JPH04233255A - 強誘電体装置パッケージ技術 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大略、電子装置パッケ
ージ化方法及び装置に関するものであって、更に詳細に
は、微小電子強誘電体部品をパッケージ化する技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロエレクトロニクス、即ち微小電
子装置のパッケージ化技術は高度に専門化した分野に発
展している。従って、多数の条件、明細及び必要性を満
足させるために、マイクロエレクトロニクス及び集積回
路をパッケージするためにかなりの努力及び費用が費消
されていることは驚くべきことに当たらない。

【０００３】超小型電子回路のパッケージングでは、チ
ップ乃至は回路ダイを機械的に保護すると共に環境から
保護し、同時に、外部回路のアクセスのための外部接続
を可能とする保護的な封止化乃至は囲い込みが行なわれ
る。パッケージの選択又は開発は、多数の検討事項が関
与し、例えば、熱伝達、機械的衝撃能力、湿度、電気的
抵抗、密封封止、ラディエーション抵抗などがある。集
積回路のパッケージングは極めて重要な側面を有してい
るので、例えばＥＩＡ／ＪＥＤＥＣなどのような専門委
員会によって基準が確立されている。

【０００４】集積回路パッケージング技術の例としては
、プラスチックデュアルインラインパッケージがあり、
その場合、集積回路ダイは非導電性のプラスチック化合
物内に封止化される。該化合物は半田の温度に耐えるこ
とが可能であり且つ変形を発生することがなく、且つ回
路動作は高湿度条件において安定状態を維持する。 この様なパッケージ技術は低コストであるが、プラスチ
ック物質の封止能力は悪条件下においては障害を発生す
る場合がある。

【０００５】その他のタイプのデュアルインラインパッ
ケージとしては、セラミックパッケージ物質があり、そ
れは、セラミックベースと、セラミックカバーとを有し
ており、外部電気接続を与える導電性のリードフレーム
が設けられている。これらのセラミックベースとカバー
とはガラス化合物で密封封止される。この様なパッケー
ジは例えば「ｃｅｒｄｉｐ．」として市販されているも
のがある。

【０００６】別のセラミックパッケージ技術としては、
セラミックベースと金メッキした金属キャップ乃至は蓋
であってセラミックへ半田付けされており、その際に高
品質の密封封止を与えるものがある。この様な装置は側
部ろう付け型セラミックパッケージとして知られている
。このタイプのパッケージは極めて高い品質の封止能力
を有しており、且つ厳格な軍隊の明細を充足している。

【０００７】セラミックフラットパッケージは、デュア
ルインラインパッケージとは異なる外部ピン形態を有す
る密封封止され且つ電気的に非導電性のベースを与えて
いる。ＬＳＩ及びＶＬＳＩチップ用のポピュラで次第に
広く使用されているパッケージはリードなしのセラミッ
クチップキャリアである。このタイプのパッケージは、
多数のこの様なチップキャリアをプリント回路基板上に
高密度で配列させることを可能とする独特の電気的端子
形態を有している。

【０００８】新しいタイプの回路及び回路技術の開発に
おいて、通常の方法は、この様な装置を、現在使用可能
な公知の技術を使用してパッケージすることである。一
つの新たな且つ頭角を表わしつつある技術は、強誘電体
物質を使用する非揮発性回路の開発である。この様な物
質は、デジタル信号を格納するためにある一つの状態又
は別の状態に分極させることが可能である。その分極状
態は、回路から電力を取去った後においても残存し、そ
の際に非揮発性の格納を与えている。メモリ回路におい
て使用するための強誘電体物質の調製は、本願出願人に
譲渡されている米国特許第４，７５９，８２３号に記載
されている。

【０００９】非揮発性格納回路において使用するための
強誘電体物質の開発は長年に亘って行なわれているが、
この様な回路が市場に出され且つ市販されるようになっ
たのはつい最近のことである。従来のパッケージング技
術は強誘電体物質及びそれと同様な部品に対して使用す
るのには不向きであるということを最初に知得したのは
本発明者であると思われる。より詳細に説明すると、従
来のパッケージ化プロセス期間中に強誘電体物質を水素
に露呈させると、強誘電体物質の分極状態を維持する能
力に著しく悪影響を与えるということが判明した。換言
すると、強誘電体物質の残留特性は強誘電体物質との水
素の化学的還元性作用によって劣化される。コンデンサ
を製造するために処理された場合、強誘電体物質の残留
特性は著しく劣化されて、該コンデンサが分極状態を格
納する能力を全く欠如するし、従ってリニアなコンデン
サと同様の機能をする場合がある。この様な強誘電体物
質に与える水素の還元性効果は、格納用の回路を全く揮
発性のものとさせ、従って意図した目的のために使用す
るのには不向きなものとする場合がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述したことから明ら
かな如く、強誘電体部品をパッケージするための改良し
た技術を提供することが望まれている。更に、従来のパ
ッケージ化用装置及び物質を使用して、高品質の部品を
提供するために強誘電体部品をパッケージ化する技術を
提供することが要望されている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、強誘電
体物質の残留特性が劣化されることがないか、又はある
処理ステップ期間中に劣化されたとしても、その後に回
復させるように強誘電体回路をパッケージ化する技術が
提供される。従って、本発明技術は、従来のパッケージ
化技術に関連する欠点を実質的に減少させるか又は除去
するものである。

