JP2003179092A - 半導体装置の製造方法及びそれに用いるワイヤボンディング装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及びそれに用いるワイヤボンディング装置

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JP
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lead frame
wire
connection portion
inert gas
wire bonding
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English (en)
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Yasuo Nakatsuka
康雄 中塚
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Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコーン系粘着剤を耐熱性粘着テープに使
用する場合でも、簡易な装置によって、粘着剤からの揮
発成分の付着による結線不良を低減できる半導体装置の
製造方法、及びそれに用いるワイヤボンディング装置を
提供する。 【解決手段】 シリコーン系粘着剤の粘着剤層２０ａを
有する耐熱性粘着テープ２０が予めアウターパッド側に
貼着された金属製のリードフレーム１０の端子部１１ｂ
と、半導体チップ１５の電極パッド１５ａとをボンディ
ングワイヤ１６で電気的に接続するワイヤボンディング
装置において、少なくとも前記ボンディングワイヤ１６
の結線部分に不活性ガスを供給するガス供給手段５と、
その結線部分の近傍にて供給された不活性ガスを吸引排
気する排気手段６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属製のリードフ
レームの端子部と半導体チップの電極パッドとをボンデ
ィングワイヤで電気的に接続する結線工程を含む半導体
装置の製造方法、並びにそれに用いるワイヤボンディン
グ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩの実装技術において、ＣＳ
Ｐ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ／ＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）
技術が注目されている。この技術のうち、ＱＦＮ（Ｑｕ
ａｄＦｌａｔ Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ ｐａｃｋａｇ
ｅ）に代表されるリード端子がパッケージ内部に取り込
まれた形態のパッケージについては、小型化と高集積の
面で特に注目されるパッケージ形態のひとつである。こ
のようなＱＦＮの製造方法のなかでも、近年では複数の
ＱＦＮ用チップをリードフレームのパッケージパターン
領域のダイパッド上に整然と配列し、金型のキャビティ
内で、封止樹脂にて一括封止したのち、切断によって個
別のＱＦＮ構造物に切り分けることにより、リードフレ
ーム面積あたりの生産性を飛躍的に向上させる製造方法
が、特に注目されている。
【０００３】このような、複数の半導体チップを一括封
止するＱＦＮの製造方法においては、樹脂封止時のモー
ルド金型によってクランプされる領域はパッケージパタ
ーン領域より更に外側に広がった樹脂封止領域の外側だ
けである。従って、パッケージパターン領域、特にその
中央部においては、アウターリード面をモールド金型に
十分な圧力で押さえることができず、封止樹脂がアウタ
ーリード側に漏れ出すことを抑えることが非常に難し
く、ＱＦＮの端子等が樹脂で被覆されるという問題が生
じ易い。
【０００４】このため、上記の如きＱＦＮの製造方法に
対しては、リードフレームのアウターリード側に粘着テ
ープを貼り付け、この粘着テープの自着力（マスキン
グ）を利用したシール効果により、樹脂封止時のアウタ
ーリード側への樹脂漏れを防ぐ製造方法が知られてい
る。そして、粘着テープの粘着剤としては、耐熱性に優
れるシリコーン系粘着剤が主に使用されてきた。
【０００５】この製造方法の概略について、図８（ａ）
