特許 6057285 半導体素子搭載用基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6057285

(24)【登録日】2016年12月16日

(45)【発行日】2017年1月11日

(54)【発明の名称】半導体素子搭載用基板

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/50 20060101AFI20161226BHJP

   H01L 23/48 20060101ALI20161226BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20161226BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/50 D

   H01L23/48 K

   H01L23/12 501T

   H01L23/12 W

【請求項の数】2

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2012-237087(P2012-237087)

(22)【出願日】2012年10月26日

(65)【公開番号】特開2014-86686(P2014-86686A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2015年3月25日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】513237652

【氏名又は名称】ＳＨマテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001405

【氏名又は名称】特許業務法人篠原国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100065824

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 泰司

(74)【代理人】

【識別番号】100104983

【弁理士】

【氏名又は名称】藤中 雅之

(74)【代理人】

【識別番号】100166394

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 和弘

(72)【発明者】

【氏名】菱木 薫

【審査官】 木下 直哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２０９３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１５２３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０７７５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０７８５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０２４１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２５８２０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／４８−２３／５０

Ｈ０１Ｌ ２３／１２−２３／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｃｕを主成分とするボンディングワイヤによりワイヤボンディングを行う端子部を備え、前記端子部の端部に、前記端子部側から順に、Ｎｉめっき層の両面側をＮｉＰ合金めっき層で挟んだ層構造を有するめっき層と、Ｐｄめっき層と、Ａｕめっき層が形成されており、前記Ｐｄめっき層と前記Ａｕめっき層の厚さ合計が０．０１３〜０．０２１μｍの範囲であることを特徴とする半導体素子搭載用基板。

【請求項2】

前記端子部のワイヤボンディングを行う側の前記端部とは反対側の端部に、前記めっき層と同じ構成のめっき層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子搭載用基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｃｕを主成分とするボンディングワイヤによりワイヤボンディングをするための端子を備えた半導体素子搭載用基板に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体装置の製造方法としては、図２に示すような方法が知られている。具体的には、まず、Ｃｕ合金材料などからなる金属板１の両面に、耐エッチング性を持つめっき層３を所望のパターンで形成し、一方の面に耐エッチング性を持つレジストマスク２を形成し、ハーフエッチング加工を施すことによって端子部１ａの一部（上側半分）を形成し、その金属板１を半導体素子搭載用基板とする（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）。次に、そのハーフエッチング加工が施された側の面の所定の位置に半導体素子４を搭載し、半導体素子４の電極と端子部１ａとをボンディングワイヤ５を用いてワイヤボンディングする（図２（Ｃ）参照）。次に、そのハーフエッチング加工が施された側の面を封止樹脂６を用いて樹脂封止する（図２（Ｄ）参照）。最後に、ハーフエッチング加工が施された側とは反対側の面から、レジストマスク２を剥離させた後、その面にエッチング加工を施すことによって端子部１ａの残りの部分（下側半分）を形成して独立させる（図２（Ｅ）参照）、という方法が知られている（特許文献１、２参照。）。

【0003】

また、半導体素子搭載用基板においては、端子部の端部に、端子部側から順に、Ｃｕ合金材料中のＣｕがワイヤボンディングをする部分へ拡散することを防止するためのＮｉめっき層と、そのＮｉめっき層の酸化を防止するための貴金属層であるＰｄめっき層及びＡｕめっき層と、からなる３層構造のめっき層を形成することが知られている（特許文献３参照。）。これは、このように構成されためっき層は、Ａｕワイヤとのワイヤボンディング性やＰｂ−Ｓｎハンダ又はＰｂフリーハンダとのハンダ付け性が良好であるためである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００１−２４１３５号公報

【特許文献2】特開２００７−４８９７８号公報

【特許文献3】特開２０００−７７５９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年、半導体装置の高密度・高機能化によりＡｕワイヤの消費量が増加しており、また、市場におけるＡｕの価格も上昇しているため、半導体装置のコストに占めるＡｕワイヤのコストの割合が増えてしまっている。そのため、高価なＡｕワイヤを安価なＣｕワイヤに代替することが検討されるようになってきている。

