KR20180071169A - 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

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KR20180071169A
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게이타 하타사
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

반도체 장치의 제조 방법은, 제2 도전성 부재에 도전성 스페이서의 하면이 납땜되어 있음과 함께, 도전성 스페이서의 상면에 예비 땜납이 설치된 제1 반제품을 준비하는 공정과, 제1 도전성 부재에 반도체 소자의 하면이 납땜되어 있음과 함께, 반도체 소자의 상면에 본딩 와이어가 접합된 제2 반제품을 준비하는 공정과, 제1 반제품의 예비 땜납을 용융하여, 제2 반제품의 반도체 소자의 상면을, 제1 반제품의 도전성 스페이서의 하면에 납땜하는 공정을 구비한다.

Description

반도체 장치의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 명세서에서 개시하는 기술은, 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일본 특허 공개 제2004-303869호 공보에, 반도체 장치와 그 제조 방법이 기재되어 있다. 반도체 장치는, 반도체 소자와, 반도체 소자의 하면에 접합된 제1 도전성 부재와, 반도체 소자의 상면에 도전성 스페이서를 개재시켜 접합된 제2 도전성 부재와, 반도체 소자의 상면에 접합된 본딩 와이어를 구비한다. 이 반도체 장치의 제조 방법은, 제1 도전성 부재 위에 반도체 소자를 개재시켜 도전성 스페이서를 납땜하는 제1 납땜 공정과, 반도체 소자에 본딩 와이어를 접합하는 와이어 본드 공정과, 도전성 스페이서 위에 제2 도전성 부재를 납땜하는 제2 납땜 공정을 구비한다. 제2 납땜 공정에서는, 도전성 스페이서와 제2 도전성 부재 사이에 땜납박이 배치되고, 그 땜납박을 용융시킴으로써 도전성 스페이서와 제2 도전성 부재가 서로 접합된다.
상기한 제2 납땜 공정에서는, 도전성 스페이서, 땜납박 및 제2 도전성 부재의 ３자의 위치를 정확하게 정렬시킬 필요가 있다. 예를 들어, 땜납박이 정규의 위치로부터 벗어나 배치되어 있으면, 용융된 땜납이 도전성 스페이서와 제2 도전성 부재 사이로부터 비어져 나옴으로써, 단락이나 접합 불량과 같은 문제가 발생할 수 있다. 그러나, 3개의 부재의 위치를 동시에 정렬시키는 것은 번거롭다. 그래서, 도전성 스페이서 위로 미리 땜납을 용착해 두는 것을 생각할 수 있다. 이러한 땜납은, 예비 땜납(또는 마중 땜납)이라고 칭해진다. 도전성 스페이서 위에 예비 땜납이 설치되어 있으면, 제2 납땜 공정에서는, 도전성 스페이서와 제2 도전성 부재의 양자 사이에서 위치 정렬을 행하면 충분하다. 예비 땜납을 설치하는 공정은, 제1 납땜 공정 내에 편입할 수 있어, 그것에 의하여 제2 납땜 공정을 용이하면서 또한 간소하게 할 수 있다.
그러나, 도전성 스페이서 위에 예비 땜납이 설치되어 있으면, 와이어 본드 공정에 있어서 반도체 소자를 가열했을 때에, 도전성 스페이서 위의 예비 땜납도 가열되어 산화되는 경우가 있다. 예비 땜납의 산화는, 그 후의 제2 납땜 공정에 있어서 접합 불량을 초래한다. 일반적으로, 알루미늄제의 본딩 와이어가 사용되는 경우에는, 와이어 본드 공정에 있어서 반도체 소자를 가열할 필요는 없다. 이에 반하여, 구리제의 본딩 와이어가 사용되는 경우는, 반도체 소자의 가열이 불가결로 되어 있다. 구리제의 본딩 와이어는, 알루미늄제의 것과 비교하여, 높은 강도나 우수한 도전성과 같은 이점을 갖는다. 그 때문에, 구리제의 본딩 와이어를 채용하면, 본딩 와이어를 보다 가늘게 하는 것이 가능해지고, 그것에 의하여 반도체 소자(특히, 본딩 와이어가 접합되는 반도체 소자 위의 전극)의 소형화를 도모할 수 있다. 그러나, 구리제의 본딩 와이어를 채용하기 위해서는, 상술한 예비 땜납의 산화라는 문제를 해결할 필요가 있다.
