JP2008251786A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置の信頼性を向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】主面（第１の主面）３ａと、主面３ａの反対側に位置する主面（第２の主面）３ｂとを備えた半導体チップ（第１半導体チップ）３と、半導体チップ３を支持するリードフレーム（支持基材）と、半導体チップ３の主面３ｂに固着された樹脂フィルム（第１フィルム層）７と、半導体チップ３をリードフレームに固着する接着材（第１接着材層）８とを備え、接着材８のヤング率を樹脂フィルム７のヤング率よりも小さくなるように構成する
【選択図】図３

Description

本発明は、支持基材に半導体チップを固着させる半導体装置技術に関し、特に、半導体装置の支持基材の変形抑制に適用して有効な技術に関するものである。

半導体装置の製造工程において、半導体チップを例えばリードフレームなどの支持基材に固着させる（ペレットボンディング）方法として、ペースト状の接着材（例えばＡｇペースト）を介して固着させる方法がある。

また、別のペレットボンディング方法として半導体チップの裏面にシート状あるいはテープ状の接着用フィルム（ＤＡＦ（Die Attach Film）と呼ばれる）を貼り付け、これを溶融させることにより支持基材と固着させる方法がある。

例えば特開２００４−３９９９２号公報（特許文献１）には、ダイボンディングフィルムと半導体チップとが接着されたダイボンディングフィルム付き半導体チップが記載されている。
特開２００４−３９９９２号公報

本発明者がペレットボンディング技術について検討した所、上記方法には以下のような課題があることを見出した。

半導体チップの支持基材には大きく分けて、ダイパッド部とリード部とを有するリードフレームタイプと、回路配線が形成された配線基板を支持基材として用いる基板タイプのものがある。

リードフレームタイプの半導体装置においては、一般にペースト状の接着材を介して半導体チップを支持基材であるリードフレームのダイパッド部に固着する方法が採用される。

一方、基板タイプの半導体装置においては、半導体装置の小型化に適していることから、半導体チップにＤＡＦテープを予め貼付けておき、このＤＡＦテープを介して支持基材である配線基板に直接固着する方法が採用される。

ここで、生産効率を向上させるため、このリードフレームタイプ、基板タイプに関わらず、半導体チップ部品を兼用化する場合がある。すなわち、リードフレームタイプの半導体装置において、ＤＡＦテープが予め貼られた半導体チップのＤＡＦテープを直接ダイパッド部に貼付けて実装する場合がある。

このように、リードフレームタイプ、基板タイプに関わらず、ＤＡＦテープが予め貼られた半導体チップを実装することにより、製造工程上の自由度を向上させることができる。

ところが、ＤＡＦテープが予め貼られた半導体チップのＤＡＦテープをリードフレームタイプの半導体装置のダイパッド部に直接貼付ける場合、以下のような問題がある。

半導体チップを搭載した半導体装置は、例えばプリント配線基板などの実装基板に、はんだ等を介して電気的に接続される。はんだ付けは、はんだリフローによって行われるが、はんだを溶融させるため、リフロー時の最高温度は２１０℃から２６０℃程度に達する。

ＤＡＦテープは、このリフロー時に与えられる熱ストレスにより変形し、反りが生じ易い。このため、ＤＡＦテープとダイパッド部との接着強度が強いと、リードフレームがＤＡＦテープに引っ張られてＤＡＦテープに倣って反ってしまうという問題が生じる。

半導体装置のリードフレームが反ると、例えば外部リードなど、半導体装置の外部接続端子の位置が所定の位置からずれてしまう。半導体装置を搭載した電子機器の小型化にともない、半導体装置の実装領域は狭小化しており、外部接続端子の位置精度が低下すると、実装強度不良や接続不良などを引き起こす可能性がある。

このように実装強度不良や、電気的接続不良が発生し易くなると、半導体装置の信頼性が低下する。

また、半導体チップをペースト状の接着材を介してリードフレームや配線基板などの支持基材に固着する方法には以下のような問題がある。

半導体チップを支持基材にペレットボンディングする場合、ダイシングにより個片化された半導体チップを、ウエハの下面からニードルピンなどのピックアップ治具によって突き上げてウエハから分離させる。次いで、コレットなどの吸着治具を用いて、支持基材上の所定の位置に搬送して戴置する。この際、ピックアップ治具や吸着治具が半導体チップに接触し、機械的ストレスを与えるため、半導体チップに割れ、あるいは欠け等が生じることがある。