【0006】

しかし、特許文献１、２に記載されているような半導体素子搭載用基板の端子部に形成されためっき層の貴金属層は、Ｎｉ層の酸化防止を主目的としているため、その厚さは０．００３〜０．４μｍ程度の薄さとなるように形成されている。また、特許文献３に記載されているようなめっき層は、Ａｕワイヤとのボンディングを想定して形成されたものであり、Ｃｕワイヤとのボンディングを想定して形成されたものではない。そのため、従来のＡｕワイヤとは特性、例えば、硬さが異なるＣｕワイヤを、従来のめっき層にワイヤボンディングしようとすると、良好なボンディングを行うことが難しく、量産性を向上させることができないという問題があった。

【0007】

具体的には、Ｃｕワイヤを用いた場合、Ｃｕワイヤとワイヤボンディングをする部分との接続強度が低下しやすく、Ａｕワイヤを用いた場合に比べて生産性が低下し、ＡｕワイヤとＣｕワイヤとの価格差によるメリットがなくなってしまうという問題があった。

【0008】

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、良好なボンディング特性を持つ端子部を備え、低コストで量産性の高い半導体素子搭載用基板を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明の半導体素子搭載用基板は、Ｃｕを主成分とするボンディングワイヤによりワイヤボンディングを行う端子部を備え、前記端子部の端部に、前記端子部側から順に、Ｎｉめっき層の両面側をＮｉＰ合金めっき層で挟んだ層構造を有するめっき層と、Ｐｄめっき層と、Ａｕめっき層が形成されており、前記Ｐｄめっき層と前記Ａｕめっき層の厚さ合計が０．０１３〜０．０２１μｍの範囲であることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の半導体素子搭載用基板は、前記端子部のワイヤボンディングを行う側の前記端部とは反対側の端部に、前記めっき層と同じ構成のめっき層が形成されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、良好なボンディング特性を持つ端子部を備え、低コストで量産の高い半導体素子搭載用基板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施例に係る半導体素子搭載基板を用いた半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。

【図2】従来例に係る半導体素子搭載基板を用いた半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例】

【0016】

以下に、本発明の半導体素子搭載用基板の実施例について図面を参照しながら説明する。

【0017】

図１は、実施例に係る半導体素子搭載基板を用いた半導体装置の製造工程を示す概略断面図である。

【0018】

なお、図中、１１は金属板、１１ａは端子部、２１はドライフィルムレジスト、２２は耐めっき性を持つレジストマスク、２３は耐エッチング性を持つレジストマスク、３１はめっき層、４１は半導体素子、５１はボンディングワイヤ、６１は封止樹脂である。

【0019】

まず、図１（Ａ）に示すように、板厚０．１２５ｍｍのＣｕ材からなる金属板１１の両面に、ドライフィルムレジスト２１をラミネートする。

【0020】

次に、図１（Ｂ）に示すように、所望のパターンが形成されたガラスマスクを用いて露光処理及び現像処理を行って、金属板１１の両面の端子部１１ａが形成される領域以外の領域に、耐めっき性を持つレジストマスク２２を形成する。

【0021】

次に、図１（Ｃ）に示すように、金属板１１の両面の端子部１１ａが形成される領域に、金属板１１側から順に、ＮｉＰ合金めっき層（厚さ：約０．２５μｍ）と、Ｎｉめっき層（厚さ：約０．７μｍ）と、Ｐｄめっき層（厚さ：約０．０１５μｍ）と、Ａｕめっき層（厚さ：約０．００６μｍ）とからなるめっき層３１（厚さ：約１μｍ）を形成する。

【0022】

次に、図１（Ｄ）に示すように、金属板１１の両面から、耐めっき性を持つレジストマスク２２を剥離する。

【0023】

次に、図１（Ｅ）に示すように、金属板１１の二つの面のうち、下面側の全面を覆うように、耐エッチング性を持つレジストマスク２３を形成する。なお、下面側にのみ耐エッチング性を持つレジストマスク２３を形成するのは、上面側においては耐エッチング性を持つめっき層３１がレジストマスクの役割を果たすからである。そのため、上面側に形成するめっき層３１が耐エッチング性を持たない場合には、この段階において上面側の所望の位置にも耐エッチング性を持つレジストマスクを形成する。

【0024】

次に、図１（Ｆ）に示すように、金属板１１の上面側にハーフエッチング加工を施して端子部１１ａの上面側の半分を形成して、金属板１１を半導体素子搭載用基板とする。

【0025】

次に、図１（Ｇ）に示すように、半導体素子搭載用基板１２の上面側の所定の位置に、複数の電極を有する半導体素子４１を載置する。そして、半導体素子４１の電極の各々を、対応する端子部１１ａの上面側の端部に形成されているめっき層３１に、Ｃｕを主成分とするボンディングワイヤ５１を用いてワイヤボンディングを行う。

