JP4668729B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、リードフレームを使用した半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。

特開平１０−２１４８５０号公報（特許文献１）には、パッケージクラックが起こらず信頼性に優れた半導体パッケージなどの電子部品装置を製造するための電子部品搭載用基板を提供する技術が開示されている。具体的には、穴のあいた支持基板上に、フィルム状有機ダイボンディング材を載置する。このとき、穴から当該フィルムがたれ下がらない条件を満たす温度、圧力、時間で、当該フィルムを支持基板上に貼り付ける。次に、半導体チップを当該フィルム上に載置し、接着する。このときも、当該フィルムがはみ出してたれ下がらない条件を満たす温度、圧力、時間で、半導体チップを接着し、半導体装置を製造するとしている。

特開平６−２６８１４６号公報（特許文献２）には、半田リフロー時におけるパッケージのクラック耐性の向上を図る技術が開示されている。具体的には、ダイパッドの中央部に穴を形成する。そして、このダイパッド上に半導体素子を搭載する。半導体素子の表面および裏面は、例えば、ポリイミドなどの高密着性材料で被覆されている。半導体素子の裏面の一部は露出しているが、その露出部分には高密着性材料が形成されているため、半導体素子と封止樹脂との密着性は良くなっている。なお、ダイボンディング材は半導体素子の裏面とダイパッドの間にのみ形成されているとしている。
特開平１０−２１４８５０号公報 特開平６−２６８１４６号公報

半導体チップをリードフレーム内のタブに搭載する際、液状の導電性ペースト材が使用されていた。しかし、近年、半導体ウェハの薄型化に伴って、半導体ウェハの裏面に粘着性のダイアタッチフィルム（Die Attach Film）を予め貼り付けることが行なわれている。これは、１つ目は、薄型化された半導体ウェハの強度を向上させるためである。薄型化された半導体ウェハは強度（抗折強度）が低下するため、半導体ウェハの薄型化工程（ＢＧ工程）後の製造プロセスへの搬送において割れやすくなる。そのため、半導体ウェハを薄型化した後、半導体ウェハの裏面側にダイアタッチフィルム貼り付けておくことで、半導体ウェハの強度を向上でき、搬送時においての割れを抑制することができる。２つ目は、半導体チップをタブに搭載するダイボンディング工程の簡略化と、半導体チップとタブとの接着性を向上させるために行なわれているものである。

液状の導電性ペースト材を用いて半導体チップを搭載する場合、タブの主面上に導電性ペースト材を塗布した後、半導体チップを搭載するため、塗布工程が必要であった。しかしながら、ダイアタッチフィルムを用いる場合、ＢＧ工程後に貼り付けているため、ダイボンド工程では、半導体チップを搭載するだけでタブ上に半導体チップを固定することが可能である。また、液状の導電性ペースト材は、複数のペーストノズルを用いた多点塗布方式により塗布されるが、塗布するペースト材のばらつきや未充填となる箇所が形成されることがある。これに対し、ダイアタッチフィルムは、基材上に均一な接着層が形成されているため、液状の導電性ペースト材に比べてタブと半導体チップの間に隙間が生じることがない。

例えば、不揮発性メモリを形成する半導体ウェハの厚さは、約２２０μｍ以下であり、この半導体ウェハの裏面にはダイアタッチフィルムが貼り付けられている。この半導体ウェハは、ダイアタッチフィルムが貼り付けられた状態でダイシングが行なわれ、個々の半導体チップに個片化される。このとき、個々の半導体チップにはダイアタッチフィルムが貼り付けられたままである。

一般的な製品用途では、ＴＳＯＰ（thin small outline package）やＱＦＰ（quad flat package）などのパッケージが用いられる。これらのパッケージにおいては、リードフレームが用いられ、リードフレーム内のタブに半導体チップを搭載する。ここで、タブの外形サイズ（寸法）が、半導体チップの外形サイズ（寸法、半導体チップの裏面の外形サイズ）より大きく形成されている、いわゆる大タブ構造がある。リードフレームは、例えばＣｕ（銅）またはＣｕ合金を主成分とする導電材料から形成されている。

大タブ構造では、図２３に示すように、半導体チップ１００の裏面の全面以上の面積がタブ１０１となっている。これにより、タブ１０１に使用するＣｕの量も多くなるため、熱処理によるタブ１０１の膨張および収縮が大きくなり、反りが発生しやすい問題点がある。さらに、Ｃｕからなるタブ１０１と封止するレジン（樹脂）１０２との密着性が低いため、レジン１０２に亀裂（レジンクラック）が発生する問題点がある。このレジンクラックは、例えば、以下に示すようにして発生する。まず、半導体チップ１００の裏面に貼り付いているダイアタッチフィルム１０３が吸湿する。次に、半田リフローを行なうと、ダイアタッチフィルム１０３の中にある水分が蒸発し、半導体チップ１００とタブ１０１とが剥離する。そして、タブ１０１とレジン１０２との密着性が低いため、蒸発した水分はさらに膨張し、レジン１０２にレジンクラックが発生して水分が外部に放出される。このように、吸湿性のあるダイアタッチフィルム１０３を貼り付けた半導体チップ１００の搭載に、大タブ構造のタブ１０１を使用すると、タブ１０１とレジン１０２との密着性が低いため、レジンクラックが発生しやすい問題点がある。また、タブ１０１におけるダイアタッチフィルム１０３が形成されている面とは反対の裏面側においても、タブ１０１とレジン１０２との密着性が低いため、剥離が生じる。上記特許文献１についても大タブ構造を開示しているが、このような構成では、レジンクラックの問題を抑制することが困難である。

