WO2011121756A1 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing technique thereof, and particularly to a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a wiring board using a paste-like die bond material and a technique effective when applied to the manufacturing thereof.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-14978 discloses a soldering method in which a nozzle portion is provided at a lower portion of a crucible having a sealed container structure, and liquid die bonding solder contained in the crucible is discharged onto a lead frame by a stamping method.
  • a supply device is disclosed.
  • the crucible includes a solder heating unit that heats solid solder to form liquid solder, a discharge control unit that switches and controls the internal pressure of the crucible between a positive pressure and a negative pressure, a liquid level sensor that detects the volume of the liquid solder, Solder replenishing means for replenishing solid solder in the crucible based on the detection signal of the liquid level sensor.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-2816466 discloses a method and apparatus for fixing a chip element to a circuit board using a bonding material such as solder.
  • the fixing device is formed by a feeding mechanism for feeding a predetermined amount of a bonding material to a high-temperature circuit board, a box-type knocking jig having a recess for forming a molten bonding material to a predetermined thickness with a predetermined size.
  • the bonding material melted on the high-temperature circuit board is formed into a square shape by a box-type tap jig, and then the chip element is placed on the formed molten bonding material, and then the molten bonding material is solidified. Thus, the chip element is fixed to the circuit board.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-273567 discloses a spanker tool for adjusting a bonding material such as solder dropped on a work such as a lead frame into a predetermined shape.
  • This spanker tool is provided with a recess for adjusting the bonding material into a predetermined shape, and the bottom surface of the recess is provided with a recess for forming a plurality of linear or dotted protrusions on the surface of the bonding material.
  • a semiconductor chip is arranged on the bonding material on which the protrusions are formed, the semiconductor chip is supported in a state where the semiconductor chip is in line contact or point contact with the protrusions of the bonding material. It is possible to prevent a problem that is mounted in a tilted state.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-232114 discloses a die bonding method and apparatus for solder bonding a semiconductor chip onto a lead frame.
  • molten solder is supplied onto the lead frame.
  • the molten solder on the lead frame is spread by the spreading tool and is formed into a square shape.
  • the semiconductor chip is pressed onto the solder that has been spread.
  • the above four patent documents all have a semiconductor chip mounted on the molten solder.
  • the side surface of the semiconductor chip is made of Si (silicon), and silicon does not get wet with the molten solder (does not form a metal bond, silicon repels the molten solder). The phenomenon that goes up does not occur.
  • a thinned chip is placed on a paste-like die bond material such as an Ag paste, an insulating paste, and a solder paste, the phenomenon that the die bond material crawls (climbs) onto the upper surface of the chip. I don't realize.
  • semiconductor packages mounted on these devices are also required to be smaller and thinner.
  • a semiconductor chip (hereinafter simply referred to as a chip) incorporated in the semiconductor package is reduced in size.
  • An effective measure is to arrange the bonding leads on the surface of the wiring board to be electrically connected close to the chip side.
  • the gap between the chip and the bonding lead is increased in consideration of the protrusion of the die bond material described above, or a dam made of a solder resist is provided between the chip and the bonding lead. Accordingly, the area of the wiring board is increased, which prevents the semiconductor package from being downsized.
  • reducing the thickness of the chip incorporated in the semiconductor package is effective in reducing the thickness (mounting height) of the entire semiconductor package.
  • reducing the thickness of a chip on which a power transistor such as a power MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Semiconductor Field Field Effect Transistor) that operates with a large power of several watts is not only reduced in the thickness of the semiconductor package but also in the ON resistance of the transistor. It is also effective in reducing it. This is because, in the case of a power MOSFET, the back surface of the chip becomes a drain electrode, and the current path inside the chip is shortened as the chip becomes thinner.
  • MOSFET Metal Oxide Semiconductor Semiconductor Field Field Effect Transistor
  • the chip when the chip is made thinner, the chip is mounted on the upper surface of a wiring board (hereinafter, a member on which a chip such as a lead frame, a printed wiring board, and a ceramic wiring board is mounted is generically called a wiring board) using a die bond material.
  • a wiring board a member on which a chip such as a lead frame, a printed wiring board, and a ceramic wiring board is mounted is generically called a wiring board
  • a wiring board a member on which a chip such as a lead frame, a printed wiring board, and a ceramic wiring board is mounted.