〜（ｅ）に基づいて説明する。まず、アウターパッド側
に耐熱性粘着テープ２０を貼り合わせた金属製のリード
フレーム１０のダイパッド１１ｃ上に半導体チップ１５
をボンディングし、リードフレーム１０の端子部１１ｂ
と半導体チップ１５の電極パッド１５ａとをボンディン
グワイヤ１６で電気的に接続する。これを封止樹脂１７
により半導体チップ側を片面封止した後、封止された構
造物２１を個別の半導体装置２１ａに切断する。
【０００６】一方、上記の製造方法において、リードフ
レーム上に半導体チップを搭載した後、あるいはワイヤ
ボンディングを実施した後から耐熱性粘着テープの貼り
合せを行うことは、ハンドリングの面で実質的に困難で
あることから、耐熱性粘着テープは最初の段階でリード
フレームのアウターパット面に貼り合わせられ、その
後、半導体チップの搭載工程やワイヤボンディングの工
程を経て、封止樹脂による封止工程まで貼り合わせられ
ることが望ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ーン系粘着剤を用いた耐熱性粘着テープそのものは、２
５０℃〜３００℃まで使用できるものの、２００℃以上
では粘着剤層から、各種シリコーン成分がアウトガスと
して揮発する。そして、この揮発成分がワイヤボンディ
ングの結線部分（半導体チップとリードフレームのワイ
ヤボンディング結線部分）へ付着し、結線工程における
ワイヤボンディング性を阻害することが判明した。
【０００８】なお、この対策として、結線工程での加熱
温度を２００℃以下にすればアウトガス量を減少でき、
ワイヤボンディング性を高めることができるが、生産性
を低下させてしまう。また、ワイヤボンディングの際に
プラズマクリーニング処理を施すことによって、Ｓｉ付
着量を許容量以下にすることができるが、生産性を阻害
し、高価なプラズマクリーニング処理装置も必要とな
る。
【０００９】そこで、本発明の目的は、シリコーン系粘
着剤を耐熱性粘着テープに使用する場合でも、簡易な装
置によって、粘着剤からの揮発成分の付着による結線不
良を低減できる半導体装置の製造方法、及びそれに用い
るワイヤボンディング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の如
き知見に加えて、ワイヤボンディングの条件などについ
て鋭意研究したところ、ボンディングワイヤの結線部分
に不活性ガスを供給しながら結線工程を行うことによ
り、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成
するに至った。
【００１１】即ち、本発明の半導体装置の製造方法は、
金属製のリードフレームの端子部と半導体チップの電極
パッドとをボンディングワイヤで電気的に接続する結線
工程を含む半導体装置の製造方法において、前記リード
フレームのアウターパッド側には、シリコーン系粘着剤
の粘着剤層を有する耐熱性粘着テープが予め貼着される
と共に、少なくとも前記ボンディングワイヤの結線部分
に不活性ガスを供給することを特徴とする。
【００１２】上記において、前記リードフレームの結線
部分におけるケイ素原子の付着量が、Ｘ線光電子分光分
析の値で５ａｔｏｍｉｃ％以下となるように前記不活性
ガスを供給することが好ましい。ここで、ケイ素原子の
付着量は、具体的には実施例に記載の測定方法で測定さ
れる値である。
【００１３】また、前記結線部分に供給された不活性ガ
スを、その結線部分の近傍にて吸引排気することが好ま
しい。
【００１４】一方、本発明のワイヤボンディング装置
は、シリコーン系粘着剤の粘着剤層を有する耐熱性粘着
テープが予めアウターパッド側に貼着された金属製のリ
ードフレームの端子部と、半導体チップの電極パッドと
をボンディングワイヤで電気的に接続するワイヤボンデ
ィング装置において、少なくとも前記ボンディングワイ
ヤの結線部分に不活性ガスを供給するガス供給手段と、
その結線部分の近傍にて供給された不活性ガスを吸引排
気する排気手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】［作用効果］本発明の製造方法によると、
ボンディングワイヤの結線部分に不活性ガスを供給する
ため、シリコーン系粘着剤からの揮発成分が結線部分に
付着する前に、結線部分近傍の雰囲気が不活性ガスで置
換又は希釈される。このため、シリコーン系粘着剤を耐
