JPH11168120A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH11168120A
JPH11168120A JP9332685A JP33268597A JPH11168120A JP H11168120 A JPH11168120 A JP H11168120A JP 9332685 A JP9332685 A JP 9332685A JP 33268597 A JP33268597 A JP 33268597A JP H11168120 A JPH11168120 A JP H11168120A
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JP
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lead
plating layer
bump
inner lead
forming
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JP9332685A
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English (en)
Inventor
Katsushi Yoshimitsu
光 克 司 吉
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/50Tape automated bonding [TAB] connectors, i.e. film carriers; Manufacturing methods related thereto

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テープキャリアパッケージの半導体装置にお
けるインナーリードボンディング性を向上させる。 【解決手段】 ベーステープ20上に形成したリード3
0におけるアウターリード30bにはリードメッキ層3
2を形成する。一方、リード30におけるインナーリー
ド30aには、リードメッキ層32を形成しない。IC
チップ10のバンプ12上にバンプメッキ層14を形成
する。インナーリードボンディング時には、インナーリ
ード30aとバンプメッキ層14を熱圧着させる。これ
により、インナーリード30aにおけるインナーリード
クラックの発生等を抑制し、インナーリードボンディン
グ性の向上を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関し、特にテープキャリアパッケージ(Ta
pe Carrier Package:TCP)のインナーリードボンデ
ィング(Inner Lead Bonding:ILB)性を向上させた
半導体装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の半導体装置におけるイン
ナーリードボンディング工程を示す、デバイスホール付
近の断面図である。
【0003】この図4(a)からわかるように、ICチ
ップ10上には、複数のバンプ12、12…が形成され
ている。このバンプ12は金(Au)から構成されてい
る。
【0004】ベーステープ20には、デバイスホール2
2とアウターリードホール24、24が開口されてい
る。このベーステープ20上には複数のリード30が形
成され、接着剤26で貼り付けられている。このリード
30の表面には、メッキ層40が形成されている。リー
ド30は銅(Cu)から構成されており、メッキ層40
はスズ(Sn)から構成されている。このため、リード
30とメッキ層40との間には、メッキ拡散層(Sn−
Cu)42が形成されている。また、リード30におけ
るデバイスホール22の内側部分はインナーリード30
aをなしており、リード30におけるデバイスホール2
2の外側部分はアウターリード30bをなしている。
【0005】次に、図4(b)からわかるように、IC
チップ10のバンプ12と、インナーリード30aと
を、接合させる。すなわち、インナーリード30aを加
熱したボンディング用のツールで加圧することにより、
バンプ12とメッキ層40とを接合させる。以上によ
り、ICチップ10とインナーリード30aとを接合さ
せる、インナーリードボンディング工程が、完了する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したところからわ
かるように、テープキャリアパッケージにおけるインナ
ーリードボンディングの際には、金(Au)から構成さ
れたバンプ12と、スズ(Sn)メッキされたインナー
リード30aとを、接合するのが一般的である。このよ
うな素材を用いるのは、比較的信頼性が高く、接合が容
易で、且つ、コスト的なメリットも高いことによるもの
である。しかし、このような従来のインナーリードボン
