JP6384118B2 - 半導体装置の製造方法、半導体装置及び半導体装置製造用部材 - Google Patents

半導体装置の製造方法、半導体装置及び半導体装置製造用部材 Download PDF

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法、半導体装置及び半導体装置製造用部材に関する。
ＱＦＮ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄ ｐａｃｋａｇｅ）は、半導体パッケージの外側に金属リードがないため小型化が可能である。また、ＱＦＮは、半導体素子、金属リードフレーム、金属ワイヤ、封止材等からなるシンプルな材料構成であることから低コスト化し易い。これらの特長により、ＱＦＮは、スマートフォン、タブレット端末等の民生機器に広く採用され、欠くことのできない重要なアイテムとなっている。
また、ＱＦＮは、例えば金属リードフレーム上に半導体素子を配置し、半導体素子と金属リードを金属ワイヤで電気的に接続して封止材で封止するといったシンプルな工程によって作製される。一方、有機基板を用いたＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｃａｌｅ Ｐａｃｋａｇｅ）等の半導体パッケージは、ＱＦＮに比べて大型化・多ピン化し易いものの、構造が複雑になり易い。従って、半導体素子のサイズが小さく端子数も少なくてよい場合には、特にＱＦＮを使用するメリットが大きい。
ところで、近年、半導体パッケージの高機能化の要求から半導体パッケージの端子数が増加し（すなわち、多ピン化し）、これに伴って半導体パッケージのサイズが大きくなる傾向にある。例えば非特許文献１には、端子数が１００ピンを超え、サイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ以上の大型の半導体パッケージが記載されている。
"QFN"、［online］、STATSChipPAC Ltd.、［平成25年8月31日検索］、インターネット＜URL：http://www.statschippac.com/services/packagingservices/qfn.aspx＞
半導体パッケージを高機能化する一つの手段として、半導体パッケージの多ピン化が挙げられる。ＱＦＮは、金属リードフレームの端子及び端子ピッチを微細化・高密度化することができれば、半導体パッケージのサイズを大きくしなくても端子数を増やすことができる。しかしながら、従来のＱＦＮの製造方法では、微細加工が容易でない金属リードフレームを用いるため、微細化・高密度化が難しい。このため、パッケージサイズを大きくすることなく、端子数が例えば１００ピンを超えるような半導体パッケージを作製することは困難であった。また、引き出しのための金属リードが必要であり、必要以上にパッケージサイズが大きくなってしまうこと、生産性向上に課題があること、微細パターンへのワイヤボンディング性に課題があること、生産コストの抑制が難しいこと等、改善の余地があった。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、微細化・高密度化することで多ピン化が可能な半導体装置の製造方法、半導体装置及び半導体装置製造用部材を提供することを目的とする。また、生産性の向上・生産コストの抑制が可能な半導体装置の製造方法、半導体装置及び半導体装置製造用部材を提供することを目的とする。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、以下のとおりである。
＜１＞（Ｉ）支持体上に、ガラスクロスと樹脂とを有する仮固定層を形成する工程と、（ＩＩ）仮固定層上に金属層を形成する工程と、（ＩＩＩ）エッチングにより金属層の一部を除去する工程と、（ＩＶ）電極部及び受動面を備える半導体素子を、当該半導体素子の受動面が仮固定層に接するように仮固定層を配置する工程と、（Ｖ）半導体素子の電極部と金属層とを金属ワイヤで電気的に接続する工程と、（ＶＩ）熱硬化性、熱可塑性、又は感光性の封止樹脂で半導体素子を封止する工程と、（ＶＩＩ）支持体及び仮固定層を除去する工程と、（ＶＩＩＩ）各半導体装置に個片化する工程と、を備える。
＜２＞仮固定層は、さらにフィラーを有する＜１＞に記載の半導体装置の製造方法。
＜３＞金属層は、４２アロイ又は銅を含む＜１＞又は＜２＞に記載の半導体装置の製造方法。
