JP2004327798A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、パワートランジスタ、パワーICの製造工程におけるダイボンディングに係わり、特に、ウエハ裏面へ供給されるハンダシートの構造及びその供給技術を改良した半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ウエハの裏面へハンダを供給する方法としては、蒸着法が用いられている。しかし、蒸着法ではハンダの成膜速度が遅いため、蒸着時間が長くかかり、供給するハンダ厚さとしては生産性を考慮すると10μm以上は困難となっている。
【0003】
また、ウエハをダイシングして半導体素子を作成する際に、その素子サイズが5mm角以上の大面積素子になると、ダイボンド材としてのハンダに応力緩和性が求められる。このため、ハンダの厚さとしては10μm〜60μmが必要となる。従って、蒸着法でのハンダ供給では対応できないものとなっている。
【0004】
そこで、図6(a)に示すように、ハンダシート21を用意し、このハンダシート21を図6(b)に示すように、ウエハ22の裏面に対向させ、図6(c)に示すように、ウエハ22の裏面に積層して減圧熱プレスで接着することによりハンダを一括供給する方法が考案されている。
【0005】
図7は、上記したハンダシート21を用いての半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【0006】
まず、ハンダシート21を作製し(ステップS11)、このハンダシート21をウエハ22の裏面に積層し(ステップS12)、ついで、ハンダシート21を熱圧着プレスによりウエハ22の裏面に熱圧着する(ステップS13)。こののち、ウエハ22をハンダシート21とともに、ダイシングして半導体素子を作成し(ステップS14)、この半導体素子をリードフレームにダイボンデンィングする(ステップS15)。ついで、半導体素子をワイヤでリードフレームに結線してワイヤボンディングし(ステップS16)、こののち、樹脂で半導体素子をモールドして(ステップS17)半導体装置の製造を終える。
【0007】
ところで、従来のハンダシート21の製造方法は、図6(a)に示すように、めっき基材であるSUS板24に所望の組成のハンダをめっき処理してハンダシート21を作成したのち、このハンダシート21をSUS板24から剥離し、もしくは、圧延により所望の組成のハンダシートを製造している。
【0008】
そして、上記したように、ハンダシート21とウエハ22を積層して減圧熱プレスを行い、ハンダシート21とウエハ22とを熱圧着させることにより、ウエハ22の裏面にハンダを供給する。この方法によれば、ハンダシート21の厚さを任意の厚さに作製することにより、任意のハンダ量の供給が可能となる(例えば、特許文献1参照。)。
【0009】
【特許文献1】
特願2001−290727号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように製造されたハンダシート21を用いて熱圧着を行うと、ウエハ22とハンダシート21との接着強度が弱いという問題があった。接着強度が弱いとダイシング時に、ハンダシート21が剥離するという不具合が生じる。
【0011】
ところで、ウエハ22の裏面にはAuが蒸着がされており、ハンダシート21とウエハ22の裏面の接着強度は、ハンダ中のSnの濃度に依存し、Snの濃度が高くなると接着強度が強くなる。
【0012】
しかし、パワートランジスタ、パワーICのダイボンド材としては融点が300℃以上のハンダが必要とされるため、PbSn系ハンダシート全体としてのSn濃度は約6%以下であることが求められ、満足な接着強度を得ることができないものとなっていた。
【0013】
本発明は、上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ハンダ全体の組成を変えることなく、ウエハ裏面にハンダシートを強固に接着できるようにした半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載のものは、Sn濃度を6wt%未満とする第1のハンダ層とSn濃度を7wt%以上とを有する第2のハンダ層を積層してハンダシートを構成する工程と、前記ハンダシートをその第2のハンダ層がウエハの裏面に接合する状態で熱圧着させる工程と、前記ハンダシートが圧着されたウエハを前記ハンダシートとともにダイシングして半導体素子及びハンダ片を形成する工程と、前記ダイシングされた半導体素子をハンダ片を介してリードフレームにダイボンディングする工程とを具備する。
【0015】
請求項5記載のものは、Sn濃度を6wt%未満とする第1のPbSn系ハンダとSn濃度を7wt%以上とする第2のPbSn系ハンダとを有するハンダシートを構成する工程と、前記ハンダシートをその第2のPbSn系ハンダがウエハの裏面に接合する状態で熱圧着させる工程と、前記ハンダシートが圧着されたウエハを前記ハンダシートとともにダイシングして半導体素子及びハンダ片を形成する工程と、前記ダイシングされた半導体素子をハンダ片を介してリードフレームにダイボンディングする工程と、前記ダイボンディングされた半導体素子と前記リードフレームとをワイヤで結線する工程と、前記半導体素子、ワイヤを全体的に覆うようにモールド材でモールドする工程とを具備する。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して詳細に説明する。
【0017】
図1は本発明の一実施の形態である半導体装置を示す概略的構成図である。
【0018】
図中1aは半導体素子で、この半導体素子1aはハンダ片10aを介してフレーム3にダイボンディングされている。半導体素子1aはワイヤ4を介してフレーム3に結線され、樹脂5により全体的にモールドされている。
【0019】
次に、上記した半導体装置の製造方法について図2及び図3さらに図4のフローチャートに基づいて説明する。
【0020】
まず、図2(a)に示すように、めっき基材であるSUS板6上にPb2Snめっき(以下、第1のハンダ層という)8を27.8μm施す(ステップS1)。こののち、図2(b)に示すように、第1のハンダ層8上にSnめっき(以下、第2のハンダ層という)9を2.2μm施して厚さ30μmのハンダシート10を構成する(ステップS2)。
【0021】
この2層のハンダシート10の組成および厚さの構成としては、2層のハンダ層8,9が溶融して均一になった時に、ハンダ全体のSn濃度が6wt%以下になるように構成されていればよい。例えばPb2Snを18.3μm、Pb20Snを11,7μmとする2層構成や、Pbを27.3μm、Snを2.7μmとする2層構成であってもよい。
【0022】
また、めっき基材としてはSUS板6に限らず、めっき後にハンダシート10が剥離し易い材質であればよく、例えば、AlやTiであってもよい。
【0023】
このようにハンダシート10を構成したのち、図2(c)に示すように、ハンダシート10をSUS板6から剥離する(ステップS3)。ハンダシート10の全体の厚さとしては、10μm〜60μmの範囲が適当である。
【0024】
