(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023167778
(43)【公開日】2023-11-24
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
H01L 23/50 20060101AFI20231116BHJP
H01L 23/28 20060101ALI20231116BHJP
【ＦＩ】
H01L23/50 S
H01L23/50 D
H01L23/28 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022079236
(22)【出願日】2022-05-13
(71)【出願人】
【識別番号】302062931
【氏名又は名称】ルネサスエレクトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002066
【氏名又は名称】弁理士法人筒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】北川 勝彦
(72)【発明者】
【氏名】前田 武彦
(72)【発明者】
【氏名】武藤 邦治
(72)【発明者】
【氏名】宮腰 武
【テーマコード（参考）】
4M109
5F067
【Ｆターム（参考）】
4M109AA01
4M109BA01
4M109DB17
5F067AB03
5F067BD05
5F067BE00
5F067DC17
(57)【要約】
【課題】半導体装置の性能を向上させる。
【解決手段】半導体チップＣＰと対向する上面ＤＰｔを備えるダイパッドＤＰと、上面ＤＰｔ上に形成された金属膜ＭＦ１と、金属膜ＭＦ１を覆うように形成された接合材ＤＢと、を有している。上面ＤＰｔは、半導体チップＣＰと重なる領域ＤＰＲ１と、半導体チップＣＰと重ならない領域ＤＰＲ２と、領域ＤＰＲ１に含まれ、かつ、金属膜ＭＦ１に覆われた領域ＤＰＲ３と、領域ＤＰＲ１に含まれ、かつ、領域ＤＰＲ３に隣接し、かつ、金属膜ＭＦ１に覆われていない領域ＤＰＲ４と、を含む。金属膜ＭＦ１は、ダイパッドＤＰを構成する金属材料よりも酸化され難い金属材料から成る。半導体チップＣＰは、この半導体チップＣＰの中心が領域ＤＰＲ３と重なるように、ダイパッドＤＰ上に搭載されている。領域ＤＰＲ４における上面ＤＰｔの表面粗さは、接合材ＤＢが接触する金属膜ＭＦ１の接触面の表面粗さよりも粗い。領域ＤＰＲ３の面積は、領域ＤＰＲ１の面積に対して１１％以上かつ５５％以下である。
【選択図】図５
【解決手段】半導体チップＣＰと対向する上面ＤＰｔを備えるダイパッドＤＰと、上面ＤＰｔ上に形成された金属膜ＭＦ１と、金属膜ＭＦ１を覆うように形成された接合材ＤＢと、を有している。上面ＤＰｔは、半導体チップＣＰと重なる領域ＤＰＲ１と、半導体チップＣＰと重ならない領域ＤＰＲ２と、領域ＤＰＲ１に含まれ、かつ、金属膜ＭＦ１に覆われた領域ＤＰＲ３と、領域ＤＰＲ１に含まれ、かつ、領域ＤＰＲ３に隣接し、かつ、金属膜ＭＦ１に覆われていない領域ＤＰＲ４と、を含む。金属膜ＭＦ１は、ダイパッドＤＰを構成する金属材料よりも酸化され難い金属材料から成る。半導体チップＣＰは、この半導体チップＣＰの中心が領域ＤＰＲ３と重なるように、ダイパッドＤＰ上に搭載されている。領域ＤＰＲ４における上面ＤＰｔの表面粗さは、接合材ＤＢが接触する金属膜ＭＦ１の接触面の表面粗さよりも粗い。領域ＤＰＲ３の面積は、領域ＤＰＲ１の面積に対して１１％以上かつ５５％以下である。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体チップと、
前記半導体チップと対向する第１面および前記第１面の反対側の第２面を備えるチップ搭載部と、
前記チップ搭載部の前記第１面上に形成された第１金属膜と、
前記第１金属膜を覆うように形成され、樹脂体および前記樹脂体に含まれた複数の金属粒子を含む接合材と、
を有し、
前記第１金属膜および前記接合材のそれぞれは、前記半導体チップと前記チップ搭載部との間に介在し、
前記チップ搭載部の前記第１面は、
前記半導体チップと重なる第１領域と、
前記第１領域の周囲に隣接し、かつ、前記半導体チップと重ならない第２領域と、
前記第１領域に含まれ、かつ、前記第１金属膜に覆われた第３領域と、
前記第１領域に含まれ、かつ、前記第３領域に隣接し、かつ、前記第１金属膜に覆われていない第４領域と、
を含み、
前記半導体チップは、この半導体チップの中心が前記第３領域と重なるように、前記チップ搭載部上に搭載されており、
前記第１金属膜は、前記チップ搭載部を構成する金属材料よりも酸化され難い金属材料から成り、
前記第４領域における前記第１面の表面粗さは、前記接合材が接触する前記第１金属膜の接触面の表面粗さよりも粗く、
前記第３領域の面積は、前記第１領域の面積に対して１１％以上かつ５５％以下である、半導体装置。
前記半導体チップと対向する第１面および前記第１面の反対側の第２面を備えるチップ搭載部と、
前記チップ搭載部の前記第１面上に形成された第１金属膜と、
前記第１金属膜を覆うように形成され、樹脂体および前記樹脂体に含まれた複数の金属粒子を含む接合材と、
を有し、
前記第１金属膜および前記接合材のそれぞれは、前記半導体チップと前記チップ搭載部との間に介在し、
前記チップ搭載部の前記第１面は、
前記半導体チップと重なる第１領域と、