＜４＞金属層の少なくとも一部に金属めっきが施されている＜１＞〜＜３＞のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
＜５＞金属層の厚みは、５μｍ〜５０μｍである＜１＞〜＜４＞のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
＜６＞前記＜１＞〜＜５＞のいずれかに記載の製造方法によって製造される半導体装置。
＜７＞仮固定層と、仮固定層上に形成された金属層とを有し、仮固定層がガラスクロスと樹脂とを有する半導体装置製造用部材。
＜８＞仮固定層は、さらにフィラーを有する＜７＞に記載の半導体装置製造用部材。
＜９＞金属層は、４２アロイ又は銅を含む＜７＞又は＜８＞に記載の半導体装置製造用部材。
＜１０＞金属層の少なくとも一部に金属めっきが施されている＜７＞〜＜９＞のいずれかに記載の半導体装置製造用部材。
＜１１＞金属層の厚みは、５μｍ〜５０μｍである＜７＞〜＜１０＞のいずれかに記載の半導体装置製造用部材。
前記製造方法の特徴は、仮固定層をガラスクロスと、樹脂とを有する構成としたところにある。かかる方法によれば、微細加工が容易でない金属リードフレームが不要となり、代わりに、微細パターン化し易い金属層を仮固定層上に形成することができる。また、金属層の微細パターンに対して金属ワイヤを安定的に形成できる。また、エッチングにより金属層の一部を除去することで、仮固定層上に効率よくパターンを形成するところにある。かかる方法によれば、リード引き出しが不要となり、図１０に示した従来のＱＦＮと比較して半導体パッケージをさらに微細化・高密度化できる。
前記製造方法において、支持体は特に限定するものではないが、ガラスクロスに樹脂を含浸させたガラスクロス入りコア基材、ＳＵＳ板等としてもよい。支持体の厚みは０．４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下としてもよい。０．４ｍｍより薄いと変形し易い傾向にあり、３．０ｍｍより厚いとＳＵＳ板の場合に重くなるためハンドリングし難い傾向にある。また、封止方法も特に限定するものではないが、固形封止材の場合はトランスファー成型としてもよい。グラニュールを含む顆粒状の場合、又はフィルム状の場合はコンプレッション成型としてもよい。
前記製造方法において、工程（ＩＩＩ）のエッチング処理は、ウェット処理によって金属層を除去してもよい。
本発明の半導体装置は、前記材料を用いた半導体装置であり、金属リードフレームを使用することなく、ガラスクロスを含む仮固定層上に、エッチングにより微細パターンを形成した半導体装置を提供する。
本発明により、微細化・高密度化することで多ピン化が可能な半導体装置の製造方法、半導体装置及び半導体装置製造用部材を提供することが可能となる。また、生産性の向上・生産コストの抑制が可能な半導体装置の製造方法、半導体装置及び半導体装置製造用部材を提供することが可能となる。
支持体上に仮固定層を形成した状態を模式的に示す端面図である。 仮固定層上に金属層を形成した状態を模式的に示す端面図である。 エッチングにより金属層の一部を除去し、仮固定層の一部を露出した状態を模式的に示す端面図である。 仮固定層上に半導体素子を、当該半導体素子の受動面が仮固定層に貼り合わさるように配置し、仮固定層に固定した状態を模式的に示す端面図である。 半導体素子の電極部と金属層とを金属ワイヤで電気的に接続した状態を模式的に示す端面図である。 半導体素子の少なくとも一部を覆うように封止樹脂で封止した状態を模式的に示す端面図である。 支持体を除去した状態を模式的に示す端面図である。 仮固定層を除去した状態を模式的に示す端面図である。 個片化した状態を模式的に示す端面図である。 従来の半導体装置の製造方法を示す図である。
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
まず、従来のＱＦＮの製造方法について、図１０を参照しながら詳細に説明する。
図１０は、従来のＱＦＮの製造方法を示す図である。図１０（ｆ）に示すＱＦＮ１００Ａは、金属リードフレーム１１１、半導体素子１１５、銀ペースト１１４、封止材１１９等で構成される。ＱＦＮ１００Ａは、これら部材を用いて組み立てることによって得られる。