半導体チップは、半導体チップを搭載した電子機器の小型化に伴い、年々薄型化が図られる傾向にある。また、半導体チップの高機能化に伴い、半導体チップの平面積は大きくなっている。このように大平面積で薄型の半導体チップにおいては、ピックアップ時の割れ、あるいは欠け等が特に大きな問題となる。すなわち、割れや欠けが発生すると半導体装置の信頼性が低下する。

本願発明の目的は、半導体装置の信頼性を向上させることができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、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。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

すなわち、本発明は、第１の主面と、前記第１の主面の反対側に位置する第２の主面とを備えた半導体チップと、前記半導体チップを支持する支持基材と、前記半導体チップの前記第２の主面に固着されたフィルム層と、前記半導体チップを前記支持基材に固着する接着材層とを備え、前記接着材層のヤング率を前記フィルム層のヤング率よりも小さくなるように構成するものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

すなわち、本発明によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができる。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
半導体装置の支持基材には大きく分けて、ダイパッド部とリード部とを有するリードフレームタイプと、回路配線が形成された配線基板を支持基材として用いる基板タイプのものがある。本実施の形態１では、半導体装置の例としてリードフレームタイプの支持基材を備える半導体装置であるＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）について説明する。

図１は本実施の形態１の半導体装置の平面図、図２は図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は図２に示す半導体装置の接着材層周辺を拡大した拡大断面図、図４は図１に示す半導体装置の封止体を透過して見た平面図、図５は図４に示す半導体装置の半導体チップ、ワイヤ、およびフィルム層を透過して見た平面図である。

図１において、本実施の形態１の半導体装置１００は半導体チップが、例えばレジンなどの封止樹脂１により封止されたＴＳＯＰである。封止樹脂１の内部からは、リードフレーム（支持基材）のリード部２が導出され、延在している。

なお、図１では、図１が記載される紙面に対して左右に８本ずつ（計１６本）のリード部２が導出されているが、導出されるリード部２の位置や本数はこれに限定されない。特に近年、半導体装置の高機能化にともない、半導体装置の外部接続端子であるリード部２の配置ピッチは狭まり、半導体装置１個当りのリード部２の数は増加する傾向にある。

本実施の形態１では説明を容易にするため、半導体装置１個当りのリード部２の数が比較的少ない半導体装置について説明するが、半導体装置１個当りのリード部２の数が数十から百以上である半導体装置に適用しても良い。

図２に示すように、半導体装置１００は半導体チップ（第１半導体チップ３）と半導体チップ３を支持するリードフレームのダイパッド部４とを備えている。半導体チップ３は主面（第１の主面）３ａと、主面３ａの反対側に位置する主面（第２の主面）３ｂを備えている。

半導体チップ３の主面３ａにはチップ電極端子５が形成されている。このチップ電極端子５は図４に示すように半導体チップ３の主面３ａに複数個（本実施の形態１では１６個）形成されている。また、図２〜図４に示すように、複数のチップ電極端子５は導電性部材であるワイヤ６を介してリード部２に各々電気的に接続されている。

また、図３に示すように、半導体チップ３の主面３ｂには樹脂フィルム（第１フィルム層）７が固着されている。樹脂フィルム７は、例えば、ポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂で構成されるフィルムを例示することができる。樹脂フィルム７は半導体チップ３の主面３ｂの全面を覆うように固着されている。

この樹脂フィルム７は、ウエハから半導体チップ３をピックアップして支持基材上にマウントする際、半導体チップ３に割れ、欠けなどの不良が発生することを抑制する保護層として機能する（樹脂フィルム７が半導体チップ３を保護する機能については、半導体装置１００の製造方法を説明する際に詳述する）。このため、半導体チップ３の主面３ｂから剥離されないように固着されていれば良い。

したがって、樹脂フィルム７が備える面であって、半導体チップ３の主面３ｂに対向する面７ａは主面３ｂとの接着強度を確保するために必要な程度の粘着性を有している。他方、面７ａの反対側に位置する面７ｂは粘着性を有しているか否かは問わない。

つまり、樹脂フィルム７としては面７ａ側に粘着層を有し、面７ｂ側は粘着性を有しない２層構造としても良いし、フィルム全体が粘着性を有する１層構造としても良い。あるいは、ポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂をフィルム基体として、面７ａ側および面７ｂ側を粘着層で挟んだ３層以上の構造としても良い。あるいは、半導体チップ３の主面３ｂをダイパッド部４と電気的に接続する必要が有る場合は、導電性フィルムとしても良い。

