JPH05160170A

JPH05160170A - 半導体装置の製造方法及び製造装置

Info

Publication number: JPH05160170A
Application number: JP32556491A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kotsuru; 英昭小水流
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1991-12-10
Publication date: 1993-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体装置の組立工程における前処理の改良
に関し、簡単且つ容易にリードフレームや半導体チップ
やモールド樹脂の表面の汚染を除去することが可能とな
る半導体装置の製造方法及び製造装置の提供を目的とす
る。【構成】樹脂封止型半導体装置の製造方法であって、
半導体チップを搭載するリードフレーム１のダイパッド
1aに、アルゴン酸素プラズマ或いは水素還元プラズマに
よるドライプロセス処理を施した後、この半導体チップ
をこのダイパッド1aに固着するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の組立工程
における前処理の改良に関するものである。半導体装置
の組立工程において、ダイス付け前のダイパッドの表
面ワイヤ付け前の半導体チップのボンディングパッ
ドの表面とインナーリードの表面モールド封止前の半
導体チップのカバー膜とインナーリードの表面捺印
前の樹脂の表面メッキ前のアウターリードの表面等
を、次工程で障害が起きないよう、良好な状態になるよ
うに処理することが必要である。

【０００２】以上のような状況から、半導体装置の組立
工程において障害が発生するのを防止するよう、良好な
状態になるように処理することが可能な半導体装置の製
造方法及び製造装置が要望されている。

【０００３】

【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法及び製造装
置について図１〜図４及び図６〜図７により詳細に説明
する。

【０００４】図１はリードフレームの平面図、図２はダ
イパッドに半導体チップを固着したリードフレームの平
面図、図３はボンディングパッドとインナーリードとの
間をボンディングワイヤで接続したリードフレームの平
面図、図４はモールド樹脂により樹脂封止したリードフ
レームの平面図、図６は従来のリードフレームを連続し
て処理する半導体装置の製造装置の概略構造を示す図、
図７は従来のリードフレームをバッチ処理する半導体装
置の製造装置の概略構造を示す図である。

【０００５】従来は、まず図１に示すようなリードフレ
ーム１のダイパッド1aに半導体チップを搭載する前に、
このダイパッド1aの表面に紫外線を照射することにより
表面に付着している異物に起因する汚染を除去した後、
図２に示すように半導体チップ２をダイパッド1aに固着
している。

【０００６】つぎに、図３に示すように半導体チップ２
を固着したリードフレーム１のインナーリード1bとこの
半導体チップ２のボンディングパッド2aとをボンディン
グワイヤ３で電気的に接続している。

【０００７】リードフレーム１の材料としては、42アロ
イや銅(Cu)が用いられているが、半導体チップ２をダイ
パッド1aに取り付ける場合や、インナーリード1bとボン
ディングパッド2aとをボンディングワイヤ３で電気的に
接続する場合には、リードフレーム１を加熱するから、
特に銅(Cu)を用いる場合にはリードフレーム１の表面に
脆い酸化膜が形成されるようになるので、酸化防止のた
めにこれらの組立て工程を窒素雰囲気或いは還元雰囲気
で行っている。

【０００８】リードフレーム１に半導体チップ２を固着
し、ボンディングワイヤ３で半導体チップ２のボンディ
ングパッド2aとリードフレーム１のインナーリード1bと
を電気的に接続した後、図４に示すようにモールド樹脂
４により樹脂封止している。

【０００９】このようにして樹脂封止型半導体装置を製
造するが、半導体チップ２の表面及びリードフレーム１
のインナーリード1bの表面を親水性にしてモールド樹脂
４との密着性を向上させるために酸素アッシング処理を
行うことが知られている。（特開昭58-147143 東芝ケミ
カル社）このような酸素アッシング処理を行うには２種類の装置
を用いている。