ついで、図2(d)に示すように、ハンダシート10のSn濃度の高い第2のハンダ層9の上面をウエハ12の裏面に対向させ(ステップS4)、減圧熱プレスを行う(ステップS5)。
【0025】
この減圧熱プレス加工は、図5に示すようなプレス装置14の加圧部によって行なわれる。
【0026】
即ち、ヒーターを内蔵して対向配置される下型15と上型16との間に、ハンダシート10、ウエハ12を積み重ねた状態で位置合わせし、下型15、上型16の双方にそれぞれ、順次、クラフト紙17、SUS板18、PTFE樹脂の緩衝材19を配置し、ハンダシート10、ウエハ12を緩衝材19介して積層状態のまま、真空中で、なおかつ、ハンダ融点以下の温度、例えば210℃で加圧(50〜150kg/cm2)する。
【0027】
加圧時間は5〜15分である。この減圧熱プレスにより、図2(e)に示すように、ハンダシート10がウエハ12に熱圧着される。
【0028】
このように、ハンダシート10をウエハ12に熱圧着したのち、図2(f)に示すように、ウエハ12をハンダシート10とともに素子サイズにダイシングする(ステップS6)。そして、このダイシングにより個片化された半導体素子12aのハンダ片10aを図3(a)に示すようにリードフレーム3に対向させ、図3(b)に示すようにリードフレーム3にダイボンディングする(ステップS7)。
【0029】
ダイボンディング工程では、リードフレーム3が加熱されて、ハンダ片10aが溶融し、ハンダ片10a中のSnの濃度は均一になる。本実施例の場合、Sn濃度は6wt%になる。
【0030】
こののち、図3(c)に示すように、AuワイヤもしくはAlワイヤ4でワイヤボンディングし(ステップS8)、図3(d)に示すように、樹脂5で全体的にモールドする(ステップS9)。以上の工程により半導体装置が得られる。
【0031】
上記したように製造した半導体装置を用いて温度サイクル試験を行ったところ、1000サイクル経過後も、規定の電気特性を有することを確認した。
【0032】
表1は、Sn濃度の異なるハンダシートを用いて、ダイシング時におけるハンダシートの剥離不良を評価した結果を示すものである。
【0033】
【表1】
【0034】
この表1からも分かるように、Snの濃度が高いハンダシートは良好な接着性を示し、Sn濃度7wt%以上のハンダシートでは剥離の問題が発生しない。
【0035】
そこで、本発明では、ハンダシート10をSn濃度が6wt%未満の第1のハンダ層8とSn濃度が7wt%以上の第2のハンダ層9の2層構造にし、Sn濃度の高い第2のハンダ層9の面をウエハ裏面に接合して減圧熱プレスしている(ただし、ハンダ全体としてはSn濃度6wt%以下に制御されている)。
【0036】
従って、ウエハ裏面とハンダシート10とを強固に接着でき、ダイシング時におけるハンダシート10の剥離を防止することができる。
【0037】
また、ダイシングされた半導体素子12aを、図3(b)に示すように、ハンダ片10aを介して加熱したリードフレーム3にダイボンディングすると、ハンダ片10aが溶融し、ハンダ片10a中のSn濃度が均一となる。ハンダ片10aの組成は全体としてSn濃度6wt%以下に制御されているため、300℃以上の融点を有し、後工程でハンダ片10aが再溶融することはない。
【0038】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限られるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形実施可能なことは勿論である。
【0039】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ハンダシートとウエハ裏面とを強固に接着することができ、ダイシング時に剥離することがない。
【0041】
また、ダイボンディング後のハンダ片の融点を所定温度(300℃)以上に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置を示す構成図。
【図2】同半導体装置の製造工程を示す図。
【図3】同半導体装置の製造工程を示す図。
【図4】同半導体装置の製造工程を示すフローチャート図。
【図5】同半導体装置の製造に用いらるウエハとハンダシートとを接着させるためのプレス装置を示す構成図。
【図6】従来の半導体装置の製造工程を示す図。
【図7】従来の半導体装置の製造工程を示すフローチャート図。
【符号の説明】
3…リードフレーム、8…第1のPbSn系ハンダ(第1のハンダ層)、9…第2のPbSn系ハンダ(第2のハンダ層)、10…ハンダシート、10a…ハンダ片、12…ウエハ、12a…半導体素子。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, die bonding in a process of manufacturing a power transistor and a power IC, and more particularly, to a structure of a solder sheet to be supplied to the back surface of a wafer and a method of manufacturing a semiconductor device in which the technique of supplying the solder sheet is improved.
[0002]
[Prior art]
Generally, a vapor deposition method is used as a method for supplying solder to the back surface of a wafer. However, in the vapor deposition method, since the deposition rate of the solder is slow, the vapor deposition time is long, and the thickness of the supplied solder is difficult to be 10 μm or more in consideration of productivity.
[0003]
Further, when a semiconductor element is formed by dicing a wafer and the element size becomes a large area element having a size of 5 mm square or more, the solder as a die bonding material is required to have stress relaxation. For this reason, the thickness of the solder needs to be 10 μm to 60 μm. Therefore, it cannot be dealt with by the solder supply by the vapor deposition method.
[0004]