上記大タブの問題を解決するために、近年、半導体チップの外形サイズよりも小さい、いわゆる小タブ構造が提案されている。小タブ構造であれば、使用するＣｕの量を低減できるため、リードフレームの反りの問題を抑制することができる。また、半導体チップの裏面をタブから露出することができる。半導体チップとレジンとの密着力は、タブとレジンとの密着力よりも高いため、たとえ半導体チップとタブの界面において剥離が生じたとしても、半導体チップを保持することができる。

しかしながら、小タブ構造のタブに、ダイアタッチフィルムを貼り付けた半導体チップを搭載しようとすると、以下に示す不都合が生じる。すなわち、小タブ構造のタブ上にダイアタッチフィルムを貼り付けた半導体チップを搭載することになるが、図２４に示すように、ワイヤボンディングを行なう際、半導体チップ１００はヒータステージ１０５上に配置されることになる。

半導体チップ１００上のボンディングパッド（電極パッド）とワイヤの接続強度は熱を加えることで向上することができるため、ヒータステージ１０５の熱が効率良くボンディングパッドに伝わるように、ヒータステージ１０５は、タブ１０６の搭載領域が窪んでおり、ヒータステージ１０５上に半導体チップ１００が密着するようになっている。しかし、半導体チップ１００の裏面には粘着性のダイアタッチフィルム１０３が貼り付けられており、このダイアタッチフィルム１０３がヒータステージ１０５に貼り付いてしまうため、ワイヤボンディングした後、ヒータステージ１０５から半導体チップ１００が剥がれなくなってしまう。さらには、ヒータステージ１０５の表面を汚染してしまい、ヒータステージ１０５の洗浄も頻繁に必要となる。

以上のことから、ダイアタッチフィルムを貼り付けた半導体チップを、大タブ構造や小タブ構造を有するリードフレーム品に適用するには問題点がある。

本発明の目的は、ダイアタッチフィルムを貼り付けた半導体チップを、リードフレーム品に有効活用することができる技術を提供することにある。

具体的には、ダイアタッチフィルムを貼り付けた半導体チップをタブに搭載した後、樹脂で封止する半導体装置において、半導体装置の反りおよびレジンクラックを抑制す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。

本発明による半導体装置は、（ａ）一方の面にダイアタッチフィルムを貼り付けた半導体チップと、（ｂ）前記半導体チップを、前記ダイアタッチフィルムを介して搭載するタブと、（ｃ）前記タブの周囲に配置された複数のリードと、（ｄ）前記複数のリードと前記半導体チップを接続する複数のワイヤと、（ｅ）前記半導体チップを封止する樹脂とを備え、前記タブは枠形状をしていることを特徴とするものである。

また、本発明による半導体装置の製造方法は、（ａ）枠形状のタブを有するリードフレームを用意する工程と、（ｂ）ダイアタッチフィルムを貼り付けた半導体チップを前記タブ上に搭載する工程と、（ｃ）前記タブの周囲に配置された複数のリードと前記半導体チップとを複数のワイヤで接続する工程と、（ｄ）前記半導体チップを封止する工程とを備えることを特徴とするものである。

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。

ダイアタッチフィルムを貼り付けた半導体チップを搭載するタブの形状を枠形状にしたので、半導体装置の反りおよびレジンクラックを抑制することができる。このため、ダイアタッチフィルムを貼り付けた半導体チップをリードフレーム品に有効活用することができる。

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よい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１における半導体装置１の一部を示した図である。図１において、本実施の形態１における半導体装置１のパッケージ形態は、ＴＳＯＰ（パッケージの取り付け面からの高さが１．２ｍｍ以下）である。このＴＳＯＰでは、半導体チップの搭載にタブを用いる。半導体装置１の中央部には、内部がくりぬかれて枠形状をした枠タブ２が形成されている。すなわち、半導体装置１の中央部には、内部に空洞部２ａが形成されている枠タブ２が形成されている。この枠タブ２は、半導体チップを搭載するものであり、長方形状の枠形状をしている。そして、枠タブ２の周囲には、複数のリード３が形成されている。