본 개시는, 상술한 예비 땜납이 산화된다는 문제를 해결하여, 구리제의 본딩 와이어의 채용을 가능하게 하는 기술을 제공한다.
본 명세서가 개시되는 기술은, 반도체 장치의 제조 방법으로 구현화된다. 반도체 장치는, 반도체 소자와, 반도체 소자의 하면에 접합된 제1 도전성 부재와, 반도체 소자의 상면에 도전성 스페이서를 개재시켜 접합된 제2 도전성 부재와, 반도체 소자의 상면에 접합된 구리제의 본딩 와이어를 구비한다. 제조 방법은, 제2 도전성 부재에 도전성 스페이서의 하면이 납땜되어 있음과 함께, 도전성 스페이서의 상면에 예비 땜납이 설치된 제1 반제품을 준비하는 공정과, 제1 도전성 부재에 반도체 소자의 하면이 납땜되어 있음과 함께, 반도체 소자의 상면에 본딩 와이어가 접합된 제2 반제품을 준비하는 공정과, 제1 반제품의 예비 땜납을 용융하여, 제2 반제품의 반도체 소자의 상면을, 제1 반제품의 도전성 스페이서의 하면에 납땜하는 공정을 구비한다.
상기한 제조 방법에서는, 우선, 제1 반제품과 제2 반제품이 각각 준비된다. 제1 반제품에서는, 제2 도전성 부재에 도전성 스페이서의 하면이 납땜되어 있음과 함께, 도전성 스페이서의 상면에 예비 땜납이 설치되어 있다. 즉, 예비 땜납은, 제1 반제품에 설치된다. 한편, 제2 반제품에서는, 제1 도전성 부재에 반도체 소자의 하면이 납땜되어 있음과 함께, 반도체 소자의 상면에 본딩 와이어가 접합되어 있다. 즉, 본딩 와이어의 접합은, 제2 반제품을 준비하는 과정에서 실시된다. 이와 같이, 예비 땜납을 제1 반제품에 설치해 둠과 함께, 제2 반제품에 있어서 본딩 와이어의 접합을 완료해 둠으로써, 본딩 와이어의 접합 시에 반도체 소자를 가열해도, 제1 반제품의 예비 땜납을 산화시키는 일이 없다. 그 후, 제1 반제품의 예비 땜납을 용융하여, 제2 반제품의 반도체 소자의 상면을, 제1 반제품의 도전성 스페이서의 하면에 납땜함으로써, 상기한 반도체 장치의 구성이 완성된다.
또한, 본 명세서에 있어서의 상면 및 하면이라는 용어는, 서로 반대측에 위치하는 면을 편의적으로 표현하는 것이며, 상면 및 하면이 반드시 연직 상방 및 연직 하방에 각각 위치함을 의미하지는 않는다. 예를 들어, 반도체 장치를 제조하는 과정에 있어서, 반도체 소자의 상면이, 반도체 소자의 하측에 위치하는 면이 되고, 반도체 소자의 하면이, 반도체 소자의 상측에 위치하는 면이 되어도 된다. 제1 및 제2 도전성 스페이서나 그 다른 부재의 상면 및 하면에 대해서도 마찬가지이다.
도 1은 반도체 장치(10)의 구조를 도시하는 단면도.
도 2는 도 1 중의 Ⅱ부의 확대도.
도 3은 도전성 스페이서(26)의 하면(26b)을 도시하는 도면.
도 4는 도 3 중의 IV-IV선에 있어서의 단면도.
도 5는 반도체 장치(10)의 제조 방법의 일 실시예의 흐름을 나타내는 흐름도.
도 6은 제1 반제품(10a)을 준비하는 공정 S10, S12를 도시하는 도면.
도 7은 제2 반제품(10b)을 준비하는 공정의 일부이며, 제1 도전성 부재(22)에 반도체 소자(12)를 납땜하는 공정 S14를 도시하는 도면.
도 8은 제2 반제품(10b)을 준비하는 공정의 다른 일부이며, 반도체 소자(12)에 본딩 와이어(32)를 접합하는 공정 S16을 도시하는 도면.
