JPS62219643A - 半導体装置およびその製造方法ならびにその製造装置 - 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〕 本発明は半導体装置およびその製造技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置等の電子部品においては、種々の構造がある
が、その一つの構造として、リードフレームのタブと呼
ばれる支持部にチップを固定（チップボンディング）す
るとともに、このチップの各電極とチップの周辺に延在
するリードの内端とを導電性のワイヤで接Ｖｔ（ワイヤ
ボンディング）し、かつ前記チップ、ワイヤ、リード内
端部分をレジンからなるパッケージで封止した構造が知
られている。前記チップボンディングについては、たと
えば、工業調査会発行［電子材料Ｊ１９Ｂ４年別冊号、
昭和５９年１１月２０日発行、ＰＩＯ８〜Ｐ１１３に、
ワイヤボンディングについては、工業調査会発行［電子
材料Ｊ１９８３年別冊号、昭和５８年１１月１５日、Ｐ
１４３〜Ｐ１４５にそれぞれ記載されている。これらの
文献にはチップボンディングおよびワイヤボンディング
を行う各種構造の装置が示されている。

また、後者の文献にはワイヤボンディングにおけるワイ
ヤのループ形状は重要であり、ループが低すぎればチッ
プ（ダイス）のエツジにワイヤが接続してショート不良
を起こす可能性がある旨記載されている。このようなこ
とから、ワイヤボンディング装置にはワイヤボンディン
グ時ワイヤにリバースモーションを加えてワイヤの立ち
上がりを高くし、チップショートの発生防止を図る構造
もある。

一方、前述のように、ワイヤがチップ縁に接触しないよ
うにするために、チップを固定するリードフレームのタ
ブ（支持部）をり−Ｉ：面よりも低くしてチップを固定
する技術（特開昭５４−１１３２５２号）が提案されて
いる。

他方、本発明者は、ワイヤショート防止技術について検
討した。以下は、公知とされた技術ではないが、本発明
者によって検討された技術であり、その概要は次のとお
りである。

すなわち、生産性向上、コスト低減のためにウェハは大
口径化の傾向にある。また、この大口径化に伴ってウェ
ハの厚さは反り防止の目的から暫時厚くなる傾向にある
。この結果、前述のように、タブを一段低くした場合に
あっても、大口径で厚くなったウェハを分断して製造し
たチップをタブ上に固定したのでは、チップ高さが高く
なり、以前のようにワイヤショートのおそれが生じる。

そこで、チップ化する前に、ウェハの裏面を削ってウェ
ハ厚さを基準値としている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述のように、ワイヤショート防止のために、タブを一
段低くした構造でも、ウェハの大口径化によってウェハ
の厚さは厚くなる。そこで、タブを一段低くした効果を
維持するために、ウェハを所定厚さに削った後チップ化
しているが、この生産方式では、ウェハの薄肉化に手間
暇を有する。

特に、ウェハが大口径化するに伴ってウェハ厚さを減じ
る量が多くなり、処理時間が多くなるという問題がある
ということが本発明者によってあきらかにされた。

本発明の目的は製造コストの低減が図れる半導体装置を
提供することにある。

本発明の他の目的は製造工数の少ない半導体装置の製造
技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほか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あきらかになるであ
ろう。

〔問題点を解決するための手段〕

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、下記のとおりであすなわ
ち、本発明によれば、半導体装置！’、を以下の手段に
よって製造される。最初にタブのないリードフレームが
用意される。このリードフレームはテーブル上に載置さ
れる。また、このテーブルの中央部分にはチップをその
上面に支持するチップ支持部が配設されている。このチ
ップ支持部は回転制御されるとともに、チップの厚さに
伴って昇降制御可能となり、チップ上面が前記リードフ
レームのリード上面と略同−高さとなるように動く。ま
た、このチップ支持部にはヒータが内蔵されていて、載
置したチップをワイヤボンディングのために所定温度に
加熱する。つぎに、チップボンディング装置のコレット
が前記チップ支持部上にチップを運ぶとともに、ワイヤ
ボンディング装置のキャピラリによってチップの電極と
これに対応するリードの内端とを導電性のワイヤで接続
する。その後、レジンボッティングによって、チップ、
ワイヤ、リード内端を仮固定レジンで一体化する。つぎ
に、このリードフレームはトランスファモールド装置に
よってモールドされ、チップ。