【００１２】本発明の一つの重要な特徴によれば、強誘
電体部品を具備する半導体チップ又はダイを水素を有す
ることがないか又はほとんど有することのない環境内に
おいてパッケージ化させる。本発明の好適実施形態によ
れば、強誘電体回路ダイを、セラミック装着用ベースの
凹所乃至は空洞内に形成したダイ取付け島状部へ物理的
に取付ける。そのダイボンドパッドを、ワイヤによって
、セラミック装着用ベースリードフレームへ取付ける。 セラミック物質自身は水素含有量が低いものであり、従
って、強誘電体ダイをパッケージ化する場合に使用する
のに適している。次いで、セラミックのカバーをセラミ
ックベース上にセットし、且つその複合構成体をプリベ
ーク温度に露呈させ、その場合、何れかの物質における
水素をガス放出させ、従ってセラミックベースの空洞か
ら除去すると共に、強誘電体回路ダイの環境から除去す
る。次いで、このプリベーク温度を封止用温度へ増加さ
せるか又はランプ動作により上昇させ、その場合に、セ
ラミック装着用ベースとセラミックカバーとの間のガラ
スフリットが溶融して一体化しハーメチックシール、即
ち密封封止を与える。この封止用温度は、強誘電体物質
のキューリ温度よりも高く、従って、製造過程中に部品
の強誘電体特性が劣化した場合には、この高温が該物質
を「回復」する傾向となる。重要なことであるが、前述
したことは酸素が豊富な環境において行なわれ、従って
、強誘電体回路ダイの周囲に水素が残存する場合であっ
ても、その残留特性が悪影響を受けることはない。

【００１３】本発明の別のパッケージ化技術によると、
側部ろう付け型セラミックパッケージ化技術を使用して
、強誘電体回路ダイをパッケージ化する。このパッケー
ジ化プロセスにおいて、従来の金メッキした蓋が、高温
封止ステップ期間中に、水素の発生に著しく貢献するこ
とが判明した。更に、この技術の場合、結果的に発生す
る酸化が金メッキした蓋とセラミック装着用ベースとの
間の半田シールに悪影響を与えるので、酸素が豊富な環
境は効果的に使用することができないことが判明した。 本発明によれば、幾つかのオプションを使用することが
可能である。第一に、金メッキした蓋を使用することが
可能であるが、それはエポキシ又はその他の接着剤によ
りセラミック装着用ベースに接着される。この技術の場
合、何らかの水素の発生をオフセットするために酸素が
豊富な環境を有効に使用することが可能であり、且つ、
半田による封止が使用されていないので、何らの悪影響
が発生することはない。第二に、例えばニッケルなどの
ような非メッキ型の金属性の蓋であって、金メッキして
いないものをエポキシ又はその他の接着剤によりセラミ
ック装着用ベースへ接着させることが可能である。 更に、セラミック物質で構成した蓋を、エポキシなどに
よってセラミックケースへ接着させることが可能である
。好適には、エポキシによる封止ステップは、酸素が豊
富な環境において実施し、何らかの水素の存在を相殺さ
せ、高品質の密封封止を維持するようにすることが可能
である。本発明によって更に別の方法が提供される。 例えばニッケル物質などのような非金メッキ型の蓋をセ
ラミック装着用ベースへ半田付け又は側部ろう付けさせ
ることが可能である。メッキは使用されないので、水素
の発生は最小とされる。

【００１４】本発明は、更に、リードフレームに取付け
た強誘電体部品ダイのプラスチック封止においても有効
に使用することが可能である。好適には、リードフレー
ム及びそれに取付けた強誘電体ダイがプラスチック封止
の前に、キューリ温度を超えた温度においてプリベーク
が行なわれる。この高温のプリベークは、好適には、酸
素が豊富な環境において行なわれ、その前の処理ステッ
プ期間中に強誘電体物質から失われた酸素分子と置換さ
せる。この処理ステップは、より低い温度でのプラスチ
ックモールドステップの前に、強誘電体部品を回復させ
る。水素のガス放出を行なうことのないプラスチックを
使用することは、本発明において好適である。更に、低
温のモールドした後の硬化ステップは、パッケージ内で
の著しい水素のガス放出を発生することなしに、プラス
チックが硬化することを可能とする。

【００１５】本発明の更に別の特徴によれば、強誘電体
ダイがその上に形成される半導体ウエハを処理して、そ
の水素に対する露呈を最小とさせることが可能である。 従来の水冷却型ウエハ切断装置を使用する代わりに、こ
の半導体ウエハをダイヤモンドブレードでスクライブし
且つ個々の回路ダイに分断乃至は破断させることが可能
である。この様に、この実施形態においては水を使用す
ることが回避されているが、水の使用は、しばしば、水
素の発生原因となっている。

【００１６】

【実施例】水素の強誘電物質に与える影響を減少させる
か又は実質的に除去するための種々の強誘電体部品のパ
ッケージ化技術が提供されている。理解すべきことであ
るが、高品質集積回路パッケージングにおける現在の技
術状態は側部ろう付け型セラミックパッケージを使用す
ることである。この様なタイプのパッケージは、軍隊の
明細基準を充足するものであり、従って高品質の装置を
提供する。標準的な側部ろう付け型パッケージング技術
によると、パッケージ部品の温度が低酸素雰囲気中で上
昇されて種々の生成物をガス放出させる。この雰囲気の
酸素含有量は、０又は非常に低いレベルに維持されて酸
化及び金メッキ型蓋の半田シールに与える悪影響を減少
させている。一方、水素還元性効果は半田シールを向上
させる。この水素環境は、強誘電体部品をパッケージ化
するのには極めて好ましからざるものであり、金メッキ
型蓋のガス放出により、かなりの量の水素が発生し、且
つ低酸素雰囲気はこの様にして発生された酸素の強誘電
体物質に与える影響を相殺させることは不可能である。 上述した如く、強誘電体物質に与える水素の悪影響を最
初に認識したのは本発明者であり、且つ以下に説明する
パッケージ化技術によってこの問題を最初に解消したの
は本発明者であると確信する。