前記第１領域の周囲に隣接し、かつ、前記半導体チップと重ならない第２領域と、
前記第１領域に含まれ、かつ、前記第１金属膜に覆われた第３領域と、
前記第１領域に含まれ、かつ、前記第３領域に隣接し、かつ、前記第１金属膜に覆われていない第４領域と、
を含み、
前記半導体チップは、この半導体チップの中心が前記第３領域と重なるように、前記チップ搭載部上に搭載されており、
前記第１金属膜は、前記チップ搭載部を構成する金属材料よりも酸化され難い金属材料から成り、
前記第４領域における前記第１面の表面粗さは、前記接合材が接触する前記第１金属膜の接触面の表面粗さよりも粗く、
前記第３領域の面積は、前記第１領域の面積に対して１１％以上かつ５５％以下である、半導体装置。
【請求項2】
請求項１において、
前記チップ搭載部は、前記第１面および前記第２面と交差する第３面をさらに備え、
前記チップ搭載部の前記第１面、前記第２面、および前記第３面のそれぞれの表面粗さは、前記第１金属膜と前記接合材との接触界面における前記第１金属膜の表面粗さよりも粗い、半導体装置。
前記チップ搭載部は、前記第１面および前記第２面と交差する第３面をさらに備え、
前記チップ搭載部の前記第１面、前記第２面、および前記第３面のそれぞれの表面粗さは、前記第１金属膜と前記接合材との接触界面における前記第１金属膜の表面粗さよりも粗い、半導体装置。
【請求項3】
請求項１において、
前記第１金属膜は、銀または金から成る、半導体装置。
前記第１金属膜は、銀または金から成る、半導体装置。
【請求項4】
請求項１において、
前記チップ搭載部は、銅、銅を含む合金、または鉄を含む合金から成る、半導体装置。
前記チップ搭載部は、銅、銅を含む合金、または鉄を含む合金から成る、半導体装置。
【請求項5】
請求項１において、
前記第１領域の面積は、２５ｍｍ２以上、かつ、１００ｍｍ２以下である、半導体装置。
前記第１領域の面積は、２５ｍｍ２以上、かつ、１００ｍｍ２以下である、半導体装置。
【請求項6】
請求項１において、
前記チップ搭載部と離間して配置された複数のリードと、
前記半導体チップと前記複数のリードとに接続された複数のワイヤと、
前記複数のワイヤ、および前記半導体チップを封止する封止体と、
をさらに有し、
前記チップ搭載部の前記第１面の前記第２領域は、前記封止体に接触している、半導体装置。
前記チップ搭載部と離間して配置された複数のリードと、
前記半導体チップと前記複数のリードとに接続された複数のワイヤと、
前記複数のワイヤ、および前記半導体チップを封止する封止体と、
をさらに有し、
前記チップ搭載部の前記第１面の前記第２領域は、前記封止体に接触している、半導体装置。
【請求項7】
請求項６において、
前記複数のリードのそれぞれの一部分には、第２金属膜が形成され、
前記複数のワイヤのそれぞれは、前記第２金属膜に接合され、
前記第１金属膜と前記第２金属膜とは、同じ金属材料により形成されている、半導体装置。
前記複数のリードのそれぞれの一部分には、第２金属膜が形成され、
前記複数のワイヤのそれぞれは、前記第２金属膜に接合され、
前記第１金属膜と前記第２金属膜とは、同じ金属材料により形成されている、半導体装置。
【請求項8】
請求項６において、
前記チップ搭載部の前記第２面は、前記封止体から露出している、半導体装置。
前記チップ搭載部の前記第２面は、前記封止体から露出している、半導体装置。
【請求項9】
請求項１において、
前記半導体チップは、平面視において四角形を成している、半導体装置。
前記半導体チップは、平面視において四角形を成している、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体チップの放熱性を向上するための技術として、ダイパッドのチップ搭載面にメッキ膜を形成しておき、このメッキ膜上に銀ペースト材を介して半導体チップを搭載する技術がある（例えば、特開２０１８－８５４８０号公報（特許文献１）および特開２０１９－４０９９４号公報（特許文献２）を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－８５４８０号公報
【特許文献2】特開２０１９－４０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本願発明者の検討によれば、メッキ膜上に銀ペースト材を介して半導体チップが搭載した半導体装置の場合、メッキ膜と銀ペースト材との界面に剥離が発生することが判った。また、本願発明者は、他の検討例として、粗面化されたチップ搭載面上に、銀ペースト材を介し、かつ、メッキ膜を介さずに半導体チップが搭載された半導体装置について検討した。この検討例の場合、粗面化されたチップ搭載面と銀ペーストとの間にトラップされた気泡に起因して銀ペーストとチップ搭載面との界面に剥離が生じることが判った。半導体チップが動作することで発生した熱は、ダイパッドを介して半導体装置（半導体パッケージ）の外部に放熱されるが、ダイボンド材とダイパッドとの界面に剥離が生じると、熱放散効率が低下する。
【0005】
本発明の目的は、半導体装置の性能を向上させることにある。その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【0006】