ワイヤ、リード内端部分はレジンのパッケージで被われ
る。その後、リードの不要部分が切断除去され、半導体
装置が製造される。

〔作用〕

上記した手段によれば、チップの厚さの如何によらず、
チップ上面高さはリード上面と略同−となるようにして
ワイヤボンディングが行われモールドされるため、ワイ
ヤのチップ縁への接触は起き難くなることから、ワイヤ
ショートが発生しなくなり、半導体装置の信頼度が安定
する。また、この半導体装置の製造にあっては、チップ
製造におけるウェハの厚さ調整作業は不要となるととも
に、チップをタブ等の支持部に固定するチップボンディ
ング作業が不要となるため、使用材料、使用機器、工数
の低減から半導体装置の生産コストを大幅に軽減できる
。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例による半導体装置の断面図、
第２図は同じく半導体装；６の製造装置の概要を示す模
式図、第３図は同じく半導体装置の組立に用いられるリ
ードフレームの平面図、第４図は同じく半導体装置製造
におけるチップ等の補助固定状態を示す断面図、第５図
は同じくモールド後のリードフレームを示す断面図であ
る。

この実施例によって製造された半導体装置（■Ｃ）は、
第１図に示されるような構造となっている。すなわち、
この半導体装Ｗ１はレジンパッケージ型の構造となって
いる。半導体装置１は、補助固定レジン２とこの補助固
定レジン２全体を被う本封止レジン３とからなるパッケ
ージ４と、このパッケージ４の周縁から外端を突出させ
るリード５とからなっている。前記補助固定レジン２は
、パッケージ４の略中夫に位置するチップ（半導体素子
）６を支持している。この千ツブ６の図示しない電極と
、この電極に対応する前記リード５の内端とは、導電性
のワイヤ７によって電気的に接続されている。前記補助
固定レジン２は、これらチップ６、ワイヤ７、リード５
の内端部を一体的に固定している。また、前記本封止レ
ジン３は前記補助固定レジン２全体を封止している。ま
た、前記チップ６の電極が設けられている上面と、ワイ
ヤ７が接続されるリード５の上面とは略同−の高さく同
一面）となっている。

つぎに、前記のような半導体装置１を製造する方法およ
びその製造に用いる半導体装置製造装置について説明す
る。

半導体装置製造装置は、第２図に示されるように、テー
ブル９を有している。このテーブル９には、第３図に示
されるようなリードフレーム８が載置される。このリー
ドフレーム８は、これが本発明の特徴の一つであるが、
その中央のチップ６が配置される位置にタブと称される
支持部が設けられていない。すなわち、このリードフレ
ーム８は、銅や鉄−ニッケル合金等の薄い金属板を工・
７チングあるいは精密プレスの打ち抜きによって形成さ
れる。リードフレーム８の単位パターンは、一対の平行
に延在する外枠１０と、この外枠１０を連結するタイバ
ー１１と、からなる矩形パターンとなっている。また、
前記外枠１０の内側から前記タイバー１１に平行に複数
のり一部５が延在するとともに、これらリード５の一部
は途中で屈曲し、各リード５の内端は、単位パターンの
略中央の空間領域からなる矩形領域１２の周縁に臨んで
いる。この矩形領域１２はチップ６が配置される領域で
ある。一般のレジンモールド型のリードフレームでは、
この矩形領域１２に千ツブ６を固定するためのタブと称
される支持部を有しているが、この実施例のリードフレ
ーム８ではタブは設けられていない。また、各リード５
は、対面するタイバー１１間に亘って設けられるダム１
３と称される支持片によって支持されている。このダム
１３は、リード５を支持する補強部材となるとともに、
チップ６等をトランスファモールドした際の溶けたレジ
ンのモールド域からの流出を阻止するダムとして作用す
るようになっている。なお、前記外枠１０には、リード
フレーム８のテーブル９上での移送あるいは位置決め時
等に利用されるガイド孔１４が設けられている。