도 9는 예비 땜납(44p)을 용융하여, 제1 반제품(10a)과 제2 반제품(10b) 사이를 납땜하는 공정 S18을 도시하는 도면.
도 10은 밀봉 재료(20m)를 사용하여 제3 반제품(10c)을 패키징하는 공정 S20을 도시하는 도면.
본 기술의 일 실시 형태에 있어서, 도전성 스페이서에는, 하면의 주연을 따라 오목부가 형성되어 있어도 된다. 이러한 방법에 의하면, 예비 땜납을 용융하여 납땜을 행할 때에, 잉여의 땜납이 오목부에 수용됨으로써, 땜납의 비어져 나옴을 방지할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 있어서, 제1 반제품을 준비하는 공정은, 제2 도전성 부재의 연직 상방에 도전성 스페이서가 위치하는 상태에서, 제2 도전성 부재에 도전성 스페이서를 납땜하는 공정을 포함해도 된다. 이러한 방법에 의하면, 제2 도전성 부재와 도전성 스페이서 사이의 용융된 땜납이, 자중에 의해 제2 도전성 부재 위에 퍼지기 쉬워진다. 그것에 의하여, 제2 도전성 부재에는, 땜납의 습윤성을 개선하기 위한 표면 처리(예를 들어 금 도금)가 반드시 필요하지는 않다. 그러한 표면 처리가 생략됨으로써, 반도체 장치의 제조 비용을 삭감할 수 있다.
본 기술의 일 실시 형태에 있어서, 제2 반제품을 준비하는 공정은, 반도체 소자의 하면을 제1 도전성 부재에 납땜하는 공정과, 제1 도전성 부재에 납땜된 반도체 소자의 상면에 본딩 와이어를 접합하는 공정을 포함해도 된다. 이러한 방법에 의하면, 반도체 소자로 본딩 와이어를 접합할 때에, 반도체 소자가 제1 도전성 부재에 고정되어 있으므로, 제1 도전성 부재와 함께 반도체 소자의 위치 결정을 행하기 쉽다.
본 기술의 일 실시 형태에 있어서, 본딩 와이어를 접합하는 공정은, 제1 도전성 부재에 납땜된 반도체 소자를 가열하는 공정과, 가열된 반도체 소자의 상면에 본딩 와이어를 초음파 접합법에 의해 접합하는 공정을 포함해도 된다. 이러한 방법에 의하면, 구리제의 본딩 와이어를 충분한 강도로 반도체 소자에 접합할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 대표적이며 또한 비한정적인 구체예에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 상세한 설명은, 본 발명의 바람직한 예를 실시하기 위한 상세를 당업자에게 나타냄을 단순히 의도하고 있으며, 본 발명의 범위를 한정함을 의도한 것은 아니다. 또한, 이하에 개시되는 추가적인 특징 및 발명은, 더욱 개선된 반도체 장치를 제공하기 위하여, 다른 특징이나 발명과는 별도로, 또는 함께 사용할 수 있다.
또한, 이하의 상세한 설명에서 개시되는 특징이나 공정의 조합은, 가장 넓은 의미에서 본 발명을 실시할 때에 필수적인 것은 아니고, 특히 본 발명의 대표적인 구체예를 설명하기 위해서만 기재되는 것이다. 또한, 상기 및 하기의 대표적인 구체예의 다양한 특징, 그리고 독립 및 종속 클레임에 기재되는 것의 다양한 특징은, 본 발명의 추가적이면서 또한 유용한 실시 형태를 제공하는 데 있어서, 여기에 기재되는 구체예와 같이, 혹은 열거된 순서대로 조합해야 되는 것은 아니다.
본 명세서 및/또는 특허 청구 범위에 기재된 모든 특징은, 실시예 및/또는 클레임에 기재된 특징의 구성과는 별도로, 출원 당초의 개시 및 클레임된 특정 사항에 대한 한정으로서, 개별이면서, 또한 서로 독립적으로 개시됨을 의도하는 것이다. 또한, 모든 수치 범위 및 그룹 또는 집단에 관한 기재는, 출원 당초의 개시 그리고 클레임된 특정 사항에 대한 한정으로서, 이들 중간의 구성을 개시하는 의도를 갖고 이루어져 있다.