  • the die bond material in the nozzle has a viscosity that does not sag from the tip of the nozzle. Therefore, the die bond material discharged from the tip of each nozzle onto the wiring board is in a slightly raised state, and a gap corresponding to the interval between the nozzles exists between the die bond materials.
  • FIG. 58 is a graph showing the relationship between the chip thickness and the frequency with which the die bond material applied on the wiring board using a multi-point nozzle crawls up to the upper surface of the chip.
  • a lead frame was used as the wiring board
  • Ag paste was used as the die bond material. From this graph, it can be seen that when the chip thickness is 100 ⁇ m or less, the die bond material creeps up significantly.
  • a plurality of electrode pads (bonding pads) made of a conductive material such as Al (aluminum) are exposed from the surface protective film on the upper surface of a chip on which an element such as a MOSFET is formed.
  • a plurality of metal wirings that connect between the elements and between the elements and the electrode pads are formed under the surface protective film. For this reason, it has been found that the following problems occur when the die bond material that has risen on the upper surface of the chip adheres to the surface of the electrode pad or the surface protective film covering the metal wiring.
  • the die-bonding material runs thick on the surface of the electrode pad, it becomes impossible to connect the bonding wire on the electrode pad in the next wire bonding step.
  • the die bond material prevents metal bonding between the bonding wire (initial ball) and the electrode pad, so that non-pressure bonding and insufficient connection strength occur.
  • the die bond material is composed of a conductive material such as Ag paste or solder paste
  • an electrical short occurs between the adjacent electrode pads via the die bond material.
  • the Ag in the Ag paste is caused by thermal stress generated in a baking process for curing the Ag paste or a mold process for resin-sealing the chip.
  • the filler may break through the surface protective film (for example, a polyimide resin film having a thickness of about 2 ⁇ m) and short-circuit with the metal wiring under the surface protective film.
  • FIG. 59 schematically shows how the Ag filler in the Ag paste breaks through the surface protective film and short-circuits with the metal wiring.
  • the chip 1 is mounted on the metal lead frame LF via the Ag paste 7 is illustrated.
  • a metal wiring 36 made of a conductive material such as Al is formed on the uppermost layer of the chip 1, and a surface protective film 19 for protecting the metal wiring 36 is formed thereon.
  • the surface protective film 19 is made of, for example, a polyimide resin film having a thickness of about 2 ⁇ m.
  • the Ag paste 7 is a conductive die bond material in which an Ag filler 11 having a diameter of about 2 to 15 ⁇ m is dispersed in a base material made of an epoxy resin or the like.
  • the Ag paste 7 that has risen on the upper surface of the chip 1 adheres to the surface protective film 19 that covers the metal wiring 36
  • a subsequent heat treatment process a baking process for curing the Ag paste 7 or the chip 1 is resin-sealed.
  • the Ag filler 11 having a diameter larger than the film thickness of the surface protective film 19 is used as the surface protective film 19. It breaks through and comes into contact with the metal wiring 36. As a result, the metal wiring 36 and the lead frame LF are short-circuited via the Ag paste 7.
  • a gate electrode pad connected to the gate electrode of the power MOSFET and a source electrode pad connected to the source are formed on the upper surface of the chip 1.
  • a drain electrode is formed on the back surface of the chip 1. Therefore, when the Ag paste 7 climbs up to the upper surface of the chip 1, the drain electrode on the back surface of the chip 1 and the gate electrode pad or the source electrode pad on the main surface of the chip 1 may be short-circuited via the Ag paste 7. is there.
  • the base material of Ag paste or insulating paste is mainly composed of an epoxy resin, and when this resin is present in the vicinity of the electrode pad, ionic components (Na + , Cl in the paste during the bias test). - ) And the like are liable to move and cause a leak failure of the ⁇ A order.
  • the die bond material may adhere to the lower surface of a collet (bonding nozzle) that adsorbs and holds chips during die bonding, and may contaminate the upper surfaces of other chips that are adsorbed and held next.
  • a collet bonding nozzle
  • the die bond material that attracts and holds only the center part of the chip with a collet whose diameter is smaller than the outer diameter of the chip and crawls up to the peripheral part of the upper surface of the chip.
  • the peripheral portion of the upper surface of the chip does not contact the lower surface of the collet.
  • the peripheral portion of the chip is upward.
  • the reason why the peripheral portion of the chip warps upward is that the shrinkage rate of the surface protective film is larger than that of the base silicon).