図２は、枠タブ２上に半導体チップ４を搭載した様子を示す図である。図２に示すように、半導体チップ４は、枠タブ２上に搭載されており、枠タブ２の周囲に配置された複数のリード３と、半導体チップ４の片辺側に配置されたボンディングパッド（図示しない）とがワイヤ５により電気的に接続されている。本実施の形態１におけるＴＳＯＰの外形（樹脂で封止された領域）の寸法は、長辺側が約２０ｍｍ、短辺側が約１２ｍｍになっている。そして、樹脂で封止される半導体チップ４は、例えば不揮発性メモリ（フラッシュメモリ）であり、また、厚さ方向と交差する平面形状が例えば長方形の形状をしており、その寸法は長辺側が約１２ｍｍ、短辺側が約１０．５ｍｍである。このように、不揮発性メモリに使用したパッケージでは、封止面積に対して半導体チップ４の占める割合が大きくなるという特徴がある。

図３は、図２のＡ−Ａ線で切断した断面を示す断面図である。図３において、枠タブ２
上には、半導体チップ４が搭載されている。半導体チップ４の裏面全面には、粘着性のダイアタッチフィルム６が貼り付けられており、このダイアタッチフィルム６によって、枠タブ２と半導体チップ４が接着されている。半導体チップ４の表面には複数のボンディングパッド７が形成されており、このボンディングパッド７とリード３とは、ワイヤ５で電気的に接続されている。そして、半導体チップ４からリードの一部にわたって樹脂で封止され、ＴＳＯＰによるパッケージが形成されている。

本実施の形態１の一つの特徴は、半導体チップ４を搭載するタブに枠形状の枠タブ２を使用している点である。従来、半導体チップ４を搭載するタブとして、タブ材がベタに形成され、面積が半導体チップ４よりも大きい大タブが使用されていた。しかし、大タブにすると金属よりなるタブ材がベタに形成されているため、樹脂封止時の熱処理によってタブが膨張しやすい。このため、温度を常温に戻したときにタブが収縮し、パッケージに反りが発生しやすい問題点が発生する。さらに、本実施の形態１では、ダイアタッチフィルム６を貼り付けた半導体チップ４をタブに搭載することを前提としている。例えば、不揮発性メモリを形成した半導体ウェハは、薄膜化が進んでいる。そのため、上記したように半導体ウェハの強度を向上するためと、後のダイボンディング工程を容易にするためには、予め半導体ウェハの裏面にダイアタッチフィルムを貼り付けておくことが好ましい。

しかし、一般的用途に使用する半導体装置のパッケージ形態には、例えばＴＳＯＰやＱＦＰのようにリードフレームを用いたものがある。これらのパッケージではタブ上に半導体チップを搭載することになるが、タブと半導体チップとの接続にダイアタッチフィルムを使用すると上記した不都合が生じる。例えば、ダイアタッチフィルムは吸湿性があるため、パッケージを実装基板に実装する際のリフロー処理などで、ダイアタッチフィルムに蓄えられていた水分が気化し、ダイアタッチフィルムとタブとの間に気泡が発生する。この気泡は膨張するが、タブと封止樹脂との密着性は低いため、気泡はさらに膨張し、最終的にレジンクラックが発生する。特に、大タブにすると、樹脂とタブとの接触面積が大きくなるので、レジンクラックが発生しやすくなる。

このようなことから、本実施の形態１では、タブとしてベタに形成されている大タブを使用する代わりに枠形状をした枠タブ２を使用している。枠タブ２によれば、内部（半導体チップ４の裏面における中心付近と接触する部分）がくりぬかれているため、大タブに比べてタブ材の使用面積が小さくなる。タブの熱膨張は、タブ材の使用面積が大きいほど顕著になるので、大タブに比べてタブ材の使用面積の少ない枠タブ２では、熱膨張および収縮を低減することができる。したがって、パッケージの反りを抑制できる効果が得られる。さらに、枠タブ２にすることによって、図３に示すように、タブ材と樹脂８との接触面積を少なくすることができる。言い換えれば、ダイアタッチフィルム６を貼り付けた半導体チップ４と樹脂８との接触面積を多くすることができる。つまり、枠タブ２の内部にはタブ材が形成されていないので、枠タブ２と樹脂８との接触面積が低減され、半導体チップ４に貼り付けられているダイアタッチフィルム６と樹脂８が直接接触するようになる。ダイアタッチフィルム６と樹脂８との密着性は、タブ材と樹脂８との密着性よりも良いので、レジンクラックを抑制できる効果が得られる。例えば、ダイアタッチフィルム６は、アクリル樹脂やポリイミド樹脂から形成されている。

特に、不揮発性メモリでは、上述したように、封止面積に対する半導体チップ４の占有面積が大きい。したがって、半導体チップ４を搭載するタブの占有面積も大きくなる。このため、ベタに形成されている大タブを使用すると、パッケージの反りやレジンクラックが生じやすくなる。このことから、不揮発性メモリに使用したＴＳＯＰにおいて、特に枠タブ２を使用することが好ましいことがわかる。