도면을 참조하여, 반도체 장치(10)의 제조 방법의 일 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예의 반도체 장치(10)는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 하이브리드 차, 연료 전지차 또는 전기 자동차와 같은 전동형의 자동차에 있어서, 컨버터나 인버터와 같은 전력 변환 회로에 사용할 수 있다. 이하에서는, 우선 반도체 장치(10)의 구성에 대하여 설명하고, 계속하여 반도체 장치(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 단, 하기하는 반도체 장치(10) 및 그 제조 방법은 일례이며, 본 명세서에서 개시하는 복수의 기술 요소는, 단독 또는 몇 가지의 조합에 의해, 다양한 반도체 장치 및 그 제조 방법에 적용할 수 있다.
도 1, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 반도체 장치(10)는, 반도체 소자(12)와, 반도체 소자(12)를 밀봉하는 밀봉체(20)를 구비한다. 반도체 소자(12)는 파워 반도체 소자이다. 반도체 소자(12)의 구체적인 구성은 한정되지 않지만, 예를 들어 스위칭 소자, 다이오드 또는 이들의 조합이어도 된다. 여기에서 말하는 스위칭 소자는, 예를 들어 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)가 포함된다. 반도체 소자(12)에 사용되는 반도체 재료에 대해서도 특별히 한정되지 않고 예를 들어 실리콘(Si), 탄화 실리콘(SiC) 또는 Ⅲ-V족 반도체여도 된다. 밀봉체(20)는, 절연성을 갖는 재료로 구성되어 있다. 본 실시예의 밀봉체(20)는, 특별히 한정되지 않지만, 에폭시 수지와 같은 열 경화성의 수지 재료로 구성되어 있다. 도 1에서는, 하나의 반도체 소자(12)만이 도시되어 있지만, 반도체 장치(10)는 2 이상의 반도체 소자(12)를 구비해도 된다.
반도체 소자(12)의 하면(12b)에는, 제1 전극(14)이 설치되어 있고, 반도체 소자(12)의 상면(12a)에는, 제2 전극(16) 및 제3 전극(18)이 설치되어 있다(도 2 참조). 제1 전극(14)과 제2 전극(16)은 전력용의 전극이며, 제3 전극(18)은 신호용의 전극이다. 예를 들어 반도체 소자(12)가 IGBT인 경우, 제1 전극(14)은 이미터 전극이어도 되고, 제2 전극(16)은 콜렉터 전극이어도 된다. 반도체 소자(12)가 MOSFET인 경우, 제1 전극(14)은 소스 전극이어도 되고, 제2 전극(16)은 드레인 전극이이어도 된다. 제3 전극(18)은, 반도체 소자(12)에 대한 제어 신호(예를 들어, 게이트 구동 신호)가 입력되는 전극이어도 되고, 반도체 소자(12)의 온도나 전류에 따른 신호를 출력하는 전극이어도 된다.
반도체 장치(10)는 제1 도전성 부재(22)와 제2 도전성 부재(24)와 도전성 스페이서(26)를 더 구비한다. 제1 도전성 부재(22)는, 예를 들어 구리 또는 그 밖의 금속이라는, 도전성을 갖는 재료로 구성되어 있다. 제1 도전성 부재(22)는, 상면(22a)과 하면(22b)을 가진 판 형상을 갖는다. 제1 도전성 부재(22)의 상면(22a)은, 밀봉체(20)의 내부에 있어서, 반도체 소자(12)의 하면(12b)에 접합되어 있다. 보다 상세하게는, 반도체 소자(12)의 제1 전극(14)이, 제1 도전성 부재(22)에 납땜되어 있으며, 반도체 소자(12)와 제1 도전성 부재(22) 사이에, 제1 땜납 접합층(42)이 형성되어 있다(도 2 참조). 이에 의해, 제1 도전성 부재(22)는, 반도체 소자(12)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제1 도전성 부재(22)의 하면(22b)은, 밀봉체(20)의 외부에 노출되어 있다. 제1 도전성 부재(22)는, 반도체 소자(12)와 열적으로도 접속되어 있고, 반도체 소자(12)의 열을 외부로 방출하는 방열 부재로서도 기능한다.