Therefore, as shown in FIG. 6A, a
[0005]
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described
[0006]
First, a
[0007]
By the way, as shown in FIG. 6A, the conventional method for manufacturing the
[0008]
Then, as described above, the
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2001-290727
[Problems to be solved by the invention]
However, when thermocompression bonding is performed using the
[0011]
By the way, Au is vapor-deposited on the back surface of the
[0012]
However, since a die bonding material for a power transistor or a power IC requires a solder having a melting point of 300 ° C. or more, the Sn concentration of the PbSn-based solder sheet as a whole is required to be about 6% or less, and satisfactory adhesion is required. The strength could not be obtained.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a semiconductor device in which a solder sheet can be firmly adhered to the back surface of a wafer without changing the composition of the entire solder. To provide.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a solder sheet is formed by laminating a first solder layer having a Sn concentration of less than 6 wt% and a second solder layer having a Sn concentration of 7 wt% or more. Configuring, soldering the solder sheet in a state where the second solder layer is bonded to the back surface of the wafer, and dicing the soldered sheet together with the solder sheet to form a semiconductor element and solder. Forming a piece, and die bonding the diced semiconductor element to a lead frame via a solder piece.
[0015]
6. A solder sheet comprising: a first PbSn-based solder having an Sn concentration of less than 6 wt%; and a second PbSn-based solder having a Sn concentration of 7 wt% or more, and the solder. A step of thermocompression bonding the sheet in a state where the second PbSn solder is bonded to the back surface of the wafer; and a step of dicing the wafer with the solder sheet pressed together with the solder sheet to form semiconductor elements and solder pieces. A step of die-bonding the diced semiconductor element to a lead frame via a solder piece; a step of connecting the die-bonded semiconductor element to the lead frame with a wire; Molding with a molding material so as to cover the surface.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
[0018]
In the figure,
[0019]
Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor device will be described with reference to the flowcharts of FIGS.
[0020]
First, as shown in FIG. 2A, Pb2Sn plating (hereinafter, referred to as a first solder layer) 8 is applied to the SUS plate 6 serving as a plating base material at 27.8 μm (Step S1). Thereafter, as shown in FIG. 2B, Sn plating (hereinafter, referred to as a second solder layer) 9 is applied to the
[0021]
The composition and thickness of the two-layered
[0022]
Further, the plating base material is not limited to the SUS plate 6, but may be any material as long as the
[0023]
After the
[0024]
Next, as shown in FIG. 2D, the upper surface of the
[0025]
This reduced pressure hot pressing is performed by a pressurizing section of a press device 14 as shown in FIG.