樹脂フィルム７としてＤＡＦ（Die Attach Film）とよばれる上面７ａおよび下面７ｂが粘着性材料で構成されたものを用いれば、本実施の形態１の半導体装置１００の構造とは異なるが、半導体チップ３を支持基材に直接固着することもできる。このため、半導体装置の構造によらず、半導体チップ３を兼用することができるので、製造工程の自由度を向上させることができる。

次に、本実施の形態１の半導体装置１００は、図５に示すように、リードフレームのダイパッド部４の平面は、枠状に形成されている。

レジンなどの封止樹脂１と金属材料であるダイパッド部４との接着強度は、封止樹脂１と半導体チップ３、あるいは樹脂フィルム７との接着強度と比較して低い。このため、ダイパッド部４を単なる四角形として、半導体チップ３の主面３ｂの全面を覆うように配置した場合、ダイパッド部４と封止樹脂１との接着強度が低下するので、封止樹脂１の剥離が問題となることがある。

半導体装置１００はリードフレームのダイパッド部４を枠状とすることにより、封止樹脂１と半導体チップ３あるいは樹脂フィルム７の接着面積を広くとることができるので、接着強度を向上させることが可能となる。このため、封止樹脂１と半導体チップ３の密着性が向上するので、半導体装置１００の信頼性を向上させることが可能となる。

また、枠状のダイパッド部４の上面には接着材（第１接着材層）８が塗布されている。図２に示す半導体チップ３は接着材８を介して枠状に形成されたダイパッド部４に固着されている。樹脂フィルム７は接着材８に直接貼り付いている。すなわち、樹脂フィルム７と接着材８とは接触している。

この接着材８は、ペースト状の接着材８を枠状のダイパッド部４に塗布した後、加熱することにより熱硬化させたものである。ペースト状の接着材８としては、ポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂を主材とする絶縁性の樹脂ペーストや前記樹脂ペーストに銀（Ａｇ）などの金属粒子をフィレットとして混入し、分散させた導電性のＡｇペーストなどを例示することができる。

ところで、半導体装置１００は、例えばプリント回路基板などに実装されるが、実装方法としては、リフローによりはんだ等の接合材料を介して回路基板に実装する方法が一般的である。このリフロー工程では、最高到達温度が２１０℃から２６０℃程度に達するまで加熱される。

樹脂フィルム７の線膨張係数はダイパッド部４や半導体チップ３の線膨張係数と比較して大きいため、リフロー工程で半導体装置１００が高温に加熱されると、樹脂フィルム７はダイパッド部４や半導体チップ３よりも大きく変形する。

より詳しくは、樹脂フィルム７の端部（外周部）が中央部と比較して上方に持ち上げられるように変形する。すなわち、樹脂フィルム７に反りが生じる。このため、樹脂フィルム７が直接ダイパッド部４と強固に固着されている場合、リードフレームのダイパッド部４およびリード部２が樹脂フィルム７の変形に倣って変形してしまう。

リード部２は半導体装置１００の外部接続端子となるので、リード部２が変形すると、リード部２の位置が所定の位置からずれるため、電気的接続不良などの実装不良の問題を引き起こす原因となる。前述の通り、半導体装置は狭ピッチ、多ピン化が進んでおり、リード部２が僅かに変形した場合であっても、電気的接続不良の原因となる可能性がある。

本実施の形態１によれば、半導体チップ３はダイパッド部４に接着材８を介して接続されている。また、樹脂フィルム７とダイパッド部４とは直接固着されていない。このため、リフロー工程で樹脂フィルム７に反りが生じた場合でも、ダイパッド部４およびリード部２がこれに倣って直ちに変形する現象を抑制することが可能となる。

次に、樹脂フィルム７と接着材８のヤング率について説明する。前述の通り、樹脂フィルム７は、シート状、あるいはテープ状に形成された樹脂であるが、このシート状あるいはテープ状に形成し、その状態を維持しながら半導体チップ３に貼付けるためには、ある程度フィルムを硬くする必要がある。このため、樹脂フィルム７のヤング率はシート状あるいはテープ状に形成するために必要な所定の値以下にはすることができない。

他方、ペースト状の接着材８は前記したように、ベースとなる樹脂ペーストにはポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂を主材としており、樹脂フィルム７のフィルム基体となる材料と同様な材料を用いている。

しかし、接着材８は樹脂フィルム７のようにシート状あるいはテープ状に形成する必要がないので、その硬さは任意に設定することが可能となる。本実施の形態１では、接着材８の硬さは樹脂フィルム７よりも柔らかくすることができる。