【００１７】図１及び２は、それぞれ、本発明の原理及
び概念に従って、強誘電体回路ダイをパッケージ化する
のに適したｃｅｒｄｉｐ及び側部ろう付け型セラミック
パッケージを示している。図１を参照すると、本発明の
好適実施例に基づいて構成されたｃｅｒｄｉｐパッケー
ジが示されている。このパッケージの種々の部品は、セ
ラミック装着用ベース１０を包含しており、該ベースは
セラミック物質内に形成された蜘蛛形状型の導電性リー
ドフレーム１２を有している。リードフレーム１２は、
パッケージに対して半田接続又はその他のタイプの接続
を与えるための多数の外部端子１４を有している。リー
ドフレーム１２は、更に、パッケージ内に導体終端部１
６を有しており、それらの全てはダイ取付け島状部１８
の周りに形成されている。内部リードフレーム終端部１
６、及びダイ取付け島状部１８は、セラミック装着用ベ
ース１０の空洞乃至は凹設区域２０内においてアクセス
可能である。重要なことであるが、リードフレーム１２
及びダイ取付け島状部１８は、共晶金又は水素含有量が
非常に低いその他の適宜の導電性物質で被覆させること
が可能である。メッキした金ではなく共晶金は水素をガ
ス放出することはなく従って強誘電体物質に悪影響を与
えることがないことが判明した。

【００１８】例えばコンデンサなどのような強誘電体部
品を具備するモノリシック回路ダイ２２は、パッケージ
部品とは独立的に製造される。回路ダイ２２は、該ダイ
の回路への電気的アクセスを与えるために多数の表面ボ
ンドパッド２４を有している。実際上、約２０平方ｍｍ
の面積を持った回路ダイは、その上に、例えばメモリセ
ルなどのような数百万個の回路部品を形成することが可
能である。そのために、強誘電体物質における最近の開
発は、非揮発性メモリセルを達成するための強誘電体コ
ンデンサを具備する揮発性のスタチック及びダイナミッ
クメモリセルの集積化を行なうことを可能としている。

【００１９】回路ダイ２２は、種々の導電性又は非導電
性物質によって、ダイ取付け島状部１８へボンディング
されている。回路ダイ２２をダイ取付け島状部１８から
絶縁することが望まれる場合には、ポリイミド接着剤を
使用することが可能である。このポリイミド接着剤は、
その接着剤の製造業者によって推奨される温度分布に従
って、セラミック装着用ベース１０及びそれに接着され
ているダイ２２を露呈させることによって硬化される。 好適には、該ポリイミドは、そのパッケージを封止する
温度よりも少なくともより高い温度で硬化される。この
ことは、そのパッケージが閉塞され且つ封止される前に
、何らかの水素をガス放出させ且つ強誘電体物質を回復
させる。回路ダイ２２の基板と島状部１８との間に導電
性経路を与えることが所望される場合、導電性銀充填ガ
ラス乃至は金共晶体を使用することが可能である。回路
ダイ２２の島状部１８への導電性ボンディングは、ダイ
２２の背面接触が内部リードフレームコンタクトの一つ
に対して必要とされる場合に使用することが可能である
。回路ダイ２２をダイ取付け島状部１８に取付けた後に
、金共晶導体（不図示）を、ダイボンドパッド２４とリ
ードフレーム１２の内側終端部１６との間にボンドさせ
る。この様に、ダイ２２の回路は、外部端子１４への電
気的接続によってアクセスすることが可能である。

【００２０】セラミックカバー２６は、セラミック装着
用ベース１０の空洞２０を閉塞することが可能である。 セラミックカバー２６は、カバー２６の下側表面上か又
は装着用ベース１０の上側表面上か又はその両方に付着
させた半田ガラスフリット２８を使用することにより、
セラミック装着用ベース１０へ固着される。ガラスフリ
ット２８は、好適には、失透型のものであり、それは、
容易にウェットされ、且つガラス、金属及びセラミック
に対してシール（封止）を形成する。この様なガラスフ
リットは、５００℃以下の温度でシール即ち封止を形成
し、高い機械的強度を有し、良好な電気的絶縁特性を有
すると共に、許容可能な熱伝導率を保持する。この様な
パッケージング技術及び物質を使用することにより、湿
気及びガスに対して不透過性のパッケージで、且つ極め
て厳しい機械的及び環境条件に適うパッケージが提供さ
れる。プラスチックパッケージは経済的であり且つ容易
に製造可能なものであるが、この様な厳しい条件に適う
ものではない。

【００２１】図３に関連して図１をも参照すると、本パ
ッケージング技術のステップがより詳細に示されている
。注意すべきことであるが、これらのパッケージング物
質及び処理装置ステップは、従来の装置及び容易に入手
可能な物質を使用することにより本発明の利点を得るた
めに実施することが可能である。図３に示したパッケー
ジングステップは、パッケージ部品を一つのステーショ
ンから別のステーションへ搬送する従来の回路パッケー
ジングコンベア装置上で実施することが可能であり、且
つ自動ハンドラが部品を一体的に組立て、該部品を種々
の温度で且つ種々の環境において処理し密封封止状態と
し且つ機械的に保護された強誘電体回路ダイを得ること
が可能である。

