JPH07176557A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH07176557A
JPH07176557A JP32223893A JP32223893A JPH07176557A JP H07176557 A JPH07176557 A JP H07176557A JP 32223893 A JP32223893 A JP 32223893A JP 32223893 A JP32223893 A JP 32223893A JP H07176557 A JPH07176557 A JP H07176557A
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semiconductor
semiconductor chip
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英夫 中吉
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体チップの素子形成面と接着部材との接着
に際して接着面部に存在する異物に起因する素子形成面
の素子の特性不良を防止し、半導体チップとリード部材
とを接着する時の加熱温度に起因する半導体素子のダメ
ージを防止し得る半導体装置を提供する。 【構成】半導体素子が形成された半導体チップ10と、
この半導体チップに電気的に接続されたリード部材15
と、半導体チップの素子形成面の一部と上記リード部材
の一部との間に介在し、両者を接着する時の加熱温度で
のヤング率が下層よりも上層の方が大きく、かつ、ガラ
ス転移温度が下層よりも上層の方が高くなっている少な
くとも二層以上の熱可塑性接着剤13、14からなる接
着部材18とを具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば樹脂封止型の半
導体装置に係り、特にリード・オン・チップ(LOC)
構造を有する半導体装置において半導体チップとリード
部材とを接着するための接着部材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、大型の半導体ペレット(半導体チ
ップ)を比較的小型の外囲器(パッケージ)内に収容す
る技術として、LOC構造を有する樹脂封止型の半導体
装置が知られている(例えば特開昭61−236130
号)。
【0003】図4は、この種の半導体装置のLOC構造
の一例を示す断面図である。この半導体装置は、半導体
チップ100の素子形成面上に絶縁性の接着部材101
を介してリードフレーム(外囲器端子)のインナーリー
ド部103が接着されている。そして、半導体チップ1
00の素子形成面上に設けられているパッド(図示せ
ず)と上記インナーリード部103とがボンディングワ
イヤー104を介して電気的に接続されている。さら
に、樹脂モールド法により、上記半導体チップ100、
接着部材101、インナーリード部103およびボンデ
ィングワイヤー104が樹脂(図示せず)により封止さ
れることにより、パッケージが形成される。
【0004】前記接着部材101として、一般に、ユー
ピレックスなどのポリイミド系のベースフィルム101
aの両面にそれぞれ接着剤101bが設けられた三層構
造を有するものが用いられている。
【0005】しかし、上記した従来の半導体装置は、例
えば図5に示すように、チップ100の素子形成面上に
接着部材101を介してインナーリード部103を接着
する際、チップ100の素子形成面と接着部材101と
の接着面部に異物111が存在すると、この異物111
によりチップ100の素子形成面が傷つけられてダメー
ジを受け、半導体素子の特性不良ひいてはチップの不良
を引き起こすおそれがある。
【0006】即ち、半導体ウェハをチップ100に分割
するダイシング工程においては、ウェハの切断時に生じ
る切り屑(例えばシリコン)がチップ100上に付着し
てしまう。この切り屑は、後の洗浄工程でも完全には除
去できず、若干残ることが判明している。そして、この
切り屑が前記接着面部に異物111となり、チップ10
0の素子形成面を傷つける結果となっている。
【0007】また、前記ベースフィルム101aの両面
に設けられた接着剤101bのガラス転移温度が200
℃以下になると、インナーリード部103にボンディン
グワイヤー104をボンディングする時にヒーター上で
加熱された接着剤101bのヤング率(ボンディング時
の温度でのヤング率)が109 Paより小さくなる。こ
れにより、インナーリード部103が動き易くなり、ボ
ンディングの接合強度が低下する。
【0008】そこで、前記接着剤101bとして、ガラ
ス転移温度が200℃以上、ボンディング時の温度での
ヤング率が109 Pa以上となる材料を使用している。
しかし、ガラス転移温度が200℃以上の接着剤101
bを用いる場合、チップ100とインナーリード部10
3とを接着する時の加熱温度は、通常、400〜480
℃のように高くしているので、チップ100の素子形成
面の半導体素子に熱によるダメージを与えてしまい、パ
ッケージの信頼性を劣化させてしまう。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
LOC構造を有する半導体装置は、半導体チップの素子
形成面と接着部材との接着面部に存在する異物により素
子形成面が傷つけられて半導体素子の特性不良を引き起
こし、半導体チップとリード部材とを接着する時の加熱
温度が高いことに起因して接着部材の接着剤が半導体チ
ップの素子形成面の半導体素子に熱によるダメージを与
えてしまい、パッケージの信頼性を劣化させてしまうと
