JPH04206855A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体チップが例えばワイヤボンディング方
式におけるボンディングワイヤ、あるいはＴＡ　Ｂ　（
ｔａｐｅ　ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ｂｏｎｄｉｎｇ）方式
におけるフィルムキャリアのインナーリード等を介して
外部リードに接続され、樹脂にてモールド封止されてな
る半導体装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、半導体チップが接続手段を介して外部り−ｌ
−に接続され、モールド封止されてなる半導体装置にお
いて、少なくとも上記半導体チップの表面の汚染有機物
を除去して構成することにより、半導体チップとモール
ド樹脂との密着性を向上させて、半導体装置自体の長寿
命化並びに高信頼性化を図れるようにしたものである。

〔従来の技術］ 一般に、半導体装置の組立、実装技術としては、例えば
半導体チップ上のボンディングバソｌ−とり−１’フレ
ームのインナーリー１−とをＡｕワイヤ等で電気的に接
続する所謂ワイヤボンディング技術による取付は後、半
導体チップとインナーリードを樹脂でモールド封止する
ことにより、パンケージ化するようにしている。

従来のワイヤボンディング技術による組立工程は、まず
第７図へに示すように、中央にダイバラ１＝’（２１）
を有し、該ダイパッド（２］）の方向にインナーリード
’　（２２）が延出されたリードフレーム（２３）を用
意したのち、第７図Ｂに示すように、ダイパッド（２１
）上に銀ペース１−（２４）を滴下し、その後、第７図
Ｃに示すように、ダイパッド（２１）上に半導体チップ
（２５）を上記銀ペース）−（２４）にて接着・固定さ
せる（チップボンディング工程）。

その後、図示しないが、温度３００°Ｃ〜３５０°Ｃ２
時間２０〜３０秒にて高速ムこ熱処理を施こず、又は温
度１４０°Ｃ〜１７０°Ｃ１時間６０分〜９０分にて熱
処理を施こして、半導体チップ（２５）とダイパッド（
２］）間に介在する根ペースト（２４）を硬化させる（
キュア工程）。

その後、第７図りに示すように、半導体チップ（２５）
　Ｊ二のボンディングバ・ンドとインナーリード（２２
）をＡｕワイヤ（２６）にて電気的に接続する（ワイヤ
ボンディング工程）。

その後、第７図已に示すように、上述の如く、チップボ
ンディング及びワイヤボンディングの完了したリードフ
レーム（２３）を金型（２７）に組込み、更に金型（２
７）内に例えばエポキシ樹脂（２８）を封入してモール
ド成型する（樹脂モールド工程）ことにより、第７図Ｆ
で示すパンケージ化された半導体装置（Ｂ）を得る。

最近では、半導体チップ（２５）のゴミ等を除去する目
的から、第７図りで示すワイヤボンディング工程と第７
図Ｅで示ず樹脂モール）・工程の間に、半導体チップ（
２５）の表面を有機溶剤（例えば、アセトン、）・リク
レン等）で洗浄する所謂有機ウェッＩ・洗浄工程を組込
む場合もある。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで、パッケージ化された半導体装置（［１）にお
いては、その後の保管時における吸湿から半田浸漬等に
よる熱印加により、パッケージ（２９）にクラックが発
生することが知られている。このクラックの発生防止の
ために、現在、種々の方法が考えられており、その対策
としては、例えば半導体チップ（２５）とモールド樹脂
（２８）との密着性を向上させるということがあげられ
る。

従来では、ワイヤボンディング工程と樹脂モールド工程
の間に、有機ウェット洗浄工程を組込むことにより、半
導体チップ（２５）表面のゴミを除去して、半導体チッ
プ（２５）とモールド樹脂（２Ｂ）との密着性を向上さ
せるようにしているが、半導体チップ（２５）表面を有
機溶剤で洗浄してもウェハ工程で汚染された耐着物（特
に、有機系の汚染物）は取れにくい。特に、半導体チッ
プ（２５）の表面は、通常、酸化被膜、ナイトライド被
膜、ポリイミドコード膜が形成されて疎水性になってい
ることが多く、モールド樹脂（２８）との密着性にとっ
て好ましい親水性面になりにくいという欠点があり、パ
ンケージ（２９）にクランクを引起こし易いという不都
合がある。

