JP6867671B2 - Manufacturing method of semiconductor devices and semiconductor devices - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置の製造方法および半導体装置に関し、特に複数の半導体装置の集合体から各半導体装置を個片化した場合に各半導体装置の電極層の端面が露出する場合に適用して有用なものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device, and is particularly useful when applied to a case where the end face of the electrode layer of each semiconductor device is exposed when each semiconductor device is separated from an aggregate of a plurality of semiconductor devices. It is a thing.
従来技術に係る半導体装置II、特に、リードレス表面実装方式の樹脂封止された半導体装置IIの中には、図16に示すように、半導体素子01を搭載している金属層02と、該金属層02の図中、X方向に沿う両側に配設され半導体素子01とワイヤ03,03で接続される複数の電極層04とを有し、全体を樹脂05で封止して形成したものがある。この種の半導体装置では、金属層02および電極層04を半田06により回路基板09に接合することにより実装される。かかる実装において、半田06の濡れ性を良好に保持するため、金属層02および電極層04の露出面には金メッキ層07,08,08が施される。 ここで、半導体装置IIにおける電極層04の金属層02と反対側の端面04Aは露出している。
As shown in FIG. 16, the semiconductor device II according to the prior art, particularly the resin-sealed semiconductor device II of the leadless surface mounting method, includes a
上述の如く電極層04の金属層02と反対側の端面04Aが露出しているリードレス表面実装方式の樹脂封止された半導体装置を開示する公知文献として特許文献1(図7参照)が存在する。
As described above, Patent Document 1 (see FIG. 7) exists as a known document that discloses a resin-sealed semiconductor device of a leadless surface mount system in which the
上述の如くX方向に関して電極層04の金属層02と反対側の端面04Aが露出しているリードレス表面実装方式の半導体装置IIにおいては、半導体装置IIを回路基板09上に実装した場合、図16に示すように、半田06のフィレットが半導体装置IIのX方向に関する両端部では凹部となってしまう場合がある。このように半田06のフレットに凹部が形成された場合、半導体装置IIの回路基板07に対する半田06による接合状態を半導体装置IIの上方から観察した場合、その接合の良否の判断が困難になる。すなわち、この場合の半田06によるフィレットは先端部から半導体装置IIの端面に向かって徐々に立ち上る曲線形状となるのが理想であり、この場合に半田06による良好な接合が担保される。
As described above, in the leadless surface mount type semiconductor device II in which the
本発明は、上記従来技術に鑑み、リードレス表面実装方式の半導体装置を回路基板に実装する際の半田フレットを良好に形成することができ、半導体装置の上方から実装状況を容易に確認し得る半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned prior art, the present invention can satisfactorily form solder frets when mounting a leadless surface mount semiconductor device on a circuit board, and the mounting status can be easily confirmed from above the semiconductor device. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device.
上記目的を達成する本発明の第1の態様に係る半導体装置の製造方法は、
導電性を有する母材上に複数の半導体素子を搭載するとともに、前記半導体素子を樹脂で一体化した複数の半導体装置を個片化により得る半導体装置の製造方法であって、
前記母材の少なくとも一面側に第1のレジストを塗布する第1の工程と、
前記第1のレジストに所定のパターニングを施した第1のレジストパターン層を形成する第2の工程と、
前記母材のうち前記第1のレジストパターン層が形成された領域以外の領域を所定の深さだけエッチングする第3の工程と、
前記母材のエッチング領域に第2のレジストを塗布する第4の工程と、
前記第2のレジストを露光して第2のレジストパターン層を形成する第5の工程と、
前記一面側において導電面が露出している前記母材に金属メッキ層を形成する第6の工程と、
前記金属メッキ層に重ねて導電性金属を電着することで、前記母材上に半導体素子搭載用の金属層と1以上の電極層とをそれぞれ独立して形成する第7の工程と、
前記第1および第2のレジストパターン層を除去する第8の工程と、
前記金属層に半導体素子を搭載するとともに、前記半導体素子と前記各電極層とを電気的に接続する第9の工程と、
前記母材上において前記金属層に載置された前記半導体素子を含む搭載部分の全体を樹脂で封止して複数個が一体となった半導体装置を形成する第10の工程と、
複数個が一体となった前記半導体装置から前記母材を剥離して前記半導体装置の裏面の前記金属メッキ層を露出させる第11の工程と、
前記第1のレジストパターン層と前記母材との当接部を通る切断線に沿い刃厚が前記当接部の幅と同等もしくは前記幅よりも小さい切断工具で前記母材を剥離した前記半導体装置を個片化する第12の工程とを有することを特徴とする。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect of the present invention that achieves the above object is
A method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements are mounted on a conductive base material and a plurality of semiconductor devices in which the semiconductor elements are integrated with a resin are obtained by individualization.