【００２２】パッケージ用コンベアは、典型的に、幅方
向に約１０個乃至１２個のパッケージで長手方向に約１
インチ離隔した状態でパッケージを担持することが可能
である。従って、一つのバッチにおいてかなりの数のパ
ッケージ化した部品を生産することが可能である。図３
のステップ３０に示した如く、水冷却型鋸引き技術では
なくスクライブし且つ破断することによりウエハから各
回路ダイを取ることにより強誘電体ダイの水素汚染を最
小とすることが可能である。この鋸引きプロセスにおい
て使用されるウエハは、後に、パッケージングの処理ス
テップの期間中における水素発生用のメカニズムとする
ことが可能である。何れの場合においても、ダイヤモン
ドブレード又はその他の同様の工具によって、ウエハ上
の各ダイの周りにスクライブ乃至はスコアラインを形成
する。次いで、該ウエハを、そのスクライブラインに沿
って破断することにより個々のダイを形成する。このス
テップは、ダイ上に使用される強誘電体部品の水素汚染
の機会を減少させている。

【００２３】ステップ３２において、パッケージ用装置
にセラミック装着用ベースと、装着用カバーと回路ダイ
とをロード、即ち積載させる。リードフレーム１２とダ
イ取付け島状部１８とが設けられているセラミック装着
用ベースは、完成した副組立体として、容易に入手する
ことが可能である。ステップ３４に示した如く、島状部
１８に対する回路ダイ２２の取付けは上述した態様で実
施される。同様に、回路ダイ２２と内側リードフレーム
終端部１６との間の電気的接続は、自動装置で実施する
ことが可能である（ステップ３６）。ｃｅｒｄｉｐパッ
ケージング技術を使用する場合の臨界的なパッケージン
グステップは、回路ダイ２２上の強誘電体部品が水素に
露出されることを最小とするために、装着用ベース１０
に対するカバー２６のシールを密封封止するステップで
ある。

【００２４】ステップ３８において、セラミックカバー
２６及び回路ダイ２２が取付けられたセラミック装着用
ベース１０などを包含するパッケージ部品は、プリベー
クが行なわれて、種々のパッケージ部品内にトラップさ
れている場合のある水素をガス放出させる。パッケージ
部品から水素をガス放出させるためには、１０分間の間
約４００℃のプリベーク温度が適切である。プリベーク
ステップ３８は奇麗な乾燥空気（ＣＤＡ）環境において
実施することが可能であるか、これらのパッケージ部品
を窒素又は酸素雰囲気中か、又はこれらの両方の元素を
混合させた雰囲気中に浸漬させることがより好適である
。強誘電体部品をパッケージする場合には、ＣＤＡ環境
は、十分な湿気がパッケージの空洞内にトラップされ且
つ水素を発生し、その水素が強誘電体物質を劣化させる
可能性がある。

【００２５】プリベークされ且つガス放出されたパッケ
ージ部品は、次いで、コンベア機構上で搬送されて、封
止ステーションへ移動され、そこで、セラミックカバー
２６がセラミック装着用ベース１０に対して密封封止さ
れる。約４４０乃至４６０℃の封止温度が、ガラスフリ
ット境界面においてセラミック部品を一体的に溶着させ
る上で効果的である。重要なことであるが、この封止温
度は例えば２７０℃である強誘電体物質のキューリ温度
よりも高く、従って強誘電体部品は回復状態とされる。 上述した如く、高品質の湿気及びガス封止を与えるため
には、典型的に、ガラスフリット２０が使用される。理
解すべきことであるが、密封封止拘束条件が軍隊基準ほ
ど厳格でない場合には、その他のボンディング又はシー
リング剤、例えばエポキシなどを使用することも可能で
ある。

【００２６】セラミック装着ベース上の側部ろう付け用
の金メッキした蓋とは対照的に、ガラスフリット又はエ
ポキシを使用したセラミックパッケージ部品の封止は、
その封止プロセスが行なわれる酸素が豊富な雰囲気によ
って悪影響を受けることはない。ステップ４０は、特に
、ｃｅｒｄｉｐパッケージ封止ステップを示している。 セラミック部品間の密封封止は、約４４０−４６０℃の
温度で達成され、その温度においては、ガラスフリット
２８は液状化し且つセラミック部品２６及び１０の両方
の表面をウェットさせる。重要なことであるが、この封
止ステップは、水素が閉塞された空洞２０内において発
生されるか又はその中に捕獲された場合に、その影響が
酸素によって相殺されることを確保するために、酸素が
豊富な環境において実施される。

【００２７】本発明の重要な特徴によれば、水素も強誘
電体部品へ露呈させることが可能であるが、十分な酸素
が存在することは、強誘電体物質が劣化することを防止
することが可能であることが判明した。封止環境が、重
量において約１％を超える酸素を包含するものであるこ
とが望ましい。十分な酸素が存在すると、各々が５００
０ｐｐｍ未満の量である例えばＨ２　及びＨ２Ｏなどの
ような水素成分は、回路ダイ２２の強誘電体物質に悪影
響を与えることがないものと考えられる。上述した如く
、水素成分は水素原子であっても、又は水（Ｈ２　Ｏ）
の中に存在するものであってもよい。１％の酸素は約１
０，０００ｐｐｍを構成するので、この様な数の酸素分
子は、１０，０００ｐｐｍの水素成分の還元性効果に起
因して強誘電体物質において失われた均等の量の酸素分
子を置換することが可能である。従って、どの程度の水
素が強誘電体部品に露呈されようとも、水素還元性効果
に起因して強誘電体物質によって失われた数の酸素分子
に少なくとも対応する酸素濃度を導入することにより、
その劣化を最小とすることが可能であると推測される。