本発明は、このような点に鑑み成されたもので、その目
的とするところは、半導体チップとモールド樹脂との密
着性を大幅に向上させることができ、装置自体の長寿命
化並びに高信頼性化を図ることができる半導体装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、半導体チップ（５）が接続手段、例えばワイ
ヤボンディング方式におけるボンディングワイヤ（９）
、あるいはＴＡＢ方式におりるフィルムキャリアのイン
ナーリード等を介して外部リードに接続され、樹脂（１
１）にてモールド封止されてなる半導体装置（八）にお
いて、少なくとも半導体チ・７プ（５）の表面の汚染有
機物（８）を除去して構成する。

汚染有機物（８）を除去する方法としては、例えば紫外
線励起により、ドライエア中（又は空気中）の酸素を高
エネルギ状態のオゾンに変化させ、このオゾンラジカル
により、汚染有機物（８）を分解・除去する。このとき
、半導体チップ（５）の表面に多数のＯＨ基が形成され
、該半導体チップ（５）の表面は親水性面に変化する。

また、他の方法としては、高エネルギの電子、イオン（
Ｈｅ、　Ａｒ、　Ｎ等）を衝突させて汚染有機物（８）
を飛散・除去させる所謂イオンボンバーｌ−メント法を
使用することもできる。

〔作用］ 上述の本発明の構成によれば、半導体チップ（５）の表
面の汚染有機物（８）が除去されているため、半導体チ
ップ（５）とモールド樹脂（１１）との密着性が大Ｉニ
ｌ？’ｌＪ：Ｌ、パッケージへのクラックの発生を防止
するごとができる。その結果、半導体装置（八）自体の
長寿命化並びに高信頼性化を図ることができる。

［実施例〕 以下、第１図〜第５図を参照しながら本発明の詳細な説
明する。

第１図は、本実施例に係る半導体装置の構造を、その製
造工程に即して示す工程図である。以下、順にその工程
を説明する。

まず、第１図Ａに示すように、中央にダイパッド（１）
を有し、該ダイバンド（］）の方向にインナーリ−Ｆ’
　（２）が延出されたリードフレーム（３）を用意する
。

次に、第１図Ｂに示すように、ダイバンド（１）」二に
銀ベースト（４）を滴下する。

次に、第１図Ｃに示すように、ダイパッド（１）上に半
導体チップ（５）を上記銀ペースｌ−（４）にて接着・
固定する（チップ・ボンディング工程）。

次に、図示しないが、温度３００°Ｃ〜３５０°Ｃ１時
間２０〜３０秒にて高速に熱処理を施こす、又は温度１
４０°Ｃ〜１７０°Ｃ１時間６０分〜９０分にて熱処理
を廁して、半導体チップ（５）とダイパッド（１）間に
介在する銀ペースト（４）を硬化させる（キュア工程）
。

次に、第１図りに示すように、紫外線ランプ（６）が多
数配列された紫外線照射装置（７）内に、チップボンデ
ィング処理及びキュア処理完了後のり一トフレーム（３
）を投入し、半導体チップ（５）の表面及びリードフレ
ーム（３）の表面に紫外線を照射する。このとき、第２
図に示すように、波長Ｉ　Ｅｉ　５　ｎ　ｍの紫外線励
起によって、ドライエア中（又は空気中）の酸素（０２
）が分解してラジカルＯ″と高エネルギ状態のオゾン（
０３）に変化すると共に、波長２５４ｎｍの紫外線励起
によって、半導体チップ（５）表面の汚染有機物（ウェ
ハ工程で耐着した汚染有機物）（８）のＣ−Ｈ結合が切
断され、ラジカルＣ″′とラジカル■］“を生成する（
第２図Ａ及びＢ参照）。

