JP3036455B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、半導体チップとリードフレームと
を、フィルムキャリアテープを用いて接続した半導体装
置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の半導体装置(従来例)につ
いて、図７を参照して説明する。なお、図７は、従来例
を説明するための図であって、図７の(Ａ)および(Ｂ)
は、その半導体装置の平面図および断面図である。

【０００３】従来のこの種の半導体装置(従来例)は、図
７の(Ａ)および(Ｂ)に示すように、外部との接続のため
のアウターリード７ｂと、その他端に形成されたインナ
ーリード７ａとを持つリードフレームを有する。そし
て、このリードフレームのインナーリード７ａは、フィ
ルムキャリアテープのアウターリード４ｂと接続され、
また、フィルムキャリアテープのインナーリード４ａ
は、半導体チップ６上のバンプ６ａと接続されている。

【０００４】これらインナーリード４ａおよびアウター
リード４ｂは、接着剤２を介して、絶縁フィルムで形成
されたサスペンダー５に接着されて支持されており、こ
れらと半導体チップ６及びリードフレームの一部を樹脂
８で封止した構造となっていた。なお、図７(Ｂ)中の７
ｃは、半導体チップ６塔載用のアイランドである。

【０００５】次に、上記従来例の製造方法について、図
８〜図１２を参照して説明する。なお、図８は、従来例
におけるフィルムキャリア型半導体装置を説明するため
の図であって、(ａ)及び(ｂ)は、その平面図および断面
図である。また、図９は、従来例の製造方法を説明する
ための図であって、(ｃ)〜(ｆ)からなる製造工程順断面
図であり、図１０は、図９に続く(ｇ)〜(ｉ)からなる製
造工程順断面図である。一方、図１１は、同じく従来例
の製造工程を部分的に平面図で説明する図であって、
(ａ)〜(ｂ)からなる工程順平面図であり、図１２は、図
１１に続く(ｃ)〜(ｄ)からなる工程順平面図である。

【０００６】従来例の製造方法では、まず、図８(ａ)お
よび(ｂ)に示すようなフィルムキャリア型半導体装置を
準備する。このフィルムキャリア型半導体装置は、図９
(ｃ)に示すように、１０〜２０ミクロン程度の熱硬化型
の接着剤２を形成したポリイミド等の絶縁フィルム１を
準備する。

【０００７】次に、図９(ｄ)に示すように、この絶縁フ
ィルム１に、搬送のためのスプロケットホール３ａ，半
導体チップを搭載するためのデバイスホール３ｂ，アウ
ターリードを形成するためのアウターリードホール３ｃ
を、金型などを用いて形成する。（なお、図９(ｄ)中の
符号５は、絶縁フィルム１で形成されたサスペンダ−を
示す。以下同じ。）続いて、図９(ｅ)に示すように、絶
縁フィルム１と銅等の金属箔４とを加熱・加圧すること
により接着する。

【０００８】次に、フォトリソグラフィーなどを用いて
選択的に金属箔４をエッチングし、図９(ｆ)に示すよう
に、インナーリード４ａ，アウターリード４ｂ，電気テ
スト用のテストパッド４ｃ[前掲の図８(ａ)参照]を形成
する。その後、金または錫などのメッキ(図示せず)をリ
ード表面に施すことにより、フィルムキャリアテープが
完成する[図９(ｆ)参照]。

【０００９】次いで、図１０(ｇ)および図１１(ａ)に示
すように、このフィルムキャリアテープのインナーリー
ド４ａと、半導体チップ６のパッド電極上に予め形成し
たバンプ６ａとを位置合わせし、熱圧着法や共晶法を用
いて接合し、さらにアウターリード４ｂを所望の長さ及
び形状に成形する。

【００１０】一方、図１１(ｂ)に示すリードフレーム７
を準備する。このリードフレーム７は、外部との接続の
ためのアウターリード７ｂと、吊りリード７ｄで固定さ
れた半導体チップ搭載用のアイランド７ｃと、フィルム
キャリアテープのアウターリード４ｂ[前掲の図１１
(ａ)参照]に合うように形成されたインナーリード７ａ
とを持つものである。