ディングには、次のような問題が生じていた。
【0007】第1に、インナーリードボンディング時
に、インナーリードクラックが発生してしまうという問
題があった。すなわち、図4(b)からわかるように、
インナーリード30aとメッキ層40との間に、メッキ
拡散層42が形成されている。このメッキ拡散層42
は、スズ(Sn)と銅(Cu)の合金として構成されて
おり、このため機械的に非常にもろい性質を有してい
る。インナーリード30aは、テープキャリアパッケー
ジにおけるインナーリードボンディング後には、屈曲す
る。このため、メッキ拡散層42にクラック(ひび)が
発生するという問題があった。
【0008】第2に、インナーリードボンディングの際
にSnノジュール13が発生し、隣接するバンプ12が
ショートしてしまうという問題があった。すなわち、ス
ズのメッキ層40はインナーリード30aの表面全体に
形成される。しかし、インナーリード30aの形状はそ
れぞれ異なるので、このインナーリード30aの形状に
よってスズの絶対量にどうしてもばらつきが生じる。つ
まり、インナーリード30aに付着するメッキ量にばら
つきが生じる。したがって、インナーリード30aに付
着するメッキ量を管理することは非常に困難なことであ
る。このため、余剰に付着したメッキにより、インナー
リードボンディングの際に、Snノジュール13が発生
するという問題があった。このSnノジュール13と
は、インナーリードボンディングの際にバンプ12の周
辺に形成されるスズの塊のことである。インナーリード
30aに付着したスズの絶対量や、インナーリードボン
ディングの際の熱の伝わり具合によって、発生状態(大
きさ/形状)が異なる。特に、バンプ12の間隔が狭い
微細パッド製品等では、このSnノジュール13が、隣
接するバンプ12とのショートの原因となるという問題
があった。つまり、インナーリード30aに付着したス
ズの余剰分がSnノジュール13となり、ショートの原
因となるという問題があった。
【0009】第3に、スズメッキにおけるウィスカーの
発生を抑制しきれないという問題があった。すなわち、
スズメッキにはウィスカーが発生する場合がある。この
ウィスカーとは、圧力や応力を受けるとスズメッキの表
面からひげ結晶が発生し、ショートを引き起こすことを
いう。このウィスカー対策としては、アニール処理を施
すのが一般的である。しかし、アニール処理を施すと、
上述したインナーリードクラックが発生しやすくなると
いう問題がある。また、適切な接合を得るためには、ア
ニール処理にも限界がある。このため、完全なウィスカ
ー対策は実現できていないのが、現状である。このよう
にウィスカー対策が不十分であるということから、製品
の使用期限が短くなるという問題もあった。
【0010】第4に、実装工程、つまりアウターリード
ボンディング(Outer Lead Bonding:OLB)の際に、
半田ヌレ性に支障をきたす場合があるという問題があっ
た。すなわち、スズメッキの厚さ、つまりメッキ層40
の厚さには、上限がある。これは、上述のインナーリー
ドクラックの発生を抑制するとともに、Snノジュール
13の発生を防止する必要があるためである。このた
め、実装工程の際にメッキ層40の量が不十分となり、
半田ヌレ性に支障が生じるという問題があった。
【0011】そこで、本発明は、インナーリードボンデ
ィング時にインナーリードクラックが発生するのを抑制
し、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。また本発明は、インナーリードボ
ンディング時にSnノジュールが発生するのを抑制し、
ショート不良が生じないようにした半導体装置及びその
製造方法を提供することを目的とする。さらに本発明
は、ウィスカーの発生を抑制するためにアニール処理を
十分に施すことのできる半導体装置及びその製造方法を
提供することを目的とする。また本発明は、メッキ層を
厚く形成することを可能にし、アウターリードボンディ
ングの際の実装性を向上させた半導体装置及びその製造
工程を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る半導体装置は、デバイスホールが開口
されたベーステープと、前記ベーステープ上に形成され
たリードであって、前記デバイスホールの内側に位置し
てリードメッキ層が形成されていないインナーリード
と、前記デバイスホールの外側に位置してリードメッキ
層が形成されたアウターリードとを有する、リードと、
前記デバイスホール部分に位置するICチップと、前記
ICチップ上に形成されたバンプと、前記バンプ上に形
成されたバンプメッキ層であって、前記インナーリード
と接合された、バンプメッキ層と、を備えたことを特徴
とするものである。