そして、ラジカルＣ″とオゾン（０３）が反応して二酸
化炭素（ＣＯ２）に変化し気化されると共に、ラジカル
Ｈ″′とオゾン（０３）が反応して水（ＩＩ□０）に変
化し、半導体チップ（５）表面から上記汚染有機物が除
去される（第２図Ｃ参照）。また、上記反応と同時に、
ラジカル０１とラジカルＩ］”が結合して半導体チップ
（５）表面上にＯＨ基が多数形成される（第２図り参照
）。尚、」二記第２図においては、半導体チップ（５）
上にナイトライド被膜（ＳｉＮ膜）が形成されている場
合における分子構造モデルを示す。

次に、図示しないが、リードフレーム（３）に対し、温
度約１６０°Ｃにて熱処理を施こす。これは、」１記紫
外線励起によるオゾン（０３）の発生により、インナー
リーＦ’　（２）の端部に形成されたＡ、めっきが酸化
されてＡｇＯに変化し、後のワイヤボンディングにおけ
るワイヤとの電気的接続が不良になるおそれがあり、そ
こで、上記の如く、約１６０’Ｃの熱処理を施こすこと
によって、ＡｇｏをＡｇに還元させて後のワイヤボンデ
ィングに支障を来たさないようにする。

次に、第１図Ｅに示すように、半導体チップ（５）上の
ボンディングパ・ンドとインナーリード（２）をへ〇ワ
イヤ（９）にて電気的に接続する（ワイヤボンディング
エ稈）。

その後、第１図Ｆに示すように、チップボンディング処
理及びワイヤボンディング処理の完了したリードフレー
ム（３）を金型（１０）に組込め、更に金型（１０）内
に例えばエポキシ樹脂（１１）を封入してモールド成型
する（樹脂モールド工程）ことにより、第１図Ｇで示す
パッケージ化された半導体装置（八）を得る。

この場合、半導体チップ（５）表面には、汚染有機物（
８）が無く、しかも、多数のＯＨ基が形成されて親水性
面になっていることから、第３回の分子構造モデルに示
すように、半導体チップ（５）表面ａのＯ１＋基とモー
ルド樹脂（１１）を構成する有機物とのＯ−Ｈ結合が容
易に行なわれ、半導体チップ（５）とモールド樹脂（１
１）は強固に密着される。また、リードフレーム（３）
についても、上記紫外線照射により、表面の汚染有機物
が除去されるため、リードフレーム（３）とモールド樹
脂（１１）との密着性も同様に向上する。

ここで、紫外線の照射時間と半導体チップ（５）表面の
親水性及びパンケージクランクの発生率の関係を第４回
〜第６図に暴いて説明する。

まず、親水性をみる実験のサンプルとして、酸化膜上に
紫外線を全く照射しないもの（サンプル１）、紫外線を
１分間照射したもの（サンプル２）、紫外線を３分間照
射したもの（サンプル３）、紫外線を５分間照射したも
の（リーンプル４）、紫外線を７分間照射したもの（サ
ンプル５）を用意し、夫々について水滴を滴下し、その
水滴の広がり状態、即ち第５図で示す水滴（１２）の接
触角θをみた。

その結果、サンプル１については、水滴（１２）の接触
角θが４３°程度で、水滴の広がりがほとんどなく、疎
水性を有していることがわかる。一方、サンプル２〜サ
ンプル５については、紫外線の照射時間が長いほど、水
滴の接触角θが小さくなり、親水性を示していることが
わかる。

次に、パッケージクランクの発生率をのる実験では、温
度３０°Ｃ１湿度８５％に保たれた吸湿槽の中に上記サ
ンプル１〜ザンプル５を夫々個別に収容し、夫々２４時
間経過した後におけるパンケージクランクの発生率につ
いてのた。その結果、サンプル１については、クラック
の発生率が１．００％であり、信頼性に欠けるというこ
とがわかる。一方、サンプル３ではクラックの発生率が
４８％で、紫外線の照射時間が長くなるはと、クラック
の発生率が低くなり、サンプル５のように、紫外線を７
分間照射した場合では、クランクの発生率Ｏ％という好
結果を得た。このことから、紫外線の照射時間をできる
だけ長くするということが考えられるが、スループット
等の関係」二、照射時間は５〜７分が適当である。