[0026]
That is, the
[0027]
Pressurization time is 5 to 15 minutes. As shown in FIG. 2E, the
[0028]
After the
[0029]
In the die bonding step, the
[0030]
Thereafter, as shown in FIG. 3 (c), wire bonding is performed with an Au wire or an Al wire 4 (step S8), and as shown in FIG. 3 (d), the whole is molded with a resin 5 (step S9). . Through the above steps, a semiconductor device is obtained.
[0031]
When a temperature cycle test was performed using the semiconductor device manufactured as described above, it was confirmed that the semiconductor device had specified electrical characteristics even after 1000 cycles.
[0032]
Table 1 shows the results of evaluating poor peeling of the solder sheet during dicing using solder sheets having different Sn concentrations.
[0033]
[Table 1]
[0034]
As can be seen from Table 1, a solder sheet having a high Sn concentration shows good adhesiveness, and a solder sheet having a Sn concentration of 7 wt% or more does not cause a problem of peeling.
[0035]
Therefore, in the present invention, the
[0036]
Therefore, the back surface of the wafer and the
[0037]
When the diced
[0038]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the gist.
[0039]
Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the solder sheet and the back surface of the wafer can be firmly bonded, and do not peel off during dicing.
[0041]
Further, the melting point of the solder piece after die bonding can be maintained at a predetermined temperature (300 ° C.) or higher.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a view showing a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 3 is a view showing a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 4 is a flowchart showing a manufacturing process of the semiconductor device.
FIG. 5 is a configuration diagram showing a press device for bonding a wafer and a solder sheet used in manufacturing the semiconductor device.
FIG. 6 is a view showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.
FIG. 7 is a flowchart showing a conventional semiconductor device manufacturing process.
[Explanation of symbols]
3 lead frame, 8 first PbSn-based solder (first solder layer), 9 second PbSn-based solder (second solder layer), 10 solder sheet, 10a solder piece, 12 wafer , 12a... Semiconductor elements.
Claims (5)
前記ハンダシートをその第2のハンダ層がウエハの裏面に接合する状態で熱圧着させる工程と、
前記ハンダシートが圧着されたウエハを前記ハンダシートとともにダイシングして半導体素子及びハンダ片を形成する工程と、
前記ダイシングされた半導体素子をハンダ片を介してリードフレームにダイボンディングする工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。Forming a solder sheet having a first solder layer having a Sn concentration of less than 6 wt% and a second solder layer having a Sn concentration of 7 wt% or more;
Thermocompression bonding the solder sheet in a state where the second solder layer is bonded to the back surface of the wafer;
Dicing the wafer with the solder sheet crimped together with the solder sheet to form semiconductor elements and solder pieces;
A step of die-bonding the diced semiconductor element to a lead frame via a solder piece;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記ハンダシートをその第2のPbSn系ハンダがウエハの裏面に接合する状態で熱圧着させる工程と、
前記ハンダシートが圧着されたウエハを前記ハンダシートとともにダイシングして半導体素子及びハンダ片を形成する工程と、
前記ダイシングされた半導体素子をハンダ片を介してリードフレームにダイボンディングする工程と、
前記ダイボンディングされた半導体素子と前記リードフレームとをワイヤで結線する工程と、
前記半導体素子、ワイヤを全体的に覆うようにモールド材でモールドする工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。Forming a solder sheet having a first PbSn-based solder having an Sn concentration of less than 6 wt% and a second PbSn-based solder having a Sn concentration of 7 wt% or more;
Thermocompression bonding the solder sheet in a state where the second PbSn solder is bonded to the back surface of the wafer;
Dicing the wafer with the solder sheet crimped together with the solder sheet to form semiconductor elements and solder pieces;
A step of die-bonding the diced semiconductor element to a lead frame via a solder piece;
Connecting the die-bonded semiconductor element and the lead frame with a wire,
Molding a semiconductor device and a wire with a molding material so as to entirely cover the semiconductor element and the wire.
Priority Applications (1)
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CN109979879A (en) * | 2019-03-29 | 2019-07-05 | 长江存储科技有限责任公司 | Manufacturing method for semiconductor chips |
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- 2003-04-25 JP JP2003121632A patent/JP2004327798A/en active Pending
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CN109979879A (en) * | 2019-03-29 | 2019-07-05 | 长江存储科技有限责任公司 | Manufacturing method for semiconductor chips |
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