ＱＦＮ１００Ａは、まず、金属リードフレーム１１１の裏面に後の工程で剥離可能な仮固定フィルム１１２をラミネートする（図１０（ａ）参照）。次いで、金属リードフレーム１１１のダイパッド１１３上に銀ペースト１１４を介して半導体素子１１５を固着する（図１０（ｂ）参照）。金属リードフレーム１１１はエッチング、金型を用いたパンチング加工等によって作製される。次いで、半導体素子１１５の電極部１１６と金属リードフレーム１１１の端子部１１７とを金属ワイヤ１１８で電気的に接続する（図１０（ｃ）参照）。金属リードフレーム１１１の材質としては、４２アロイ、銅等が一般的に使用される。また、金属リードフレーム１１１には、ニッケル、金、錫、銀等のめっきも必要に応じて施される。次いで、トランスファー成型機を用いて半導体素子１１５を覆うように封止材１１９で封止する（図１０（ｄ）参照）。封止材１１９は、固形タイプを用いてトランスファー成型してもよいし、液状又はフィルムタイプを用いてコンプレッション成型してもよい。次いで、仮固定フィルム１１２を剥離する（図１０（ｅ）参照）。次いで、ダイシングにより、金属リードフレーム１１１をパッケージサイズに個片化する（図１０（ｆ）参照）。このようにして、ＱＦＮ１００Ａを作製することができる。
このようにして得られたＱＦＮ１００Ａは、金属リードフレーム１１１、銀ペースト１１４、封止材１１９等の比較的安価な、かつ少ない部材で半導体パッケージを作製できるとともに、パッケージサイズを小さくできる。
続いて、図１から図９を参照しながら、半導体装置製造用部材及び半導体装置１００の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、多ピン化するために微細化・高密度化が必要とされる表面実装対応の半導体装置において特に好適であり、ＱＦＮにおいて極めて好適である。
本実施形態に係る半導体装置製造用部材は、仮固定層２と金属層３とを有し、仮固定層２はガラスクロスと樹脂とを有する構成とされている。仮固定層２にはフィラーを含んでもよい。
また、金属層３は、４２アロイ又は銅を含むことが好ましく、その片面又は両面の少なくとも一部に金属めっきが施されていることがより好ましい。
まず、本実施形態に係る半導体装置製造用部材に含まれる仮固定層２として、仮固定フィルムを使用できる。仮固定フィルムは、仮固定用樹脂組成物をガラスクロスに含浸させた後、例えばフィルム状のＰＥＴ等に塗布し、乾燥して得られる。なお、仮固定用樹脂組成物としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂組成物が使用できる。これらは、単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。なお、以下の記載においても、例示する材料等は、特に断りのない限り、単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよいものとする。
さらに、仮固定フィルムの剥離性を高めるために、前記の樹脂組成物に離型剤を添加してもよい。具体的には、長鎖アルキル系離型剤、シリコーン系離型剤、フッ素系離型剤等が使用できる。また、仮固定フィルムは、作業性、安全性、環境保全の観点から、薬液を使用しない熱剥離タイプのものが好ましい。
さらに、仮固定フィルムの高弾性化を図るために、前記の樹脂組成物にフィラーを添加してもよい。本実施形態においては、前記の樹脂組成物に無機フィラーを添加する場合を例示するが、添加するフィラーは無機フィラーに限定されない。無機フィラーとしては、硫酸バリウム、チタン酸バリウム、粉状酸化珪素、無定形シリカ、タルク、クレー、焼成カオリン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、雲母粉等の無機充填剤が使用できる。
支持体１の表面に仮固定フィルムを配置することで、図１に示すように、この仮固定フィルムが仮固定層２を形成する（（Ｉ）工程）。支持体１は特に限定されるものではないが、ガラスクロスに樹脂を含浸させたガラスクロス入り基板、ＳＵＳ板等が好適である。寸法精度の観点から、支持体１の熱膨張係数は、１５ｐｐｍ／℃以下が好ましく、１０ｐｐｍ／℃以下がより好ましい。支持体１の平面形状については、円形でも四角形でも構わない。支持体１の厚みは０．４ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下が好ましい。０．４ｍｍより薄いと変形し易い傾向にあり、３．０ｍｍより厚いとＳＵＳ板の場合に重くなるためハンドリングし難い傾向にある。