熱性粘着テープに使用する場合でも、簡易な装置によっ
て、粘着剤からの揮発成分の付着による結線不良を低減
できる。
【００１６】前記リードフレームの結線部分におけるケ
イ素原子の付着量が、Ｘ線光電子分光分析の値で５ａｔ
ｏｍｉｃ％以下となるように前記不活性ガスを供給する
場合、実施例の結果が示すように、揮発成分の付着によ
る結線不良をより確実（合格本数率９０％以上）に低減
することができる。
【００１７】前記結線部分に供給された不活性ガスを、
その結線部分の近傍にて吸引排気する場合、吸引排気し
ない場合に比べて、ガスの置換効率が高くなり、更に確
実に揮発成分が結線部分に付着するのを防止することが
できる。また、揮発成分による製造雰囲気の汚染も防止
することができる。
【００１８】一方、本発明のワイヤボンディング装置に
よると、少なくとも前記ボンディングワイヤの結線部分
に不活性ガスを供給するガス供給手段と、その結線部分
の近傍にて供給された不活性ガスを吸引排気する排気手
段とを備えるため、シリコーン系粘着剤を耐熱性粘着テ
ープに使用する場合でも、簡易な装置によって効率良く
結線部分近傍のガスを置換でき、粘着剤からの揮発成分
の付着による結線不良を低減できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のワ
イヤボンディング装置の一例を示す断面図である。本発
明の半導体装置の製造方法は、このような装置を用いて
好適に実施することができる。
【００２０】まず、本発明のワイヤボンディング装置に
ついて説明する。本発明のワイヤボンディング装置は、
図１に示すように、シリコーン系粘着剤の粘着剤層２０
ａを有する耐熱性粘着テープ２０が予めアウターパッド
側に貼着された金属製のリードフレーム１０の端子部１
１ｂと、半導体チップ１５の電極パッド１５ａとをボン
ディングワイヤ１６で電気的に接続するワイヤボンディ
ング装置である。
【００２１】当該ワイヤボンディング装置は、基本的に
は、リードフレーム１０及び半導体チップ１５（以下、
「リードフレーム１０等」という）を加熱するための加
熱手段、リードフレーム１０等を固定するための固定手
段、及びワイヤボンディングを行う結線手段から構成さ
れる。更に、リードフレーム１０等を結線位置まで搬送
する搬送手段や、結線手段の位置決めを確実に行うため
のパターン認識手段などを含んでいてもよい。加熱手段
は固定手段と兼用されていてもよく、図示した例では、
加熱ステージ１がリードフレーム１０等の加熱と固定を
行うように構成されている。
【００２２】加熱ステージ１は、ヒートブロックなどと
も称され、例えば、耐熱性粘着テープ２０の基材２０ｂ
が接する固定面に金属焼結板などの多孔質板１ａが配置
され、その下面にパンチングメタル等の支持板１ｂが配
置され、それらを介して、基材２０ｂを吸引してリード
フレーム１０等を固定することができる。従って、加熱
ステージ１の内部空間は、真空ポンプなどの減圧手段に
接続されている。
【００２３】その際、加熱ステージ１内に設けられた電
気ヒータなどの加熱部１ｃからの伝熱により、多孔質板
１ａと支持板１ｂなどを介して、リードフレーム１０等
の加熱を行う。加熱ステージ１は、加熱温度が略一定に
維持されるように温度調整機構を備えるのが通常であ
る。なお、加熱ステージ１の結線位置までの搬送は、リ
ードフレーム１０等を間欠送り等する搬送手段などによ
り行うことができる。
【００２４】結線手段は、ボンディングヘッド部２とそ
の先端を結線部分の位置まで移動させる移動機構（図示
省略）とから主に構成される。結線方式には、加熱加圧
によるサーモコンプレッション法や、更に超音波振動を
付加するサーモソニック法などがあり、本発明は何れの
方式も採用することが可能である。サーモソニック法の
場合は、更に超音波振動の付加機構が設けられる。
【００２５】ボンディングヘッド部２は、移動機構に搭
載されており、ワイヤ３を保持しつつキャピラリ２ａを
介してワイヤ３を供給しながら、結線部分を順次移動す
ることができる。その際、パターン認識手段（図示省
略）によって、リードフレーム１０の結線部分や半導体
チップ１５の電極パッド１５ａの位置が、パターンマッ
チング法などで認識され、これに基づいて正確・迅速な
位置決めを行うことができる。移動機構はＸＹテーブル
や、上下動、加圧機構などを備え、更にワイヤクランプ
機構なども備える。
【００２６】本発明のワイヤボンディング装置は、上記