すなわち、硬化後の接着材８のヤング率は樹脂フィルム７のヤング率よりも小さくなるように添加材料が適宜選択されている。本実施の形態１では、樹脂フィルム７の硬化後のヤング率が１００ＭＰａ（メガパスカル）であるのに対し接着材８の硬化後のヤング率が１ＭＰａとなるように設定した。

接着材８のヤング率を樹脂フィルム７のヤング率よりも小さくすることにより、接着材８は樹脂フィルム７よりも外力に対して伸びやすくなる。このため、樹脂フィルム７がリフローにより反ったとしても、接着材８が伸びるので、樹脂フィルム７がダイパッド部４およびリード部２を引っ張る力を吸収して、ダイパッド部４およびリード部２の変形を抑制することができる。

半導体装置１００は半導体チップ３が接着材８を介してダイパッド部４に固着されているため、樹脂フィルム７のみで固着されている半導体装置と比較してリフロー時のリード部２の変形を抑制することができる。このため、半導体装置の信頼性を向上させることが可能となる。

次に、本実施の形態１の半導体装置１００の製造方法について説明する。図６は半導体チップ領域に区画されたウエハを上面から見た平面図、図７は図６に示すウエハの断面図である。

（ａ）まず、図６に示すようなウエハ１１を準備する。ウエハ１１は図６に示すダイシングライン１２に沿って複数の（図６では３４個）半導体チップ領域に区画されている。このダイシングライン１２で区画された半導体チップ領域の１個が図４に示す半導体チップ３となる。

なお、図６では、ウエハ１１が半導体チップ領域毎に区画された状態を解りやすくするため、１個の半導体チップ領域を大きく示したので、１個のウエハ１１が、３４個の半導体チップ領域に区画されているが、区画数はこれに限定されない。区画数はウエハ１１の面積と所望の半導体チップ領域１個の平面積により決定される。

また、図６には図示していないが、各半導体チップ領域の上側の主面には、図４に示すようなチップ電極端子５が既に形成されている。

また、図７に示すようにウエハ１１は主面３ａおよび主面３ａとは反対側に位置する主面３ｂとを備えている。このウエハ１１の主面３ａおよび主面３ｂは、個片化された後、図２および図３に示す半導体チップ３の主面３ａおよび主面３ｂとなる。なお、図７においても、図６と同様に図示は省略したが、各半導体チップ領域の主面３ａには、図２および図３に示すようなチップ電極端子５が形成されている。

また、図７に示すようにウエハ１１の主面３ｂには、樹脂フィルム７が固着されている。この樹脂フィルム７が個片化されると図２および図３に示す樹脂フィルム７となる。

ウエハ１１を図６および図７に示すダイシングライン１２に沿って個片化する。個片化の方法としてはダイシングブレードを用いた機械的ダイシングやレーザによるダイシングなどを例示することができる。

なお、ウエハ１１を個片化するタイミングは、後述する（ｄ）工程の前であれば順序は限定されない。

（ｂ）次に支持基材であるリードフレームを用意する。図８は、本実施の形態１のリードフレームの一部がペレットボンディングステージに戴置された状態を示す要部拡大平面図、図９は図８に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図８において、リード部２およびダイパッド部４を備えるリードフレーム１３は、ペレットボンディングを行うためのペレットボンディングステージ１４上に戴置されている。またリードフレーム１３はダイパッド部４から延在する吊りリード部１５を備えている。

このリードフレーム１３を用意する工程では、吊りリード部１５とリード部２とは図８に示した領域よりも外周側でダムバーおよびリードフレーム１３の外周枠により固定されており（図示せず）、リード部２、ダイパッド部４、および吊りリード部１５は一体構造をなしている。

また、図９に示すようにダイパッド部４がペレットボンディングステージ１４に接するように戴置されており、リード部２はペレットボンディングステージ１４に接していない。リード部２は前記ダムバーおよびリードフレーム１３の外周枠により支持されている。

（ｃ）次にリードフレームのダイパッド部４の一方の面にペースト状の接着材を塗布する。図１０はダイパッド部にペースト状の接着材を塗布した状態を示す平面図である。

図１０において、枠状のダイパッド部４の上部にペースト状の接着材８を塗布する。塗布する方法としては、スクリーン印刷法や、ディスペンサにより枠状のダイパッド部４に沿ってペースト状の接着材８を塗布する方法を採用することができる。