次いで、図２に示すように仮固定層２の表面に金属層３を形成する（（ＩＩ）工程）。本実施形態において金属層３は銅を含むが、銅を含まない材質によって形成されてもよい。金属層３は、片面又は両面の少なくとも一部に金属めっき３ａが施されていることが好ましい。金属層３の形態は、金属箔でも金属板でも構わない。なお、金属層３の厚みは、作業性の点から、５μｍ〜１００μｍが好ましく、５μｍ〜７０μｍがより好ましく、５μｍ〜５０μｍがさらに好ましい。
本実施形態に係る半導体装置製造用部材に含まれる金属層３の作製法を詳細に説明する。まず、銅箔（又は、銅板）の表面に感光性樹脂層を形成する。感光性樹脂層は液状でもフィルム状でも構わない。液状の場合は、印刷又はスピンコーター等で形成できる。フィルム状の場合は感光性ドライフィルムレジストをラミネートすることによって形成できる。前記感光性ドライフィルムレジストとしては、市販品であるＰｈｏｔｅｃ Ｈ−７０２５、Ｐｈｏｔｅｃ ＲＹ−３５２５（以上、日立化成株式会社製、商品名、「Ｐｈｏｔｅｃ」は登録商標）等が使用できる。
なお、金属めっき３ａは金属層３上に前記手法と同様に感光性樹脂層を形成し、下記手法と同様にレジストを形成後、電解ニッケル／金めっき液、又は無電解ニッケル／金めっき液を用いてめっき処理を行うことで、ニッケル／金層からなる金属層３のめっきパターン３ａを形成することができる。
次いで、感光性樹脂層に対して、マスクパターンを通して活性光線を照射することにより、感光性樹脂層の所定部分を露光し、光硬化させる。活性光線の光源としては、公知の光源を用いることができるが、例えば、カーボンアーク灯、水銀蒸気アーク灯、超高圧水銀灯、高圧水銀灯、及びキセノンランプ等の紫外線を有効に放射するものを使用できる。また、直接描画方式のダイレクトレーザ露光を用いてもよい。露光量は使用する装置及び感光性樹脂組成物の組成等によって異なるが、１０ｍＪ／ｃｍ２〜６００ｍＪ／ｃｍ２であることが好ましく、２０ｍＪ／ｃｍ２〜４００ｍＪ／ｃｍ２であることがより好ましい。露光量が１０ｍＪ／ｃｍ２未満であると光硬化が不充分となりやすく、他方、６００ｍＪ／ｃｍ２を超えると光硬化が過剰となり、感光性樹脂層のレジスト開口部の形状を安定して得ることが困難となる傾向にある。
次いで、現像により露光部以外の感光性樹脂層を除去することで、感光性樹脂層のパターンを形成する。感光性樹脂層のパターンは、後述の剥離液等によって除去される。現像処理に用いる現像液としては、例えば、２０℃〜５０℃の炭酸ナトリウムの希薄溶液（１〜５質量％水溶液）等のアルカリ現像液が用いられる。現像処理の方法は、スプレー、揺動浸漬、ブラッシング及びスクラッピング等の公知の方法により行う。これにより所定の感光性樹脂層のパターンが形成される。
感光性樹脂層の厚さは、２μｍ〜５０μｍが好ましく、５μｍ〜２５μｍがより好ましい。感光性樹脂層の厚さが５０μｍより厚い場合、微細パターンを形成することが困難になる傾向にある。他方、厚さが２μｍ未満のフィルムは作製しにくい傾向がある。
現像処理後、水酸化ナトリウムの希釈溶液（３〜５質量％水溶液）等を用いた剥離液により、感光性ドライフィルムレジストを剥離する。
次いで、図３に示すようにエッチングにより金属層３の一部を除去し、仮固定層２の一部を露出する（（ＩＩＩ）工程）。エッチング処理に用いるエッチング液としては、金属層３の種類によって選択され、例えば、金属層３が銅の場合、塩化鉄と塩酸の混合水溶液、塩化銅と塩酸の混合水溶液等が一般的に用いられる。エッチングの方法は、スプレー、揺動浸漬、ブラッシング及びスクラッピング等の公知の方法により行う。これにより所定の金属層３のパターンが形成される。
次いで、図４に示すように、電極部４ａと受動面４ｂとを備える半導体素子４を仮固定層２の上に配置する（（ＩＶ）工程）。この際、半導体素子４の裏面である受動面４ｂが仮固定層２に接するように配置する。このとき、受動面４ｂを仮固定層２に貼り合わせて固定してもよい。半導体素子４の配置には、市販のダイボンダー、フリップチップボンダー等を用いることができる。
次いで、図５に示すように、半導体素子４上の電極部４ａと金属層３又はめっきパターン３ａとを金属ワイヤ５を用いて電気的に接続する（（Ｖ）工程）。金属ワイヤ５の材質は特に限定するものではないが、金、銅、銀、等が好適に用いられる。ワイヤ径は１５μｍ〜２０μｍの範囲のものが好適に用いられる。金属ワイヤ５の形成には、市販のワイヤボンダーを用いることができる。