【００１０】その一つは図６に示すようなリードフレー
ムを連続して処理する半導体装置の製造装置であり、高
周波電源27と接続されている上部電極28と接地されてい
る下部電極29を備え、ロータリーポンプ25と接続されて
いる処理室30と、この処理室30とレール31,32を介して
連結されているマガジン33,34 とからなる処理装置であ
る。

【００１１】この処理装置においては、複数個の半導体
チップを固着したリードフレームをマガジン33から取り
出してレール31上を搬送し、ロータリーポンプ25により
室内圧を10^-1〜10^-2に減圧した処理室30内において、こ
のリードフレームを酸素アッシング処理するものであ
る。この処理装置の処理能力は１時間当たり 120シート
程度である。

【００１２】他の一つは図７に示すようなリードフレー
ムをバッチ処理する半導体装置の製造装置であり、ホル
ダー42にリードフレーム１を懸架し、このホルダー42を
コンテナ41に収納し、このコンテナ41をチャンバ40内に
収容してロータリーポンプ45を用いて室内圧を10^-3〜10
^-4に減圧した状態で、電極48に高周波電源47により高周
波電圧を印加し、電極49を接地して処理を行うものであ
る。この処理装置の処理能力は１時間当たり 500シート
程度である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の半
導体装置の製造装置を用いる半導体装置の製造方法にお
いては、紫外線を照射してリードフレームの表面の汚染
を除去しているが、この方法では完全に汚染を除去する
ことができない。

【００１４】また、酸素アッシング処理を行えば汚染を
ある程度除去することはできるが、α線による障害を防
止するために半導体チップの表面を被覆しているポリイ
ミド膜を灰化してしまうので半導体装置にダメージを与
えてしまうことになる。

【００１５】更に、酸素アッシング処理を行うと、ボン
ディングパッドの表面にポーラスで活性化された不安定
な酸化膜が形成され、アルミニウム・コロージョン（侵
食）が発生する等の問題点があった。

【００１６】本発明は以上のような状況から、簡単且つ
容易にリードフレームや半導体チップやモールド樹脂の
表面の汚染を除去することが可能となる半導体装置の製
造方法及び製造装置の提供を目的としたものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、リードフレームや半導体チップやモールド樹
脂の表面にアルゴン酸素プラズマ或いは水素還元プラズ
マによるドライプロセス処理を施すようように構成す
る。

【００１８】本発明の半導体装置の製造装置は、上記の
半導体装置の製造方法に用いる半導体装置の製造装置で
あって、高周波電源と接続されている上部電極と、接地
されている下部電極とを備え、排気装置と接続されてい
る処理室と、この処理室とゲートバルブを介して連結さ
れているロードロック室とからなるドライ処理装置を含
むように構成する。

【００１９】

【作用】即ち本発明においては、リードフレームのダイ
パッドやインナーリードやアウターリード、半導体チッ
プのボンディングパッドやカバー膜、モールド樹脂の表
面に、アルゴン酸素プラズマ或いは水素還元プラズマに
よるドライプロセス処理を施すので、アルゴンイオンの
物理的作用及び酸素ラジカル・水素ラジカルの化学的作
用によるエッチング機能でリードフレーム等の表面の汚
染を除去することが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下図５により本発明の一実施例について詳
細に説明する。図５は本発明による一実施例の半導体装
置の製造装置の概略構造を示す図である。

【００２１】本発明による一実施例の半導体装置の製造
装置は、図５に示すようなリードフレームを連続して処
理する半導体装置の製造装置であり、高周波電源７と接
続されている上部電極８と接地されている下部電極９を
備え、ロータリーポンプ５及びターボ分子ポンプ６と接
続されている処理室10と、この処理室10とゲートバルブ
11及びゲートバルブ12を介して連結されているロードロ
ック室13及びロードロック室14とからなる処理装置であ
る。