The first step of applying the first resist to at least one surface side of the base material, and
A second step of forming a first resist pattern layer in which a predetermined patterning is applied to the first resist, and
A third step of etching a region of the base material other than the region where the first resist pattern layer is formed by a predetermined depth, and
A fourth step of applying the second resist to the etching region of the base material, and
A fifth step of exposing the second resist to form a second resist pattern layer, and
A sixth step of forming a metal plating layer on the base material whose conductive surface is exposed on one surface side, and
A seventh step of independently forming a metal layer for mounting a semiconductor element and one or more electrode layers on the base material by electrodepositing a conductive metal on the metal plating layer.
The eighth step of removing the first and second resist pattern layers and
A ninth step of mounting the semiconductor element on the metal layer and electrically connecting the semiconductor element and each of the electrode layers.
A tenth step of forming a semiconductor device in which a plurality of mounting portions are integrally formed by sealing the entire mounting portion including the semiconductor element mounted on the metal layer on the base material with a resin.
An eleventh step of peeling the base material from the semiconductor device in which a plurality of the devices are integrated to expose the metal plating layer on the back surface of the semiconductor device.
The semiconductor whose base material is peeled off with a cutting tool whose blade thickness is equal to or smaller than the width of the contact portion along a cutting line passing through the contact portion between the first resist pattern layer and the base material. It is characterized by having a twelfth step of disassembling the device.
第2の態様は、
前記第7の工程では、前記第1および第2のレジストパターン層の表面を超えて前記導電性金属を電着させることにより前記金属層および前記電極層の上端部周縁に前記第1および前記第2のレジストパターン層の上面側に張り出すオーバーハング部を形成することを特徴とする。
The second aspect is
In the seventh step , the conductive metal is electrodeposited over the surfaces of the first and second resist pattern layers so that the first and first edges of the upper end of the metal layer and the electrode layer are electrodeposited. It is characterized in that an overhang portion overhanging the upper surface side of the resist pattern layer of No. 2 is formed.
本発明によれば、電極層の裏面に施した金属メッキ層が前記電極層の端面にまで連続して一体的に形成され、当該半導体装置を回路基板に半田接合した場合、半導体装置の端面に隣接する先端部から前記端面に向けて連続的に立ち上がる曲線状の半田のフィレットが良好に形成される。この結果、半導体装置の上方から前記フレットの形成状態を容易に視認でき、半田接合の良否を容易かつ確実に検査することができる。 According to the present invention, when the metal plating layer applied to the back surface of the electrode layer is continuously and integrally formed up to the end face of the electrode layer and the semiconductor device is solder-bonded to the circuit board, the end face of the semiconductor device is formed. A curved solder fillet that continuously rises from an adjacent tip end toward the end face is well formed. As a result, the formed state of the frets can be easily visually recognized from above the semiconductor device, and the quality of the solder joint can be easily and surely inspected.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図14は本実施形態の各工程を示す模式図である。これらの図に示すように、本実施形態に係る半導体装置は、次のような各工程を経て製造される。以下、順次詳細に説明する。 1 to 14 are schematic views showing each process of the present embodiment. As shown in these figures, the semiconductor device according to the present embodiment is manufactured through the following steps. Hereinafter, detailed description will be given in order.