一実施の形態による半導体装置は、半導体チップと対向する第１面を備えるチップ搭載部と、上記第１面上に形成された第１金属膜と、上記第１金属膜を覆うように形成された接合材と、を有している。上記第１面は、上記半導体チップと重なる第１領域と、上記半導体チップと重ならない第２領域と、上記第１領域に含まれ、かつ、上記第１金属膜に覆われた第３領域と、上記第１領域に含まれ、かつ、上記第３領域に隣接し、かつ、上記第１金属膜に覆われていない第４領域と、を含む。上記半導体チップは、この半導体チップの中心が上記第３領域と重なるように、上記チップ搭載部上に搭載されている。上記第１金属膜は、上記チップ搭載部を構成する金属材料よりも酸化され難い金属材料から成る。上記第４領域における上記第１面の表面粗さは、上記接合材が接触する上記第１金属膜の接触面の表面粗さよりも粗い。上記第３領域の面積は、上記第１領域の面積に対して１１％以上かつ５５％以下である。
【発明の効果】
【0007】
上記一実施の形態によれば、半導体装置の性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】一実施の形態の半導体装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
（本願における記載形式・基本的用語・用法の説明）
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【0010】
同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を含むものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、ＳｉＧｅ（シリコン・ゲルマニウム）合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、Ｃｕ層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、Ｃｕ、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。
【0011】
さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【0012】
また、実施の形態の各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。
【0013】
また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するため、あるいは領域の境界を明示するために、ハッチングやドットパターンを付すことがある。
【0014】
以下の実施の形態で説明する技術は、チップ搭載部上に搭載された半導体チップが封止体により封止された半導体装置に広く適用することができる。本実施の形態では、一例として、平面視において四角形を成す封止体が有する四辺のそれぞれからリードが突出する、ＱＦＰ（Quad Flat Package）型の半導体装置に適用した実施態様について説明する。
【0015】
＜半導体装置＞
まず、本実施の形態の半導体装置ＰＫＧ１の構成の概要について、図１～図４を用いて説明する。図１は本実施の形態の半導体装置の上面図である。また、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。また、図３は、図１に示す封止体を透視した状態で半導体装置の内部構造を示す透視平面図である。また、図４は、図２に示す半導体装置を実装基板上に実装した状態を示す拡大断面図である。
まず、本実施の形態の半導体装置ＰＫＧ１の構成の概要について、図１～図４を用いて説明する。図１は本実施の形態の半導体装置の上面図である。また、図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。また、図３は、図１に示す封止体を透視した状態で半導体装置の内部構造を示す透視平面図である。また、図４は、図２に示す半導体装置を実装基板上に実装した状態を示す拡大断面図である。
【0016】
図１～図３に示すように、半導体装置ＰＫＧ１は、半導体チップＣＰ（図２、図３参照）と、半導体チップＣＰが搭載されたダイパッド（チップ搭載部）ＤＰ（図２、図３参照）と、を有している。ダイパッドＤＰは、半導体チップＣＰと対向する上面（チップ搭載面）ＤＰｔ（図２参照）および上面ＤＰｔの反対側の下面（裏面）ＤＰｂ（図２参照）を備えている。また、半導体チップＣＰは、ダイパッドＤＰと離間して配置された複数のリードＬＤと、半導体チップＣＰと複数のリードＬＤとに接続された複数のワイヤＢＷ（図２、図３参照）と、複数のワイヤＢＷ、および半導体チップＣＰを封止する封止体（樹脂体）ＭＲ（図１、図２参照）と、をさらに有している。
【0017】
封止体ＭＲは、樹脂材料を主成分とする樹脂体であって、例えばシリカなどのフィラ粒子や、黒色顔料などを含んでいる。図１に示すように、半導体装置ＰＫＧ１が備える封止体ＭＲの平面形状は四角形から成る。封止体ＭＲは上面ＭＲｔと、この上面ＭＲｔとは反対側の下面（裏面、被実装面）ＭＲｂ（図２参照）と、この上面ＭＲｔと下面ＭＲｂとの間に位置する複数の（４つの）側面ＭＲｓとを有している。また、図１に示す例では、封止体ＭＲの各側面ＭＲｓが交わる角部が面取り加工されている。
【0018】