いう問題があった。
【0010】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、半導体チップの素子形成面と接着部材との接
着に際して接着面部に存在する異物に起因する素子形成
面の素子の特性不良を防止し、半導体チップとリード部
材とを接着する時の加熱温度に起因する半導体素子のダ
メージを防止し得る半導体装置を提供することを目的と
する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体素子が形成された半導体チップと、この半導体チ
ップに電気的に接続されたリード部材と、前記半導体チ
ップの素子形成面の一部と上記リード部材の一部との間
に介在し、両者を接着する時の加熱温度でのヤング率が
下層よりも上層の方が大きく、かつ、ガラス転移温度が
下層よりも上層の方が高くなっている少なくとも二層以
上の熱可塑性接着剤からなる接着部材とを具備すること
を特徴とする。
【0012】
【作用】接着部材は、少なくとも二層以上の熱可塑性接
着剤からなり、接着時の加熱温度でのヤング率が下層の
接着剤よりも上層の接着剤の方が大きく、接着に際して
接着面部に存在する異物の取り込み効果を向上させるこ
とが可能になる。
【0013】また、下層の接着剤のガラス転移温度が上
層の接着剤のガラス転移温度よりも低い所定の範囲内に
設定されているので、チップとリード部材とを接着する
時の加熱温度を従来例よりも低くすることができ、半導
体チップの素子形成面の半導体素子に与える熱を低減で
き、熱ダメージによる配線層のストレスマイグレーショ
ンが少なくなり、パッケージの信頼性を向上させること
が可能になる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明の半導体装置の一実施例に
係るLOC構造を示している。この半導体装置において
は、10はトランジスタなどの半導体素子が形成された
表面上に配線層11およびパッシベーション膜(保護
膜)12などが形成された半導体チップである。15は
リード部材であり、例えばリードフレーム(外囲器端
子)のインナーリード部である。本例では、前記チップ
10の素子形成面上に設けられているパッド16とイン
ナーリード部15とがボンディングワイヤー17を介し
て電気的に接続されている。18は上記チップ10の素
子形成面の一部と上記インナーリード部15との間に介
在して両者を接着するための接着部材である。
【0015】上記チップ10、インナーリード部15、
ボンディングワイヤー17および接着部材18は、樹脂
モールド法により樹脂(図示せず)により封止されてお
り、樹脂封止型パッケージが形成されている。
【0016】なお、上記半導体装置のアセンブリに際し
ては、予め所定の大きさに切断された接着部材18の一
方の面を熱圧着によりインナーリード部15に貼付して
おき、その後、接着部材18の他方の面にチップ10の
素子形成面の所定部分を熱圧着することにより、チップ
10とインナーリード部15とを貼り合わせる。この
後、ボンディング工程、樹脂モールド工程を経てパッケ
ージを形成する。
【0017】ところで、本発明においては、前記接着部
材18は、少なくとも二層以上の熱可塑性接着剤(本例
では二層の接着剤13、14)からなり、接着時の加熱
温度でのヤング率が下層の接着剤13よりも上層の接着
剤14の方が大きく、かつ、ガラス転移温度は下層より
も上層の方が高くなっている。
【0018】そして、上記接着部材18の最下層(本例
では下層、チップ側)の接着剤13は、チップ10との
接着時の加熱温度でのヤング率が109 Paより低く
(本例では107 Paより低く)、ガラス転移温度が1
00〜180℃の範囲内の材料が用いられている。この
材料の一例として、例えばシリコーン変性率を変えてガ
ラス転移温度を変えたシリコーン変性ポリイミド樹脂な
どが挙げられる。
【0019】また、上記接着部材18の最上層(本例で
は上層、インナーリード部側)の接着剤14は、前記ボ
ンディングワイヤー17のボンディング時の加熱温度で
のヤング率が109 〜1013Pa(パスカル)の範囲内
であり、ガラス転移温度が200〜300℃の範囲内の
材料が用いられている。
【0020】上記したようなLOC構造を有する半導体
装置によれば、チップ10とインナーリード部15との
接着に際して、例えば図2に示すように、仮にチップ1
0の接着部にシリコン屑などの異物21が存在していて
も、チップ側の接着剤13の厚さ以下の大きさの異物2
1はチップ側の接着剤13内に取り込むことが可能にな
る。これにより、接着時の異物21の存在に起因する半
導体素子のダメージを回避することが可能になる。
【0021】この場合、前記接着部材18の厚さは、上
記したように異物21を下層の接着剤13内に取り込む
ためには、下層の接着剤13の厚さが20〜40μm、
上層の接着剤14の厚さが40〜60μmの場合が最も
効果的であることが確認されたが、これに限られない。
【0022】なお、インナーリード部側の接着剤14の
ようにガラス転移温度が高い接着剤のみでは異物21を
接着剤内に取り込む効果が得られない。何故なら、接着
剤のガラス転移温度が高くなるにつれて、接着時の加熱
温度でのヤング率が107 Paより高くなり、素子形成
面上のパッシベーション膜115および配線層11にダ
メージを与えてしまうからである。そこで、チップ側の
接着剤13の接着時の加熱温度でのヤング率は、107
Paより低いことが望ましい。
【0023】しかし、インナーリード部側の接着剤14
にも、ボンディング時の加熱温度でのヤング率が107
Paより低い材料を用いると、以下に述べるような不具