【0013】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、デバイスホールが開口されたベーステープにリード
を形成し、前記リードのうち前記デバイスホールの内側
に位置する部分をインナーリードとし、前記リードのう
ち前記デバイスホールの外側に位置する部分をアウター
リードとする工程と、前記インナーリードにはリードメ
ッキ層を形成しないように、前記アウターリードにリー
ドメッキ層を形成する工程と、ICチップ上にバンプを
形成する工程と、前記バンプ上にバンプメッキ層を形成
する工程と、前記インナーリードと前記バンプメッキ層
とを接合する工程と、を備えたことを特徴とするもので
ある。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明はテープキャリアパッケー
ジに係る半導体装置において、アウターリードにメッキ
を施し、インナーリードにはメッキを施さないようにす
るとともに、ICチップのバンプ上にメッキを施し、こ
のバンプ上のメッキを介して、インナーリードとバンプ
とを接合することにより、インナーリードボンディング
性を向上させたものである。以下、図面を参照しつつ、
より詳しく説明する。
【0015】図1は本発明の一実施形態に係る半導体装
置のインナーリードボンディング工程を示す断面図であ
り、デバイスホール付近の断面を示す図である。図2は
インナーリードボンディング完了後における半導体装置
の平面図であり、図3は図2におけるデバイスホールの
コーナー部分を拡大した平面図である。
【0016】図1(a)からわかるように、ICチップ
10上には、複数のバンプ12、12…が形成されてい
る。図2からわかるように、このバンプ12はICチッ
プ10の外周部分を一周するように設けられている。こ
のバンプ12は金(Au)から構成されている。図1
(a)からわかるように、このバンプ12の上側にはバ
ンプメッキ層14が形成されている。このバンプメッキ
層14はスズ(Sn)から構成されている。これらバン
プ12とバンプメッキ層14とは、次のような工程で形
成される。まず、ICチップ10上に全面的にレジスト
を塗布する。このレジストは金及びスズの両メッキ液に
対応できるものを選択する必要がある。続いて、このレ
ジストを露光、現像してパターニングすることにより、
バンプ12の形成予定領域にレジスト開孔を形成する。
次に、電解メッキをすることにより金からなるバンプ1
2を形成する。さらにもう一度電解メッキをすることに
よりスズからなるバンプメッキ層14を形成する。この
バンプメッキ層14を形成する工程があることが、従来
のバンプ形成工程と異なる。そして、レジストを剥離す
ることにより、図1(a)に示すようなバンプ12とバ
ンプメッキ層14とが形成される。
【0017】ベーステープ20にはデバイスホール22
とアウターリードホール24、24が開口形成されてい
る。図2からわかるように、デバイスホール22はベー
ステープ20の中心付近に1つだけ形成されている。ア
ウターリードホール24、24は、このデバイスホール
22の両側に、それぞれ、若干の距離をおいて形成され
ている。ベーステープ20の図中上下の縁部分にはスプ
ロケットホール28、28…が形成されている。図1
(a)からわかるように、ベーステープ20の表面、つ
まり、図中上側の面には接着剤26が塗布されている。
【0018】図2からわかるように、ベーステープ20
上には、複数のリード30、30…が形成されている。
これら複数のリード30は銅(Cu)から構成されてい
る。図1(a)からわかるように、リード30における
デバイスホール22の内側部分は、インナーリード30
aを構成しており、リード30におけるデバイスホール
22の外側部分はアウターリード30bを構成してい
る。アウターリード30bにはリードメッキ層32が形
成されている。このリードメッキ層32はスズ(Sn)
から構成されている。これらリードメッキ層32とリー
ド30との間には、不可避的にメッキ拡散層(Sn−C
u)34が形成されている。これに対して、インナーリ
ード30aにはメッキ層は形成されていない。すなわ
ち、銅からなるインナーリード30aが露出している。
【0019】リードメッキ層32はマスキング法等によ
りインナーリード30aには、メッキを施さないように
して形成される。例えば、まず、図2からわかるよう
に、デバイスホール22とアウターホール24とスプロ
ケットホール28とが形成されたベーステープ20に、
電解銅箔をラミネートする。続いて、この電解銅箔をフ
ォトエッチングにより所定パターンにエッチングする。
これによりリード30が得られる。次に、図1(a)か
らわかるように、リード30のうちのインナーリード3
0aの部分に、メッキレジストを塗布する。続いて、こ
れを無電解Sn熱気液に浸漬させてリードメッキ層32
を形成する。次に、メッキレジストを剥離する。これに
より、アウターリード30bにのみリードメッキ層32