図２および図３に示す半導体チップＣＰは、平面視において四角形を成し、表面ＣＰｔには、表面ＣＰｔの外縁を構成する４つの辺のそれぞれに沿って複数のパッド（ボンディングパッド）ＰＤが設けられている。また、半導体チップＣＰ（詳しくは、半導体基板）は、例えばシリコン（Ｓｉ）から成る。図示は省略するが、半導体チップＣＰの主面（詳しくは、半導体チップＣＰの半導体基板の上面に設けられた半導体素子形成領域）には、複数の半導体素子（回路素子）が形成されている。そして、複数のパッドＰＤは、半導体チップＣＰの内部（詳しくは、表面ＣＰｔと図示しない半導体素子形成領域の間）に配置される配線層に形成された配線（図示は省略）を介して、この半導体素子と電気的に接続されている。つまり、複数のパッドＰＤは、半導体チップＣＰに形成された回路と、電気的に接続されている。
【0019】
また、半導体チップＣＰの表面ＣＰｔには、半導体チップＣＰの基板および配線を覆う絶縁膜が形成されており、複数のパッドＰＤのそれぞれの表面は、この絶縁膜に形成された開口部において、絶縁膜から露出している。また、このパッドＰＤは金属からなり、本実施の形態では、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる。
【0020】
半導体チップＣＰは、チップ搭載部であるダイパッドＤＰに搭載されている。図３に示す例では、ダイパッドＤＰの上面（チップ搭載面）ＤＰｔは、平面積が半導体チップＣＰの表面ＣＰｔの面積よりも大きい四角形から成る。ダイパッドＤＰは、半導体チップＣＰを支持する支持部材であって、形状および大きさは、図３に示す例の他、種々の変形例を適用することができる。
【0021】
図３に示すようにダイパッドＤＰの周囲には複数の吊りリードＨＬが配置される。吊りリードＨＬは、半導体装置ＰＫＧ１の製造工程において、リードフレームの支持部（枠部）にダイパッドＤＰを支持するための部材であって、図３に示す例では、ダイパッドＤＰの角部から封止体ＭＲの角部に向かって４本の吊りリードＨＬが配置されている。詳しくは、複数の吊りリードＨＬが有する一方の端部は、ダイパッドＤＰの角部（角）に接続されている。また複数の吊りリードＨＬが有する他方の端部は、封止体ＭＲの角部に向かって延び、角部の近傍において二股に分岐して、封止体ＭＲの側面ＭＲｓにおいて封止体ＭＲから露出する。
【0022】
また、本実施の形態では、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔと、リードＬＤのインナリード部ＩＬＤの上面が異なる高さに配置されている。図２に示す例では、インナリード部ＩＬＤの上面ＬＤｔの位置よりもダイパッドＤＰの上面ＤＰｔの方が低い位置に配置されている。このため、図３に示す複数の吊りリードＨＬには、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔの高さがリードＬＤのインナリード部ＩＬＤの上面ＬＤｔ（図２参照）とは異なる高さに位置するように折り曲げられた、オフセット部ＯＳＰがそれぞれ設けられている。
【0023】
また、半導体チップＣＰはダイパッドＤＰの中央に搭載されている。図２に示すように半導体チップＣＰは、裏面ＣＰｂをダイパッドＤＰの上面ＤＰｔと対向させた状態で、接合材（ダイボンド材）ＤＢを介してダイパッドＤＰ上に搭載されている。接合材ＤＢは、後述する図６に示すように、樹脂体ＲＢおよび樹脂体ＲＢに含まれた複数の金属粒子ＣＦを含む、導電性樹脂から成る。導電性樹脂として、エポキシ系の熱硬化性樹脂（樹脂体ＲＢ）に、銀などから成る金属粒子ＣＦが含まれた、所謂、銀ペーストと呼ばれる接着部材が例示できる。接合材ＤＢは、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔの一部に形成された金属膜ＭＦ１をおおうように配置されている。半導体チップＣＰとダイパッドＤＰとを接着する部分の詳細な構造については後述する。
【0024】
半導体チップＣＰの周囲（言い換えれば、ダイパッドＤＰの周囲）には、例えば、複数のリードＬＤが配置されている。複数のリードＬＤのそれぞれは、半導体装置ＰＫＧ１を図示しない外部機器と電気的に接続する機能を備える外部端子である。半導体装置ＰＫＧ１の場合、平面形状が四角形からなる封止体ＭＲの各辺（各主辺）に沿って、それぞれ複数のリードＬＤが配置されている。複数のリードＬＤのそれぞれのインナリード部ＩＬＤ（図２、図３参照）は封止体ＭＲに封止され、かつ複数のリードＬＤのそれぞれのアウタリード部ＯＬＤは、封止体ＭＲから露出している。複数のリードＬＤのアウタリード部ＯＬＤは、封止体ＭＲの側面ＭＲｓにおいて、封止体ＭＲの外側に向かって突出している。半導体チップＣＰの表面ＣＰｔにおいて露出する複数のパッド（ボンディングパッド）ＰＤは、封止体ＭＲの内部に位置する複数のリードＬＤのインナリード部ＩＬＤと、複数のワイヤ（導電性部材）ＢＷを介してそれぞれ電気的に接続されている。
【0025】
ダイパッドＤＰおよび複数のリードＬＤは、同じ金属材料から成る。ダイパッドＤＰおよび複数のリードＬＤを構成する金属材料としては、例えば、銅、銅を含む合金、または鉄を含む合金（４２アロイ）を例示することができる。
【0026】