【００２２】この処理装置においては複数個の半導体チ
ップを固着したリードフレームを、図示しないマガジン
から取り出してロードロック室13内に搬入し、ゲートバ
ルブ11を通して室内圧を10^-3〜10^-7に減圧した処理室10
内に搬入し、下部電極９と上部電極８との間にリードフ
レームを置き、高周波電源７により上部電極８に高周波
電圧を印加し、アルゴンイオンの物理的作用及び酸素ラ
ジカル・水素ラジカルの化学的作用によるエッチング機
能でリードフレーム等の表面の汚染を除去することが可
能となる。この処理装置の処理能力は１時間当たり 500
シート程度である。

【００２３】ダイパッド1aに固着した半導体チップ２の
固着強度を、シアー強度計を用いて試験した場合につい
て説明する。リードフレーム１のダイパッド1aを上記の
装置を用いて処理した後、10mm□のテスト用半導体チッ
プを銀ペースＡを用いて固着したものと、従来の技術に
より処理したものと、全く処理を行わないものとのシア
ー強度テスト結果は下記の表１に示すようになる。

【００２４】表１は全く処理を行わないものと従来の技
術により処理したものは、６Kg前後のシアー強度を有
し、ダイパッド1aと銀ペーストＡとの界面において破壊
しているのに対し、本発明による処理を行ったものは約
15Kgのシアー強度を有し、半導体チップをリードフレー
ム１に固着している銀ペーストＡが破壊したことを示し
ている。

【００２５】

【表１】

【００２６】半導体チップとダイパッドとの固着強度に
起因するモールド樹脂に生じるクラック・ふくれの発生
について説明する。VSOP型の24ピンのリードフレームの
ダイパッドに10mm□のテスト用半導体チップを銀ペース
Ａを用いて固着し、樹脂封止したものを 125℃で24時間
乾燥し、温度85℃, 湿度85％の雰囲気で吸湿させた後、
260℃で10秒間半田ディップ処理を行うと、全く処理を
行わないものと従来の技術により処理したもののモール
ド樹脂のクラック・ふくれの発生数は、下記の表２に示
すようになり、全く処理を行わないものは24時間以内
に、従来の技術により処理したものは48時間以内にほぼ
全数にクラック・ふくれの発生がみられるが、本発明の
処理を行ったものは24時間以内にはクラック・ふくれの
発生はなかった。

【００２７】

【表２】

【００２８】リードフレームとモールド樹脂の密着度に
ついて説明する。42 アロイからなるリードフレームを
Ａ樹脂を用いて封止した場合の剥離強度は下記の表３に
示すようになり、全く処理を行わないものと従来の技術
により処理したものと、本発明とを比較すると、著しく
強度が高くなっている。

【００２９】

【表３】

【００３０】本発明の処理によるリードフレームの表面
の親水性について説明する。本発明による処理を行った
リードフレームの表面に、ＣＡ−Ｓ150の測定器を用い
る液滴法により接触角を測定し、全く処理を行わないも
のと従来の技術により処理したものと、本発明とを比較
すると下記の表４に示すようにその間に相違が認められ
る。

【００３１】

【表４】

【００３２】リードフレームとモールド樹脂との密着性
に起因するモールド樹脂に生じるクラック・ふくれの発
生について説明する。QFP 型の48ピンのリードフレーム
のダイパッドに10mm□のテスト用半導体チップを銀ペー
ストＡを用いて固着し、樹脂封止したものを 125℃で24
時間乾燥し、温度85℃, 湿度85％の雰囲気で吸湿させた
後、260℃で10秒間半田ディップ処理を行うと、全く処
理を行わないものと従来の技術により処理したものにお
けるモールド樹脂のクラック・ふくれの発生数は、下記
の表５に示すようになり、全く処理を行わないものは96
時間で全数不良になり、従来の技術により処理したもの
と本発明の処理を行ったものは48時間までは同様に不良
数は０であるが、96時間後においてやや本発明の方が優
れている。