【００１１】このリードフレーム７のインナーリード７
ａと前記工程で成形したフィルムキャリアテープのアウ
ターリード４ｂ[前掲の図１０(ｇ)参照]とを位置合わせ
した後、この両者を、図１０(ｈ)および図１２(ｃ)に示
すように、ボンディングツール９を用いて接続する。な
お、図１２(ｃ)中の符号９ａは、ボンディングツール９
による接続部分を示す。この際、同時にアイランド７ｃ
と半導体チップ６とをＡｇペースト(図示せず)などで接
着する。

【００１２】その後、図１０(ｉ)および図１２(ｄ)に示
すように、樹脂８により樹脂封止し、アウターリード７
ｂを所望の形状に成形する。以上の工程により、前掲の
図７(ａ)，(ｂ)に示したような半導体装置(従来例)が完
成する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の上記
半導体装置(従来例)では、バーンインテスト等において
“マイグレーション発生による信頼性低下”という問題
があった。その理由は、フィルムキャリアテープの接着
剤２中のイオン性不純物と環境中から取り込んだ水分に
より、さらに、リードとリードに加わる電位差により、
隣一方のリードからリードを構成している金属が接着剤
２中にイオンとして浸透し、他方のリード側で金属とし
て析出し、それが成長することにより隣接のリードがシ
ョートしてしまうためである。

【００１４】従って、フィルムキャリアテープを作成す
る際に使用する接着剤としては、イオン性不純物が非常
に少なく、かつ、前記したとおり、リード形成時のエッ
チングやメッキの際、イオン性不純物を取り込みにくい
ものを使用することが必要となっている。また、同様に
吸水率の低い接着剤を使用することも必要である。しか
し、このような特性を持つ接着剤は、非常に高価である
という新たな問題につながる。

【００１５】さらに、従来例の構造では、フィルムキャ
リアテープの周囲を樹脂８で覆っているため、水分が抜
けにくく、前掲の図８(ａ)，(ｂ)に示したような“フィ
ルムキャリア型半導体装置”単独の形態より信頼性に劣
るという問題があった。即ち、接着剤２の存在によりこ
の問題が発生する。

【００１６】従って、サスペンダー５が半導体装置内に
残らないようにすれば問題はないが、このことにより、
新たに次のような問題が発生する。即ち、リードの変形
を防止する目的で設けているサスペンダー５を除去する
ことにより、リードが変形しやすく、歩留まりを著しく
低下させるということである。一般的に、リードの厚み
は20〜40μｍ，リードの幅は30〜100μｍ，リードの長
さは4〜7ｍｍであり、非常に変形しやすい。従って、サ
スペンダー５をなくすことは、即大幅な歩留まり低下を
招くことになる。

【００１７】一方、特開平2−58246号公報には、剥離可
能な接着剤を用いてサスペンダーを除去することが開示
されている。その目的は、各リードとの機械的なつなが
りを断つことにより、実装後の温度変化によるサスペン
ダーの伸びによるリードの変形，破断を防止することに
あり、この目的を達成するため、サスペンダーの除去を
意図したものである。従って、接着剤そのものについて
は完全に除去できなくても、前述したとおり、20μｍ程
度の厚みであるから、上記目的を達成し得るということ
ができる。

【００１８】しかしながら、接着剤が完全に除去でき
ず、このため、前述のような問題が発生し、また、この
接着剤は、熱を加える手段が伴うため、金属箔の張り付
け時における“絶縁フィルムの熱膨張”により、寸法精
度を悪くするという問題もあった。

【００１９】本発明は、前記問題点に鑑み成されたもの
であって、その目的とするところは、前記した問題点を
解消し、耐マイグレ−ション性の高い、高信頼性の半導
体装置の製造方法を提供することにある。