【００２８】図２を参照すると、側部ろう付け型セラミ
ックパッケージが示されている。この様なパッケージは
、セラミック装着用ベース５０を有しており、該ベース
の中にはリードフレームが形成されており、該リードフ
レームは外部電気端子５２と内部終端部５４とを有して
いる。リードフレームの内側終端部５４は、ダイ取付け
島状部５６の周りに配設されており、ダイ取付け島状部
５６にはモノリシック回路ダイ５８がボンディングされ
ている。このダイ取付け島状部５６及び内側リードフレ
ーム終端部５４は、装着用ベース５０の上表面内に形成
した空洞６０内においてアクセス可能である。図示して
いないが、電気的絶縁性物質からなるシートを、金属の
蓋６４と回路ダイ５８及びリードフレーム終端部５４と
の間に配設し、金属の蓋が部品と短絡回路を形成するこ
とを防止することが可能である。封止剤６２が空洞６０
の周辺部周りに設けられ、且つ蓋６４が構成される物質
のタイプに依存して特定のタイプのものとすることが可
能である。例えば、蓋６４が典型的な構成である金メッ
キされている場合には、封止剤６２はエポキシのビード
を有することが可能である。更に、セラミックからなる
蓋をエポキシによってセラミック装着用ベース５０へ封
止させることが可能である。一方、蓋６４が例えばニッ
ケルなどのようなメッキされていない金属から構成され
る場合には、封止剤６２を半田とすることが可能である
。メッキされていない蓋６４をセラミック装着用ベース
へ半田付けすることにより、ほとんど又は全く水素が発
生されることがなく、従って回路ダイ５８上の強誘電体
部品は酸素の欠乏に起因して劣化されることはない。 このメッキプロセスは、溶液と電位とを必要とする。該
溶液がイオン化すると、水素イオンが形成され、そのイ
オンはガス放出させ、且つ上述した悪影響を発生する場
合がある。従って、一般的には、強誘電体部品のパッケ
ージングにおいては、メッキした蓋又はその他のメッキ
した物質を使用すべきではない。

【００２９】再度図３を参照すると、パッケージングス
テップ３０−３８の多くが図２に示したものと同様なセ
ラミック装置のパッケージングにおいても適用可能なも
のである。ステップ３０−３８については上に説明した
ので、側部ろう付け型又はエポキシ型の蓋６４に関連し
て更に説明を繰返す必要はない。何れの場合においても
、ステップ７０及び７２は、蓋構成体６４を有する高品
質の密封封止を持ったセラミックパッケージにおいて強
誘電体部品回路ダイをパッケージングするために適用可
能である。セラミック装着用ベース５０と蓋６４との間
に半田又は同様のタイプのボンドを設けることがガラス
又はエポキシの何れよりも良好な密封封止を与えるもの
であることが判明した。しかしながら、上述した如く、
金メッキした蓋及び酸素が豊富な環境を使用するパッケ
ージング技術は、損傷を受けることのない強誘電体物質
及び良好な密封半田シールの両方を有する装置を形成す
るものではない。

【００３０】図示した如く、処理ステップ７０において
、金メッキされていない蓋が使用され、従って、ボンデ
ィングプロセス期間中におけるその加熱は、回路ダイ２
２の強誘電体物質に対して有害な水素をガス放出させる
ものではない。この金メッキされていない蓋は、半田シ
ールを使用することにより、装着用ベース５０へ側部ろ
う付けされる。装着用ベース５０に対して蓋６４を側部
ろう付けすることにより、上述した如く、高品質のシー
ル、即ち封止が提供される。好適には、空洞６０の周辺
部周りに半田のリード６２（図２）を形成し、従って、
該部品が高温度に加熱された場合に、蓋６４がベース５
０へシール、即ち封止される。この様な蓋に対して適切
な物質は、例えばニッケルなどのような水素含有量の低
いメッキされていない金属が好適である。高品質のシー
ル（封止）を与えるために、装着用ベース５０に対して
容易に半田付け、ろう付け又はその他の方法で接着する
ことの可能なその他の金属を使用することも可能である
。

【００３１】パッケージ用のステップ７４及び７６は、
側部ろう付け型のパッケージにおいて回路ダイ５８をパ
ッケージングするための更に別の態様を示している。こ
のパッケージング技術によれば、蓋６４は接着剤によっ
てセラミック装着用ベース５０へ接着され、従って封止
剤６２は例えばエポキシなどのような接着剤を有してい
る。この場合の蓋６４の物質は、セラミックか又は従来
の金メッキした蓋とすることが可能である。接着剤の硬
化は、半田によるボンディングよりもかなり低い温度で
実施されるので、それがメッキ型のものであっても、蓋
からガス放出される水素の量は少ない。しかしながら、
パッケージ用のステップ７６において注記した如く、接
着剤封止ステップは、酸素を有する奇麗な乾燥空気雰囲
気中において実施され、従って、存在する場合に、少な
くとも酸素と水素との組合わせが空洞６０内に封止され
る。上述した如く、十分な量の酸素が存在すると、水素
の存在は強誘電体物質にとって問題となることはないも
のと考えられる。一般的には、エポキシは半田付け又は
ろう付けの品質を達成する密封封止を与えるものではな
いが、接着剤のアプローチは経済的であり、容易に実施
することが可能であり、且つ何ら特別の物質を必要とす
ることはない。テキサス州ダラスにあるセミアロイイン
コーポレイテッド（Ｓｅｍｉ−Ａｌｌｏｙ　　Ｉｎｃ．
）から入手可能なエポキシは、蓋６４をセラミック装着
用ベース５０へ接着させる場合に使用するのに適切なも
のである。エポキシ封止の場合にはセラミック及びメッ
キ型蓋が好適であるが、本発明のこの実施例において使
用するために、適宜のパッケージング特性を持ったその
他の物質を使用することも可能である。