【００３３】

【表５】

【００３４】半導体チップのボンディングパッドのアル
ミニウムコロージョンに起因するオープン不良について
説明する。SOP 型の32ピンのリードフレームのダイパッ
ドに10mm□のテスト用半導体チップを銀ペースＡを用い
て固着し、樹脂封止したものを 125℃で24時間乾燥し、
温度85℃, 湿度85％の雰囲気で48時間吸湿させた後、26
0℃で10秒間半田ディップ処理を行った後、温度 121℃,
湿度 100％の雰囲気内でプレッシャークッカー試験
（ＰＣＴ）を行うと、半導体チップのボンディングパッ
ドのアルミニウムコロージョンに起因するオープン不良
は下記の表６に示すようになり、全く処理を行わないも
のは200時間後には約半数が不良になり、従来の技術に
より処理したものは 500時間後には80％が不良になる
が、本発明による処理を施したものは 500時間後におい
ても全数が良品である。

【００３５】

【表６】

【００３６】銅からなるリードフレームとモールド樹脂
との密着度について説明する。銅からなるリードフレー
ムを樹脂封止し、強制引張試験を行った場合のリードフ
レームと樹脂との密着力を比較すると、下記の表７に示
すようになり、全く処理を行わないものと従来の技術に
より処理したものとは、８Kg未満であるが、アルゴン水
素プラズマによるドライプロセス処理を行った本発明
(1) は47Kg、アルゴン酸素プラズマによるドライプロセ
ス処理を行った本発明(2) は55Kgになり、その効果は顕
著である。

【００３７】

【表７】

【００３８】また、SOP 型の26ピンの半導体パッケージ
に10mm□のテスト用半導体チップを銀ペースＡを用いて
固着し、樹脂封止したものを 125℃で24時間乾燥し、温
度85℃, 湿度85％の雰囲気で吸湿させた後、 260℃で10
秒間半田ディップ処理を行うと、樹脂にクラックが発生
する数は下記の表８に示すようになり、全く処理を行わ
ないものと従来の技術により処理したものとは、48時間
後にはほぼ全数にクラックが発生するが、上記の本発明
(1) においては１個、本発明(2) においては全く発生し
ていない。

【００３９】

【表８】

【００４０】つぎに封止樹脂の表面へのマーク用インク
の捺印強度について説明する。この捺印強度テストをＭ
ＩＬ−ＳＴＤのＡ法，Ｂ法，Ｃ法により行うと、下記の
表９に示すようになり、従来の技術により処理したもの
はいずれの方法においても20〜40％が不良になるが、本
発明においては全く不良は発生していない。

【００４１】

【表９】

【００４２】テープ剥離法による半導体パッケージの帯
電量を比較すると、下記の表10に示すようになり、本発
明による処理を施したものの帯電量は従来の技術により
処理したものの帯電量の半分以下になっている。

【００４３】

【表10】

【００４４】また半導体パッケージの帯電により入力保
護ダイオードが破壊する静電不良率は、下記の表11に示
すようになり、全く処理を行わないものの静電不良率５
％に対して、本発明による処理を施したものにおいては
全く不良は発生していない。

【００４５】

【表11】

【００４６】このように本発明によるアルゴン酸素プラ
ズマ或いは水素還元プラズマによるドライプロセス処理
を行うと、リードフレーム、半導体チップ、モールド樹
脂の表面の品質が向上するので、各種のテスト結果から
明らかなように、全く処理を行わないものや従来の技術
により処理したものに比して、以後の工程において発生
する障害を著しく減少或いは絶滅することが可能とな
る。

【００４７】本実施例は、リードフレーム、半導体チッ
プ、ボンディングワイヤ、モールド樹脂からなる樹脂封
止型半導体装置の場合について説明したが、本発明はＩ
ＬＢ及びＯＬＢを有するテープ、バンプを有する半導体
チップ、モールド樹脂からなるＴＣＰ（テープ・キャリ
ア・パッケージ）の場合についても上記の樹脂封止型半
導体装置の場合と同様に適用することが可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば極めて簡単な構造の半導体装置の製造装置を用
いて、リードフレームや半導体チップやモールド樹脂の
表面にアルゴン酸素プラズマ或いは水素還元プラズマに
よるドライプロセス処理を施すことにより、次工程にお
いて発生する障害を防止することが可能となる利点があ
り、著しい経済的及び、信頼性向上の効果が期待できる
半導体装置の製造方法及び製造装置の提供が可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】リードフレームの平面図、