<第1の工程>
図1に示すように、平板状の母材1の両面にレジスト2Aを塗布する。ここで、母材1は導電性を有する材料であれば特に限定はないが、SUSが好適である。また、レジスト2Aは母材1の少なくとも一面側(図中、上面側)に塗布すれば良い。ただ、上下両面に塗布した場合には、他面側(図中、下面側)のレジスト2Aを後工程における母材1の保護層とすることができる(この点に関しては、後に詳述する)。
<First step>
As shown in FIG. 1, the
<第2の工程>
図2に示すように、レジスト2Aに所定のパターニングを施して露光することにより所定のパターンの第1のレジストパターン層2Bを形成する。本形態では、母材1の下面側にもレジスト2Aを塗布しているが、下面側のレジスト2Aは前記露光により硬化することで母材1の保護層として機能する。
<Second step>
As shown in FIG. 2, the
<第3の工程>
図3に示すように、母材1の上面側のうち第1のレジストパターン層2Bが形成された領域以外の領域(母材1が露出している領域)を所定の深さだけエッチングする。この結果、母材1の表面側のうち第1のレジストパターン層2Bが形成された部分が凸部1Aとして残る。かくして、X方向で隣接する凸部1A間の領域で、後述する個片化による一個の半導体装置I(図15参照)の形成領域が形成される。なお、図3の二点鎖線はエッチング前の母材1の表面位置を示している。ここで、母材1のエッチング方法には、物理的エッチング法および化学的エッチング法の2種類の方法が知られているが、いずれを適用しても良い。化学的エッチング法の場合には、裏面側のレジスト2Aが母材1の保護層となる。
<Third step>
As shown in FIG. 3, a region other than the region where the first resist
<第4の工程>
図4に示すように、第1のレジストパターン層2Bの表面と面一になるように母材1のエッチング領域にレジスト3Aを塗布する。このようにレジスト3Aを面一に塗布することは必須ではないが、本形態の如くレジスト3Aを面一に塗布した場合には、後工程(第7の工程)において形成する金属層5および電極層6の高さ位置を容易に揃えることができる。特に本形態の第7の工程の如く、オーバーハング部5A,6Aを形成する場合には各オーバーハング部5A,6Aの高さ位置を容易に揃えることができる。
<Fourth step>
As shown in FIG. 4, the resist 3A is applied to the etching region of the
<第5の工程>
図5に示すように、レジスト3Aを露光して第2のレジストパターン層3Bを形成する。そこで、X方向で隣接するレジストパターン層3B間の領域が、後述する金属層5(例えば図7参照)の形成領域となる。また、X方向で隣接する凸部1Aとこれに隣接するレジストパターン層3B間の領域が、電極層6(例えば図7参照)の形成領域となる。
<Fifth step>
As shown in FIG. 5, the resist 3A is exposed to form the second resist
<第6の工程>
図6に示すように、母材1の一面側(表面側)において第1のレジストパターン層2Bおよび第2のレジストパターン層3Bに覆われることなく導電面が露出している母材1に金属メッキ層4を形成する。ここで、金属メッキ層4としては半田との間で大きな濡れ性を有する金属のメッキ層であれば、特別な限定はないが、耐食性が大きく化学的に安定な金メッキ層が最適である。
<Sixth step>
As shown in FIG. 6, a metal is provided on the
<第7の工程>
図7に示すように、金属メッキ層4に重ねて導電性金属を電着することで、母材1上に半導体素子搭載用の金属層5と1以上の電極層6とをそれぞれ独立して形成する。本形態における導電性金属としてはニッケルとした。前工程において金属メッキ層4に金を用いた場合、ニッケルが金メッキ層との密着性が最も良好であるからである。また、電着を行う導電性金属としては他にもニッケルコバルト合金、銅等が考えられる。
<7th step>
As shown in FIG. 7, by superimposing a conductive metal on the
本形態における電着工程では、第1および第2のレジストパターン層2B,3Bの表面を超えて導電性金属を電着させることにより金属層5および電極層6の上端部周縁に第1のレジストパターン層2Bの上面側に張り出すオーバーハング部5Aを形成するとともに、第2のレジストパターン層3Bの上面側に張り出すオーバーハング部6Aを形成した。このように、オーバーハング部5A,6Aを形成することは必須ではない。ただ、オーバーハング部5A,6Aを形成することで、第1および第2のレジストパターン層2B,3Bを除去した後の樹脂封止工程(図11参照)において、樹脂9(図11参照;以下同じ)に対し各オーバーハング部5A,6Aが食い込んだ形状となるので、かかる食い込み効果により後の工程である剥離作業(図12参照)等により母材1を樹脂9による封止部側から引き剥し除去をする際、金属層5および電極層6が母材側にくっついて引き離されることなく、確実に樹脂9による封止部側に残り、ズレや欠け等を効果的に防止して、半導体装置I(図15参照;以下同じ)の信頼性を向上させることができる。また、金属層5および電極層6の上端部周縁全周にわたって形成される特有のオーバーハング部5A,6A形状により、半導体装置Iの裏面側から金属層5および電極層6と樹脂9との境界部分を通して侵入する水分等の上方への侵入を阻止し、耐水性にも優れたものとすることができる。
In the electrodeposition step in this embodiment, the conductive metal is electrodeposited over the surfaces of the first and second resist