複数のワイヤＢＷのそれぞれは、半導体チップＣＰの表面ＣＰｔ（図２参照）に設けられた複数の複数のパッド（ボンディングパッド）ＰＤ（図２、図３参照）と複数のリードと、を電気的に接続する金属細線である。ワイヤＢＷの一方の端部は、パッドＰＤに接合され、他方の端部は、リードＬＤの上面ＬＤｔ（図２参照）に形成された金属膜ＭＦ２（図２参照）に接合されている。詳しくは、金属膜ＭＦ２は、リードＬＤのうち、封止体ＭＲに封止されたインナリード部ＩＬＤ（図２参照）に形成されている。複数のワイヤＢＷのそれぞれは、封止体ＭＲにより封止されている。これによりワイヤＢＷの変形等を防止することができる。
【0027】
ワイヤＢＷは、例えば、金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）から成り、ワイヤＢＷの一部（例えば一方の端部）がパッドＰＤに接合され、他部（例えば他方の端部）がインナリード部ＩＬＤの先端部に接合されている。なお、インナリード部ＩＬＤの先端部の表面には、金属膜（めっき膜、めっき金属膜）ＭＦ２（図２参照）が形成されている。金属膜ＭＦ２は例えば、銀（Ａｇ）、あるいは金から成る。インナリード部ＩＬＤのボンディング部ＷＢＲの表面に、銀、あるいは金を主成分とする材料から成る金属膜ＭＦ２を形成することにより、ワイヤＢＷとの接合強度を向上させることができる。
【0028】
図２に示すように、複数のリードＬＤのアウタリード部ＯＬＤの露出面には、例えば、基材の表面に、金属膜（外装めっき膜）ＭＣが形成されている。また、ダイパッドＤＰの下面ＤＰｂは、封止体ＭＲから露出している。ダイパッドＤＰの封止体ＭＲからの露出面、すなわち、下面ＤＰｂには、金属膜（外装めっき膜）ＭＣが形成されている。封止体ＭＲからダイパッドＤＰの下面ＤＰｂを露出させることにより、ダイパッドＤＰから半導体装置ＰＫＧ１の外部への放熱効率を向上させることができる。
【0029】
金属膜ＭＣは、例えば、半田など、基材である銅よりも半田に対する濡れ性が良好な金属材料から成り、基材である銅部材の表面を被覆する金属皮膜である。半導体装置ＰＫＧ１の外部端子である複数のリードＬＤのアウタリード部ＯＬＤのそれぞれに、半田などから成る、金属膜ＭＣを形成することにより、図４に示すように、半導体装置ＰＫＧ１を実装基板ＭＢ１に実装する際に、導電性の接続材である半田材ＳＤの濡れ性を向上させることができる。これにより、複数のリードＬＤと半田材ＳＤとの接合面積が増大するので、複数のリードＬＤと実装基板ＭＢ１側の端子ＴＭとの接合強度を向上させることができる。
【0030】
また、図４に示すように、ダイパッドＤＰと実装基板ＭＢ１の放熱板ＴＢとを、半田材ＳＤを介して熱的に接続させた場合、放熱効率をさらに向上させることができる。ダイパッドＤＰと半田材ＳＤとを接続する場合、ダイパッドＤＰの下面ＤＰｂにおける半田材ＳＤの濡れ性を向上させる観点から、封止体ＭＲから露出するダイパッドＤＰの下面ＤＰｂに、半田などから成る金属膜ＭＣ（図２参照）を形成することが好ましい。
【0031】
＜チップ搭載部の詳細な構造＞
次に、図３に示すダイパッドＤＰ上の詳細な構造について説明する。図５は、図３に示す複数のワイヤの図示を省略し、かつ、図３に示す半導体チップおよび接合材のそれぞれの輪郭を点線で示したダイパッドの拡大平面図である。図６は、図５のＢ－Ｂ線に沿った拡大断面図である。図６では、図５で図示を省略した接合材ＤＢおよび半導体チップＣＰを図示している。
次に、図３に示すダイパッドＤＰ上の詳細な構造について説明する。図５は、図３に示す複数のワイヤの図示を省略し、かつ、図３に示す半導体チップおよび接合材のそれぞれの輪郭を点線で示したダイパッドの拡大平面図である。図６は、図５のＢ－Ｂ線に沿った拡大断面図である。図６では、図５で図示を省略した接合材ＤＢおよび半導体チップＣＰを図示している。
【0032】
図５に示すように、半導体装置ＰＫＧ１は、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔ上に形成された金属膜ＭＦ１と、接合材ＤＢと、を有している。図６に示すように、接合材ＤＢは、樹脂体ＲＢおよび樹脂体ＲＢに含まれた複数の金属粒子ＣＦを含んでいる。金属膜ＭＦ１および接合材ＤＢのそれぞれは、半導体チップＣＰとダイパッドＤＰとの間に介在している。
【0033】
図５および図６に示すように、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔは、半導体チップＣＰと重なる領域ＤＰＲ１と、領域ＤＰＲ１の周囲に隣接し、かつ、半導体チップＣＰと重ならない領域ＤＰＲ２と、領域ＤＰＲ１に含まれ、かつ、金属膜ＭＦ１に覆われた領域ＤＰＲ３と、領域ＤＰＲ１に含まれ、かつ、領域ＤＰＲ３に隣接し、かつ、金属膜ＭＦ１に覆われていない領域ＤＰＲ４と、を含んでいる。図５に示すように、金属膜ＭＦ１（すなわち、その上面に金属膜ＭＦ１が形成される領域ＤＰＲ３）は、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔの中央部に形成されている。また、図５および図６に示すように、半導体チップＣＰは、この半導体チップＣＰの中心が領域ＤＰＲ３と重なるように、ダイパッドＤＰ上に搭載されている。
【0034】