のような装置において、図１に示すように、少なくとも
前記ボンディングワイヤ１６の結線部分に不活性ガスを
供給するガス供給手段５と、その結線部分の近傍にて供
給された不活性ガスを吸引排気する排気手段６とを備え
ることを特徴とする。かかるガス供給手段５と排気手段
６とを備えること以外は、本発明と従来のワイヤボンデ
ィング装置とは特に異なる部分は存在せず、本発明を実
施するに当たり、従来公知のワイヤボンディング装置を
何れも利用することができる。
【００２７】ガス供給手段５は、少なくとも結線が行わ
れようとするボンディングワイヤ１６の結線部分（両端
の一方）に不活性ガスを供給できればよく、当該結線部
分の両側に同時に供給ものや、１個の半導体チップ１５
の全ての結線部分の全体に同時に供給ものや、更に広い
範囲に不活性ガスを供給するものでもよい。
【００２８】ガス供給手段５は、例えばガス供給源、供
給管５ａ、及びノズル５ｂを備え、好ましくは供給量調
節手段を備える。具体的には、例えば、円形断面の供給
管５ａから長径５０ｍｍ×短径２０ｍｍの楕円開口部ま
でテーパ状に広がるノズル５ｂを備え、この楕円開口部
の長径がリードフレーム１０を含む平面（通常は水平
面）に平行に配置されている。このノズル５ｂを介し
て、不活性ガスＩＧが供給源から、結線部分に供給され
る。
【００２９】また、排気手段６は、結線部分の近傍にて
供給された不活性ガスを吸引排気するものであり、例え
ば排気ポンプ、排気管６ａ、及び排気ノズル６ｂを備
え、排気ポンプの運転条件や排気量調整機構により、排
気量の調節ができるように構成されている。具体的に
は、例えば、円形断面の排気管６ａから長径５０ｍｍ×
短径２０ｍｍの楕円開口部までテーパ状に広がる排気ノ
ズル６ｂを備え、この楕円開口部の長径がリードフレー
ム１０を含む平面（通常は水平面）に平行に配置されて
いる。この排気ノズル６ｂを介して、結線部分の近傍に
供給された不活性ガスが吸引排気され、排気ガスＥＧ
は、装置外部に排気される。
【００３０】排気手段６の排気ノズル６ｂは、ガス供給
手段５のノズル５ｂと対向する位置に設けるのが好まし
い。また、ノズル５ｂと排気ノズル６ｂとを固定した位
置に配置する場合、ボンディングヘッド部２の移動領域
の外側へ配置される。
【００３１】以下、本発明のワイヤボンディング装置の
他の実施形態について説明する。図１に示す装置では、
ノズル５ｂと排気ノズル６ｂとを、ボンディングヘッド
部２の移動領域の外側へ固定配置する例を示したが、当
該ノズルの少なくとも一方（特に供給側）をボンディン
グヘッド部２との位置関係を維持しながら、両者が共に
移動するように構成してもよい。これにより、ガスの置
換効率をより高めることができる。
【００３２】また、供給側のノズルを、リードフレーム
１０の端子部１１ｂを囲むような形状（例えば平面視で
略四角形）に形成して、結線部分の周囲から不活性ガス
を供給するようにしてもよい。その場合、排気ノズルの
先端を、供給側のノズルの中央位置付近などに配置すれ
ばよい。具体的には供給側のノズルは、例えば、複数の
噴出口を斜め下方向きに設けた略四角形又はリング状の
管状体で形成される。
【００３３】次に、以上の装置を用いる場合の本発明の
製造方法について説明する。本発明の半導体装置の製造
方法は、図１に示すように、金属製のリードフレーム１
０の端子部１１ｂと半導体チップ１５の電極パッド１５
ａとをボンディングワイヤ１６で電気的に接続する結線
工程を含むものである。本発明は、当該製造方法におい
て、リードフレーム１０のアウターパッド側には、シリ
コーン系粘着剤の粘着剤層２０ａを有する耐熱性粘着テ
ープ２０が予め貼着されると共に、少なくともボンディ
ングワイヤ１６の結線部分に不活性ガスを供給すること
を特徴とする。
【００３４】上記結線工程に用いられるリードフレーム
１０には、通常、半導体チップ１５が予め搭載されてい
る。例えば、図８（ａ）〜（ｂ）に示すように、アウタ
ーパッド側（図の下側）に耐熱性粘着テープ２０を貼り
合わせた金属製のリードフレーム１０のダイパッド１１
ｃ上に半導体チップ１５がボンディングされている。リ
ードフレーム１０とは、例えば銅などの金属を素材とし
てＱＦＮの端子パターンが刻まれたものであり、その電
気接点部分には、銀，ニッケル，パラジウム，金などの
などの素材で被覆（めっき）されている場合もある。リ
ードフレーム１０の厚みは、１００〜３００μｍが一般
的である。