<第8の工程>
図8に示すように、第1および第2のレジストパターン層2B,3Bを剥離・除去する。ここで、母材1の裏面に塗布したレジスト2Aもすべて同様に除去する。
<8th step>
As shown in FIG. 8, the first and second resist
<第9の工程>
図9に示すように、金属層5に半導体素子7を搭載して接合する。
<9th step>
As shown in FIG. 9, the
<第10の工程>
図10に示すように、半導体素子7の電極(図示せず)と各電極層6とをワイヤ8,8により電気的に接続する。かかるワイヤ8,8の接続にはワイヤボンディング法を好適に適用し得る。
<10th step>
As shown in FIG. 10, the electrodes (not shown) of the
<第11の工程>
図11に示すように、母材1上において金属層5に載置された半導体素子7を含む搭載部分の全体を樹脂9で封止して複数個が一体となった半導体装置Iを形成する。
<11th step>
As shown in FIG. 11, the entire mounting portion including the
<第12の工程>
図12に示すように、複数個が一体となった半導体装置Iから母材1を剥離して半導体装置Iの裏面の金属メッキ層4を露出させる。当該工程における母材1の剥離の結果、母材1の凸部1A(例えば、図11参照)の位置には凹部となる空間1Cが形成される。
<12th step>
As shown in FIG. 12, the
図13は、個片化前の一体となっている複数の半導体装置Iを、当該工程を終えた状態で裏面から見て示す模式図である。同図に示すように、金属層5および電極層6はこれらと同形状の金属メッキ層4上に形成されており、図中で網点領域として示す空間1Cが形成されている。また、図中に太い実線で囲んだ領域Aが次工程で個片化して形成する一個の半導体装置Iである。かかる個片化は、X方向およびY方向に関する所定の切断線に沿って切断することにより行う。ここで、個片化の際のY方向に関する切断線の中心線を図中にL1,L2として、またX方向に関する切断線の中心線を図中にL3,L4として示す。
FIG. 13 is a schematic view showing a plurality of integrated semiconductor devices I before individualization as viewed from the back surface in a state where the process is completed. As shown in the figure, the
<第13の工程>
図14に示すように、第1のレジストパターン層2B(例えば図7参照)と母材1との当接部の中心を通る切断線に沿い刃厚が前記当接部の幅と同等もしくは前記幅よりも小さい切断工具10で図12に示す切断線L1〜L4に沿う切断を行うことにより、母材1を剥離した複数の半導体装置Iを個片化する。この場合の切断工具10としてはダイシングソーが最適である。かくして個片化された複数の半導体装置Iを得る。この半導体装置Iは金属メッキ4が電極層6の端面にも形成されたものとなる。このようにして形成した半導体装置Iに関し、図15に基づきさらに詳説する。
<13th step>
As shown in FIG. 14, the blade thickness is equal to or the width of the contact portion along the cutting line passing through the center of the contact portion between the first resist
図15は、本発明の実施の形態に係る半導体装置Iを個片化してその一個を示す模式図である。同図に示すように、半導体装置Iは、半導体素子7を搭載している金属層5と、複数の電極層6とを樹脂9で一体的に封止して形成したものである。ここで、電極層6は、金属層5のX方向に沿う両側に配設され半導体素子7とワイヤ8,8で接続されるとともにX方向に沿う金属層5と反対側の端面が露出している。また、金属層5および電極層6の裏面には個別に金属メッキ層4が形成され、特に電極層6の金属メッキ層4は電極層6の端面にまで連続して一体的に形成されている。
FIG. 15 is a schematic view showing one of the semiconductor devices I according to the embodiment of the present invention, which are separated into individual pieces. As shown in the figure, the semiconductor device I is formed by integrally sealing a
かくして半導体装置Iの回路基板11に対する半田12による接合により実装する際には、電極層6の裏面に施した金属メッキ層4が電極層6の端面にまで連続して一体的に形成されているので、半導体装置Iの端面に隣接する先端部から端面に向けて連続的に立ち上がる曲線状の半田12のフィレットが良好に形成される。この結果、半導体装置Iの上方から前記フレットの形成状態を容易に視認でき、半田接合の良否を容易かつ確実に検査することができるようになっている。
Thus, when mounting the semiconductor device I to the
本発明は半導体デバイスを製造販売する産業分野で有効に利用することができる。 The present invention can be effectively used in the industrial field of manufacturing and selling semiconductor devices.