金属膜ＭＦ１は、ダイパッドＤＰを構成する金属材料よりも酸化され難い金属材料から成る。金属材料の「酸化され難さ」は、金属のイオン化傾向の比較により定義できる。ダイパッドを構成する金属材料を銅または鉄（詳しくは、鉄を含む合金である４２アロイ）とすると、金属膜ＭＦ１は、銅（銅合金の場合もある）および鉄よりもイオン化傾向が小さい金属材料から成る。銅および鉄よりもイオン化傾向が小さい金属材料として例えば銀（Ａｇ）あるいは金（Ａｕ）などを例示できる。
【0035】
また、図６に示すように領域ＤＰＲ４における上面ＤＰｔの粗さ（表面粗さ）は、接合材ＤＢが接触する金属膜ＭＦ１の表面（接触面）の粗さ（表面粗さ）よりも粗い。なお、本実施の形態の場合、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔの全体に粗面化処理を施した後、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔの領域ＤＰＲ３に金属膜ＭＦ１をめっき法で形成する。この場合、図６に示す金属膜ＭＦ１のうち、ダイパッドＤＰと対向する下面ＭＦ１ｂの表面粗さは、ダイパッドＤＰと対向しない上面ＭＦ１ｔの表面粗さよりも粗い。金属膜ＭＦ１と接合材ＤＢとの接触界面における金属膜ＭＦ１の表面粗さとは、図６に示す上面ＭＦ１ｔの表面粗さを意味する。
【0036】
ここで、領域ＤＰＲ３の面積は、領域ＤＰＲ１の面積に対して１１％以上かつ５５％以下であることが好ましい。図５に示す例では、領域ＤＰＲ１の面積に対して１１％になっている。以下、その理由について説明する。図７は、図５に示す金属膜が形成された領域の面積率と、接合材の剥離率との関係を示す説明図である。図７では、横軸が図５に示す領域ＤＰＲ１に対する領域ＤＰＲ３の面積率を示している。紙面に対して最も左側の第１試験区ＴＰ１は、金属膜ＭＦ１を形成しない製品について評価を示している。紙面に対して最も右側の第５試験区ＴＰ５は、図５に示す領域ＤＰＲ１の全体を覆うように金属膜ＭＦ１が形成された製品に対する評価を示している。第１試験区ＴＰ１と第５試験区ＴＰ５との間の第２試験区ＴＰ２、第３試験区ＴＰ３、および第４試験区ＴＰ４のそれぞれは、金属膜ＭＦ１に覆われる領域ＤＰＲ３の面積を異ならせた製品に対しての評価を示している。また、図７では、縦軸に、各試験区において、図６に示す接合材ＤＢと、ダイパッドＤＰ（または金属膜ＭＦ１）との界面において剥離が発生した部分の面積の値を図５に示す領域ＤＰＲ１の面積で除した値を剥離率として示している。半導体装置の熱放散効率を向上させる観点からは、図６に示す接合材ＤＢと、ダイパッドＤＰおよび金属膜ＭＦ１とが剥離していない状態が好ましい。したがって、剥離率が低い方が好ましいと言える。
【0037】
銅（Ｃｕ）や鉄（Ｆｅ）など、酸化し易い金属材料からなるチップ搭載部上に直接的に金属粒子を含む樹脂接着剤を接触させて半導体チップを搭載する場合、チップ搭載部の上面は、半導体チップが搭載されるダイボンド工程の前に酸化し易い。上面が酸化した状態でダイボンド工程を行うと、酸化した上面と樹脂接着剤との間で剥離が発生し易い。そこで、図６に示すように、ダイパッドＤＰと接合材ＤＢとの間に、ダイパッドＤＰの金属材料よりも酸化し難い金属材料から成る金属膜ＭＦ１を介在させて、剥離を抑制できるかどうかについて検討した。まずは、図７において第５試験区ＴＰ５として示すように、ダイパッドＤＰ（図６参照）の全体に金属膜ＭＦ１を形成した場合について評価を行った。
【0038】
図７に示すように、第５試験区ＴＰ５の製品において、剥離率が２５％を超えることを確認した。これは、製品の製造工程における加熱プロセス、あるいは製品の実装時の加熱プロセスで印加される熱に起因して半導体チップＣＰの周縁部に加わる応力が、接合材ＤＢ（図６参照）と金属膜ＭＦ１との接着力を上回ったことによると考えられる。半導体チップＣＰの半導体基板に用いられるシリコン（Ｓｉ）と、板状の金属製部材であるダイパッドＤＰを構成する金属材料とは、線膨張係数が大きく異なる。このため、半導体チップＣＰの平面サイズが大きくなると、半導体チップＣＰの周縁部近傍に印加される応力が大きくなる。また、本実施の形態では、接合材ＤＢと金属膜ＭＦ１との接着力が、接合材ＤＢとダイパッドＤＰとの接着力よりも低い。そのため、半導体チップＣＰの周縁部近傍に印加される応力が大きくなると、半導体チップＣＰ（図６参照）の周縁部付近で、接合材ＤＢと金属膜ＭＦ１との界面に剥離が発生し、これが中央に向かって進展した状態になる。
【0039】
また、図７に示す第１試験区ＴＰ１の製品において、剥離率が２５％を超えることを確認した。接着面への粗面化処理は、接合材と被接着物であるダイパッドとの接触面積を増やす目的、あるいは、粗面化された面によるアンカー効果を得る目的で行われる。したがって、金属膜ＭＦ１が形成されず、ダイパッドＤＰ（図６参照）の上面ＤＰｔ（図６参照）が粗面化された第１試験区ＴＰ１の製品は、剥離率を抑制できると考えられた。ところが、図７に評価結果を示す通り、広範囲にわたって剥離が発生していることが判った。この原因は、粗面化されたダイパッドＤＰの上面ＤＰｔと接合材ＤＢ（図６参照）との間に閉じ込められた気体が熱により膨張して剥離を生じさせたと考えられる。このモードの場合、ダイパッドＤＰの中央部で剥離が確認され、周辺領域に向かって進展している。このことから、ダイパッドＤＰの周辺領域では、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔと接合材ＤＢとの間に気体が含まれていたとしても、この気体は半導体チップＣＰ（図６参照）をダイパッドＤＰ上に搭載する工程において接合材ＤＢの周囲に逃げやすいと考えられる。一方、ダイパッドＤＰの中央部では、気体をリークする経路が長いことにより、気体が閉じ込められやすかったと考えられる。