【００３５】リードフレーム１０は、後の切断工程にて
切り分けやすいよう、個々のＱＦＮの配置パターンが整
然と並べられているものが好ましい。例えば図２に示す
ように、リードフレーム１０上に縦横のマトリックス状
に配列された形状などは、マトリックスＱＦＮあるいは
ＭＡＰ−ＱＦＮなどと呼ばれ、もっとも好ましいリード
フレーム形状のひとつである。とくに近年では、生産性
の観点から 1枚のリードフレーム中に配列されるパッケ
ージ数を多くするため、これらの個々のパッケージが細
密化されるばかりでなく、一つの封止部分で多数のパッ
ケージを封止できるよう、これらの配列数も大きく拡大
してきている。
【００３６】図２（ａ）〜（ｂ）に示すように、リード
フレーム１０のパッケージパターン領域１１には、隣接
した複数の開口１１ａに端子部１１ｂを複数配列した、
ＱＦＮの基板デザインが整然と配列されている。一般的
なＱＦＮの場合、各々の基板デザイン（図２（ａ）の格
子で区分された領域）は、開口１１ａの周囲に配列され
た、アウターリード面を下側に有する端子部１１ｂと、
開口１１ａの中央に配置されるダイパッド１１ｃと、ダ
イパッド１１ｃを開口１１ａの４角に支持させるダイバ
ー１１ｄとで構成される。
【００３７】耐熱性粘着テープ２０は、少なくともパッ
ケージパターン領域１１より外側に貼着され、樹脂封止
される樹脂封止領域の外側の全周を含む領域に貼着する
のが好ましい。リードフレーム１０は、通常、樹脂封止
時の位置決めを行うための、ガイドピン用孔１３を端辺
近傍に有しており、それを塞がない領域に貼着するのが
好ましい。また、樹脂封止領域はリードフレーム１０の
長手方向に複数配置されるため、それらの複数領域を渡
るように連続して粘着テープ２０を貼着するのが好まし
い。
【００３８】上記のようなリードフレーム１０上に、半
導体チップ１５、すなわち半導体集積回路部分であるシ
リコンウエハ・チップが搭載される。リードフレーム１
０上にはこの半導体チップ１５を固定するためダイパッ
ド１１ｃと呼ばれる固定エリアが設けられており、この
ダイパッド１１ｃヘのボンディング（固定）の方法は導
電性ペースト１９を使用したり、接着テープ、接着剤な
ど各種の方法が用いられる。導電性ペーストや熱硬化性
の接着剤等を用いてダイボンドする場合、一般的に１５
０〜２００℃程度の温度で３０分〜９０分程度加熱キュ
アする。
【００３９】用いられる耐熱性粘着テープ２０は、基材
２０ｂとシリコーン系粘着剤の粘着剤層２０ａとを有す
る。シリコーン系粘着剤が使用されるのは、優れた耐熱
性と適度な弾性率および粘着力を有するためである。ま
た、粘着剤層２０ａは、更に酸化防止剤を含有してよも
い。当該酸化防止剤としては、例えばヒンダートフェノ
ール系酸化防止剤、燐系酸化防止剤、ラクトン系酸化防
止剤等が挙げられ、これらは単体または組み合わせて使
用できる。
【００４０】シリコーン系粘着剤としては、ジメチルシ
ロキサン、あるいはそのメチル基の一部をフェニル基で
置換したものなどを主体とする公知のシリコーン系粘着
剤を用いることができる。粘着層は架橋構造とすること
が一般的でありその場合、過酸化物等による適宜な架橋
方式を採ることができるが、シリコーン系粘着剤中に予
めＳi −ＣＨ＝ＣＨ2 基やＳi −Ｈ基を導入しておいて
白金系触媒で付加反応させる架橋方式が好ましい。ま
た、接着性を調整するために、カーボニッケル等のフィ
ラー類等を添加してもよい。粘着剤層２０ａの厚みは、
適度な弾性率および粘着力を発現する上で、５〜７５μ
ｍが好ましい。
【００４１】基材２０ｂとしては、アルミなどの金属箔
や各種の耐熱性樹脂シート等が挙げられるが、ポリイミ
ドが加工性やハンドリング性も高く、もっとも好ましい
素材のひとつである。耐熱性粘着テープ２０の基材２０
ｂの厚みは、折れや裂けを防止し、好適なハンドリング
性に鑑みて５〜１００μｍが好ましい。
【００４２】本発明における結線工程は、図１に示すよ
うに、リードフレーム１０の端子部１１ｂ（インナーリ
ード）と半導体チップ１５の電極パッド１５ａとをボン
ディングワイヤ１６で電気的に接続する工程であり、本
発明は、少なくともボンディングワイヤ１６の結線部分
に不活性ガスＩＧを供給することを特徴とする。
【００４３】結線部分に供給された不活性ガスは、排気
しないでもある程度のガスの置換が得られるが（その場
合、排気手段６は不要である）、図１に示すように、排
気手段６の排気ノズル６ｂを結線部分の近傍に設けて、