【００２０】

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、(1)複数のアウターリード及びインナー
リードと、半導体チップ搭載のためのアイランドとを持
つリードフレームを準備する工程と、(2) 絶縁性フィル
ム上に形成された接着層により前記絶縁性フィルムに固
定された複数のインナーリード及び複数のアウターリー
ドとを持つフィルムキャリアテープを準備する工程と、
(3) 回路が形成された半導体チップ上のパッドとフィル
ムキャリアテープのインナーリードを位置合わせした
後、両者を半導体チップがフィルムキャリアテープのリ
ードが形成されている面に接合させる工程と、(4) 前記
半導体チップが接合されたフィルムキャリアテープのア
ウターリードを所望の形状及び長さに成形する工程と、
(5) 前記フィルムキャリアテープのアウターリードとリ
ードフレームのインナーリードとを位置合わせした後、
両者を接合する工程と、(6) 前記フィルムキャリアテー
プの接着剤を含む絶縁フィルムを除去する工程と、(7)
前記半導体チップ、フィルムキャリアテープ及びリード
フレームの一部を樹脂封止する工程と、を含むことを特
徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る半導体装置の
実施の形態について、その構成を図１に基づいて説明す
る。なお、図１は、本発明の一実施形態を説明する図で
あって、図１の(Ａ)および(Ｂ)は、その半導体装置の平
面図および断面図である。

【００２３】本発明に係る半導体装置は、図１(Ａ)，
(Ｂ)に示すように、半導体チップ６は、リードフレーム
のアイランド７ｃ上に銀ペーストなどにより接着されて
いる。また、リードフレームのインナーリード７ａと、
前記半導体チップ６のパッド電極上に金などで形成され
たバンプ６ａとは、銅等に金又は錫によりメッキされた
フィルムキャリアテープの“インナーリード４ａからア
ウターリード４ｂまでのリード”により、接続されてい
る。そして、エポキシ樹脂などの樹脂８により封止され
た構造であって、マイグレーション発生の要因となる接
着剤等が存在しない構造となっている。

【００２４】次に、本発明に係る半導体装置の製造方法
について、図２〜図６を参照して説明する。なお、図２
は、本発明に係る“フィルムキャリア型半導体装置”を
説明するための図であって、(ａ)及び(ｂ)は、その平面
図および断面図である。また、図３は、本発明に係る半
導体装置の製造方法を説明するための図であって、(ｃ)
〜(ｇ)からなる製造工程順断面図であり、図４は、図３
に続く(ｈ)〜(ｊ)からなる製造工程順断面図である。一
方、図５は、同じく本発明に係る半導体装置の製造工程
を部分的に平面図で説明する図であって、(ａ)〜(ｂ)か
らなる工程順平面図であり、図６は、図５に続く(ｃ)〜
(ｄ)からなる工程順平面図である。

【００２５】本発明に係る半導体装置の製造方法では、
まず、図２(ａ)，(ｂ)に示すようなフィルムキャリア型
半導体装置を準備する。このフィルムキャリア型半導体
装置は、図３(ｃ)に示すように、１０〜２０ミクロン程
度の接着剤２を形成したポリイミド等の絶縁フィルム１
を準備する。なお、ここで使用する接着剤としては、接
着に熱を加える必要のないものが望ましい。

【００２６】次に、図３(ｄ)に示すように、この絶縁フ
ィルム１に、搬送のためのスプロケットホール３ａ，半
導体チップを搭載するためのデバイスホール３ｂ，アウ
ターリードを形成するためのアウターリードホール３ｃ
を、金型などを用いて形成する。（なお、図３(ｄ)中の
符号５は、絶縁フィルム１で形成されたサスペンダ−を
示す。以下同じ。）続いて、図３(ｅ)に示すように、前
記絶縁フィルム１と銅等の金属箔４とを加熱・加圧する
ことにより接着する。

【００２７】次に、フォトリソグラフィーなどを用いて
選択的に金属箔４をエッチングし、図３(ｆ)に示すよう
に、インナーリード４ａ，アウターリード４ｂ，電気テ
スト用のテストパッド４ｃ[前掲の図２(ａ)参照]を形成
する。その後、金又は錫などのメッキ(図示せず)を、リ
ード表面に施すことによりフィルムキャリアテープが完
成する[図３(ｆ)参照]。