I 半導体装置
1 母材
1A 凸部
2A、3A レジスト
2B 第1のレジスト層
3B 第2のレジスト層
4 金属メッキ層
5 金属層
5A,6A オーバーハング部
6 電極層
7 半導体素子
8 ワイヤ
9 樹脂
10 切断工具
11 回路基板
12 半田
2B 1st resist
6
10
Claims (2)
前記母材の少なくとも一面側に第1のレジストを塗布する第1の工程と、
前記第1のレジストに所定のパターニングを施した第1のレジストパターン層を形成する第2の工程と、
前記母材のうち前記第1のレジストパターン層が形成された領域以外の領域を所定の深さだけエッチングする第3の工程と、
前記母材のエッチング領域に第2のレジストを塗布する第4の工程と、
前記第2のレジストを露光して第2のレジストパターン層を形成する第5の工程と、
前記一面側において導電面が露出している前記母材に金属メッキ層を形成する第6の工程と、
前記金属メッキ層に重ねて導電性金属を電着することで、前記母材上に半導体素子搭載用の金属層と1以上の電極層とをそれぞれ独立して形成する第7の工程と、
前記第1および第2のレジストパターン層を除去する第8の工程と、
前記金属層に半導体素子を搭載するとともに、前記半導体素子と前記各電極層とを電気的に接続する第9の工程と、
前記母材上において前記金属層に載置された前記半導体素子を含む搭載部分の全体を樹脂で封止して複数個が一体となった半導体装置を形成する第10の工程と、
複数個が一体となった前記半導体装置から前記母材を剥離して前記半導体装置の裏面の前記金属メッキ層を露出させる第11の工程と、
前記第1のレジストパターン層と前記母材との当接部を通る切断線に沿い刃厚が前記当接部の幅と同等もしくは前記幅よりも小さい切断工具で前記母材を剥離した前記半導体装置を個片化する第12の工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor elements are mounted on a conductive base material and a plurality of semiconductor devices in which the semiconductor elements are integrated with a resin are obtained by individualization.
The first step of applying the first resist to at least one surface side of the base material, and
A second step of forming a first resist pattern layer in which a predetermined patterning is applied to the first resist, and
A third step of etching a region of the base material other than the region where the first resist pattern layer is formed by a predetermined depth, and
A fourth step of applying the second resist to the etching region of the base material, and
A fifth step of exposing the second resist to form a second resist pattern layer, and
A sixth step of forming a metal plating layer on the base material whose conductive surface is exposed on one surface side, and
A seventh step of independently forming a metal layer for mounting a semiconductor element and one or more electrode layers on the base material by electrodepositing a conductive metal on the metal plating layer.
The eighth step of removing the first and second resist pattern layers and
A ninth step of mounting the semiconductor element on the metal layer and electrically connecting the semiconductor element and each of the electrode layers.
A tenth step of forming a semiconductor device in which a plurality of mounting portions are integrally formed by sealing the entire mounting portion including the semiconductor element mounted on the metal layer on the base material with a resin.
An eleventh step of peeling the base material from the semiconductor device in which a plurality of the devices are integrated to expose the metal plating layer on the back surface of the semiconductor device.
The semiconductor whose base material is peeled off with a cutting tool whose blade thickness is equal to or smaller than the width of the contact portion along a cutting line passing through the contact portion between the first resist pattern layer and the base material. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a twelfth step of disassembling the device.
前記第7の工程では、前記第1および第2のレジストパターン層の表面を超えて前記導電性金属を電着させることにより前記金属層および前記電極層の上端部周縁に前記第1および前記第2のレジストパターン層の上面側に張り出すオーバーハング部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
In the seventh step, the conductive metal is electrodeposited over the surfaces of the first and second resist pattern layers so that the first and first edges of the upper end of the metal layer and the electrode layer are electrodeposited. 2. A method for manufacturing a semiconductor device, which comprises forming an overhang portion overhanging on the upper surface side of the resist pattern layer of 2.
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