次いで、図６に示すように、半導体素子４を封止樹脂６で封止する（（ＶＩ）工程）。封止樹脂６は熱硬化性、熱可塑性、又は感光性を有することが好ましく、特に、耐熱性等の信頼性に優れる観点から熱硬化性を有することがより好ましい。封止樹脂６の形態は特に限定するものではなく、液状、顆粒状、フィルム状等のいずれかでも構わない。封止には、市販のトランスファー封止成型機、コンプレッション封止成型機等を用いることができる。封止樹脂６は所定条件で熱硬化、又はポストＵＶ硬化することができる。
封止樹脂６の厚さは、１００μｍ〜１０００μｍが好ましく、３００μｍ〜７００μｍがより好ましい。封止樹脂６の厚さが１０００μｍより厚い場合、半導体装置の薄型化に寄与できない。他方、厚さが１００μｍ未満の場合、半導体素子４も薄くする必要があり、例えば半導体素子４を仮固定層２に配置する際、封止樹脂６で半導体素子４を封止する際等に半導体素子４が割れやすくなる傾向にある。
次いで、図７及び図８に示すように、支持体１と仮固定層２を除去する（（ＶＩＩ）工程）。これらの除去は熱板上で行うことができる。用いる仮固定層２の特性によって、除去の条件は異なるが、一般的に１５０℃〜２５０℃の熱板上で容易に除去できる。
最後に、図９に示すように、各半導体装置１００に個片化することで、半導体装置１００を得ることができる（（ＶＩＩＩ）工程）。
前記の製造方法によって製造される半導体装置１００は、多ピン化するために微細化・高密度化が必要とされる表面実装対応の半導体装置において特に好適であり、ＱＦＮにおいて極めて好適である。
次に、上述の半導体装置１００の製造に用いられる感光性樹脂層及び封止樹脂６について詳細に説明するが、本発明はこれらの樹脂組成に限定されるものではない。
半導体装置１００の製造に用いる感光性樹脂組成物は、従来公知のものを特に制限無く使用できるが、解像性の点からは無機フィラーを含まないことが好ましい。より具体的には、感光性樹脂層の形成に好適な感光性樹脂組成物は、バインダーポリマーと、エチレン性不飽和結合を少なくとも１つ有する光重合性化合物と、光重合開始剤と、を含有することが好ましい。これは、感光性樹脂層及び封止樹脂６のいずれにも該当する。また、感光性樹脂組成物は、無機フィラーを含まないことが好ましく、この場合、現像後の解像度が向上し、微細なパターンを形成できる傾向にある。なお、感光性樹脂組成物に無機フィラーを含む場合は、最大粒径が５μｍ以下、平均粒径が１μｍ以下であることが好ましい。
封止樹脂６の組成物については特に限定するものではないが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネートエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂等からなる群より選択される少なくとも一種を含む樹脂組成物と、最大粒径が５μｍ以下であり、且つ平均粒径が１μｍ以下である無機フィラーと、を含む熱硬化性樹脂組成物を用いることが好適である。
以上、本発明に係る半導体装置の製造方法、半導体装置及び半導体装置製造用部材の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を行ってもよい。
［実施例１］
＜仮固定フィルムの製造＞
仮固定フィルムに使用する仮固定用樹脂組成物として、以下に示すものを調製した。
＜仮固定用樹脂組成物の調製＞
アクリルゴム（ナガセケムテックス株式会社製ＨＴＲ−８６０Ｐ−ＤＲ３）１００質量部、硬化促進剤（四国化成工業株式会社製２ＰＺ−ＣＮ）１質量部、シリコーン系離型剤（日立化成ポリマー株式会社製ＴＡ３１−２０９Ｅ）２０質量部、シクロヘキサノン２００質量部を秤量及び攪拌し、仮固定用樹脂組成物を調製した。
＜仮固定フィルムの作製＞
調製した仮固定用樹脂組成物を、ガラスクロス（日東紡績株式会社製ＩＰＣ型番２１１７）に含浸させ、離型処理した厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し、９０℃１０分間、１２０℃で３０分間加熱乾燥して、基材フィルム付き仮固定フィルムを得た。
＜半導体装置製造用部材の準備＞