が形成される。
【0020】図1(a)からわかるように、インナーリ
ードボンディング時には、ICチップ10はデバイスホ
ール22の内側で且つインナーリード30aの下側に位
置するよう配置する。そして、図1(b)からわかるよ
うに、ボンディングツールにて通常の熱圧着を行う。す
なわち、インナーリード30aの先端部分と、バンプ1
2とを、接合する。この接合は、銅から形成されたイン
ナーリード30aと、バンプ12上のスズから形成され
たバンプメッキ層14との間に、これらの合金層からな
る接合部が形成されることによりなされる。この接合後
は、インナーリード30aの部分は、熱圧着により屈曲
した形状になる。図2からわかるように、このインナー
リードボンディングがされると、複数あるバンプ12
と、複数あるインナーリード30aとが、それぞれ接合
される。この図2におけるデバイスホール22のコーナ
ー部の拡大図である図3からわかるように、図中左右方
向に延出するインナーリード30aとともに、図中上下
方向に延出するインナーリード30aも接合される。以
上によりインナーリードボンディング工程は完了し、次
工程である保護膜の形成、電気検査、パンチング、アウ
ターリードボンディング等の工程に入ることができる。
【0021】以上のように、本実施形態に係る半導体装
置は、図1からわかるように、アウターリード30bに
はリードメッキ層32を形成し、インナーリード30b
にはリードメッキ層32を形成しないこととした。そし
て、熱圧着に必要なスズは、バンプ12上にバンプメッ
キ層14として形成することとした。このように、イン
ナーリード30aにスズメッキが施されていないので、
このインナーリード30aにはメッキ拡散層(Sn−C
u)34が形成されない。したがって、機械的にもろい
メッキ拡散層34を原因とする、インナーリードクラッ
クの発生を抑制することができる。すなわち、インナー
リード30aに機械的にもろいメッキ拡散層34が形成
されていないため、インナーリード30aを屈曲させた
場合にも、柔軟に変形することができ、インナーリード
クラックの発生を抑制することができる。
【0022】また、形状の安定したバンプ12上に、ス
ズメッキを施すこととなるので、スズの絶対量の管理が
容易になる。すなわち、インナーリード30aにスズメ
ッキを施す場合、このインナーリード30aの幅や厚さ
が変動し、個々の寸法のばらつきも大きいことから、ス
ズの絶対量の管理が困難である。これに対して、バンプ
12は形状が一定しているので、余剰なスズをメッキし
ないように管理することができる。このため、Snノジ
ュールの生成を回避することができ、ショート不良が発
生するのを抑制することができる。
【0023】さらに、接合に必要となるスズは、ICチ
ップ10側に存在するため、従来のようなアニール処理
の制約もなくなる。すなわち、インナーリード30に対
して、必要にして十分なアニール処理を施すことが可能
となる。このため、ウィスカーの発生を防止することが
できる。つまり、十分なウィスカー対策が可能となる。
なお、リード30が形成されたベーステープ20側のア
ニール処理は、インナーリード30aの酸化を防止する
ために、不活性ガス雰囲気中で実施することが、インナ
ーリードボンディング性の向上のためには、より望まし
い。
【0024】しかも、インナーリード30aにおけるイ
ンナーリードクラックの発生を考慮しなくてもすむの
で、アウターリード30bに十分な量のリードメッキ層
32を形成することができる。つまり、スズメッキの厚
膜化が可能となる。このため、アウターリードボンディ
ングの際に、十分な半田ヌレ性を得ることができ、安定
した実装性を確保することができる。
【0025】なお、本発明は上記実施形態に限定され
ず、種々に変形可能である。例えば、リードメッキ層3
2やバンプメッキ層14の素材として金(Au)を用い
ることもでき、また、バンプ12の素材として銅(C
u)を用いることもできる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、リードメッキ層が形成
されていないインナーリードと、リードメッキ層が形成
されたアウターリードとで、リードを構成するととも
に、ICチップのバンプ上にバンプメッキ層を形成し、
このバンプメッキ層を介して、これらインナーリードと
バンプとを接合するようにしたので、インナーリードボ
ンディング性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体装置のインナ
ーリードボンディング工程をインナーリード近傍を拡大
して示す図であり、(a)はインナーリードボンディン
グ前の状態を示し、(b)はインナーリードボンディン
グ後の状態を示している。
【図2】インナーリードボンディング後の半導体装置を
平面的に示す図である。
【図3】インナーリードボンディング後の半導体装置に