本実施の形態１では、ダイアタッチフィルム６を貼り付けた半導体チップ４をリードフレーム品に有効活用することを目的としている。したがって、ダイアタッチフィルム６を裏面全面に貼り付けた半導体チップ４をタブ上に搭載することを前提としている。ここで、特開平６−２６８１４６号公報には、穴を形成したタブ上に半導体チップを搭載している技術が開示されている。しかし、この技術は、タブと半導体チップの接触面にだけダイボンディング材が形成され、その他の領域には、高密着性材料が形成されている。このため、半導体チップ４の裏面全面にダイアタッチフィルム６を貼り付けたものを有効活用する技術的思想はない。つまり、この技術を使用するとすれば、半導体チップ４の裏面全面にダイアタッチフィルム６を貼り付けた状態から、一部を除去し、さらに除去した部分に高密着性材料を形成することになる。しかし、この処理は煩雑であり、ダイアタッチフィルム６を裏面全面に貼り付けられた半導体チップ４を有効活用するものではない。さらには、ダイアタッチフィルム６の除去工程や高密着性材料の形成工程が必要となり、工程数が多くなる。このことから、本実施の形態１と上述した技術とは異なるものであることがわかる。

本実施の形態１のように、内部をくりぬいた枠タブ２を使用すると、樹脂封止体形成後のパッケージの反りおよびレジンクラックの発生を抑制できるが、タブ材の面積が少なくなるので、樹脂封止工程までのプロセスにおいて、枠タブ２と半導体チップ４との接着性が問題になると考えられる。液状の導電性ペースト材を介して半導体チップ４をタブに固定する場合は、大タブのように面積が大きいからといって必ずしも接着強度が向上するというものではない。すなわち、接触面積が大きくなっても大タブと半導体チップ４との間に均一な接着力がないと接着力の向上は図ることができないのである。また、液状からなるため流動性が高く、導電性ペースト材が硬化した状態でないと半導体チップ４が動いてしまい、接着自体が不安定になる。これに対し、ダイアタッチフィルム６を介して半導体チップ４をタブに固定する場合は、液状の導電性ペースト材に比べて粘性が高い、いわゆる固体の均一な接着層を有している。そのため、本実施の形態１のような枠タブ２を使用しても、接触面積が少なくなるが、接着力のばらつきは抑制される。したがって、枠タブ２を使用しても接着力が極めて弱くなることはないのである。さらに、枠タブ２と半導体チップ４との接着性はそれほど問題にならない。枠タブ２および半導体チップ４は最終的に樹脂８で封止されるため、樹脂８で固定されるからである。すなわち、ダイアタッチフィルム６は粘性の高い固体の接着層を有しているため、樹脂封止されるまでの間、枠タブ２から半導体チップ４がずれることはない。例えば、ワイヤボンディングを行なう際、枠タブ２にしっかり半導体チップ４が固定されていれば充分である。この程度の接着力を得るには、枠タブ２であっても充分である。このような理由から、枠タブ２を使用しても、枠タブ２と半導体チップ４との接着に問題がないことがわかる。また、液状からなる導電性ペースト材を使用する場合は、半導体チップ４がワイヤボンディング工程において位置ずれを起こさないように半硬化させるための熱処理が必要であるが、ダイアタッチフィルム６を使用する場合は、枠タブ２に半導体チップ４を搭載するだけで保持することができるため、工程数の削減も可能である。

また、図３に示すように、本実施の形態１では、枠タブ２上に半導体チップ４が搭載されるが、この半導体チップ４には、ボンディングパッド７が形成されている。このボンディングパッド７は半導体チップ４の外縁部に形成され、枠タブ２の直上に形成されている。このようにボンディングパッド７の直下に枠タブ２を配置するのは以下に示す理由からである。つまり、ボンディングパッド７とリード３とはワイヤ５によってボンディングされる。このとき、ボンディングパッド７は加熱した状態で行なわれる。ボンディングパッド７の加熱には、ヒータステージによる熱によって行なわれるが、枠タブ２上にボンディングパッド７を配置することにより、ヒータステージから直接接触している枠タブ２に熱が伝導し、枠タブ２から直上にあるボンディングパッド７に効率よく熱が伝わるからである。したがって、枠タブ２を使用しても確実にボンディングパッド７へワイヤ５を接続することができる。このように本実施の形態１によれば、ボンディングパッド７の直下に位置する枠タブ２を使用することにより、ボンディングパッド７の接続特性を劣化させることなく、パッケージの反りおよびレジンクラックを抑制することができる。つまり、枠タブ２を採用することで、裏面全面にダイアタッチフィルム６を貼り付けた半導体チップ４をリードフレーム品に有効活用することができる。

次に、枠タブ２を構成するタブ材であるが、例えば５０アロイを使用することができる。５０アロイは、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）の合金であり、鉄とニッケルの割合がそれぞれ５０％の合金である。なお、枠タブ２には、５０アロイのほかに４２アロイや銅（Ｃｕ）を主成分とする材料を使用してもよい。