まず、支持体１として厚さ１．５ｍｍ、９インチサイズのＳＵＳ板を準備した。ＳＵＳ板上に、前記＜仮固定フィルムの作製＞で作製した仮固定フィルムをロールラミネーターで８０℃にてラミネートし、仮固定層２を形成した（図１参照）。次いで、金属層３として、銅箔の片面に電解ニッケル／金めっき処理した後、９インチサイズに加工したものを、仮固定層２上にラミネートした（図２参照）。銅箔については、厚さ１２μｍ、２５μｍ、５０μｍ、７０μｍ、１００μｍ、のものを用いた。
＜金属層３のエッチング＞
塩化第二鉄（３０質量％）の水溶液を用いて、スプレー方式により金属層３をエッチングし、仮固定層２を露出させた（図３参照）。
＜半導体素子４の実装＞
５．０ｍｍ×５．０ｍｍに加工した半導体素子４を受動面４ｂが仮固定層２に貼り合わさるように実装した（図４参照）。実装にはダイボンダーを用いた。半導体素子４は厚みが１５０μｍ、２５０μｍ、３５０μｍ、４００μｍ、４５０μｍのものを用いた。
＜ワイヤボンド＞
半導体素子４上の電極部４ａと金属層３とを金ワイヤ（金属ワイヤ５）（径１８μｍ）で電気的に接続した（図５参照）。ワイヤ接続にはワイヤボンダーを用いた。
＜封止用フィルムの製造＞
封止用フィルムに使用する熱硬化性樹脂組成物として、以下に示すものを調製した。
＜熱硬化性樹脂組成物Ａ＞
ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製ＮＣ−３０００Ｈ）７０質量部、下記硬化剤（Ａ−１）３０質量部、及び下記無機フィラーを樹脂分に対し、８０質量％になるように配合して調整した。
硬化剤（Ａ−１）の合成例
温度計、攪拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容積２リットルの反応容器に、ビス（４−アミノフェニル）スルホン：２６．４０ｇと、２，２’−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパン：４８４．５０ｇと、ｐ−アミノ安息香酸：２９．１０ｇ、及びジメチルアセトアミド：３６０．００ｇを入れ、１４０℃で５時間反応させて分子主鎖中にスルホン基を有し、酸性置換基と不飽和Ｎ−置換マレイミド基を有する硬化剤（Ａ−１）を得た。
無機フィラー成分としては、平均粒径が５０ｎｍ、ビニルシランでシランカップリング処理したシリカフィラーを用いた。なお、無機フィラー成分の分散状態は、動的光散乱式ナノトラック粒度分布計「ＵＰＡ−ＥＸ１５０」（日機装株式会社製）、及びレーザー回折散乱式マイクロトラック粒度分布計「ＭＴ−３１００」（日機装株式会社製）を用いて測定し、最大粒径が１μｍ以下となっていることを確認した。
＜熱硬化性樹脂組成物Ｂ＞
ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製ＮＣ−３０００Ｈ）７０質量部、下記硬化剤（Ａ−２）３０質量部、及び上記無機フィラーを樹脂分に対し、８０質量％になるように配合して調整した。
硬化剤（Ａ−２）の合成例
ジアミン化合物としてワンダミンＨＭ（ＷＨＭ）〔（４，４’−ジアミノ）ジシクロヘキシルメタン、新日本理化株式会社製、商品名、「ワンダミン」は登録商標〕５２．７ｇ、反応性官能基を有するジアミンとして３，３’−ジヒドロキシ−４，４’−ジアミノビフェニル６ｇ、トリカルボン酸無水物として無水トリメリット酸（ＴＭＡ）１０８ｇ及び非プロトン性極性溶媒としてＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）１２８１ｇを入れ、フラスコ内の温度を８０℃に設定して３０分間撹拌した。撹拌終了後、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエン１９２ｇをさらに添加し、フラスコ内の温度を１６０℃に昇温して２．５時間還流した。水分定量受器に理論量の水が貯留され、水の留出が見られなくなっていることを確認した後、水分定量受器中の水及びトルエンを除去しながら、フラスコ内の温度を１８０℃まで上昇させて反応溶液中のトルエンを除去した。フラスコ内の溶液を６０℃まで冷却した後、長鎖炭化水素鎖骨格（炭素原子数約５０）を有するジカルボン酸として水添α，ω−ポリブタジエンジカルボン酸（ＣＩ−１０００、日本曹達株式会社製、商品名）３０９．５ｇを入れ、１０分間撹拌した。撹拌終了後、ジイソシアネートとして４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）１１９．７ｇを添加し、フラスコ内の温度を１６０℃に上昇させて２時間反応させ、樹脂溶液（硬化剤（Ａ−２））を得た。このポリアミドイミド樹脂溶液の重量平均分子量（Ｍｗ）をゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したところ４７，０００であった。ポリアミドイミド１分子あたりの平均反応性官能基数Ｎは４．４であった。