一方、前記テーブル９はその中央が空間領域となってい
る。そしてこの空間領域には、チップ６をその上面に支
持するチップ支持部（チップ支持テーブル）１５が配設
されている。このチップ支持部１５は、真空吸着孔１６
を介してチップ６を矢印１７に示すように真空吸着によ
って固定するとともに、ヒータ１８を内蔵し、載置した
チップ６をワイヤボンディングに必要な温度に加熱する
ようになっている。また、このチップ支持部１５は載置
するチップ６の厚さに対応して上下動し、チップ６の電
極を有する上面の高さがリードフレーム８のリード５の
ワイヤ７を接続する面と略同−高さとなるように高さ制
御可能となっている。

さらに、このチップ支持部１５は、チップ６のリードフ
レーム８に対する位置決めができるように、平面ＸＹ方
向および回転方向に移動制御可能となっている。

他方、この半導体装置製造装置には、チップトレイ１９
等からチップ６を前記チップ支持部１５に供給するチッ
プローダ２０が配設されているとともに、前記チップ支
持部１５−１−に位置決め配置されたチップ６の図示し
ない電極とこれに対応するリードフレーム８のリード５
の内端とをワイヤ７で接続するワイヤボンディング装置
２１とが配設されている。前記チップローダ２０は、移
動するアーム２２の先端に取り付けられたコレット２３
でチップ６を真空吸着保持してチップ支持部１５に搬送
する。また、前記ワイヤボンディング装置２１は、ボン
ディングアーム２４の先端のキャピラリ２５でワイヤ７
をクランプし、このクランプしたワイヤ７でチップ６の
電極とリード５の内端とを自動的に接続するようになっ
ている。なお、このワイヤボンディング時、チップ６の
上面とり一部５の上面とは略同−高さとなっている。し
たがって、ワイヤ７がチップ６の縁に接触することもな
く、ワイヤショート不良は発生し難くなる。

つぎに、このような構造の半導体装置製造装置を用いて
本発明の半導体装置１を製造する方法について説明する
。

最初に、第３図に示されるようなリードフレーム８をテ
ーブル９上に載置する。その後、チップ６をチップロー
ダ２０によってチップ支持部１５上に供給する。チップ
６は、真空吸着によってチップ支持部１５の上面に確実
に固定される。

つぎに、前記チップ支持部１５を昇降制御し、チップ６
の上面高さがリードフレーム８のリード５の上面と一致
するようにする。また、チップ支持部１５の平面ＸＹ方
向制御および回転方向制御を行い、リードフレーム８に
対するチップ６の位置制御を行う。チップ６は前記チッ
プ支持部１５上に載置されると、チップ支持部１５に内
蔵されているヒータ１８によってワイヤボンディングに
必要な温度、たとえば、３００”Ｃ前後に加熱される。

つぎに、ワイヤボンディング装置２１が作動し、ボンデ
ィングアーム２４の先端のキャピラリ２５がチップ６上
に降下し、キャピラリ２５にクランプされているワイヤ
７の先端をチップ６の図示しない電極に固定する。また
、この第１ボンデイング後、前記キャピラリ２５はワイ
ヤ７を繰り出しながら対応するり一部５の内端−Ｌに移
動し、再び降下してワイヤ７の一部をリード５に圧接固
定して第２ボンデイングを行う。第２ボンデイング後、
キャピラリ２５例のワイヤ７は前記圧接固定部近傍で切
断されてワイヤボンディングが終了する。

このワイヤボンディング時、前記チップ６の上面がリー
ド５のワイヤ接続面と同一高さとなっていることから、
ワイヤ７が仮に僅かに垂れ下がるようなことがあっても
、ワイヤ７がチップ６の縁に接触するようなことはない
ので、ワイヤショートは生じ難くなる。なお、ワイヤボ
ンディングに先立って、前記チップ支持部１５は上下動
する構造となっているため、チップ６の厚さが変化して
も、ワイヤポンディングに何等支障を来さない。このこ
とは、チップ６を形成するためのウェハの直径が大きく
なって、ウェハの反り等を防止するためにウェハの厚さ
が厚くなっても、チップ６を製造する前に、ウェハを所
望の厚さに薄くする処理は必要でなくなることを意味す
る。したがって、この装置を用いることによって、ウェ
ハの薄形化処理工程が廃止できる。