（ｄ）次に（ａ）工程で、ウエハ１１から個片化された半導体チップ３を分離して、ダイパッド部４上に搬送する。個片化された半導体チップ３を分離する方法としては、図７に示す半導体チップ３の下主面３ｂ側からニードルピン（突き上げピン）と呼ばれる梁などのピックアップ治具で突き上げることにより他の半導体チップ３と分離する方法がある。

この時、半導体チップ３の主面３ｂが露出していると、半導体チップ３はピックアップ治具からの機械的ストレスを受けるため、半導体チップ３に割れや欠けなどの不具合が発生するおそれがある。また、半導体チップ３の主面３ｂに傷がつく可能性がある。

本実施の形態１の半導体チップ３は主面３ｂに樹脂フィルム７が固着されているので、半導体チップ３とピックアップ治具とが直接接触しない。このため半導体チップ３の割れや欠けを抑制することができる。

また、搬送手段としては、コレットなどの吸着治具を用いて半導体チップ３を吸着し、所定の位置に搬送する方法を例示することができる。このコレットは例えば、半導体チップ３をバキュームで吸引することにより吸着する。

搬送時にも、半導体チップ３は吸着治具から、機械的ストレスを受け、割れや欠けなどの不具合が発生する可能性がある。しかし、本実施の形態１の半導体チップ３は主面３ｂに樹脂フィルム７が固着されている。

樹脂フィルム７は主面３ｂを被覆するように形成されているので、半導体チップ３の損傷を抑制するサポートフィルムとして機能する。このため、吸着時の半導体チップ３の割れや欠けを抑制することが可能となる。

特に、半導体チップ３には薄型化が要求されており、半導体チップ３の厚さが１００μｍ（ミクロン）以下の半導体チップ３も存在する。このような薄型の半導体チップ３をウエハ１１から分離して搬送する工程においては、割れや欠けなどの不具合はより発生し易い。

しかし、このような薄型の半導体チップ３であっても、主面３ｂに樹脂フィルム７を形成することにより、分離、搬送工程で割れや欠けなどの不具合発生を抑制することができる。すなわち、半導体装置１００の信頼性を向上させることが可能となる。

図１１は半導体チップ３をダイパッド部４の上に戴置した状態を示す断面図である。半導体チップ３をペレットボンディングステージ１４上の所定の位置まで搬送した後、図１１に示すように、半導体チップ３の主面３ｂと、（ｃ）工程で前記ペースト状の接着材８が塗布されたダイパッド部４の面４ａとを対向させた状態で、ダイパッド部４に戴置する。

（ｅ）次に、接着材８を加熱硬化させ、半導体チップ３をダイパッド部４に固着する。この固着工程で半導体チップ３は樹脂フィルム７および接着材８を介してダイパッド部４に固着される。

この固着工程で、接着材８は熱硬化するが、硬化後の接着材８は樹脂フィルム７よりも柔らかい。硬化後の接着材８のヤング率は樹脂フィルム７のヤング率よりも小さくなるように接着材８に混合する添加材料を予め調製する。

（ｆ）次に、半導体チップ３の主面３ａに形成されたチップ電極端子５とリードフレーム１３のリード部２とを導電性部材であるワイヤ６で各々電気的に接続する。図１２は半導体チップ３およびリードフレーム１３をワイヤボンディングステージ１６上に戴置してワイヤボンディングを行う状態を示す断面図である。

本工程では、リードフレーム１３に固着された半導体チップ３をリードフレーム１３ごとワイヤボンディングステージ１６に移送する。半導体チップ３の主面３ａに形成されたチップ電極端子５とリードフレーム１３のリード部２とをそれぞれワイヤ６により電気的に接続する。

（ｇ）次に、ワイヤ６や半導体チップ３などをレジンなどの封止樹脂１で封止する。半導体チップ３はリードフレーム１３に固着された状態で封止される。封止方法としては、封止用金型を用いたインジェクションモールドなどを例示することができる。

（ｈ）半導体チップ３を封止した後、リードフレーム１３のダムバーおよびリードフレーム１３の外周枠を切断する。この切断工程では、リードフレーム１３のダムバーおよび外周枠、吊りリード部１５の一部（封止樹脂１から導出された部分）を切断する。

また、リード部２を所定の形状に曲げ加工して、図１および図２に示す半導体装置１００が完成する。

本実施の形態１の製造方法によれば、予め樹脂フィルム７を固着させた半導体チップ３をダイパッド部４にボンディングするので、半導体チップ３を搬送する際の割れや欠けを抑制することができる。このため、半導体装置１００の信頼性を向上させることができる。