  • the peripheral portion of the chip and the die bond material are not in contact with each other, and the contact area between the chip and the die bond material is reduced. Therefore, the chip is easily peeled off from the wiring board due to thermal stress applied in the subsequent heat treatment process. Further, in the case of a chip on which a power MOSFET is formed, an ON resistance is increased.
  • a predetermined amount (thickness) of the die bond material is supplied using a printing mask (metal mask or the like).
  • a printing mask metal mask or the like.
  • the printing range is widened, and the thickness variation of the die bond material at the central portion and the end portion of the wafer becomes large. It is difficult to print stably.
  • Ag paste often has an appropriate viscosity by adding a solvent.
  • the solvent volatilizes, the volume of the base material (epoxy resin) shrinks, and the Ag fillers in the paste become more closely adhered (mechanically entangled). The electric resistance value is reduced.
  • the solvent-type Ag paste having such characteristics is very effective in reducing the ON resistance in a chip on which a power transistor such as a power MOSFET is formed.
  • An object of the present invention is to provide a die bonding material coating technique capable of dealing with a thinned chip in manufacturing a semiconductor device including a step of mounting a chip on a wiring board using a paste-like die bonding material. .
  • Another object of the present invention is to provide a die bonding material coating technique capable of suppressing excessive wetting and spreading in the manufacture of a semiconductor device having a step of mounting a chip on a wiring board using a paste-like die bonding material. There is.
  • a manufacturing method of a semiconductor device which is one embodiment of the present invention is: (A) preparing a wiring board having a chip mounting portion and a plurality of lead terminals arranged adjacent to the chip mounting portion, and a semiconductor chip having a plurality of electrode pads and wiring formed on the main surface; (B) applying a die bond material on the upper surface of the chip mounting portion of the wiring board; (C) mounting the semiconductor chip on the upper surface of the chip mounting portion via the die bond material so that the upper surface of the chip mounting portion and the main surface of the semiconductor chip face the same direction; (D) electrically connecting the plurality of electrode pads of the semiconductor chip and each of the plurality of lead terminals of the wiring board with a conductive material; (E) forming a sealing body that seals the semiconductor chip and the conductive material, and the thickness of the semiconductor chip is less than half the thickness of the chip mounting portion.
  • the die bonding material is filled in the digging portion of the nozzle having the digging portion, and the die bonding material filled in the digging portion is used as the upper surface of the chip mounting portion of the wiring board. Further, the transfer is performed so that the coating thickness is thinner than the thickness of the semiconductor chip.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 4.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 4. It is the figure which showed typically the cross-sectional structure of Ag paste interposed between the back surface of the chip
  • FIG. 1 is an overall flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of a lead frame used for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. It is the schematic which shows the principal part of the paste coating device used for manufacture of the semiconductor device which is Embodiment 1 of this invention.
  • (A) is the top view which looked at the stamping nozzle with which the front-end
  • (b) is sectional drawing along the C1-C1 line of (a).
  • A) is a plan view showing another example of the stamping nozzle, and (b) is a sectional view taken along line C2-C2 of (a).
  • (A) is a plan view showing another example of the stamping nozzle, and (b) is a cross-sectional view taken along line C3-C3 of (a).
  • (A) is a plan view showing another example of the stamping nozzle, and (b) is a cross-sectional view taken along line C4-C4 of (a).
  • (A) is a plan view showing another example of the stamping nozzle, and (b) is a cross-sectional view taken along line C5-C5 in (a).
  • (A) is a plan view showing another example of the stamping nozzle, and (b) is a cross-sectional view taken along line C6-C6 of (a). It is a top view which shows another example of the planar shape of a chip
  • (A) is a plan view showing another example of the stamping nozzle, and (b) is a cross-sectional view taken along line C7-C7 in (a).
  • (A) is a plan view showing another example of the stamping nozzle, and (b) is a cross-sectional view taken along line C8-C8 in (a).
  • (A) is a plan view showing another example of the stamping nozzle, and (b) is a sectional view taken along line C9-C9 in (a).
  • FIG. 29 is a cross-sectional view showing an Ag paste application method following FIG. 28. It is a top view of the lead frame by which Ag paste was apply
  • FIG. 31 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 30. It is sectional drawing which shows the state which adsorbed and hold
  • FIG. 41 is a cross-sectional view showing a solder paste application method following FIG. 40.