＜熱硬化性樹脂組成物Ｃ＞
ビスフェノールＡジシアネートのプレポリマー（シアネートエステル樹脂、ロンザジャパン株式会社製ＢＡ２３０Ｓ７５、不揮発分７５質量％のメチルエチルケトン溶液）６０質量部、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬株式会社製ＮＣ−３０００Ｈ）４０質量部、硬化触媒として、コバルト（ＩＩ）アセチルアセトナート（東京化成株式会社製）を３０ｐｐｍとなるように加え、上記無機フィラーを樹脂分に対し、８０質量％になるように配合して調整した。
用いた。
＜熱硬化性樹脂組成物Ｄ＞
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製エピクロンＮ６６０）７０質量部、硬化剤として、フェノキシ樹脂（新日鉄住金化学株式会社製ＹＰ−５５）、メラミン変性フェノールノボラック樹脂（ＤＩＣ株式会社製ＬＡ７０５４）３０質量部を用いた。無機フィラー成分としては、平均粒径が３００ｎｍの硫酸バリウムを、スターミルＬＭＺ（アシザワファインテック株式会社製、「スターミル」は登録商標）で、直径１．０ｍｍのジルコニアビーズを用い、周速１２ｍ／ｓにて３時間分散して調製した。分散状態を、熱硬化性樹脂組成物Ａと同様の方法で測定し、最大粒径が２μｍであることを確認した。樹脂分に対し、８０質量％になるように配合した。
上述のように得た各熱硬化性樹脂組成物の溶液を支持層である１６μｍ厚のポリエチレンテレフタレートフィルム（Ｇ２−１６、帝人株式会社製、商品名）上に均一に塗布することにより熱硬化性樹脂組成物層を形成した。その後、熱風対流式乾燥機を用いて熱硬化性樹脂組成物層を１００℃で約１０分間乾燥することによって支持層上に封止用フィルムを得た。フィルムの膜厚は５０μｍ〜２５０μｍのものを準備した。
次いで、フィルム状層間絶縁材に埃等が付着しないように、支持層と接している側とは反対側の表面上にポリエチレンフィルム（ＮＦ−１５、タマポリ株式会社製、商品名）を保護フィルムとして貼り合わせた。
＜コンプレッション封止＞
得られた封止用フィルムを７インチサイズに加工し、半導体素子４上に封止樹脂６を形成した。詳細には、まず、熱硬化性樹脂組成物Ａ、Ｂ、Ｃ又はＤからなる熱硬化性樹脂フィルムの保護フィルムのみを剥がし、半導体素子４上に封止用フィルムを載置した。プレス式真空ラミネータ（ＭＶＬＰ−５００、株式会社名機製作所製、商品名）を用いて半導体素子４上に封止用フィルムを積層し、ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した。プレス条件は、プレス熱板温度８０℃、真空引き時間２０秒、ラミネートプレス時間３０秒、気圧４ｋＰａ以下、圧着圧力０．４ＭＰａとした。必要に応じて、コンプレッション封止後の封止フィルムの厚みが所定厚みとなるように、封止用フィルムサイズを調製するとともに、繰り返し封止用フィルムを積層した。次いで、コンプレッション封止設備（アピックヤマダ株式会社製 ＷＣＭ−３００ＭＳ）を用いて半導体素子４搭載面を８インチサイズにコンプレッション封止した（図６参照）。封止温度１４０℃、封止圧力４．８ＭＰａ、封止時間１０分の条件で封止した。次いで、クリーンオーブンで１５０℃、１時間で熱硬化を行った。
＜支持体１及び仮固定層２の除去＞
２００℃に設定したホットプレート上に、支持体１が上になるように配置し、支持体１を除去した（図７参照）。次いで、仮固定層２を剥離して半導体素子４の裏面である受動面４ｂ、及び端子部を露出させた（図８参照）。
＜個片化＞
最後に、ダイシングすることによって、パッケージサイズが９．６ｍｍ×９．６ｍｍの半導体装置１００を得た（図９参照）。
金属層３のラミネート性については、目視で確認して以下の基準に基づいて評価した。「○」：ラミネート後に金属層３が仮固定層２から剥離しないもの。
「×」：ラミネート後に銅箔又は銅板が仮固定層２から剥離したもの。
銅のエッチング性については、目視で観察して以下の基準に基づいて評価した。
「◎」：最小ピッチ０．３ｍｍ以下でエッチングできたもの。