また、樹脂フィルム７を直接ダイパッド部４に固着するのではなく、硬化後のヤング率が樹脂フィルム７の硬化後のヤング率よりも小さい接着材８を介してダイパッド部４に固着する。

このため、半導体装置１００をプリント回路基板などに実装する際のリフロー工程で、樹脂フィルム７に熱収縮による反りが発生した場合であっても、リード部２がこれに倣って変形する現象を抑制することができる。

したがって、半導体装置１００をリフローによりプリント回路基板などに実装しても、リード部２の位置がずれ難くなるので、実装強度不良や電気的接続不良などの不具合を抑制し、信頼性を向上させることが可能となる。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、支持基材としてリードフレームを用いた半導体装置について説明した。本実施の形態２では支持基材として、配線層が形成された基板を用いた基板タイプの半導体装置について説明する。図１３は本実施の形態２の半導体装置の断面図、図１４は図１３に示す接着材層周辺を拡大した拡大断面図である。

図１３および図１４において、本実施の形態２の半導体装置１０１と、前記実施の形態１で説明した半導体装置１００との相違点は、半導体チップ３を搭載する支持基材が配線基板２１になっている点である。

図１３に示す配線基板２１は、絶縁層を基体として、表面、裏面および内部に所望のパターンで導電路が形成された基板である。基板タイプの半導体装置には、このような基板が採用されている。

配線基板２１の半導体チップ３と対向する面２１ａには、半導体チップ３をダイボンディングするためのボンディングパッド２２や、端子２３などの表面配線が形成されており、半導体チップ３はボンディングパッド２２が形成された位置に搭載されている。また、半導体チップ３のチップ電極端子５はワイヤ６を介して配線基板１の面２１ａ上に形成された端子２３にそれぞれ電気的に接続されている。

なお、本実施の形態２では、半導体チップ３をボンディングパッド２２に搭載する例について示しているが、半導体チップ３の主面３ｂを配線基板２１と電気的に接続する必要がない場合は、ボンディングパッド２２を形成せず、配線基板２１の面２１ａに半導体チップ３を搭載しても良い。

また、面２１ａの反対側に位置する面２１ｂには、配線基板２１の外部接続端子２４が複数形成されている。配線基板２１の面２１ａに形成された端子２３は、配線基板２１の面２１ａあるいは内部に形成された配線（図示せず）を介してそれぞれ外部接続端子２４に電気的に接続されている。この内部に形成された配線には、配線基板２１の厚さ方向に沿って形成される層間導電路であるビア（図示せず）なども含まれる。

図１４に示すように、本実施の形態２の半導体１０１においても、半導体チップ３の主面３ｂには樹脂フィルム７が貼付けられている。このため、前記実施の形態１で説明した製造方法と同様に、半導体装置１０１の製造工程において、ウエハ１１（図７参照）から個片化された半導体チップ３を分離して、ボンディングパッド２２上に搬送する工程で、半導体チップ３に割れ欠けなどの損傷発生を抑制することが可能となる。

また、樹脂フィルム７は、ボンディングパッド２２に直接固着されておらず、接着材８を介して固着されている。この接着材８は前記実施の形態１で説明した接着材８と同様に、硬化後のヤング率が樹脂フィルム７のヤング率よりも小さくなるように調整されている。

半導体装置１０１のような基板タイプの半導体装置をプリント回路基板などに実装する場合にも、リフローによりはんだ等の接合材料を介して回路基板に実装する方法が採用される。

基板タイプの半導体装置をリフロー工程で加熱すると、以下の２つの要因により、配線基板２１に反りが生じることがある。

第１には、前記実施の形態１で説明した半導体装置１００のようなリードフレームタイプの半導体装置と同様に、樹脂フィルム７に反りが生じ、これに倣って配線基板２１が反ってしまう現象である。

第２には、配線基板２１が樹脂などの絶縁材料を基材として構成されているため、配線基板２１を構成する樹脂自体が熱変形することにより、配線基板２１に反りが生じる現象である。

図１３に示すように配線基板２１の面２１ｂには外部接続端子２４が形成されているため、配線基板２１に反りが生じると、外部接続端子２４が所定の位置に配置されないこととなるため、半導体装置の信頼性が低下してしまう。

本実施の形態２の半導体装置１０１は、樹脂フィルム７が接着材８を介してボンディングパッド２２に固着されており、接着材８の硬化後のヤング率は樹脂フィルム７のヤング率よりも小さいので、前記した第１の要因による配線基板２１の反りを抑制することが可能となる。