【００３２】回路ダイ２２又は５８が上述した態様でパ
ッケージ化された後に、本装置をテストステーションへ
搬送し、そこでステップ７８に示した如く、電気的なテ
ストを行なう。回路ダイの電気的テストは、パッケージ
化した装置を、動作性を決定するために完全な機能テス
トを実施するべく適合されたタイプの自動ハンドラ内に
接続することによって実施される。一般的な電気的テス
トは当該技術分野において公知であり且つダイ内に形成
されている特定の回路に対して特定化される。

【００３３】更に、且つステップ８０に示した如く、回
路ダイ２２又は５８の強誘電体部品もテストし、パッケ
ージングプロセス期間中に水素へ露呈させた結果として
強誘電体物質が劣化されているか否かを決定する。前述
した如く、強誘電体物質は水素の存在下において非常に
迅速に劣化し、且つ強誘電体部品を電気的にテストする
ことによりそのことを容易に決定することが可能である
。パッケージ化した装置の外部端子を介して、回路ダイ
の強誘電体部品に関してアナログテストを実施すること
が可能である。強誘電体物質の残留特性をテストして、
その物質の分極状態を格納する能力が所定の基準を充足
するものであるか否かを決定することが可能である。例
えば、第一分極状態を格納するために、ダイ上に形成さ
れた強誘電体コンデンサを横断して電圧を印加させるこ
とが可能である。次いで、その電圧を除去し、且つその
分極量を該コンデンサから読取ることが可能である。次
いで、その強誘電体コンデンサを横断して印加される電
圧の極性を反転させることが可能であり、且つ他の分極
状態の量を読取ることが可能である。強誘電体物質の残
留特性を表わす分極状態が著しく劣化している場合には
、その回路ダイが水素に露呈されたものと仮定すること
が可能である。

【００３４】図４は強誘電体部品を封止化するための本
発明のプラスチックパッケージング技術を示している。 図４には、他の同様なリードフレームへ接続されたスパ
イダ（蜘蛛）形状のリードフレーム９０が示されている
。リードフレーム９０は、ダイ取付け島状部９６の周り
の周辺部に配設した内側端部を有する複数個の外部接触
脚部９４を与えるパターンにスタンプした金属から構成
されている。ダイ取付け島状部９６は、二つの支持脚部
９８及び１００によって接続されており、それらの脚部
はフレーム９２に関してダイ取付け島状部９６を支持し
ている。支持を与えるために、各接触脚部９４は、更に
、支持相互接続部１０２によって一時的に一体的に接続
されている。封止化した後に、相互接続用の脚部支持体
１０２は、フレーム９２と共に、除去される。従って、
各脚部９４は、互いに電気的に分離されると共に、ダイ
取付け島状部９６から電気的に分離されている。

【００３５】次いで、１個又はそれ以上の強誘電体部品
を持った回路ダイ１０４を、リードフレーム９０のダイ
取付け島状部９６へボンディングさせる。上述したセラ
ミックタイプのパッケージの場合における如く、回路ダ
イ１０４のボンドパッド１０６が接触脚部９４の内側端
部と接触される。更に、上述した如く、回路ダイ１０４
を、ダイ取付け島状部９６に半田付けするか又はその他
の態様で接着剤によりボンディングさせることが可能で
ある。本発明の場合には、高温ポリイミド接着剤が適し
ており、従って、リードフレーム９０とそれに取付けた
回路ダイ１０４をキューリ点より高い温度にプリベーク
することにより、ダイ取付けボンドの品質を劣化させる
ことなしに強誘電体部品を回復状態とさせることが可能
である。

【００３６】種々のパッケージ部品から水素をガス放出
させるためのプリベークステップの後に、回路ダイ１０
４を取付けたリードフレーム９０をプラスチックモール
ド内に配置させる。そのプラスチックモールドの下半分
を参照番号１１０として示してある。同様な上半分のモ
ールドは簡単化のために図示していない。何れの場合に
おいても、デュアルインラインパッケージ用のプラスチ
ック封止化用モールドは従来公知である。該モールドは
、リードフレーム接触脚部９４をその中に収納するため
に多数のチャンネル１１２を有している。接触脚部９４
の間の相互接続用支持体１０２は、モールドの外側に配
置され、その際にモールド１１０内に形成された空洞１
１４に関して、ダイ取付け島状部９６及び回路ダイ１０
４の中心位置決め作用を行なう。上側のモールド半割り
と下側のモールド半割りとを圧接させ、接触脚部９４を
チャンネル１１２内に配設させて、その際に内部の密封
した室を与える。図示していないが、溶融プラスチック
を、リードフレーム９０及び回路ダイ１０４の上側及び
下側の内部室１１４内に注入し、その際にこれらの部品
を封止化する。好適には、湿気に対する透過性が低い高
品質のモールド用プラスチックを使用することが望まし
い。更に、水素のガス放出の可能性を減少させるために
水素の含有量の低いプラスチックを使用することが望ま
しい。

【００３７】プラスチックパッケージング構成について
説明したので、次に本発明に基づく主要なプラスチック
パッケージ化ステップを示したフローチャートである図
５を参照して説明する。しかしながら、パッケージング
の前であっても、強誘電体ダイを水又は湿気に対して露
呈されることを最小とするための手段を講じることが可
能である。例えば、ウエハ全体の表面上に窒化シリコン
のパッシベーション層を付着形成することが可能である
。この様な層は、湿気に対して密封封止且つ障壁を提供
する。更に、又はそれの代わりに、湿気バリア特性を達
成するために、ウエハ上にポリイミド物質又は疎水性層
をスピンオンさせることが可能である。次いで、該ウエ
ハをスクライブし且つ破断して個々のダイとさせること
が可能である。