つぎに、第４図に示されるように、レジンボッティング
によってチップ６、リード５の内端、ワイヤ７は補助固
定レジン２で被われ、一体化される。このレジンボッテ
ィングは、耐湿性のための封止の役割を果たすが、これ
以外に、リードフレーム８を持ち上げた際、千ツブ６と
リード５との位置関係が崩れないようにする役割も果た
す。

つぎに、ワイヤボンディングが終了したリードフレーム
８は、図示しないトランスファモールド装置によってモ
ールドされる。この結果、チップ６、リード５の裏面を
も含む補助固定レジン２部分は本封止レジン３によって
被われる。

つぎに、リードフレーム８の不要部分、すなわち、外枠
１０．タイバー１１．ダム１３は除去され、第１図に示
されるような半導体装置１が製造される。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得られ
る。

（１）本発明によれば、チンプロおよびリード５の内端
部分ならびにワイヤ７が補助固定レジン２および本封止
レジン３からなる二重構造のパッケージ４で被われるた
め半導体装置１の耐湿性が優れたものとなるという効果
が得られる。

（２）本発明によれば、チップ６の上面の高さがリード
５の上面と同一高さにしてワイヤポンディングされるた
め、ワイヤ７がチップ６の縁に接触して住じるワイヤシ
ョート不良は生し難くなり、ワイヤボンディングの信頼
度が高くなるという効果が得られる。

（３）本発明によれば、チップ６の製造時、チップの製
造に先立ってウェハの厚さを薄べする作業は行われない
ことから、チップ６の製造コストを低く抑えることがで
き、この結果として半導体装置１の製造コストを軽減す
ることができるという効果が得られる。

（４）上記（３）により、本発明によれば、チップ化に
際して、ウェハを削って薄くすることがないことから、
ウェハを削ることによって残留する歪等に基づくチップ
の特性劣化が防止でき、信頼度の高い半導体装Ｗ１を提
供することができるという効果が得られる。

（５）上記（４）により、本発明によれば、本発明技術
はウェハの大口径化に対処できる技術となる。

（６）本発明によれば、チップ６をタブ等の支持部に固
定する必要がないことから、チップボンディング作業の
廃止が可能となり、チップボンディングの廃止に伴う材
料の節減等から、半導体装置１の製造コストの低減が達
成できるという効果が得られる。

（７）上記（６）により、本発明による半導体装置の製
造装置では、チップポンディング装置が不要となり、半
導体装置製造装置の生産コストの軽減が達成できるとい
う効果が得られる。

（８）上記（１）〜（７）により、本発明によれば、信
頼度の高い半導体装置１を安価に提供することができる
という相乗効果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は」−記実施例に限定される
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、たとえば、半導体装置
１の補助固定レジン２を被う外側のパッケージは、レジ
ンパッケージ以外のものでも前記実施例同様な効果が得
られる。

たとえば、補助固定レジン２を被うパッケージとしては
、第６図に示されるように、セラミックパッケージ２７
であってもよい。このセラミックパッケージ２７の場合
は、一層気密性が高くなり、半導体装置１の信転度が高
くなる。

また、本発明の半導体装置１にあっては、第７図に示さ
れるように、チップ６およびリード５の内端ならびにワ
イヤ７を単一のパッケージ、たとえば、レジンパッケー
ジ２８で被うようにしても前記実施例同様な効果が得ら
れる。この際、ワイヤ７を銅ワイヤのような剛性の高い
ものとすれば、前記実施例のように、本封止レジン３を
行う前に、チップ６とリード５の位置関係の崩れを防止
するための補助固定レジン２による封止は必要ではなく
なり、ワイヤボンディング後、ワイヤ７の機械的強度で
チップ６を吊り下げることができるようになる。したが
って、ワイヤボンディング後に、リードフレーム８をト
ランスファモールド装置に移しても、ワイヤ７がチップ
６の縁に接触したり、ワイヤ７同志が接触したりするこ
とはない。なお、この構造では、ワイヤ７の剛性ととも
に、ワイヤ７の本数が多いことも、前記チップ６とワイ
ヤ７の位置関係を維持するために必要なこととなる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の製造技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではない。