したがって、本実施の形態２によれば、配線基板２１の反りを抑制することができるので、半導体装置１０１の信頼性を向上させることが可能となる。

（実施の形態３）
本実施の形態３では、配線基板の上に複数のチップが積層された構造の半導体装置について説明する。図１５は本実施の形態３の半導体装置の断面図、図１６は図１５に示す半導体装置の半導体チップが積層された領域を拡大して示す断面図である。

図１５において、本実施の形態３の半導体装置１０２と前記実施の形態２で説明した半導体装置１０１との相違点は、半導体チップ３の主面３ａ側に半導体チップ（第２半導体チップ）２５が積層されている点である。

半導体チップ２５は主面（第１の主面）２５ａ、および主面２５ａの反対側に位置する主面（第２の主面）２５ｂを備えている。

半導体チップ２５の主面２５ａにも複数のチップ電極端子５が形成されている。また、半導体チップ２５の複数のチップ電極端子５もワイヤ６を介して配線基板２１の面２１ａ上に形成された端子２３にそれぞれ電気的に接続されている。

ここで、図１５および図１６に示すように、半導体チップ２５の主面２５ｂには、樹脂フィルム（第２フィルム層）２６が貼付けられている。この樹脂フィルム２６は前記実施の形態１で説明した樹脂フィルム７と同様に、例えば、ポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂で構成されるフィルムである。

また、樹脂フィルム２６は、ウエハから半導体チップ２５をピックアップして支持基材上にマウントする際、半導体チップ２５に割れ、欠けなどの不良が発生することを抑制する保護層として機能する。

このため、本実施の形態３によれば、主面２５ｂに樹脂フィルム２６を形成することにより、半導体チップ２５をウエハから分離し、搬送する工程で割れや欠けなどの不具合発生を抑制することができる。すなわち、半導体装置１０２の信頼性を向上させることが可能となる。

特に、半導体チップ２５が、１００μｍ（ミクロン）以下の厚さしか有しない薄型タイプの半導体チップである場合、主面２５ｂに樹脂フィルム２６を形成したことによる不具合抑制効果を大きくすることができる。

次に、図１６に示すように、半導体チップ２５は接着材（第２接着材層）２７を介して半導体チップ３の主面３ａに固着されている。樹脂フィルム２６は接着材２７に直接貼付けられている。すなわち、樹脂フィルム２６は接着材２７に接触している。

この接着材２７は前記実施の形態１で説明した接着材８と同様に、例えばＡｇペーストなど、ペースト状の接着材２７を半導体チップ３の主面３ａに塗布した後、加熱することにより熱硬化させたものである。

また、熱硬化後の接着材２７のヤング率は硬化後の樹脂フィルム２６のヤング率よりも小さい。例えば、本実施の形態３の半導体装置１０２では、硬化後の樹脂フィルム２６のヤング率が１００ＭＰａ（メガパスカル）であるのに対し熱硬化後の接着材２７のヤング率は１ＭＰａとなるように設定している。つまり、硬化後の接着材２７は樹脂フィルム２６よりも柔らかい。

前記実施の形態１、または前記実施の形態２では、完成後の半導体装置１００、または半導体装置１０１をプリント回路基板などに実装する際のリフロー工程で、リードフレーム、または配線基板２１などの支持基材が変形してしまう現象について説明した。

しかし、図１６に示す半導体装置１０２のように、複数の半導体チップを積層した半導体装置の場合、リフロー工程で下層に積層された半導体チップ３が変形するおそれがある。

すなわち、半導体チップ２５の主面２５ｂに貼付けた樹脂フィルム２６が下層に積層された半導体チップ３の主面３ａに直接固着されている場合、リフロー工程で樹脂フィルム２６変形すると、半導体チップ３がこれに倣って変形するおそれがある。

半導体チップ３が変形すると、半導体チップ３の主面３ａに形成されたチップ電極端子５と、配線基板２１に形成された端子２３との接続状態を維持することができない可能性がある。また、半導体チップ３の変形の程度によっては、半導体チップ３が破壊されてしまう場合もある。

しかし、図１６に示す本実施の形態３の半導体装置１０２は半導体チップ２５が接着材２７を介して半導体チップ３の主面３ａに固着されている。また、硬化後の接着材２７のヤング率は硬化後の樹脂フィルム２６のヤング率よりも小さいので接着材２７は樹脂フィルム２６よりも外力に対して伸びやすい。