제2 도전성 부재(24) 및 도전성 스페이서(26)에 대해서도, 예를 들어 구리 또는 그 밖의 금속이라는, 도전성을 갖는 재료로 구성되어 있다. 제2 도전성 부재(24)는, 상면(24a)과 하면(24b)을 갖는 판 형상을 갖는다. 도전성 스페이서(26)도 또한 상면(26a)과 하면(26b)을 갖는 판 형상을 갖는다. 제2 도전성 부재(24)의 하면(24b)은, 밀봉체(20)의 내부에 있어서, 도전성 스페이서(26)를 개재시켜 반도체 소자(12)의 상면(12a)에 접합되어 있다. 보다 상세하게는, 반도체 소자(12)의 제2 전극(16)이, 도전성 스페이서(26)의 하면(26b)에 납땜되어 있으며, 반도체 소자(12)와 도전성 스페이서(26) 사이에, 제2 땜납 접합층(44)이 형성되어 있다(도 2 참조). 그리고, 도전성 스페이서(26)의 상면(26a)이, 제2 도전성 부재(24)의 하면(24b)에 납땜되어 있으며, 도전성 스페이서(26)와 제2 도전성 부재(24) 사이에, 제3 땜납 접합층(46)이 형성되어 있다. 이에 의해, 제2 도전성 부재(24)는, 도전성 스페이서(26)를 개재시켜 반도체 소자(12)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제2 도전성 부재(24)의 상면(24a)은, 밀봉체(20)의 외부에 노출되어 있다. 제2 도전성 부재(24)는, 도전성 스페이서(26)를 개재시켜 반도체 소자(12)와 열적으로도 접속되어 있고, 반도체 소자(12)의 열을 외부로 방출하는 방열 부재로서도 기능한다.
반도체 장치(10)는 제3 도전성 부재(30)와 본딩 와이어(32)를 더 구비한다. 제3 도전성 부재(30)는, 예를 들어 구리 또는 그 밖의 금속이라는, 도전성을 갖는 재료로 구성되어 있다. 제3 도전성 부재(30)는, 밀봉체(20)의 내부로부터 외부로 연장되어 있다. 본딩 와이어(32)는, 밀봉체(20)의 내부에 있어서, 제3 도전성 부재(30)와 반도체 소자(12)를 전기적으로 접속한다. 상세하게는, 본딩 와이어(32)의 일단부는, 밀봉체(20)의 내부에서 제3 도전성 부재(30)에 접합되어 있으며, 본딩 와이어(32)의 타단부는, 반도체 소자(12)의 상면(12a)에 위치하는 제3 전극(18)에 접합되어 있다(도 2 참조). 이에 의해, 제3 도전성 부재(30)는, 본딩 와이어(32)를 개재시켜 반도체 소자(12)의 제3 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있다.
본딩 와이어(32)는, 구리제의 본딩 와이어이다. 여기에서 말하는 구리제의 본딩 와이어란, 구리를 주성분으로 하는 본딩 와이어를 의미하고, 구리 이외의 원소가 함유되어 있어도 된다. 이 경우, 구리의 함유율은, 특별히 한정되지 않지만, 95질량 퍼센트 이상이어도 된다. 구리제의 본딩 와이어는, 예를 들어 알루미늄제의 것과 비교하여, 높은 강도나 우수한 도전성과 같은 이점을 갖는다. 그 때문에, 구리제의 본딩 와이어(32)를 채용함으로써, 본딩 와이어(32)를 가늘게 할 수 있다. 본딩 와이어(32)가 가늘어지면, 반도체 소자(12)의 제3 전극(18)의 사이즈를 작게 할 수 있고, 그것에 의하여 반도체 소자(12)의 소형화를 도모할 수 있다. 반도체 소자(12)를 소형화함으로써, 1매의 반도체 웨이퍼로부터 많은 반도체 소자(12)를 제조하는 것이 가능해져, 반도체 소자(12)의 제조 비용(즉, 반도체 장치(10)의 제조 비용)을 삭감할 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 도전성 스페이서(26)에는, 하면(26b)의 주연을 따라 오목부(26c)가 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 도전성 스페이서(26)의 하면(26b)이 반도체 소자(12)의 상면(12a)에 납땜될 때에, 잉여의 땜납이 오목부(26c)에 수용됨으로써, 땜납의 비어져 나옴을 방지할 수 있다. 오목부(26c)의 구체적인 구조는 특별히 한정되지 않지만, 본 실시예의 오목부(26c)는, 오목 형상으로 만곡되는 곡면으로 획정되어 있다. 오목부(26c)는, 하면(26b)의 주연을 따라 일련으로 형성되어도 되고, 하면(26b)의 주연을 따라 단속적으로 형성되어도 된다. 또한, 다른 실시 형태로서, 도전성 스페이서(26)는, 오목부(26c)를 갖지 않아도 된다.