〔発明の効果〕 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、下記のとおりであ
る。

本発明では、タブのないリードフレームが用意されると
ともに、チップはチップ支持部上に載置されてワイヤボ
ンディングが行われることから、チップボンディング工
程が廃止でき、半導体装置の製造コストの低減が達成で
きる。また、この技術によれば、チップ支持部は昇降制
御されて、チップの上面がリードの上面と同一高さに調
整された後、ワイヤボンディングが行われるため、ワイ
ヤショートが起き難くなり、半導体装置の信軌度が高く
なる。また、この技術によれば、ワイヤボンディングに
際して、チップの厚さによってワイヤボンディングの良
否は左右されないことから、ウェハをチップ化するに先
立ってウェハを薄くする工程は必要でなくなり、半導体
装置の製造コストの低減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による半導体装置の断面図、 第２図は同じく半導体装置の製造装置の概要を示す模式
図、 第３図は同じく半導体装置の組立に用いられるリードフ
レームの平面図、 第４図は同じく半導体装置製造におけるチップＩ 等の補助固定状態を示す断面図、 第５図は同じ（モールド後のリードフレームを示す断面
図、 第６図は本発明の他の実施例による半導体装置の断面図
、 第７図は本発明の他の実施例による半導体装置の断面図
である。 １・・・半導体装置、２・・・補助固定レジン、３・・
・本封止レジン、４・・・パッケージ、５・・・リード
、６・・・チップ（半導体素子）、７・・・ワイヤ、８
・・・リードフレーム、９・・・テーブル、１０・・・
外枠、１１・・・タイバー、１２・・・矩形領域、１３
・・・ダム、１４・・・ガイド孔、１５・・・チップ支
持部、１６・・・真空吸着孔、１７・・・矢印、１８・
・・ヒータ、１９・・・チップトレイ、２０・・・チッ
プローダ、２１・・・ワイヤボンディング装置、２２・
・・アーム、２３・・・コレット、２４・・・ボンディ
ングアーム、２５・・・キャピラリ、２７・・・セラミ
ックパッケージ、２８・・・レジンパッケージ。 第　　１　　図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、チップと、このチップの周辺に内端を臨ませるリー
   ドと、前記チップの電極とリード内端を電気的に繋ぐワ
   イヤと、前記チップおよびワイヤならびにリード内端部
   分を被うパッケージと、からなり、前記チップはパッケ
   ージで支持されてなることを特徴とする半導体装置。 ２、前記パッケージは二重構造となり、少なくとも内側
   のパッケージはレジンで構成されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、チップと、このチップの周辺に内端を臨ませるリー
   ドと、前記チップの電極とリード内端を電気的に繋ぐワ
   イヤと、前記チップおよびワイヤならびにリード内端部
   分を被うパッケージと、からなり、前記チップはパッケ
   ージで支持されてなる半導体装置を製造する方法であっ
   て、前記チップを支持する支持部を有しないリードフレ
   ームを用意する工程と、前記チップの電極とこれに対応
   するリードフレームのリード内端とを導電性のワイヤで
   電気的に接続する接続工程と、前記チップおよびワイヤ
   ならびにリード内端部分をレジンモールドによるパッケ
   ージで被う封止工程と、前記リードフレームの不要部分
   を除去する除去工程と、を有することを特徴とする半導
   体装置の製造方法。 ４、チップと、このチップの周辺に内端を臨ませるリー
   ドと、前記チップの電極とリード内端を電気的に繋ぐワ
   イヤと、前記チップおよびワイヤならびにリード内端部
   分を被うパッケージと、からなり、前記チップはパッケ
   ージで支持されてなる半導体装置の製造装置であって、
   前記チップ配置部にチップを支持する支持部を有しない
   リードフレームを支持するテーブルと、前記チップ配置
   部に対応する位置に配置され前記チップをその上面に支
   持するチップ支持部と、前記チップ支持部にチップを供
   給するチップローダと、前記チップの電極とこれに対応
   するリードの内端とをワイヤで接続するワイヤボンディ
   ング装置と、を有することを特徴とする半導体装置の製
   造装置。 ５、前記チップ支持部はヒータが内蔵されているととも
   に、高さ位置制御が可能となっていることを特徴とする
   特許請求の範囲第４項記載の半導体装置の製造装置。