上述の如く、本例によれば、半導体チップ（５）表面及
びリードフレーム（３）表面のウェハ工程に伴なう汚染
有機物（８）が、紫外線照射によって除去されているた
め、半導体チップ（５）とモールド樹脂（１１）との密
着性並びにリードフレーム（３）とモールド樹脂（１１
）との密着性が大幅に向上し、パッケージ化された半導
体装置（八）の吸湿から熱印加に伴なうクラック発生等
の致命的不良を大幅に改善することができる。その結果
、半導体装置（八）自体の長寿命化並びに高信頼性化を
図ることができる。また、このことから、パッケージの
断面構造設計の許容が広くなり、デイプレスやリードフ
レーム、の設計等を初め、軽薄短小のパッケージの品質
向上に大きく貢献できる。

上記実施例では、半導体チップ（５）表面及びリードフ
レーム（３）表面の汚染有機物（８）を除去する方法と
して、紫外線励起反応による化学的除去法を示したが、
その他、高エネルギの電子、イオン（ｌｌｅ。

計、Ｎ等）をぶつけて汚染有機物を除去する所謂イオン
ボンバーメンｌ−法による物理的除去法を用いてもよい
。特に、このイオンボンバーメンｌ−法の場合、若干ス
パッタリング効果もあり、それに伴ないイオン性の耐着
物等の除去も可能であり、半導体装置（Ａ）の信頼性を
より向上させることができる。

尚、本例に係る紫外線照射による方法並びに」二記イオ
ンボンハーメント法、いずれにおいてもその処理中ば、
リードフレーム（３）により電気的に短絡されているた
め、半導体チップ（５）に対する損傷は心配ない。

また、上記実施例では、紫外線照射処理を第１図Ｃで示
すチノブホンディング工程後のキュア工程のあとに行な
うようにしたか、第１図Ｅで示すワイヤボンディング工
程以降に行なうようにしてもよい。

また、上記実施例では、半導体チップ（５）とリードフ
レーム（３）のインナーリード（２）とをへ〇ワイヤ（
９）で電気的に接続してなる所謂ワイヤボンディング技
術による半導体装置（八）に適用した例を示したが、そ
のイ也、フィルムキ中リアのインナーリードと半導体チ
ップとをバンプを介して電気的に接続してなる所謂ＴＡ
　Ｂ　（ｔａｐｅ　ａｕｔｏｍａｔｅｄ　ｂｏｎｄｉｎ
ｇ）方式の半導体装置にも適用可能である。

〔発明の効果〕

本発明に係る半導体装置によれば、半導体チップとモー
ルド樹脂との密着性を大幅に向」ニさせることができ、
半導体装置自体の長寿命化並びに高信頼性化を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例に係る半導体装置の構成をその製造工
程に即して示す工程図、第２回は本実施例の紫外線励起
反応を分子構造モデルで示す説明図、第３図は本実施例
に係る半導体チップとモールド樹脂との密着状態を分子
構造モデルで示す説明図、第４図は親水性（水滴の接触
角）の紫外線照射時間依存性を示す特性図、第５図は水
滴の接触角を示す説明図、第６図はバノゲージクランク
発生率の紫外線照射時間依存性を示す特性図、第７図は
従来例に係る半導体装置の構成をその製造工程に即して
示す工程図である。 （八）は半導体装置、（１）はダイパッド、（２）はイ
ンナーリード、（３）はリードフレーム、（５）は半導
体チップ、（６）は紫外線ランプ、（７）は紫外線照射
装置、（８）は汚染有機物、（９）はＡｕワイヤ、（１
１）は樹脂である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体チップが接続手段を介して外部リードに接続さ
   れ、モールド封止されてなる半導体装置において、 少なくとも上記半導体チップの表面の汚染有機物が除去
   されてなる半導体装置。