이어서, 반도체 장치(10)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 제조 방법의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 이하, 도 5에 도시하는 제조 방법의 흐름을 따라, 각 공정을 상세하게 설명한다. 우선, 공정 S10, S12에 있어서, 도 6에 도시하는 제1 반제품(10a)이 준비된다. 제1 반제품(10a)에서는, 제2 도전성 부재(24)의 하면(24b)에 도전성 스페이서(26)의 상면(26a)이 납땜되어 있음과 함께, 도전성 스페이서(26)의 하면(26b)에 예비 땜납(44p)이 설치되어 있다. 또한, 도 1과 비교하여, 도 6에서는 제2 도전성 부재(24) 및 도전성 스페이서(26)가 상하 반전되어 있다. 따라서, 도 6에서는, 도전성 스페이서(26)의 상면(26a)이 하방을 향하고 있으며, 도전성 스페이서(26)의 하면(26b)이 상방을 향하고 있다. 제2 도전성 부재(24)에 대해서도 마찬가지이다.
제1 반제품(10a)을 준비하는 구체적인 방법은 특별히 한정되지 않는다. 일례이기는 하나, 본 실시예에서는, 공정 S10에 있어서, 제2 도전성 부재(24)의 하면(24b) 위에 도전성 스페이서(26)의 상면(26a)을 납땜한다. 이 납땜은, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 도전성 부재(24)의 연직 상방에 도전성 스페이서(26)가 위치하는 상태에서 행할 수 있다. 이러한 방법에 의하면, 제2 도전성 부재(24)와 도전성 스페이서(26) 사이의 용융된 땜납(즉, 제3 땜납 접합층(46)을 형성하는 땜납)이, 자중에 의해 제2 도전성 부재(24) 위에 퍼지기 쉬워진다. 그것에 의하여, 제2 도전성 부재(24)에는, 땜납의 습윤성을 개선하기 위한 표면 처리(예를 들어 금 도금)가 반드시 필요하지는 않다. 그러한 표면 처리가 생략됨으로써, 반도체 장치(10)의 제조 비용을 삭감할 수 있다.
공정 S12에서는, 도전성 스페이서(26)의 하면(26b)에, 예비 땜납(44p)이 설치된다. 즉, 도전성 스페이서(26)의 하면(26b) 위에서 땜납을 일시적으로 용융시켜, 당해 하면(26b)에 땜납을 부착시킨다. 예비 땜납(44p)은, 후속 공정에 있어서 제2 땜납 접합층(44)이 된다. 여기서, 공정 S10, S12의 순서와 상관없이, 어느 공정이 먼저 행하여져도 된다. 혹은, 양쪽의 공정 S10, S12의 일부 또는 전부가 동시에 행하여져도 된다.
이어서, 공정 S14, S16에 있어서, 도 8에 도시하는 제2 반제품(10b)이 준비된다. 제2 반제품(10b)에서는, 제1 도전성 부재(22)의 상면(22a)에 반도체 소자(12)의 하면(12b)이 납땜되어 있음과 함께, 반도체 소자(12)의 상면(12a)에 본딩 와이어(32)가 접합되어 있다. 또한, 제2 반제품(10b)을 준비하는 공정 S14, S16은, 제1 반제품(10a)을 준비하는 공정 S10, S12보다도 먼저 실시되어도 되고, 제1 반제품(10a)을 준비하는 공정 S10, S12와 병행하여 행하여져도 된다.