【0026】

次に、図１（Ｈ）に示すように、端子部１１ａの上面側半分と、半導体素子４１と、ボンディングワイヤ５１とを封止樹脂６１を用いて樹脂封止する。

【0027】

次に、図１（Ｉ）に示すように、金属板１１の下面側から、耐エッチング性を持つレジストマスク２３を剥離する。

【0028】

最後に、図１（Ｊ）に示すように、金属板１１の下面側にエッチング加工を施して端子部１１ａの下面側の半分を形成して、それぞれの端子部１２ａを独立させる。

【0029】

なお、このようにして製造される半導体装置は、通常、複数の半導体装置を一括して生産するものであるため、この後、切断等を行って個々の半導体装置が完成する。

【0030】

ここで、製造された半導体装置の端子部１１ａの端部に形成されためっき層３１について詳細に説明する。

【0031】

このめっき層３１は、最も金属板１１側に、ＮｉＰ合金めっき層が形成されている。このＮｉＰ合金めっき層は耐熱性が高く、Ｎｉ層に比べて酸化し難いという特性を持っているため、このＮｉＰ合金層上に形成されるＮｉめっき層の酸化を防ぐことができる。また、このＮｉＰ合金めっき層は、ハンダのつきまわりが良いため、良好なハンダ付け性を確保することができる。

【0032】

また、このめっき層３１は、最も金属板１１側に形成されているＮｉＰ合金めっき層上に、Ｎｉめっき層が形成されている。このＮｉめっき層は、Ｃｕ材からなる金属板１１中のＣｕがワイヤボンディングをする部分、例えば、めっき層の最表層へ拡散することを防ぐために形成されている。

【0033】

また、Ｎｉめっき層上には、Ｐｄめっき層が形成されている。このＰｄめっき層は、ガスバリア性が良く、下地となるＮｉめっき層の酸化を防ぐことができる。なお、このＰｄめっき層の厚さは、０．０１０μｍ〜０．０１５μｍである。

【0034】

さらに、Ｐｄめっき層上には、Ａｕめっき層が形成されている。このＡｕめっき層は、下地となるＰｄめっき層の酸化を防ぐために形成されている。なお、このＡｕめっき層の厚さは、０．００３μｍ〜０．００６μｍである。

【0035】

本発明の半導体装置のめっき層は、上述の４層構造のめっき層に加えＮｉめっき層とＰｄめっき層の間にＮｉＰめっき層が形成されているものであり、すなわち、金属板側から順に、Ｎｉめっき層の両面側をＮｉＰ合金めっき層で挟んだ層構造を有するめっき層と、Ｐｄめっき層と、Ａｕめっき層が形成されており、前記Ｐｄめっき層と前記Ａｕめっき層の厚さ合計が０．０１３〜０．０２１μｍの範囲である。

【0036】

なお、Ｐｄめっき層に代わりＰｄを含む合金からなるめっき層を用いても構わない。また、上記貴金属層としては、Ａｕめっき層に代わりＡｕを含む合金からなるめっき層を用いても構わないし、Ａｇめっき層に代わりＡｇを含む合金からなるめっき層を用いても構わないし、Ａｇめっき層及びＡｕめっき層に代わり、Ａｕ及びＡｇを含む合金からなるめっき層を用いても構わない。

【0037】

なお、本発明のようにＮｉＰ合金めっき層とＮｉめっき層とＰｄめっき層とＡｇめっき層とからなるめっき層を形成した試料と従来のようにＮｉめっき層とＰｄめっき層とＡｕめっき層とからなるめっき層を形成した試料の各々のめっき層に、Φ３０μｍのＣｕワイヤをボンディング後、フックをワイヤの下に入れ上へ垂直に引き上げ破断した時の強度を比較すると、本発明の試料では平均７．６ｇｆであり、従来品では平均６．５ｇｆであった。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明の半導体素子搭載用基板は、Ｃｕを主成分とするボンディングワイヤを好適にワイヤボンディングすることができるため、実用上極めて有用である。

【符号の説明】

【0039】

１、１１ 金属板
１ａ、１１ａ 端子部
１ｂ 搭載部
２ 耐エッチング性を持つレジスト
２１ ドライフィルムレジスト
２２ 耐めっき性を持つレジストマスク
３、３１ めっき層
４、４１ 半導体素子
５、５１ ボンディングワイヤ
６、６１ 封止樹脂

【図1】

【図2】