図４は、４２アロイ、５０アロイまたは銅をタブ材に使用した場合の評価結果を示したものである。４２アロイは、鉄とニッケルの合金であり、鉄の割合が５８％、ニッケルの割合が４２％の合金である。図４を見てわかるように、４２アロイの熱膨張率は４×１０^−６（ｐｐｍ／℃）であり、５０アロイの熱膨張率は１０×１０^−６（ｐｐｍ／℃）である。また、銅の熱膨張率は１７×１０^−６（ｐｐｍ／℃）である。このことから、４２アロイの熱膨張率が一番低く、レジンの熱膨張率に最も近い。したがって、タブ材に４２アロイを使用した場合には、大タブおよび枠タブの両方で反りおよびリフロー特性（レジンクラックの発生）はそれほど問題がないことがわかる。次に、５０アロイの場合は、４２アロイに比べて熱膨張率が大きいので、大タブを使用すると反りが問題となる。一方、銅の場合は、熱膨張率が一番高いので、大タブを使用すると、反りおよびリフロー特性の両方が問題となる。以上から、５０アロイの場合は、枠タブを使用することが望ましく、さらに、銅を使用する場合は、枠タブを使用することが必須であることがわかる。つまり、枠タブに銅を使用する場合、特に効果を奏することがわかる。

次に、図５は、本実施の形態１の変形例を示した図である。本実施の形態１では、ダイアタッチフィルムを裏面全面に貼り付けた半導体チップをリードフレーム品に有効活用するため、枠タブ構造を採用していることを特徴としている。しかし、図３に示すような枠タブ２を使用すると、半導体チップ４を搭載した枠タブ２の空洞部（貫通孔、半導体チップ４の裏面における中心付近下）２ａに枠タブ２の厚さの分だけ段差が生じることになる。この段差があると、樹脂封止工程で、樹脂を半導体チップの全面に流入させる場合、段差が生じている枠タブ２の空洞部（半導体チップ４の下面）２ａに気泡が残存しやすい。この気泡をそのまま放置すると、パッケージの実装時におけるリフローでレジンクラックが発生するおそれがある。そこで、本実施の形態１の変形例では、図５に示すように、枠タブ２のフレームの主面（半導体チップ４が搭載される側）に溝９を設けている。この溝９を設けることにより、段差の生じている枠タブ２の空洞部２ａに気泡が残存したとしても、樹脂流入時に溝９から外部へ放出することができる。すなわち、枠タブ２に形成された溝９により、枠タブ２の空洞部２ａに気泡が残存することを防止でき、パッケージのレジンクラックの発生を防止することができる。この溝９は、例えば枠タブ２のフレームをハーフエッチングすることにより形成することもできるし、プレス加工によっても形成することができる。

枠タブ２は、例えば長方形の枠形状をしており、溝９は例えばフレームの長辺側に形成されている。これは、樹脂が、枠タブ２のフレームにおける一つの長辺側から他の長辺側に向かって流入するため、この流入方向にそって気泡が形成されるからである。すなわち、枠タブ２の長辺側に溝９が形成されていないと、枠タブ２の空洞部２ａ内に気泡が形成されるからである。この場合、流入方向にそって気泡が流れるため、長辺側に設けられた溝９により気泡は外部へ放出される。

次に、本実施の形態１における半導体装置の製造方法について説明する。まず、図６に示すように、半導体ウェハ１０を用意する。この半導体ウェハ１０には、例えば、通常のプロセス技術を用いてトランジスタ素子および配線が形成されている。一例として、半導体ウェハ１０に不揮発性メモリが形成されている場合、その半導体ウェハ１０の厚さは、例えば２２０μｍ以下に薄型化されている。

次に、図７に示すように、ダイシングテープ１２を貼り付けた同心円状の治具１１に、予め裏面に粘着性のダイアタッチフィルム１３を貼り付けた半導体ウェハ１０を搭載（固定）する。

続いて、図８に示すように、吸着ステージ１４上に、半導体ウェハ１０を搭載した治具１１を配置する。そして、ブレード１５を用いて半導体ウェハ１０を個々の半導体チップ１０ａに切断する。このとき、ブレード１５による切断は、半導体ウェハ１０とその裏面に貼り付けられているダイアタッチフィルム１３に対して行なわれ、ダイアタッチフィルム１３の下に形成されているダイシングテープ１２は切断されない。

その後、図９に示すように、突き上げ駒１６を用いて切断した半導体チップ１０ａを持ち上げる。そして、持ち上げた半導体チップ１０ａをコレット１７で真空吸着する。

次に、図１０に示すように、ヒータステージ１８上にリード１９および枠タブ２０を有するリードフレームを配置する。枠タブ２０は長方形の枠形状をしており、長辺側に複数の溝が形成されている、この溝は、例えばエッチングにより形成されている。そして、コレット１７を用いて半導体チップ１０ａを枠タブ２０に押し付ける。これにより、図１１に示すように、枠タブ２０上に半導体チップ１０ａを搭載する。このとき、半導体チップ１０ａと枠タブ２０は、ダイアタッチフィルム１３によって接着されている。本実施の形態１では、ヒータステージ１８上に枠タブ２０が形成されており、この枠タブ２０上に半導体チップ１０ａが搭載されている。このため、枠タブ２０の厚さの分だけダイアタッチフィルム１３はヒータステージ１８から離れており、直接ダイアタッチフィルム１３がヒータステージ１８に接着することはない。

