔などの格子欠陥や、不純物を包含して格子歪みの発生した欠陥部を選択的にエッチングして、いわゆるエッチピットを形成して表面を粗化する作用にある。この方式による粗化後の配線導体３，９３の表面粗さは、Ｒｍａｘ０．５μｍであった。この結果、転写率は、Ｃｕ箔厚さ１２μｍ（参考例）、２５μｍ（本発明）の配線導体９３，３ともに１００％であった。

（実施例８）
図７に示すように、実施例１において、半導体素子を搭載できるダイパッド３ｄを含む配線導体３，９３をフォトケミカルエッチングで作り、実際に半導体素子搭載、Ａｕ線による超音波ワイヤボンディングを行って、同様の封止および剥離実験を行った。

配線導体３，９３は、図７に示すように、ダイパッド３ｄの周囲に、内部接続端子３ａ、配線パターン３ｂ、外部接続用パッド３ｃを一体化して配列した試験パターンを用いた。ダイパッド周囲の配線導体の形状は、幅０．１５ｍｍ、長さ０．３ｍｍとした。またダイパッド寸法は１．５ｍｍ×２．０ｍｍとした。

配線導体３，９３を形成してから、機能めっき９４を実施例１と同様に行った。その後、半導体素子（１．３ｍｍ×１．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ）をエポキシ樹脂系のＡｇペーストを用いてダイパッド３ｄに接着搭載し、半導体素子の電極と内部接続端子とを、３０μｍφのＡｕ線で超音波ワイヤボンディング方式で接続した。

さらに、半導体素子と配線導体３，９３の上部全面を樹脂成形用金型を用いてエポキシ樹脂系封止材で封止した。最終的に転写フィルム９２を封止樹脂８８と配線導体３，９３から剥離して図１（ａ）の半導体装置１を完成した。

この結果、電解Ｃｕ箔厚さ１２μｍ（参考例）の配線導体９３の転写率は８０％であった。また、電解Ｃｕ箔厚さ２５μｍ（本発明）の配線導体３の転写率は９９％であった。配線導体３，９３の剥離はすべてダイパッド３ｄではなく、ダイパッド３ｄ周囲の配線導体であった。ダイパッド３ｄには半導体素子が搭載されており、剥離が起こりにくいと考えられる。

（実施例９）
実施例８において、電解Ｃｕ箔の厚さを３５μｍとして行った。この結果、転写率は１００％であった。

（実施例１０）
実施例８において、半導体チップの搭載をフリップチップ法で行った。フリップチップ接続法とは半導体素子の電極に突起状のバンプを作り、半導体電極を下面として超音波接続する、いわゆるフェイスダウン接続法と呼ばれる接続方式である。実施例１０では２０μｍの高さのＡｕバンプを電気Ａｕめっき法により半導体素子の電極に形成して、超音波接合方式によりＡｕめっき配線導体の上にＡｕバンプを接続した。

転写フィルム９２の剥離試験の結果は、電解Ｃｕ箔厚さ１２μｍ（参考例）の配線導体９３の転写率は８０％であった。また、電解Ｃｕ箔厚さ２５μｍ（本発明）の配線導体３の転写率は９９％であった。

図１（ａ）は本発明の好適な第１の実施の形態を示す半導体装置の断面図、図１（ｂ）はその主要部を示す転写フィルム剥離前の拡大断面図である。 第２の実施の形態である半導体装置の主要部を示す転写フィルム剥離前の拡大断面図である。 図２の変形例である半導体装置の主要部を示す転写フィルム剥離前の拡大断面図である。 第３の実施の形態である半導体装置の主要部を示す転写フィルム剥離前の拡大断面図である。 図５（ａ）は背景技術の配線導体の平面図、図５（ｂ）〜図５（ｆ）は図４に示した半導体装置の配線導体の一例を示す平面図である。 実施例における転写フィルム基板の一例を示す平面図である。 実施例における転写フィルム基板の一例を示す平面図である。 図８（ａ）は背景技術の配線基板を用いた半導体パッケージの断面図、図８（ｂ）はその平面図である。 背景技術のコアレス半導体パッケージの断面図である。 図１０（ａ）〜図１０（ｅ）は、図９に示したコアレス半導体パッケージの製造方法の一例を示す断面図である。 背景技術の転写フィルム基板の拡大断面図である。

符号の説明

１ 半導体装置
３ 配線導体
８６ 半導体素子
８６ａ 半導体素子電極
８７ ボンディングワイヤ
８８ 封止樹脂
９４ 機能めっき
ｄ１ 配線導体の厚さ

Claims (7)

1. 電気絶縁性の転写フィルム上にＣｕからなる配線導体を形成し、上記配線導体の全面にＡｕめっきを施し、上記Ａｕめっきを施した上記配線導体上に半導体素子を搭載し、上記転写フィルム上に上記Ａｕめっきを施した上記配線導体と上記半導体素子の上部を封止すべく封止樹脂を設けた後、上記転写フィルムを剥離して形成する半導体装置において、上記転写フィルム上に厚さ１８μｍ以上３５μｍ以下のＣｕ箔を貼り合わせ、その貼り合わせたＣｕ箔をフォトケミカルエッチングによりエッチングして上記配線導体を形成することで、上記転写フィルム上に形成する上記配線導体の厚さを１８μｍ以上３５μｍ以下にしたことを特徴とする半導体装置。
2. 上記配線導体の側面および表面を粗化した請求項１記載の半導体装置。
3. 上記配線導体の側面および表面の粗さを最大粗さ（Ｒｍａｘ）で０．５μｍ以上にした請求項２記載の半導体装置。
4. 上記配線導体の側面形状を刃状、Ｒ状、波状にし、あるいは上記配線導体の側面に突起を設けて異形にした請求項１〜３いずれかに記載の半導体装置。
5. 電気絶縁性の転写フィルム上にＣｕからなる配線導体を形成し、上記配線導体の全面にＡｕめっきを施し、上記Ａｕめっきを施した上記配線導体上に半導体素子を搭載し、上記Ａｕめっきを施した上記配線導体と半導体素子電極を接続し、上記転写フィルム上に上記Ａｕめっきを施した上記配線導体と上記半導体素子の上部を封止すべく封止樹脂を設けた後、上記転写フィルムを剥離して形成する半導体装置の製造方法において、上記転写フィルム上に厚さ１８μｍ以上３５μｍ以下のＣｕ箔を貼り合わせ、その貼り合わせたＣｕ箔をフォトケミカルエッチングによりエッチングして上記配線導体を形成することで、上記転写フィルム上に形成する上記配線導体の厚さを１８μｍ以上３５μｍ以下にすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 上記配線導体の側面および表面を、機械的粗化法、化学的粗化法、あるいは粗化めっき法によって粗化する請求項５記載の半導体装置の製造方法。
7. 上記配線導体と上記半導体素子電極の接続を超音波ワイヤボンディング法、あるいはフリップチップ法で行う請求項５または６記載の半導体装置の製造方法。

Images