おけるデバイスホールのコーナー部を拡大して平面的に
示す図である。
【図4】従来の半導体装置におけるインナーリードボン
ディング工程をインナーリード近傍を拡大して示す図で
あり、(a)はインナーリードボンディング前の状態を
示し、(b)はインナーリードボンディング後の状態を
示している。
【符号の説明】
10 ICチップ 12 バンプ 14 バンプメッキ層 20 ベーステープ 22 デバイスホール 24 アウターリードホール 26 接着剤 28 スプロケットホール 30 リード 30a インナーリード 30b アウターリード 32 リードメッキ層 34 メッキ拡散層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】デバイスホールが開口されたベーステープ
    と、 前記ベーステープ上に形成されたリードであって、前記
    デバイスホールの内側に位置してリードメッキ層が形成
    されていないインナーリードと、前記デバイスホールの
    外側に位置してリードメッキ層が形成されたアウターリ
    ードとを有する、リードと、 前記デバイスホール部分に位置するICチップと、 前記ICチップ上に形成されたバンプと、 前記バンプ上に形成されたバンプメッキ層であって、前
    記インナーリードと接合された、バンプメッキ層と、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記リードは銅から形成されており、 前記リードメッキ層と前記バンプメッキ層とは、スズか
    ら構成されている、 ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】デバイスホールが開口されたベーステープ
    にリードを形成し、前記リードのうち前記デバイスホー
    ルの内側に位置する部分をインナーリードとし、前記リ
    ードのうち前記デバイスホールの外側に位置する部分を
    アウターリードとする工程と、 前記インナーリードにはリードメッキ層を形成しないよ
    うに、前記アウターリードにリードメッキ層を形成する
    工程と、 ICチップ上にバンプを形成する工程と、 前記バンプ上にバンプメッキ層を形成する工程と、 前記インナーリードと前記バンプメッキ層とを接合する
    工程と、 を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】前記バンプと前記バンプメッキ層とを形成
    する工程は、 前記ICチップ上にレジストを塗布する工程と、 前記レジストを露光、現像して、所定のパターンにパタ
    ーニングする工程と、 前記ICチップに電解メッキを施すことにより、前記バ
    ンプを形成する工程と、 前記ICチップにさらに電解メッキを施すことにより、
    前記バンプ上にバンプメッキ層を形成する工程と、 前記レジストを剥離する工程と、 を備えたことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置
    の製造方法。
  5. 【請求項5】前記リードを形成する工程では、銅を用い
    て前記リードを形成し、 前記リードメッキ層を形成する工程では、スズを用いて
    前記リードメッキ層を形成し、 前記バンプを形成する工程では、金を用いて前記バンプ
    を形成し、 前記バンプメッキ層を形成する工程では、スズを用いて
    前記バンプメッキ層をを形成する、 ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の半導体
    装置の製造方法。
JP9332685A 1997-12-03 1997-12-03 半導体装置及びその製造方法 Pending JPH11168120A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7043382B2 (en) 2003-02-18 2006-05-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Low voltage swing bus analysis method using static timing analysis tool

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7043382B2 (en) 2003-02-18 2006-05-09 Samsung Electronics Co., Ltd. Low voltage swing bus analysis method using static timing analysis tool

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