ここで、半導体チップ１０ａを枠タブ２０上に搭載するダイボンディング後、ダイアタッチフィルム１３をキュアするための熱処理は行なわない。ダイアタッチフィルム１３は、半乾きの状態でないため、キュアしなくても半導体チップ１０ａをしっかり固定できているからである。さらに、余計な熱処理を加えると半導体チップ１０ａに反りが発生し、その後行われるワイヤボンディング工程で、ワイヤの接続不良が生じるおそれがあるからである。これに対し、半導体チップ１０ａを液状のペーストでボンディングする場合は、半導体チップ１０ａをしっかり固定するため、液状のペーストを硬化させる熱処理が必要である。本実施の形態１では、半導体チップ１０ａと枠タブ２０とをダイアタッチフィルム１３によって接着しているので、キュアのための熱処理工程を省くことができる。したがって、製造工程の簡略化を図ることができる。

続いて、図１２に示すように、ヒータステージ１８により半導体チップ１０ａを加熱しながら、半導体チップ１０ａに形成されているボンディングパッド２１とリード１９とをワイヤ２２で電気接続する。ワイヤ２２は、例えば金線などから形成されている。図１２の拡大図を図１３に示す。図１３に示すように、ボンディングパッド２１は、半導体チップ１０ａの外縁部に形成されており、枠タブ２０の直上に形成されている。言い換えれば、ボンディングパッド２１の直下には、枠タブ２０が形成されている。このように、ボンディングパッド２１の直下に枠タブ２０を形成することにより、ヒータステージ１８で発生した熱が枠タブ２０に伝わり、枠タブ２０に伝わった熱が直上に配置されているボンディングパッド２１に効率良く伝わる。これにより、ボンディングパッド２１を充分に加熱した状態でワイヤ２２を接続することができる。したがって、ワイヤ２２の接続を確実に行なうことができる。なお、ボンディングパッド２１の直下に枠タブ２０が形成されているとしたが、位置ずれなども考慮して、枠タブ２０はボンディングパッド２１の直下から、さらに約１００μｍほど内側まで形成されている。

次に、半導体チップ１０ａを樹脂封止する。半導体チップ１０ａを樹脂封止するには、図１４に示すように、ゲートを半導体チップ１０ａの長辺側に設け、長方形をした半導体チップ１０ａの長辺側から樹脂を流入することにより行なう。このとき、半導体チップ１０ａの下部にある枠タブ２０の長辺側には、複数の溝２３が形成されている。図１５は、図１４のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図１５に示すように、枠タブ２０を使用すると、半導体チップ１０ａを搭載した枠タブ２０の空洞部２０ａに枠タブ２０の厚さの分だけ段差が生じることになる。この段差があると、樹脂封止工程で、樹脂２５を半導体チップ１０ａの全面に流入させる場合、段差が生じている枠タブ２０の空洞部（半導体チップ１０ａの下面）２０ａの角に気泡２４が残存しやすい。しかし、本実施の形態１では、枠タブ２０の長辺側の主面に溝２３を設けているので、この溝２３から気泡２４が外部に放出される。したがって、本実施の形態１によれば、気泡２４によるダイアタッチフィルム１３と樹脂２５の剥離を防止することができ、レジンクラックを抑制することができる。

そして、図１６に示すように半導体チップ１０ａを樹脂２５で封止することで樹脂封止体を形成した後、図１７に示すように、封止した樹脂２５から露出するアウターリード２６を切断成形して本実施の形態１における半導体装置を製造する。

さらに、図１８に示すように、本実施の形態１における半導体装置を実装基板２７に実装する。実装基板２７への実装は、例えば以下に示すようにして行なわれる。実装基板２７上に形成された端子２８にスクリーン印刷法などを用いて半田２９を印刷する。そして、半田２９上に本実施の形態１における半導体装置を搭載した後、リフローすることにより半導体装置を実装基板２７へ接着する。

ここで、鉛を含有する半田（Ｓｎ−Ｐｂ系）は、半田付け接合に用いられ、接合部の信頼性が良く融点が低いことから、作業性にも優れているという数多くの利点を有している。このことから、鉛を含有する半田は、電気・電子機器の組み立てに多く使用されている。ところが、電気・電子製品は耐用年数の経過や新製品の登場で破棄されるものが増加している。そして、この廃棄物は不燃性のため、そのままの形で放置されたり、粉砕して地中に埋められたりしているのが現状である。このため、廃棄された電気・電子機器に使用されていた鉛を含有する半田が溶出し、地下水に混入したり、河川に流れたりする。すると、何らかの形で鉛が人間に取り込まれ、その毒性が問題視されるようになっている。