吸引排気するのが好ましい。これにより、ガスの置換効
率が高くなり、更に確実に揮発成分が結線部分に付着す
るのを防止することができる。
【００４４】ボンディングワイヤ１６を形成するための
ワイヤ３としては、例えば金線あるいはアルミ線などが
用いられる。加熱ステージ１による加熱温度は、一般的
には１６０〜２３０℃である。本発明は、特に粘着剤か
らの揮発成分の付着による結線不良が起こり易い、リー
ドフレーム１０が２００℃以上に加熱される場合に有効
となる。
【００４５】加熱する際、リードフレーム１０に貼着し
た耐熱性粘着テープ２０の基材面を真空吸引すること
で、加熱ステージ１に確実に固定することができる。結
線工程は、超音波による振動エネルギーと印加加圧によ
る圧着エネルギーの併用により行われるのが好ましい。
【００４６】供給する不活性ガスＩＧとしては、結線の
際に表面酸化等の反応を促進しないものであればよく、
窒素やアルゴンなどが用いられる。また、不活性ガスＩ
Ｇの流量は、個々のワイヤボンディング装置の構造に応
じて、リードフレーム１０へのＳｉ許容付着量を勘案し
て、適宜決定することができる。供給量の目安として
は、例えば、１〜１０Ｌ／分が好ましい。なお、排気量
の目安も、これと略同量が好ましい。また、不活性ガス
ＩＧによる置換効率を高める上で、結線部分に吹き付け
るのが好ましい。
【００４７】つまり、本発明では、リードフレーム１０
の結線部分におけるケイ素原子の付着量が、Ｘ線光電子
分光分析の値で５ａｔｏｍｉｃ％以下となるように前記
不活性ガスを供給するのが好ましく、より好ましくは３
ａｔｏｍｉｃ％以下である。５ａｔｏｍｉｃ％を超える
と、揮発成分の付着による結線不良が生じ易く、合格本
数率９０％以上を達成できない。合格本数率１００％を
達成するにはケイ素原子の付着量を３ａｔｏｍｉｃ％以
下とするのが望ましい。
【００４８】供給する不活性ガスＩＧは、リードフレー
ム１０等を冷却しないように、リードフレーム１０等の
加熱温度付近に予め加熱しておくのが好ましい。つま
り、不活性ガスは、そのまま吹き付けるとリードフレー
ム１０の表面を冷却するために、加熱ステージ１の温度
を高めに設定する必要が生じる場合がある。この場合
は、加熱された不活性ガスを用いることによって、問題
は解決される。例えば、不活性ガス配管の周りにヒータ
を巻きつけることによって、容易に不活性ガスを所望の
温度に加熱することができる。
【００４９】以上のようにして結線工程を経たものは、
封止工程や切断工程などを経て、半導体装置が製造され
る。封止工程は、図８（ｄ）に示すように、封止樹脂１
７により半導体チップ側を片面封止する工程である。封
止工程は、リードフレーム１０に搭載された半導体チッ
プ１５やボンディングワイヤ１６を保護するために行わ
れ、とくにエポキシ系の樹脂をはじめとした封止樹脂１
７を用いて金型中で成型されるのが代表的である。その
際、図３に示すように、複数のキャビティを有する上金
型１８ａと下金型１８ｂからなる金型１８を用いて、複
数の封止樹脂１７にて同時に封止工程が行われるのが一
般的である。具体的には、例えば樹脂封止時の加熱温度
は１７０〜１８０℃であり、この温度で数分間キュアさ
れた後、更に、ポストモールドキュアが数時間行われ
る。なお、耐熱性粘着テープ２０はポストモールドキュ
アの前に剥離するのが好ましい。
【００５０】切断工程は、図８（ｅ）に示すように、封
止された構造物２１を個別の半導体装置２１ａに切断す
る工程である。一般的にはダイサーなどの回転切断刃を
用いて封止樹脂１７の切断部１７ａをカットする切断工
程が挙げられる。
【００５１】
【実施例】以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実
施例等について説明する。
【００５２】（実施例１）２５μｍポリイミドフィルム
（東レデュポン製カプトン１００Ｈ、線熱膨張係数２．
２×１０-5／Ｋ）を基材として、シリコーン系粘着剤
（東レダウコーニング製ＳＤ‐４５８７Ｌ、弾性率１．
１×１０4 Ｎ／ｃｍ2 ）を用いた厚さ５μｍの粘着層を
設けた耐熱性粘着テープを作成した。このテープの粘着
力は２００℃加熱後１．０Ｎ／１９ｍｍ幅程度であっ
た。この耐熱製粘着テープを、端子部分に銀めっきが施
された一辺１６ＰｉｎタイプのＱＦＮが４個×４個に配
列された銅製のリードフレームのアウターパット側に貼
り合わせた。