제2 반제품(10b)을 준비하는 구체적인 방법은 특별히 한정되지 않는다. 일례이기는 하나, 본 실시예에서는, 공정 S14에 있어서, 도 7에 도시한 바와 같이 반도체 소자(12)의 하면(12b)을 제1 도전성 부재(22)의 상면(22a)에 납땜한다. 계속하여, 공정 S16에 있어서, 도 8에 도시한 바와 같이 반도체 소자(12)의 상면(12a) 및 제3 도전성 부재(30)에, 본딩 와이어(32)를 접합한다. 공정 S14, S16의 순서는 상관없다. 단, 공정 S14 후에 공정 S16이 실시되면, 반도체 소자(12)로 본딩 와이어(32)를 접합할 때에, 반도체 소자(12)가 제1 도전성 부재(22)에 고정되어 있으므로, 제1 도전성 부재(22)와 함께 반도체 소자(12)의 위치 결정을 행하기 쉽다.
본딩 와이어(32)를 접합하는 공정 S16에서는, 제1 도전성 부재(22)에 납땜된 반도체 소자(12)를 가열하고, 가열된 반도체 소자(12)의 상면(12a)에 본딩 와이어(32)를 초음파 접합법에 의해 접합할 수 있다. 즉, 반도체 소자(12)의 상면(12a)에 맞닿게 한 본딩 와이어(32)에, 초음파 진동을 가할 수 있다. 이러한 방법에 의하면, 구리제의 본딩 와이어(32)를, 충분한 강도로 반도체 소자(12)에 접합할 수 있다. 반도체 소자(12)를 가열하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 히터(도시 생략) 위에 제1 도전성 부재(22)를 배치하고, 제1 도전성 부재(22)를 개재시켜 반도체 소자(12)를 가열할 수 있다. 반도체 소자(12)를 가열하는 목표 온도는, 예를 들어 180℃ 이상으로 할 수 있다. 본 실시예에서는, 특별히 한정되지 않지만, 반도체 소자(12)의 상면(12a)이 200℃가 되도록, 히터에 의한 가열량을 조절하고 있다.
이상의 공정 S10 내지 S16에 의해, 제1 반제품(10a)과 제2 반제품(10b)이 각각 준비된다. 이어서, 도 5의 공정 S18에서는, 제1 반제품(10a)의 예비 땜납(44p)을 용융하여, 제1 반제품(10a)과 제2 반제품(10b) 사이가 납땜된다. 상세하게는, 제2 반제품(10b)의 반도체 소자(12)의 상면(12a)이, 제1 반제품(10a)의 도전성 스페이서(26)의 하면(26b)에 납땜된다. 이에 의해, 도 9에 도시하는 제3 반제품(10c)이 준비된다. 도 9에 도시한 바와 같이, 예비 땜납(44p)을 사용한 납땜의 공정 S18에서는, 예비 땜납(44p)이 설치된 제1 반제품(10a)을, 제2 반제품(10b)의 연직 하방에 배치할 수 있다. 또한, 도 1과 비교하여, 도 9에서는 모든 부재가 상하 반전되어 도시되어 있다.
예비 땜납(44p)을 사용한 납땜의 공정 S18에서는, 제1 도전성 부재(22)의 하면(22b)부터, 제2 도전성 부재(24)의 상면(24a)까지의 거리가 설계값에 동등해지도록, 제1 반제품(10a)과 제2 반제품(10b) 사이의 상대 위치가 조정된다. 그 때문에, 제1 반제품(10a) 및 제2 반제품(10b)의 실치수에 따라, 반도체 소자(12)의 상면(12a)과 도전성 스페이서(26)의 하면(26b) 사이의 거리가, 설계값보다도 좁아지는 경우가 있다. 이 경우, 용융된 예비 땜납(44p)의 일부가 잉여가 되는데, 잉여의 땜납이 도전성 스페이서(26)의 오목부(26c)에 수용됨으로써, 용융된 예비 땜납(44p)의 비어져 나옴을 방지할 수 있다.
이어서, 도 5의 공정 S20에서는, 밀봉 재료(20m)에 의한 패키징이 행하여진다. 도 10에 도시한 바와 같이, 밀봉 재료(20m)에 의한 패키징은, 인서트 성형에 의해 행할 수 있다. 즉, 제3 반제품(10c)을 배치한 금형(100) 내에, 제3 반제품(10c)을 배치하고, 금형(100) 내로 밀봉 재료(20m)를 주입한다. 금형(100) 내에 충전된 밀봉 재료(20m)는, 온도 저하에 수반하여 경화되어, 반도체 장치(10)의 밀봉체(20)(도 1 참조)가 된다. 그 후, 패키징 후의 제3 반제품(10c)을 금형(100)으로부터 취출하고, 필요한 마무리 처리를 행함으로써, 반도체 장치(10)가 완성된다.