【００２８】次いで、図３(ｇ)に示すように、前記フィ
ルムキャリアテープのインナーリード４ａと、半導体チ
ップ６のパッド電極上に予め形成したバンプ６ａとを位
置合わせし、熱圧着法や非晶法を用いて接合し、さら
に、図４(ｈ)および図５(ａ)に示すように、アウターリ
ード４ｂを所望の長さ及び形状に成形する。その際、半
導体チップ６は、図３(ｇ)および図５(ａ)に示すよう
に、フィルムキャリアテープのリード形成側に接合する
ようにする。これは、後のサスペンダー５の除去工程
で、サスペンダー５が半導体装置内に残らないようにす
るためである。

【００２９】一方、図５(ｂ)に示すリードフレーム７を
準備する。このリードフレーム７は、外部との接続のた
めのアウターリード７ｂと、吊りリード７ｄで固定され
た半導体チップ搭載用のアイランド７ｃと、フィルムキ
ャリアテープのアウターリード４ｂ[前掲の図２(ａ)参
照]に合うように形成されたインナーリード７ａを持つ
ものである。

【００３０】そして、図４(ｉ)および図６(ｃ)に示すよ
うに、上記リードフレーム７のインナーリード７ａと、
前記成形したフィルムキャリアテープのアウターリード
４ｂ[前掲の図４(ｈ)参照]とを位置合わせし、接続す
る。この際、同時にアイランド７ｃと半導体チップをＡ
ｇペースト(図示せず)などで接着する。なお、図６(ｃ)
中の符号９ａは、接続部分を示す。次いで、有機溶剤や
紫外線等により、接着剤を除去又は接着力を低下させ、
接着剤と共にサスペンダーを除去する[図４(ｉ)参照]。

【００３１】その後、図４(ｊ)および図６(ｄ)に示すよ
うに、樹脂８により樹脂封止し、アウターリード７ｂを
所望の形状に成形することにより、前掲の図１(ａ)，
(ｂ)のような半導体装置が完成する。

【００３２】

【作用】本発明に係る半導体装置は、接着剤２及びサス
ペンダー５が半導体装置内に残らない構造のため、従来
の半導体装置で問題となっていたマイグレーションを発
生させるイオン性不純物及び水分等の要因を除去してい
る。また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導
体チップをフィルムキャリアテープのリード形成面側に
接続するようにし、リード変形防止のため、リードを保
持する必要のあるリードフレームとフィルムキャリアテ
ープとの接合工程までは、サスペンダー５を残し、接合
後に、接着剤２をサスペンダー５と共に除去することに
より、マイグレーション発生の要因を除去することがで
きるため、信頼性の高い半導体装置を提供することがで
きる。

【００３３】本発明は、以上の構造または製造方法をと
ることで、マイグレーション発生の要因である接着剤の
存在しない、信頼性の高い半導体装置を得ることができ
る。また、熱硬化型の接着剤を使用しないことにより、
テープの寸法精度が確保でき、かつ、接着剤を除去する
ようにしたため、フィルムキャリアテープが安価とな
る。さらに、半導体チップの接着方向を、リード形成面
側にしたことにより、サスペンダーの除去が容易に可能
となっている。

【００３４】

【実施例】以下、本発明で使用する接着剤およびその除
去方法の具体例を挙げ、本発明について更に詳細に説明
する。本実施例では、接着剤として、アクリル系接着剤
を使用し、その除去方法として、有機溶剤に浸漬すると
同時に超音波を印加した。これにより、従来の接着剤を
使用した半導体装置の場合、150℃のバーンインテスト
において、168ｈでマイグレーションの発生が確認さ
れ、2000ｈでショート若しくはリーク不良という電気的
な不良が発生したのに対し、本実施例では、2000ｈでも
全く電気的に問題ないという結果を得た。

【００３５】上記実施例では、接着剤として、加熱が不
要な接着剤について説明したが、比較的精度が必要でな
いものでも、完全に除去できる接着剤であれば、全く問
題なく使用が可能である。また、紫外線等による除去が
可能であれば、その除去方法については、前述の方法以
外でも全く問題ないのは勿論であり、いずれも本発明に
包含されるものである。さらに、本明細書では“接着
剤”という表現をしているが、“粘着材”でも問題な
く、リードを保持することができるものであれば、どの
ような種類のものでも本発明で使用することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、前記した構成からなる半導体
装置の製造方法からなることを特徴とし、これにより、
信頼性、即ち耐マイグレーション性の高い半導体装置を
提供することができる。その理由は、マイグレーション
の発生要因である接着剤が半導体装置内に残らない製造
方法を用いたからである。