【００５３】金属リードフレームとしては、２種類のも
のを用いた。最初に、ワイヤボンディング部分にのみＡ
ｇめっき（厚さ４〜５μｍ）を施した銅リードフレーム
（以下Ｃｕ Ｌ／Ｆと表記）を用いた。材質は三菱電機
（株）製銅合金ＭＦ２０２（２％Ｓｎ，０．２％Ｎｉ，
Ｃｕ＋Ｓｎ＋Ｎｉ＋Ｐ≧９９．７％）で、厚さは２００
μｍである。次に、本銅合金上にＮｉ（１．０μｍ）、
Ｐｄ（０．１μｍ）、Ａｕ（０．０１μｍ）が順次めっ
きされた積層構造のＮｉ／Ｐｄ／フラッシュＡｕめっき
リードフレーム（以下Ｎｉ／Ｐｄ Ｌ／Ｆと表記）であ
る。Ｎｉ／ＰｄＬ／Ｆには、Ａｇめっきは施されていな
い。これらのリードフレームのダイパッド部分に半導体
チップをエポキシフェノール系の銀ペーストを用いて接
着し、１８０℃にて１時間ほどキュアすることで固定し
た。
【００５４】次に、リードフレームは耐熱性粘着テープ
側から真空吸引する形で、各種温度条件に加熱したヒー
トブロックに固定し、さらにリードフレームの周辺部分
をウインドクランパーにて押さえて固定した。これら
を、（日本アビオニクス製）の６０ＫＨｚワイヤボンダ
ーを用いてφ２５μｍの金線（田中貴金属製ＧＬＤ‐２
５）にてワイヤボンディングを行った（条件は下記参
照）。なお、全てのボンディングを完了するのに約１時
間を要した。
【００５５】ファーストボンディング加圧：３０ｇ ファーストボンディング超音波強度：２５ｍＷ ファーストボンディング印加時間：１００ｍｓｅｃ セカンドボンディング加圧：２００ｇ セカンドボンディング超音波強度：５０ｍＷ セカンドボンディング印加時間：５０ｍｓｅｃ 上記のワイヤボンディングを行う際に、図１に示すよう
に、窒素ガスブロー（吹き付け）と排気ノズルでアウト
ガスを吸引する操作を行った場合と、行わなかった場合
とで、リードフレームのワイヤボンディング該当部分
（半導体チップと金属リードフレームのワイヤボンディ
ング結線部分）におけるＳｉ付着量とワイヤボンディン
グ成功率の関係を比較した。
【００５６】最初に、ガスクロマトグラフ／質量分析計
（ＧＣ／ＭＳ）を用いて、シリコーン粘着剤の加熱発生
ガス量を分析した。剃刀の刃を用いて、粘着テープから
シリコーン粘着剤をかき取り、約０．１〜０．２ｍｇを
試料カップに入れた。測定は加熱炉型のパイロライザー
にて、試料を１７５℃，２００℃，２２５℃，２５０℃
および２７５℃の各温度において２０分間加熱し、抽出
したガスを直接、ガスクロマトグラフ／質量分析計へ導
入した。試料加熱中は、ＧＣカラムを液体窒素で冷却し
て発生ガスをコールドトラップし、抽出完了後ＧＣカラ
ムを昇温して分析した。図４に示すように、加熱温度の
上昇とともに、発生ガス量が増加していることを確認し
た。
【００５７】ワイヤボンディング加熱温度による、リー
ドフレーム表面へのＳｉ付着量変化を、Ｘ線光電子分光
分析装置（ＸＰＳ，ＥＳＣＡ）を用いて分析した。図５
に示すように、加熱温度の上昇とともにＳｉ付着量が増
加することを確認した。
【００５８】この試料を用いて、さらにワイヤボンディ
ングを行った。ワイヤボンディング後、ワイヤーフック
を用いて１本毎に結線中央部を引張り、その破断強さを
求め、４．０ｇｆ以上を合格とし、４．０ｇｆ未満を不
合格とした。ワイヤボンディング（Ｗ／Ｂ）成功率の定
義は、全ワイヤ数に対する４．０ｇｆ以上以上の合格本
数率とした。Ｗ／Ｂ成功率９０％以上を得るためのＳｉ
付着量は５ａｔｏｍｉｃ％以下に、Ｗ／Ｂ成功率１００
％を得るための付着量は、３ａｔｏｍｉｃ％以下にする
必要があることがわかった（図６参照）。
【００５９】ワイヤボンディング加熱中に、窒素ガス吹
き付けと吸引排気を行った場合と、これらをまったく行
わなかった従来方法の場合の、リードフレーム上へのＳ
ｉ付着量変化をＸ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ，ＥＳ
ＣＡ）を用いて分析した。窒素ガス吹き付けと吸引排気
を行わなかった従来方法の場合、ワイヤボンディング加
熱２００℃以上では、Ｓｉ付着量が５ａｔｏｍｉｃ％を
越え、ワイヤボンディング不良を生じやすい（図７参
照）。
【００６０】以上より、本発明のように窒素ガス吹き付
けと吸引排気を行った場合、１７５℃〜２７５℃の加熱
温度範囲で全て、Ｓｉ付着量を２ａｔｏｍｉｃ％以下と
することができ、良好なワイヤボンディング性を得るこ
とができることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイヤボンディング装置の一例を示す
断面図
【図２】本発明におけるリードフレームの一例を示す図
であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は要部拡大図、（ｃ）
は樹脂封止後の状態を示す底面図
【図３】本発明における樹脂封止工程の一例を示す縦断
面図
【図４】実施例におけるシリコーン系粘着剤の加熱温度
と発生ガス量との関係を示すグラフ
【図５】実施例における加熱温度とリードフレームへの
Ｓｉ付着量との関係を示すグラフ
【図６】実施例におけるリードフレームへのＳｉ付着量
とワイヤボンディング成功率との関係を示すグラフ
【図７】実施例における加熱温度とリードフレームへの
Ｓｉ付着量との関係を示すグラフ
【図８】従来の半導体装置の製造方法の一例を示す工程
図
【符号の説明】
１ 加熱ステージ ２ ボンディングヘッド部 ５ ガス供給手段 ６ 排気手段 １０ リードフレーム １１ａ 開口 １１ｂ 端子部 １１ｃ ダイパッド １５ 半導体チップ １５ａ 電極パッド １６ ボンディングワイヤ １７ 封止樹脂 ２０ 耐熱性粘着テープ ２０ａ 粘着剤層 ２１ 封止された構造物 ２１ａ 半導体装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属製のリードフレームの端子部と半導
    体チップの電極パッドとをボンディングワイヤで電気的
    に接続する結線工程を含む半導体装置の製造方法におい
    て、 前記リードフレームのアウターパッド側には、シリコー
    ン系粘着剤の粘着剤層を有する耐熱性粘着テープが予め
    貼着されると共に、少なくとも前記ボンディングワイヤ
    の結線部分に不活性ガスを供給することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記リードフレームの結線部分における
    ケイ素原子の付着量が、Ｘ線光電子分光分析の値で５ａ
    ｔｏｍｉｃ％以下となるように前記不活性ガスを供給す
    る請求項１記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記結線部分に供給された不活性ガス
    を、その結線部分の近傍にて吸引排気する請求項１又は
    ２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 シリコーン系粘着剤の粘着剤層を有する
    耐熱性粘着テープが予めアウターパッド側に貼着された
    金属製のリードフレームの端子部と、半導体チップの電
    極パッドとをボンディングワイヤで電気的に接続するワ
    イヤボンディング装置において、 少なくとも前記ボンディングワイヤの結線部分に不活性
    ガスを供給するガス供給手段と、その結線部分の近傍に
    て供給された不活性ガスを吸引排気する排気手段とを備
    えることを特徴とするワイヤボンディング装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100874328B1 (ko) 2006-04-26 2008-12-18 쿨리케 앤드 소파 인더스트리즈, 인코포레이티드 와이어 본딩용의 감소된 산화 시스템
US7871856B2 (en) 2004-08-11 2011-01-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Method and apparatus for manufacturing stacked-type semiconductor device
JP2012504317A (ja) * 2008-06-10 2012-02-16 クリック アンド ソッファ インダストリーズ、インク． ワイヤーボンディング作業における酸化軽減のためのガス配送システム
JP2012069739A (ja) * 2010-09-24 2012-04-05 Shinko Electric Ind Co Ltd 配線基板の製造方法
JP2013016837A (ja) * 2007-04-27 2013-01-24 Renesas Electronics Corp 半導体装置

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