「○」：最小ピッチ０．５ｍｍ以下でエッチングできたもの。
「△」：最小ピッチ１．０ｍｍ以下でエッチングできたもの。
「×」：最小ピッチ１．０ｍｍ以下でエッチングできなかったもの。
反りについては、レーザー変位計を用いて封止領域の８インチサイズで測定を行い、以下の基準に基づいて評価した。
「◎」：反り量が２．０ｍｍ以下のもの。
「○」：反り量が３．０ｍｍ以下のもの。
「×」：反り量が３．０ｍｍ以下とならなかったもの。
仕様を表１及び表２に、評価結果を表３及び表４に示す。
Figure 0006384118
Figure 0006384118
Figure 0006384118
Figure 0006384118
実施例１〜１２を用いて半導体装置１００を製造したところ、金属リードフレーム１１１を用いる必要がないため、引き出し用リードが不要で外部接続用端子を効率的に配置でき、パッケージの多ピン化に対応することができた。
表３及び表４に示したように、金属層３（銅箔）の厚みが５０μｍ以上である実施例３〜５は、端子間ピッチを粗くすることで半導体装置１００を形成できるが、エッチング性にはさらに向上する余地がある。また、半導体素子４の厚みが比較的薄い実施例９及び１０は反りが若干生じたが、封止厚みを薄くすることで半導体装置１００を形成できる。
実施例１〜１２の中でも、特に、金属層３の厚みが２５μｍ以下で半導体素子４の厚みが３５０μｍ以上である、実施例１、２、６〜８、１１、１２は、ラミネート性、エッチング性及び反りが際立って良好であることがわかる。
１…支持体、２…仮固定層、３…金属層、４…半導体素子、４ａ…電極部、４ｂ…受動面、５…金属ワイヤ、６…封止樹脂、１００…半導体装置。

Claims (13)

  1. （Ｉ）支持体上に、ガラスクロスと樹脂とを有する仮固定層を形成する工程と、
    （ＩＩ）前記仮固定層上に金属層を形成する工程と、
    （ＩＩＩ）エッチングにより前記金属層の一部を除去する工程と、
    （ＩＶ）電極部及び受動面を備える半導体素子を、当該半導体素子の前記受動面が前記仮固定層に接するように前記仮固定層上に配置する工程と、
    （Ｖ）前記半導体素子の前記電極部と前記金属層とを金属ワイヤで電気的に接続する工程と、
    （ＶＩ）熱硬化性、熱可塑性、又は感光性の封止樹脂で前記半導体素子を封止する工程と、
    （ＶＩＩ）前記支持体及び前記仮固定層を除去する工程と、
    （ＶＩＩＩ）各半導体装置に個片化する工程と、を備える半導体装置の製造方法。
  2. 前記仮固定層は、さらにフィラーを有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記金属層は、４２アロイ又は銅を含む請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記金属層の少なくとも一部に金属めっきが施されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記金属層の厚みは、５μｍ〜５０μｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 支持体と、前記支持体上に配置されたフィルム状の仮固定層と、前記仮固定層上に形成された金属層とを有し、前記仮固定層がガラスクロスと樹脂とを有する半導体装置製造用部材。
  7. 前記支持体は、前記仮固定層と分離可能である請求項６に記載の半導体装置製造用部材。
  8. 前記支持体の厚みは、０．４ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である請求項６又は７に記載の半導体装置製造用部材。
  9. 前記仮固定層は、さらに離型剤を有する請求項６〜８のいずれか一項に記載の半導体装置製造用部材。
  10. 前記仮固定層は、さらにフィラーを有する請求項６〜９のいずれか一項に記載の半導体装置製造用部材。
  11. 前記金属層は、４２アロイ又は銅を含む請求項６〜１０のいずれか一項に記載の半導体装置製造用部材。
  12. 前記金属層の少なくとも一部に金属めっきが施されている請求項６〜１１のいずれか一項に記載の半導体装置製造用部材。
  13. 前記金属層の厚みは、５μｍ〜５０μｍである請求項６〜１２のいずれか一項に記載の半導体装置製造用部材。
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