【００３７】また、本発明では、高価な材料(接着剤)を
使用する必要がない利点を有する。その理由は、従来、
半導体装置内に接着剤が残る構造であったため、マイグ
レーションの要因となる接着剤としては、不純物及び水
分の残りにくい高価で特殊な材料を使用する必要があっ
たが、接着剤が残らない本発明では、リードの保持とい
う機能を果たすだけでよく、安価な材料が使用できるた
めである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の一実施形態を説明す
る図であって、(Ａ)は、その半導体装置の平面図であ
り、(Ｂ)は断面図である。

【図２】本発明に係る“フィルムキャリア型半導体装
置”を説明するための図であって、(ａ)及び(ｂ)は、そ
の平面図および断面図である。

【図３】本発明に係る半導体装置の製造方法を説明する
ための図であって、(ｃ)〜(ｇ)からなる製造工程順断面
図である。

【図４】図３に続く(ｈ)〜(ｊ)からなる製造工程順断面
図である。

【図５】本発明に係る半導体装置の製造工程を部分的に
平面図で説明する図であって、(ａ)〜(ｂ)からなる工程
順平面図である。

【図６】図５に続く(ｃ)〜(ｄ)からなる工程順平面図で
ある。

【図７】従来例を説明するための図であって、(Ａ)およ
び(Ｂ)は、その平面図および断面図である。

【図８】従来例におけるフィルムキャリア型半導体装置
を説明するための図であって、(ａ)及び(ｂ)は、その平
面図および断面図である。

【図９】従来例の製造方法を説明するための図であっ
て、(ｃ)〜(ｆ)からなる製造工程順断面図である。

【図１０】図９に続く(ｇ)〜(ｉ)からなる製造工程順断
面図である。

【図１１】従来例の製造工程を部分的に平面図で説明す
る図であって、(ａ)〜(ｂ)からなる工程順平面図であ
る。

【図１２】図１１に続く(ｃ)〜(ｄ)からなる工程順平面
図である。

【符号の説明】

１ 絶縁フィルム ２ 接着剤 ３ａ スプロケットホール ３ｂ デバイスホール ３ｃ アウターリードホール ４ 金属箔 ４ａ インナーリード ４ｂ アウターリード ４ｃ テストパッド ５ サスペンダー ６ 半導体チップ ６ａ バンプ ７ リードフレーム ７ａ インナーリード ７ｂ アウターリード ７ｃ アイランド ７ｄ 吊りリード ８ 樹脂 ９ ボンディングツール ９ａ 接続部分

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (1) 複数のアウターリード及びインナー
   リードと、半導体チップ搭載のためのアイランドとを持
   つリードフレームを準備する工程と、(2) 絶縁性フィル
   ム上に形成された接着層により前記絶縁性フィルムに固
   定された複数のインナーリード及び複数のアウターリー
   ドとを持つフィルムキャリアテープを準備する工程と、
   (3) 回路が形成された半導体チップ上のパッドとフィル
   ムキャリアテープのインナーリードを位置合わせした
   後、両者を半導体チップがフィルムキャリアテープのリ
   ードが形成されている面に接合させる工程と、(4) 前記
   半導体チップが接合されたフィルムキャリアテープのア
   ウターリードを所望の形状及び長さに成形する工程と、
   (5) 前記フィルムキャリアテープのアウターリードとリ
   ードフレームのインナーリードとを位置合わせした後、
   両者を接合する工程と、(6) 前記フィルムキャリアテー
   プの接着剤を含む絶縁フィルムを除去する工程と、(7)
   前記半導体チップ、フィルムキャリアテープ及びリード
   フレームの一部を樹脂封止する工程と、を含むことを特
   徴とする半導体装置の製造方法。