このため、リフロー工程で、樹脂フィルム２６が変形しても、接着材２７が伸びるので、樹脂フィルム２６が半導体チップ３を引っ張る力を吸収して、半導体チップ３の変形を抑制することができる。

このため、半導体装置１０２をリフロー工程に供しても、半導体チップ３の破壊などを抑制することができるので、半導体装置１０２の信頼性を向上させることが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の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。

本発明は、半導体装置の製造方法、特に支持基材に半導体チップを固着させる半導体装置に適用できる。

本発明の実施の形態１の半導体装置の平面図である。 図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図２に示す半導体装置の接着材層周辺を拡大した拡大断面図である。 図１に示す半導体装置の封止体を透過して見た平面図である。 図４に示す半導体装置の半導体チップ、ワイヤ、およびフィルム層を透過して見た平面図である。 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法において、半導体チップ領域に区画されたウエハを上面から見た平面図である。 図６に示すウエハの断面図である 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法において、リードフレームの一部がペレットボンディングステージに戴置された状態を示す要部拡大平面図である。 図８に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法において、ダイパッド部にペースト状の接着材を塗布した状態を示す平面図である。 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法において、半導体チップをダイパッド部の上に戴置した状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の半導体装置の製造方法において、半導体チップおよびリードフレームをワイヤボンディングステージ上に戴置してワイヤボンディングを行う状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態２の半導体装置の断面図である。 図１３に示す半導体装置の接着材層周辺を拡大した拡大断面図である。 本発明の実施の形態３の半導体装置の断面図である。 図１５に示す半導体装置の半導体チップが積層された領域を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ 封止樹脂
２ リード部
３ 半導体チップ（第１半導体チップ）
３ａ 主面（第１の主面）
３ｂ 主面（第２の主面）
４ ダイパッド部
５ チップ電極端子
６ ワイヤ
７ 樹脂フィルム（第１フィルム層）
８ 接着材（第１接着材層）
１１ ウエハ
１２ ダイシングライン
１３ リードフレーム（支持基材）
１４ ペレットボンディングステージ
１５ 吊りリード部
１６ ワイヤボンディングステージ
２１ 配線基板
２２ ボンディングパッド
２３ 端子
２４ 外部接続端子
２５ 半導体チップ（第２半導体チップ）
２５ａ 主面（第１の主面）
２５ｂ 主面（第２の主面）
２６ 樹脂フィルム（第２フィルム層）
２７ 接着材（第２接着材層）
１００、１０１、１０２ 半導体装置

Claims (5)

1. 第１の主面と、前記第１の主面の反対側に位置する第２の主面とを備える第１半導体チップと、
   前記第１半導体チップを支持する支持基材と、
   前記第１半導体チップの前記第２の主面に固着された第１フィルム層と、
   第１接着材層とを備え、
   前記第１半導体チップは、前記第１接着材層を介して前記支持基材に固着されており、
   前記第１接着材層のヤング率は前記第１フィルム層のヤング率よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記支持基材がダイパッド部とリード部とを備えるリードフレームであることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１に記載の半導体装置において、
   前記第１半導体チップの第１の主面側には、第１の主面と、前記第１の主面の反対側に位置する第２の主面とを備える第２半導体チップが積層され、
   前記第２半導体チップの第２の主面には第２フィルム層が固着され、
   前記第２半導体チップは第２接着材層を介して前記第１半導体チップに固着されており、
   前記第２接着材層のヤング率は前記第２フィルムのヤング率よりも小さいことを特徴とする半導体装置。
4. （ａ）第１の主面と、前記第１の主面の反対側に位置する第２の主面とを備え、前記第１の主面に複数の電極端子が形成され、前記第２の主面にはフィルム層が固着された複数の半導体チップ領域に区画されたウエハを用意する工程と、
   （ｂ）支持基材を用意する工程と、
   （ｃ）前記支持基材の一方の面にペースト状の接着材を塗布する工程と、
   （ｄ）前記ウエハから個片化された半導体チップを分離して、前記支持基材上に搬送し、前記半導体チップを前記第２の主面と、前記支持基材の前記ペースト状の接着材が塗布された面とを対向させた状態で、前記支持基材に戴置する工程と、
   （ｅ）前記接着材を硬化させ、前記半導体チップを前記支持基材に固着する工程とを有し、
   前記硬化させた後の前記接着材のヤング率は、前記フィルム層のヤング率よりも小さいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記支持基材がダイパッド部とリード部とを備えるリードフレームであることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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