【0040】
ここで、図７に示す第２試験区ＴＰ２（面積率は１１％）、第３試験区ＴＰ３（面積率は２８％）、および第４試験区ＴＰ４（面積率は５５％）のそれぞれは、剥離率が５％未満（０．５～２．５％程度）である。言い換えれば、第２試験区ＴＰ２、第３試験区ＴＰ３、および第３試験区ＴＰ３のそれぞれの場合、第１試験区ＴＰ１および第５試験区ＴＰ５の剥離率に対して剥離率の値を９０％以上低下させることができた。
【0041】
第２試験区ＴＰ２、第３試験区ＴＰ３、および第３試験区ＴＰ３のそれぞれの場合、気体が閉じ込められやすい中央部にダイパッドＤＰ（図６参照）を構成する金属よりも酸化され難い金属材料から成る金属膜ＭＦ１が形成されている。これにより、領域ＤＰＲ１の中央部にある領域ＤＰＲ３（図５参照）において、酸化膜による剥離の発生を抑制できる。また、金属膜ＭＦ１の表面粗さは、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔ（図６参照）の表面粗さよりも平滑である。これにより、領域ＤＰＲ１の中央部にある領域ＤＰＲ３（図５参照）において、気体の閉じ込めに伴う剥離の発生を抑制できる。
【0042】
また、第２試験区ＴＰ２、第３試験区ＴＰ３、および第３試験区ＴＰ３のそれぞれの場合、半導体チップＣＰ（図６参照）からの応力が印加され易い周縁部（図５に示す領域ＤＰＲ４）では、粗面化されたダイパッドＤＰ（図６参照）の上面ＤＰｔ（図６参照）と接合材ＤＢ（図６参照）とが密着している。周縁部において、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔが粗面化されている場合、上面ＤＰｔに酸化膜が形成された場合でも接合材ＤＢとの界面剥離を抑制できる。また、周縁部では、接合材ＤＢとダイパッドＤＰとの間の気体は、接合材ＤＢの周囲に排出されやすい。このため、周縁部における剥離の発生を抑制できる。
【0043】
第２試験区ＴＰ２、第３試験区ＴＰ３、および第３試験区ＴＰ３のそれぞれは、上記の通り、領域ＤＰＲ３と領域ＤＰＲ４のそれぞれにおいて、異なる剥離対策を施したことにより、剥離率を低減できたと考えられる。
【0044】
図７に示す結果および上記考察から、図５に示す領域ＤＰＲ３の面積が、領域ＤＰＲ１の面積に対して１１％以上かつ５５％以下である場合には、図６に示す接合材ＤＢの剥離を抑制できることが判った。言い換えると、半導体チップＣＰの面積（すなわち、領域ＤＰＲ１の面積）が２５ｍｍ２以上の場合、たとえ、半導体チップＣＰからの応力が印加され易い周縁部において粗面化されたダイパッドＤＰの上面ＤＰｔと接合材ＤＢとが密着している構成であっても、領域ＤＰＲ３の面積率が１１％未満、あるいは、５６％以上である場合には、接合材ＤＢの剥離が生じるおそれがある。また、接合材ＤＢの剥離を抑制することにより、半導体チップＣＰからダイパッドＤＰに至る放熱経路の熱放散特性を向上させることができることが判った。
【0045】
ところで、図６に示す金属膜ＭＦ１は、ダイボンド工程を実施するまでの間、接合材ＤＢとの密着界面に酸化膜が形成されることを防止できればよい。このため、金属膜ＭＦ１を構成する金属材料としては、ダイパッドＤＰを構成する金属材料よりも酸化され難い（言い換えれば、イオン化傾向が小さい）金属材料であれば種々の材料を用いることができる。ただし、放熱特性を向上させる観点からは、金属膜ＭＦ１自身の熱伝導特性が高いことが好ましい。この観点からは、本実施の形態のように、金属膜ＭＦ１は、銀または金から成ることが特に好ましい。
【0046】
また、図７に示す第５試験区ＴＰ５における剥離現象は、半導体チップＣＰ（図６参照）の面積、言い換えれば領域ＤＰＲ１の面積が２５ｍｍ２以上になると、特に顕著になることが判った。また、半導体チップＣＰの面積、言い換えれば領域ＤＰＲ１の面積が２５ｍｍ２以上、かつ、１００ｍｍ２以下の範囲では上記した対策を施すことにより、図７に示す剥離率を大幅に低減できることが判った。なお、図７に示すデータは、領域ＤＰＲ１の面積が、５４．７６ｍｍ２（一辺の長さが７．４ｍｍの正方形）である半導体装置を評価した時の結果を示している。
【0047】
また、図２に示すように、接合材ＤＢの周囲において、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔと、封止体ＭＲとは接触している。言い換えれば、図５に示すダイパッドＤＰの上面ＤＰｔの領域ＤＰＲ２は、図２に示す封止体ＭＲに接触している。接合材ＤＢとダイパッドＤＰとの間に気体が残留していた場合、封止体ＭＲとダイパッドＤＰとの剥離を発生させる原因になる。本実施の形態の場合には、接合材ＤＢとダイパッドＤＰとの間に存在した気体はダイボンド工程において大気中に排出される。このため、この気体に起因した剥離の発生を防止できる。
【0048】