世界中において環境問題がクローズアップされている最近では、半田に含まれる有毒な鉛を規制する動きが生じている。このため、鉛を含有する半田に代えて鉛を含有しない半田が用いられるようになってきている。鉛を含有しない半田としては、例えば錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）による合金や錫、銅によるＳｎ−Ｃｕ系合金、あるいは錫、銀によるＳｎ−Ａｇ系合金、あるいはＳｎ−Ｂｉ系合金などがある。これらの鉛を含有しない半田は、鉛を含有していないため、環境にやさしいが、一方で、鉛を含有する半田に比べて融点が高くなる。したがって、半田２９を実装基板２７の実装に使用する場合、リフロー温度が高くなるという問題点がある。リフロー温度が高くなると、樹脂２５にかかる応力が増加するため、レジンクラックも発生しやすくなる。しかし、本実施の形態１では、枠タブ２０を使用しているので、半田２９として鉛を含有しない半田を用いても、リフロー時におけるレジンクラックを抑制することができる。すなわち、通常の大タブを使用する場合、鉛を含有しない半田を用いることでリフロー温度が高くなると、レジンクラックが発生しやすくなるが、本実施の形態１のように、枠タブ２０を使用する場合、リフロー温度が高くなっても、使用するタブ材（Ｃｕなどの金属）の量を低減することができ、ダイアタッチフィルム１３を貼り付けた半導体チップ１０ａと樹脂２５との接触面積を増加することができるため、レジンクラックの発生を抑制することができる。このことから、枠タブ２０を使用した構造は、鉛を含有しない半田を用いて実装基板に半導体装置を実装する際、顕著な効果を奏することになる。

（実施の形態２）
前記実施の形態１では、半導体チップの外縁部にボンディングパッドがある例について説明したが、本実施の形態２では、半導体チップの中央部にボンディングパッドがある例について説明する。

図１９は、本実施の形態２における半導体装置３０のタブ構造を示した図である。図１９に示すように、本実施の形態２における半導体装置３０のタブ構造は枠タブ３１になっており、さらに中央部にタブ材３２が形成されている。そして、枠タブ３１の周囲には複数のリード３３が形成されている。図２０は、枠タブ３１上に半導体チップ３４を搭載した様子を示す図である。図２０に示すように、半導体チップ３４の中央部には、ボンディングパッド３５が形成されており、このボンディングパッド３５はリード３３とワイヤ３６で電気接続されている。

本実施の形態２のように半導体チップ３４の中央部にボンディングパッド３５がある場合に前記実施の形態１で示した枠タブを使用すると、ボンディングパッド３５の直下にタブ材が設けられていない構造となる。この構造であると以下に示す不都合が生じる。すなわち、ワイヤボンディング時にヒータステージにより加熱するが、この熱はヒータステージに直接接している枠タブに伝わり、枠タブから半導体チップに伝わる。しかし、半導体チップ３４の中央部に形成されたボンディングパッド３５の直下にタブ材が設けられていないと、タブ材を介してボンディングパッド３５へ熱が効率的に伝わらない。ワイヤボンディングは、ボンディングパッド３５を充分に加熱した状態で行なわないとワイヤの接続不良が発生しやすくなる。そこで、本実施の形態２では、タブ構造を枠タブ３１にした上、さらに、中央部にタブ材３２を設けている。これにより、半導体チップ３４の中央部に形成されたボンディングパッド３５の直下にタブ材３２が設けられているので、ワイヤボンディング時に、ヒータステージで発生した熱を効率よくボンディングパッド３５に伝えることができ、ボンディングパッド３５を充分に加熱した状態でワイヤ３６を接続することができる。

なお、少なくとも、ボンディングパッド３５の直下にだけタブ材３２を形成すればよいので、枠タブ３１を形成しないでタブ材３２を設けるようにしてもよい。この場合もタブの面積を低減することができるので、半導体装置の反りおよびレジンクラックを抑制することができる。また、前記実施の形態１で説明したように枠タブ３１に複数の溝を設けるようにしてもよい。

本実施の形態２によれば、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
前記実施の形態１のパッケージ形態はＴＳＯＰであったが、本実施の形態３は、パッケージ形態がＱＦＰである場合について説明する。

図２１は、本実施の形態３における半導体装置４０のタブ構造を示したものである。図２１に示すように、対角線上に設けられたタブつりリードによって半導体装置４０の中央部に枠タブ４１が形成されている。この枠タブ４１の四辺には気泡除去用の溝４２が設けられている。また、枠タブ４１の周囲には、複数のリード４３が設けられている。図２２は、枠タブ４１上に半導体チップ４４を搭載した様子を示す図である。図２２に示すように、枠タブ４１上には、半導体チップ４４が搭載され、この半導体チップ４４とリード４３がワイヤ４５によって電気接続されている。

本実施の形態３と前記実施の形態１で異なる点は、前記実施の形態１では枠タブの長辺側にだけ溝が設けられていたのに対し、本実施の形態３では枠タブ４１の四辺すべてに溝４２が形成されている点である。これは、前記実施の形態１では、枠タブの長辺側から樹脂を流入させていたが、本実施の形態３では、枠タブ４１の角部、すなわち、枠タブ４１の対角線上から樹脂を流入させるためである。つまり、前記実施の形態１では、枠タブの長辺側から樹脂を流入させているので、枠タブの長辺下に気泡が残存しやすかった。このため、枠タブの長辺側に溝を設ければ気泡を除去するのに充分であった。これに対し、本実施の形態３では、枠タブ４１の対角線から樹脂を流入させるので、枠タブの四辺下に気泡が残存しやすい。このことから、本実施の形態３では、枠タブ４１の四辺全部に溝４２を設けている。これにより、樹脂流入時に発生しやすい気泡の除去を充分に行なうことができる。なお、溝４２の形成は前記実施の形態１と同様にエッチングなどにより形成することができる。本実施の形態３によれば、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