【図２】ダイパッドに半導体チップを固着したリード
フレームの平面図

【図３】ボンディングパッドとインナーリードとの間
をボンディングワイヤで接続したリードフレームの平面
図、

【図４】モールド樹脂により樹脂封止したリードフレ
ームの平面図、

【図５】本発明による一実施例の半導体装置の製造装
置の概略構造を示す図、

【図６】従来のリードフレームを連続して処理する半
導体装置の製造装置を示す図、

【図７】従来のリードフレームをバッチ処理する半導
体装置の製造装置の概略構造を示す図、

【符号の説明】

１はリードフレーム、1aはダイパッド、1bはインナーリ
ード、1cはアウターリード、２は半導体チップ、2aはボ
ンディングパッド、３はボンディングワイヤ、４はモー
ルド樹脂、５はロータリーポンプ、６はターボ分子ポン
プ、７は高周波電源、８は上部電極、９は下部電極、10
は処理室、11はゲートバルブ、12はゲートバルブ、13は
ロードロック室、14はロードロック室、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂封止型半導体装置の製造方法であっ
て、半導体チップ(2) を搭載するリードフレーム(1) のダイ
パッド(1a)に、アルゴン酸素プラズマ或いは水素還元プ
ラズマによるドライプロセス処理を施した後、前記半導
体チップ(2) を前記ダイパッド(1a)に固着することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】樹脂封止型半導体装置の製造方法であっ
て、リードフレーム(1)のダイパッド(1a)に固着した半導体
チップ(2)のボンディングパッド(2a)及び前記リードフ
レーム(1) のインナーリード(1b)に、アルゴン酸素プラ
ズマ或いは水素還元プラズマによるドライプロセス処理
を施した後、前記ボンディングパッド(2a)と前記インナ
ーリード(1b)とをボンディングワイヤ(3)を用いて電気
的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】樹脂封止型半導体装置の製造方法であっ
て、リードフレーム(1)のダイパッド(1a)に固着した半導体
チップ(2)のボンディングパッド(2a)と前記リードフレ
ーム(1)のインナーリード(1b)とをボンディングワイヤ
(3) を用いて電気的に接続した後、前記半導体チップ
(2) の表面及び前記リードフレーム(1) の表面に、アル
ゴン酸素プラズマ或いは水素還元プラズマによるドライ
プロセス処理を施して、前記リードフレーム(1) を樹脂
封止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】樹脂封止型半導体装置の製造方法であっ
て、リードフレーム(1) をモールド樹脂(4) で封止し、アウ
ターリード(1c)を切断整形した後、前記樹脂の表面にア
ルゴン酸素プラズマ或いは水素還元プラズマによるドラ
イプロセス処理を施して、前記モールド樹脂(4) の表面
に捺印することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】樹脂封止型半導体装置の製造方法であっ
て、前記モールド樹脂(4) の表面に捺印し、該アウターリー
ド(1c)にアルゴン酸素プラズマ或いは水素還元プラズマ
によるドライプロセス処理を施して、前記アウターリー
ド(1c)をメッキ処理することを特徴とする請求項４記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項６】請求項１〜請求項３記載の半導体装置の
製造方法に用いる半導体装置の製造装置であって、高周波電源(7)と接続されている上部電極(8)と、接地さ
れている下部電極(9)とを備え、排気装置(5,6) と接続
されている処理室(10)と、該処理室(10)とゲートバルブ(11,12) を介して連結され
ているロードロック室(13,14) と、からなるドライ処理装置を含むことを特徴とする半導体
装置の製造装置。