【００３８】ステップ１２０は、共晶金又は高温接着剤
で回路ダイ１０４を島状部９６に取付ける処理を示して
いる。強誘電体物質のキューリ温度である２７０℃より
高い温度に耐えることの可能なポリイミド型の接着剤を
使用することが可能である。同時に、湿気に対するバリ
アを提供するために、該ダイの表面上にポリイミド接着
剤の粒滴を滴下させることが可能である。その他の疎水
性物質も同様の効果性を持って使用することが可能であ
る。

【００３９】次に、リードフレーム９０及びそれに取付
けた回路ダイ１０４に対してプリベークステップを行な
うが、その場合に、温度を２７０℃を超えて上昇させ、
物質内に存在する水素をガス放出させ、且つ強誘電体物
質を回復状態とさせる（ステップ１２２）。上述した如
く、強誘電体物質の回復動作は、その前の処理ステップ
においてかなりのエージングが発生したとしても、それ
を回復する効果を与える。更に、上述した理由により、
このプリベークステップは、好適には、酸素が豊富な環
境において行なわれる。

【００４０】ステップ１２４は、プリベークしたリード
フレームをモールド半割りの間に位置させ、従って回路
ダイ１０４及びリードフレーム９０の内側部品の周りに
プラスチックを射出成型することが可能であるパッケー
ジングステップを示している。注入したプラスチックが
固化した後に、モールド半割りを除去し、且つモールド
成型したプラスチックを有するリードフレームが炉内を
進行し、その際に、ステップ１２６に示した如く、プラ
スチックに対して低温硬化が行なわれる。好適には、そ
の温度は封止済みのプラスチックパッケージ内での水素
のガス放出を防止するために約１７５℃である。この硬
化ステップは、約６時間に亘り実施することが可能であ
る。製造プロセスにおける次のステップは、リードフレ
ーム部品の分離及びそのトリミングであり、それはステ
ップ１２８に示してある。更に、接触脚部９４は、従来
のリード形成装置を使用して、封止した本体に関し所定
の角度で屈曲される。次いで、完成したパッケージ済み
の強誘電体部品を上述した態様で機能テストを行なう。 この機能テストはステップ１３０において行なわれる。 前述したプロセスによってパッケージ化されたプラスチ
ックパッケージ型強誘電体回路ダイ又はその他のタイプ
の部品は、高品質且つ高信頼性の回路を提供する。これ
らの処理ステップは、水素が強誘電体部品を汚染する蓋
然性を減少させる条件において実施される。

【００４１】前述したことから明らかな如く、信頼性の
あり且つ高品質のパッケージ化した装置を得るために強
誘電体部品回路ダイをパッケージ化する種々の技術につ
いて説明した。本発明の重要な技術的利点は、特別のパ
ッケージング上の注意を払うことにより、高品質で且つ
水素含有量が０であるか非常に低いシール（封止）を特
別の装置乃至は物質を使用することなしにうることが可
能であるという点である。本発明の主要な技術的利点は
、強誘電体物質にとって有害なメカニズムが認識され、
且つその悪影響を解消するための対処策が提供されてい
るということである。

【００４２】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ限定
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　強誘電体回路ダイをパッケージ化するため
のｃｅｒｄｉｐパッケージの概略分解斜視図。

【図２】　　強誘電体回路ダイをパッケージ化するため
の側部ろう付け型セラミックパッケージの概略分解斜視
図。

【図３】　　本発明の種々の実施例に基づいて強誘電体
回路ダイをパッケージ化するための処理ステップを示し
たフローチャート図。

【図４】　　強誘電体回路ダイが関与するプラスチック
パッケージ化操作の概略分解斜視図。

【図５】　　プラスチックパッケージ化強誘電体部品を
製造する主要なステップを示したフローチャート図。

【符号の説明】

１０　　セラミック装着用ベース １２　　リードフレーム １８　　ダイ取付け島状部 ２２　　回路ダイ ２４　　表面ボンドパッド ２６　　セラミックカバー（蓋） ２８　　半田ガラスフリット