合が生じる。即ち、図3に示すように、チップ10とイ
ンナーリード部15とにボンディングワイヤー17をボ
ンディングする工程では、一般的に、チップ10を20
0〜250℃に加熱して超音波のエネルギーを併用して
行っている。このような加熱温度200〜250℃での
熱可塑性接着剤のヤング率が107 Paより低いと、キ
ャピラリ31により超音波を印加してもインナーリード
部15が揺れてしまい、超音波が逃げてしまい、ボンデ
ィングワイヤー17のボンディングの接合の強度が弱い
という現象が起こる。
【0024】従って、インナーリード部側の接着剤14
は、ボンディングワイヤー17のボンディング時の加熱
温度でのヤング率が109 Pa以上であることが望まし
く、このヤング率の上限は通常は1013Paである。
【0025】上記説明から分かるように、本実施例で
は、接着時の加熱温度でのヤング率が下層よりも上層の
方が大きく、かつ、ガラス転移温度が下層よりも上層の
方が高くなっている二層の熱可塑性接着剤からなる接着
部材18を用いているので、前記したような異物21の
取り込み効果とボンディングワイヤー17のボンディン
グ接合性の向上とを両立させることが可能になった。
【0026】また、本実施例では、接着部材の下層の接
着剤13のガラス転移温度を100〜180℃の低い範
囲内に設定しているので、チップ10とインナーリード
部15とを接着する時の加熱温度は、ガラス転移温度よ
りも約170℃高い270〜350℃とすることができ
る。この加熱温度は、従来例の三層構造を有する接着部
材を用いる場合の加熱温度400〜480℃よりも50
℃以上低くすることができ、チップ10の素子形成面の
半導体素子に与える熱を低減でき、熱ダメージによる配
線層(アルミ配線など)11のストレスマイグレーショ
ンが少なくなり、パッケージの信頼性を向上させること
が可能になる。
【0027】なお、上記実施例では、チップ10とイン
ナーリード部15とはボンディングワイヤー17を介し
て電気的に接続されているが、これに限らず、チップ1
0の素子形成面のパッド上に設けられているバンプ電極
(図示せず)とリード部材とが接合される、あるいは、
リード部材側に設けられているバンプ電極とチップ10
の素子形成面のパッドとが接合されることによりチップ
とリード部材とが電気的に接続される構造にも本発明を
適用できる。
【0028】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、半導体
チップの素子形成面と接着部材との接着に際して接着面
部に存在する異物に起因する素子形成面の素子の特性不
良を防止し、半導体チップとリード部材とを接着する時
の加熱温度に起因する半導体素子のダメージを防止し得
る半導体装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施例に係るLOC構
造を示す断面図。
【図2】図1の半導体装置のアセンブリ工程における一
部を取り出して示す断面図。
【図3】図1の半導体装置のアセンブリ工程における図
2中のB−B線に沿う断面図。
【図4】従来の半導体装置のLOC構造の一例を示す断
面図。
【図5】図4の半導体装置のアセンブリ工程における一
部を取り出して示す断面図。
【符号の説明】
10…半導体チップ、11…配線層、12…パッシベー
ション膜、13…チップ側の接着剤、14…インナーリ
ード部の接着剤、15…インナーリード部、16…パッ
ド、17…ボンディングワイヤー、18…接着部材。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子が形成された半導体チップ
    と、 この半導体チップに電気的に接続されたリード部材と、 前記半導体チップの素子形成面の一部と上記リード部材
    の一部との間に介在し、両者を接着する時の加熱温度で
    のヤング率が下層よりも上層の方が大きく、かつ、ガラ
    ス転移温度が下層よりも上層の方が高くなっている少な
    くとも二層以上の熱可塑性接着剤からなる接着部材とを
    具備することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 前記半導体チップとリード部材とはボンディングワイヤ
    ーを介して電気的に接続されており、 前記接着部材の最上層の接着剤は、前記ボンディングワ
    イヤーのボンディング時の加熱温度でのヤング率が10
    9 Pa〜1013Paの範囲内であり、 前記接着部材の最下層の接着剤は、前記半導体チップと
    の接着時の加熱温度でのヤング率が109 Paより低い
    ことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の半導体装置にお
    いて、 前記接着部材の最下層の接着剤は、ガラス転移温度が1
    00℃〜180℃の範囲内であることを特徴とする半導
    体装置。
JP32223893A 1993-12-21 1993-12-21 半導体装置 Pending JPH07176557A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09293823A (ja) * 1996-04-18 1997-11-11 Samsung Electron Co Ltd 半導体チップへのリード取付方法
JP2009182363A (ja) * 2000-04-25 2009-08-13 Hitachi Chem Co Ltd 回路接続用接着剤並びにそれを用いた回路接続方法及び回路接続構造体

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