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、本発明は前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。

前記実施の形態では、ＴＳＯＰおよびＱＦＰについて説明したが、これに限らず、タブを有するリードフレーム品に幅広く適用することができる。

本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。

本発明の実施の形態１における半導体装置の一部を示した図である。 枠タブ上に半導体チップを搭載した様子を示す図である。 図２のＡ−Ａ線で切断した断面を示す断面図である。 ４２アロイ、５０アロイまたは銅をタブ材に使用した場合の評価結果を示した図である。 実施の形態１の変形例を示した図である。 実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す側面図である。 図６に続く半導体装置の製造工程を示す側面図である。 図７に続く半導体装置の製造工程を示す側面図である。 図８に続く半導体装置の製造工程を示す側面図である。 図９に続く半導体装置の製造工程を示す側面図である。 図１０に続く半導体装置の製造工程を示す側面図である。 図１１に続く半導体装置の製造工程を示す側面図である。 図１２の拡大図である。 図１２に続く半導体装置の製造工程を示す平面図である。 図１４のＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図１４に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。 図１６に続く半導体装置の製造工程を示す側面図である。 図１７に続く半導体装置の製造工程を示す側面図である。 実施の形態２における半導体装置のタブ構造を示す図である。 枠タブ上に半導体チップを搭載した様子を示す図である。 実施の形態３における半導体装置のタブ構造を示す図である。 枠タブ上に半導体チップを搭載した様子を示す図である。 大タブ上に半導体チップを搭載し、樹脂封止した断面を示す断面図である。 小タブ上に半導体チップを搭載し、ヒータステージ上でワイヤボンディングした断面を示す断面図である。

符号の説明

１ 半導体装置
２ 枠タブ
２ａ 空洞部
３ リード
４ 半導体チップ
５ ワイヤ
６ ダイアタッチフィルム
７ ボンディングパッド
８ 樹脂
９ 溝
１０ 半導体ウェハ
１０ａ 半導体チップ
１１ 治具
１２ ダイシングテープ
１３ ダイアタッチフィルム
１４ 吸着ステージ
１５ ブレード
１６ 突き上げ駒
１７ コレット
１８ ヒータステージ
１９ リード
２０ 枠タブ
２０ａ 空洞部
２１ ボンディングパッド
２２ ワイヤ
２３ 溝
２４ 気泡
２５ 樹脂
２６ アウターリード
２７ 実装基板
２８ 端子
２９ 半田
３０ 半導体装置
３１ 枠タブ
３２ タブ材
３３ リード
３４ 半導体チップ
３５ ボンディングパッド
３６ ワイヤ
４０ 半導体装置
４１ 枠タブ
４２ 溝
４３ リード
４４ 半導体チップ
４５ ワイヤ
１００ 半導体チップ
１０１ タブ
１０２ 樹脂
１０３ ダイアタッチフィルム
１０５ ヒータステージ
１０６ タブ

Claims (3)

1. 以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法：
   （ａ）上面、前記上面とは反対側の下面を有するタブと、平面視において前記タブの周囲に配置された複数のリードとを備えたリードフレームを準備する工程；
   （ｂ）前記（ａ）工程の後、表面、前記表面に形成された複数のボンディングパッド、前記表面とは反対側の裏面を有する半導体チップを、前記半導体チップの前記裏面が前記タブの前記上面と対向するように、ダイアタッチフィルムを介して前記タブの前記上面に搭載する工程；
   （ｃ）前記（ｂ）工程の後、前記半導体チップの前記複数のボンディングパッドと前記複数のリードとを、複数のワイヤを介してそれぞれ電気的に接続する工程；
   （ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記半導体チップ、前記複数のワイヤ、前記複数のリードのそれぞれの一部、および前記タブを樹脂で封止する工程；
   ここで、
   前記タブの平面形状は、枠状からなり、
   前記タブの前記上面には、ハーフエッチング加工によって溝が形成されており、
   前記（ｂ）工程では、平面視において前記半導体チップが前記溝と重なり、かつ、前記ダイアタッチフィルムが前記タブの前記溝内の底面と接触しないように、前記ダイアタッチフィルムを介して前記タブの前記上面に前記半導体チップを固定する。
2. 前記タブの平面形状は、互いに対向する一対の第１辺と、前記第１辺とそれぞれ交差し、かつ、互いに対向する一対の第２辺とを有する四角形からなり、
   前記複数のリードは、前記第１辺のみに沿って配置されており、
   前記溝は、前記タブの前記上面における前記一対の第２辺のみに形成されており、
   前記（ｄ）工程では、前記一対の第２辺のうちの一方から他方に向かって前記樹脂を供給することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記（ｂ）工程では、前記複数のボンディングパッドの直下に前記タブが位置するように、前記半導体チップを前記タブに搭載し、
   前記（ｃ）工程では、前記タブの前記下面を、発熱したヒータステージに接触させていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。

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