이상과 같이, 본 실시예의 제조 방법에서는, 우선, 제1 반제품(10a)과 제2 반제품(10b)이 각각 준비된다. 제1 반제품(10a)에서는, 제2 도전성 부재(24)에 도전성 스페이서(26)의 상면(26a)이 납땜되어 있음과 함께, 도전성 스페이서(26)의 하면(26b)에 예비 땜납(44p)이 설치되어 있다. 한편, 제2 반제품(10b)에서는, 제1 도전성 부재(22)에 반도체 소자(12)의 하면(12b)이 납땜되어 있음과 함께, 반도체 소자(12)의 상면(12a)에 본딩 와이어(32)가 접합되어 있다. 즉, 본딩 와이어(32)의 접합은, 제2 반제품(10b)을 준비하는 과정에서 실시되어, 제1 반제품(10a)의 예비 땜납(44p)에 영향을 주지 않는다. 이와 같이, 예비 땜납(44p)을 제1 반제품(10a)에 설치해 둠과 함께, 제2 반제품(10b)에 있어서 본딩 와이어(32)의 접합을 완료해 둠으로써, 본딩 와이어(32)의 접합 시에 반도체 소자(12)를 가열해도, 예비 땜납(44p)을 산화시키는 일이 없다. 따라서, 본딩 와이어(32)에 구리제의 것을 채용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 구리제의 본딩 와이어(32)를 채용함으로써, 반도체 소자(12)를 소형화하는 것이 가능해져, 반도체 소자(12)의 제조 비용(즉, 반도체 장치(10)의 제조 비용)을 삭감할 수 있다.

Claims (5)

  1. 반도체 장치의 제조 방법이며,
    상기 반도체 장치는,
    반도체 소자와,
    상기 반도체 소자의 하면에 접합된 제1 도전성 부재와,
    상기 반도체 소자의 상면에 도전성 스페이서를 개재시켜 접합된 제2 도전성 부재와,
    상기 반도체 소자의 상기 상면에 접합된 구리제의 본딩 와이어를 구비하고,
    상기 제조 방법은,
    상기 제2 도전성 부재에 상기 도전성 스페이서의 상면이 납땜되어 있음과 함께, 상기 도전성 스페이서의 하면에 예비 땜납이 설치된 제1 반제품을 준비하는 공정과,
    상기 제1 도전성 부재에 상기 반도체 소자의 상기 하면이 납땜되어 있음과 함께, 상기 반도체 소자의 상기 상면에 상기 본딩 와이어가 접합된 제2 반제품을 준비하는 공정과,
    상기 제1 반제품의 예비 땜납을 용융하여, 상기 제2 반제품의 상기 반도체 소자의 상기 상면을, 상기 제1 반제품의 상기 도전성 스페이서의 상기 하면에 납땜하는 공정
    을 구비하는, 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전성 스페이서에는, 상기 하면의 주연을 따라 오목부가 형성되어 있는, 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 반제품을 준비하는 공정은, 상기 제2 도전성 부재의 연직 상방에 상기 도전성 스페이서가 위치하는 상태에서, 상기 제2 도전성 부재에 상기 도전성 스페이서를 납땜하는 공정을 포함하는, 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 반제품을 준비하는 공정은, 상기 반도체 소자의 상기 하면을 상기 제1 도전성 부재에 납땜하는 공정과, 상기 제1 도전성 부재에 납땜된 상기 반도체 소자의 상기 상면에 상기 본딩 와이어를 접합하는 공정을 포함하는, 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 본딩 와이어를 접합하는 공정은, 상기 제1 도전성 부재에 납땜된 상기 반도체 소자를 가열하는 공정과, 가열된 상기 반도체 소자의 상기 상면에 상기 본딩 와이어를 초음파 접합법에 의해 접합하는 공정을 포함하는, 제조 방법.
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