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　強誘電体部品をパッケージする方法に
   おいて、強誘電体部品を具備する半導体ダイを装着用ベ
   ースへ取付け、前記装着用ベースのリードフレームと前
   記回路ダイのボンドパッドとの間に電気的導体を取付け
   、前記装着用ベース及び前記回路ダイの周囲温度を上昇
   させてそれらから水素をガス放出させ、酸素雰囲気中に
   おいて前記装着用ベース内の前記回路ダイを密封封止す
   る、上記各ステップを有することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】　　請求項１において、前記酸素雰囲気が
   、重量において約１％以上の酸素を有することを特徴と
   する方法。
3. 【請求項３】　　請求項１において、更に、半導体ウエ
   ハを強誘電体部品を具備する個々の回路ダイへスクライ
   ブし、且つ前記ウエハをスクライブ線に沿って破断して
   各ダイを画定する上記各ステップを有することを特徴と
   する方法。
4. 【請求項４】　　請求項１において、更に、接着技術に
   よって前記装着用ベースに対し蓋を固定するステップを
   有することを特徴とする方法。
5. 【請求項５】　　請求項４において、更に、前記蓋をエ
   ポキシをベースとした接着剤で接着させるステップを有
   することを特徴とする方法。
6. 【請求項６】　　請求項５において、更に、前記エポキ
   シ接着剤を高温で硬化させるステップを有しており、前
   記高温が前記水素のガス放出を行なわせるのにも有効で
   あることを特徴とする方法。
7. 【請求項７】　　請求項１において、更に、ガラスフリ
   ットシールで前記装着用ベースに蓋を固着させるステッ
   プを有することを特徴とする方法。
8. 【請求項８】　　請求項１において、更に、前記回路ダ
   イに対し密封封止を形成するために接着剤で前記装着用
   ベースに対しメッキしていない蓋を固着するステップを
   有することを特徴とする方法。
9. 【請求項９】　　請求項１において、前記密封封止が酸
   素雰囲気中において実施され、その場合、Ｈ２　Ｏ及び
   Ｈ２　の組合わせが５０００ｐｐｍ未満であり且つ酸素
   が１％を超えていることを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】　　請求項１において、前記密封封止ス
    テップが、酸素濃度がＨ２　Ｏにおけるものを包含する
    全水素含有量を超える雰囲気中において実施されること
    を特徴とする方法。
11. 【請求項１１】　　請求項１において、更に、前記回路
    ダイをセラミック装着用ベースへボンディングさせるス
    テップを有することを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】　　請求項１１において、更に、ポリイ
    ミド型接着剤で前記回路ダイを前記セラミックベースへ
    ボンディングさせるステップを有することを特徴とする
    方法。
13. 【請求項１３】　　請求項１２において、更に、前記回
    路ダイを前記装着用ベース内に密封封止する温度よりも
    高い温度で前記ポリイミド接着剤を硬化するステップを
    有することを特徴とする方法。
14. 【請求項１４】　　請求項１において、前記ダイがプラ
    スチックで密封封止されることを特徴とする方法。
15. 【請求項１５】　　請求項１の方法に従って製造される
    ことを特徴とするパッケージ化した回路ダイ。
16. 【請求項１６】　　側部ろう付け型パッケージにおいて
    強誘電体部品を具備する半導体ダイをパッケージする方
    法において、強誘電体部品を具備する半導体ダイを装着
    用ベースへ取付け、前記装着用ベースのリードフレーム
    と前記回路ダイのボンドパッドとの間に電気的導体を取
    付け、前記回路ダイに対し密封封止を与えるために接着
    剤でパッケージケースへ蓋を接着させる、上記各ステッ
    プを有することを特徴とする方法。
17. 【請求項１７】　　請求項１６において、更に、水素含
    有量の低い非金属の蓋を前記装着用ベースへ接着させる
    ステップを有することを特徴とする方法。
18. 【請求項１８】　　請求項１７において、更に、セラミ
    ックの蓋を前記装着用ベースへ接着させるステップを有
    することを特徴とする方法。
19. 【請求項１９】　　請求項１７において、更に、メッキ
    していない蓋を前記装着用ベースへ接着させるステップ
    を有することを特徴とする方法。
20. 【請求項２０】　　請求項１６において、更に、エポキ
    シをベースとした接着剤で前記蓋を前記装着用ベースへ
    接着させるステップを有することを特徴とする方法。
21. 【請求項２１】　　請求項１６において、更に、前記回
    路ダイをセラミック装着用ベースへ装着するステップを
    有することを特徴とする方法。
22. 【請求項２２】　　請求項１６において、更に、ポリイ
    ミド型接着剤で前記ダイを前記装着用ベースへ取付ける
    ステップを有することを特徴とする方法。
23. 【請求項２３】　　請求項１６の方法に従ってパッケー
    ジ化したことを特徴とする回路ダイ。
24. 【請求項２４】　　強誘電体部品を具備する半導体ダイ
    をパッケージ化する方法において、半導体ダイを装着用
    ベースの共晶金ダイ取付け島状部へボンディングし、前
    記回路ダイのボンドパッドと前記装着用ベースの共晶金
    リードフレーム導体との間に共晶金ワイヤを接続し、パ
    ッケージケースとメッキしていない蓋とを加熱してそれ
    らから水素をガス放出させ、前記メッキしていない蓋を
    前記装着用ベースの開口に取付けてその際に前記強誘電
    体部品が悪影響を受ないように非還元性雰囲気中に前記
    回路ダイを密封封止させる、上記各ステップを有するこ
    とを特徴とする方法。
25. 【請求項２５】　　請求項２４において、更に、接着剤
    によって前記メッキしていない蓋を取付けるステップを
    有することを特徴とする方法。
26. 【請求項２６】　　請求項２５において、更に、水素含
    有量が低いエポキシをベースとした接着剤で前記メッキ
    していない蓋を取付けるステップを有することを特徴と
    する方法。
27. 【請求項２７】　　請求項２４において、更に、酸素が
    豊富な雰囲気中で前記蓋取付けステップを実施すること
    を特徴とする方法。
28. 【請求項２８】　　請求項２７において、前記酸素雰囲
    気が重量において酸素が１％を超えるものであることを
    特徴とする方法。
29. 【請求項２９】　　請求項２４において、更に、各ダイ
    の周りにスクライブラインを設けることによってウエハ
    を個々の回路ダイに区画化し、且つ該スクライブライン
    に沿って前記ウエハを破断させる上記各ステップを有す
    ることを特徴とする方法。
30. 【請求項３０】　　請求項２４の方法に従って製造した
    パッケージ化回路。
31. 【請求項３１】　　強誘電体部品を具備する半導体ダイ
    をパッケージ化する方法において、リードフレームのダ
    イ取付け島状部へ半導体ダイをボンディングし、前記リ
    ードフレーム及び取付けたダイを強誘電体部品のキュー
    リ温度を超えた温度へプリベークし、前記ダイをプラス
    チック物質で封止し、前記プラスチック封止体を硬化さ
    せる、上記各ステップを有することを特徴とする方法。
32. 【請求項３２】　　請求項３１において、更に、ポリイ
    ミド接着剤で前記ダイを前記ダイ取付け島状部へ接着さ
    せるステップを有することを特徴とする方法。
33. 【請求項３３】　　請求項３１において、更に、メッキ
    していない共晶金を使用して前記ダイを前記ダイ取付け
    島状部へボンディングするステップを有することを特徴
    とする方法。