また、図２に示すように、複数のリードＬＤのそれぞれの一部分（インナリード部ＩＬＤの上面ＬＤｔの先端部分）には、金属膜ＭＦ２が形成されている。複数のワイヤＢＷのそれぞれは、金属膜ＭＦ２に接合されている。金属膜ＭＦ２は、ワイヤＢＷとリードＬＤとの電気的な接続信頼性を向上させるために形成されるめっき膜である。金属膜ＭＦ１と金属膜ＭＦ２とは、同じ金属材料（例えば銀または金）により形成されている。このように、金属膜ＭＦ１と金属膜ＭＦ２とが同じ金属材料により形成されている場合、製造工程において、金属膜ＭＦ１と金属膜ＭＦ２とを同じ工程で一括して形成することができる。
【0049】
また、図２に示すように、ダイパッドＤＰの下面ＤＰｂは、封止体ＭＲから露出している。ダイパッドＤＰからの放熱効率を考慮すると、ダイパッドＤＰの下面ＤＰｂは、封止体ＭＲから露出していることが特に好ましい。ただし、図示は省略するが、変形例としてダイパッドＤＰの下面ＤＰｂが封止体ＭＲから露出せず、封止体ＭＲに封止されている場合もある。
【0050】
＜変形例＞
次に、いくつかの変形例について説明する。図８は、図６に対する変形例を示す拡大断面図である。図６に示す半導体装置ＰＫＧ１の場合、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔのみが粗面化され、側面ＤＰｓおよび下面ＤＰｂは粗面化されていない。側面ＤＰｓは、上面ＤＰｔおよび下面ＤＰｂに交差する面である。上記した剥離対策という観点では、少なくともダイパッドＤＰの上面ＤＰｔが粗面化されていれば足りる。
次に、いくつかの変形例について説明する。図８は、図６に対する変形例を示す拡大断面図である。図６に示す半導体装置ＰＫＧ１の場合、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔのみが粗面化され、側面ＤＰｓおよび下面ＤＰｂは粗面化されていない。側面ＤＰｓは、上面ＤＰｔおよび下面ＤＰｂに交差する面である。上記した剥離対策という観点では、少なくともダイパッドＤＰの上面ＤＰｔが粗面化されていれば足りる。
【0051】
ただし、図６に示すように上面ＤＰｔのみを選択的に粗面化する場合、下面ＤＰｂおよび側面ＤＰｓをマスクした状態で粗面化処理を行う必要がある。図８に示す半導体装置ＰＫＧ２の場合、側面ＤＰｓおよび下面ＤＰｂのそれぞれが、上面ＤＰｔと同様に粗面化されている。この場合、ダイパッドＤＰの上面ＤＰｔ、下面ＤＰｂ、および側面ＤＰｓのそれぞれの表面粗さは、金属膜ＭＦ１と接合材ＤＢとの接触界面（上面ＭＦ１ｔ）における金属膜ＭＦ１の表面粗さよりも粗い。
【0052】
半導体装置ＰＫＧ２の場合、粗面化処理において、下面ＤＰｂおよび側面ＤＰｓをマスクする必要がないので、作業効率を向上させることができる。また、側面ＤＰｓが粗面化されていることにより、封止体ＭＲ（図２参照）と側面ＤＰｓとの密着強度を向上させることができる。
【0053】
図９は、図５に示す金属膜の形状の変形例を示す拡大平面図である。半導体装置ＰＫＧ３は、金属膜ＭＦ１の形状が図５に示す半導体装置ＰＫＧ１と相違する。半導体装置ＰＫＧ３の金属膜ＭＦ１の平面形状は、例えば円形である。角部を有さない円形の金属膜ＭＦ１の場合、角部を有する四角形の金属膜と比較して、応力集中が発生し難いというメリットがある。このため、金属膜ＭＦ１の面積が大きい場合でも、応力に起因する剥離の発生を抑制し易いという利点がある。また、金属膜ＭＦ１の平面形状には、図９に示す円形の他、楕円形や多角形など、種々の変形例を適用できる。
【0054】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【0055】
ＢＷ ワイヤ（導電性部材）
ＣＦ 金属粒子
ＣＰ 半導体チップ
ＣＰｂ 裏面
ＣＰｔ 表面
ＤＢ 接合材（ダイボンド材）
ＤＰ ダイパッド（チップ搭載部）
ＤＰｂ 下面（裏面）
ＤＰＲ１，ＤＰＲ２，ＤＰＲ３，ＤＰＲ４ 領域
ＤＰｓ 側面
ＤＰｔ 上面（チップ搭載面）
ＨＬ 吊りリード
ＩＬＤ インナリード部
ＬＤ リード
ＬＤｔ 上面
ＭＢ１ 実装基板
ＭＣ 金属膜（外装めっき膜）
ＭＦ１，ＭＦ２ 金属膜（めっき膜、めっき金属膜）
ＭＦ１ｂ 下面
ＭＦ１ｔ 上面
ＭＲ 封止体（樹脂体）
ＭＲｂ 下面（裏面、被実装面）
ＭＲｓ 側面
ＭＲｔ 上面
ＯＬＤ アウタリード部
ＰＤ パッド（ボンディングパッド）
ＰＫＧ１，ＰＫＧ２，ＰＫＧ３ 半導体装置
ＲＢ 樹脂体
ＳＤ 半田材
ＴＢ 放熱板
ＴＭ 端子
ＴＰ１ 第１試験区
ＴＰ２ 第２試験区
ＴＰ３ 第３試験区
ＴＰ４ 第４試験区
ＴＰ５ 第５試験区
ＣＦ 金属粒子
ＣＰ 半導体チップ
ＣＰｂ 裏面
ＣＰｔ 表面
ＤＢ 接合材（ダイボンド材）
ＤＰ ダイパッド（チップ搭載部）
ＤＰｂ 下面（裏面）
ＤＰＲ１，ＤＰＲ２，ＤＰＲ３，ＤＰＲ４ 領域
ＤＰｓ 側面
ＤＰｔ 上面（チップ搭載面）
ＨＬ 吊りリード
ＩＬＤ インナリード部
ＬＤ リード
ＬＤｔ 上面
ＭＢ１ 実装基板
ＭＣ 金属膜（外装めっき膜）
ＭＦ１，ＭＦ２ 金属膜（めっき膜、めっき金属膜）
ＭＦ１ｂ 下面
ＭＦ１ｔ 上面
ＭＲ 封止体（樹脂体）
ＭＲｂ 下面（裏面、被実装面）
ＭＲｓ 側面
ＭＲｔ 上面
ＯＬＤ アウタリード部
ＰＤ パッド（ボンディングパッド）
ＰＫＧ１，ＰＫＧ２，ＰＫＧ３ 半導体装置
ＲＢ 樹脂体
ＳＤ 半田材
ＴＢ 放熱板
ＴＭ 端子
ＴＰ１ 第１試験区
ＴＰ２ 第２試験区
ＴＰ３ 第３試験区
ＴＰ４ 第４試験区
ＴＰ５ 第５試験区
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】