  • FIG. 42 is a cross-sectional view showing a solder paste application method following FIG. 41.
  • FIG. 43 is a cross-sectional view showing a solder paste application method following FIG. 42. It is sectional drawing which shows the state which adsorbed and hold
  • FIG. 49 is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 48.
  • FIG. 49 is a cross-sectional view taken along line GG in FIG. 48.
  • FIG. 54 is an enlarged cross-sectional view of a die pad portion shown in FIG. 53 and a chip mounted on the upper surface thereof.
  • (A) is a plan view and a sectional view showing an example of a conventional BGA type semiconductor device
  • (b) is a plan view and a sectional view showing an example of a BGA type semiconductor device manufactured by the method of the present invention.
  • FIG. 56 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the conventional BGA type semiconductor device shown in FIG.
  • (A) is a top view which shows an example of the chip
  • (b) is sectional drawing of this chip
  • FIG. 1 is a plan view
  • FIG. 2 is a side view
  • FIG. 3 is a plan view showing a back surface (substrate mounting surface)
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • the semiconductor device of the present embodiment is a small surface mount package (so-called FLP: FlatFLead ⁇ ⁇ Package) in which a chip 1 mounted on a die pad portion (chip mounting portion) 3D of a lead frame is sealed with a mold resin 2.
  • Eight leads 3 (# 1 to # 8) constituting external connection terminals of the semiconductor device are exposed on the two side surfaces and the back surface (substrate mounting surface) of the resin 2.
  • the die pad portion 3 ⁇ / b> D is exposed together with the eight leads 3 in order to diffuse heat generated in the chip 1 and reduce the thermal resistance of the package.
  • the mold resin 2 is made of an insulating material in which a silicon filler is dispersed in, for example, an epoxy resin that is a kind of thermosetting resin.
  • the first lead (# 1) to the third lead (# 3) are the source lead
  • the fourth lead (# 4) is the gate lead
  • the fifth lead is the fifth lead.
  • the lead from (# 5) to the eighth lead (# 8) is a drain lead.
  • three source leads (# 1 to # 3) are connected to each other inside the mold resin 2.
  • the four drain leads (# 5 to # 8) are formed integrally with the die pad portion 3D inside the mold resin 2.
  • a portion located within the mold resin 2 (a portion connected to each other) is referred to as a source post 3S, and among the gate leads (# 5), A portion located inside the mold resin 2 is referred to as a gate post 3G.
  • the leads 3 (# 1 to # 8) and the die pad portion 3D are made of a metal plate such as Cu (copper), Cu alloy, Fe (iron) -Ni (nickel) alloy, and the thickness thereof is, for example, 200 ⁇ m. .
  • the surface of the lead 3 (# 1 to # 8) is plated with a three-layer structure in which a Ni (nickel) film, a Pd (palladium) film, and an Au (gold) film are laminated.
  • the chip 1 mounted on the die pad portion 3D is made of single crystal silicon, and has a main surface on which a plurality of power MOSFETs (for example, power control switches and charge / discharge protection circuit switches for portable information devices) are used. (To be described later).
  • the back surface of the chip 1 constitutes a common drain for the plurality of power MOSFETs.
  • the chip 1 which is an object of the present invention is a chip thinned so that the thickness thereof is 100 ⁇ m or less, and is defined by the relationship with the thickness of the lead frame, the thickness of the die pad portion 3D is one half or less. This is a thin chip having a thickness. Although not particularly limited, a case where the thickness of the chip 1 is 50 ⁇ m and the thickness of the die pad portion 3D is 200 ⁇ m will be described below.
  • the main surface of the chip 1 is formed with one gate pad 4 electrically connected to the gate electrode of the power MOSFET and two source pads 5 electrically connected to the source of the power MOSFET. Yes.
  • the gate pad 4 is electrically connected to the gate post 3G via the Au wire 8.
  • the two source pads 5 are each configured with an area larger than that of the gate pad 5 and an Al (aluminum) ribbon having an area larger than that of the Au wire 8. 9 is electrically connected to the source post 3S.
  • the gate pad 4 and the source pad 5 are made of a metal film such as an Al alloy formed on the uppermost layer of the main surface of the chip 1.
  • a drain electrode 6 is formed on the back surface of the chip 1 constituting the drain of the power MOSFET.
  • the drain electrode 6 is made of, for example, a two-layer metal film in which a Ti (titanium) film having a thickness of 100 nm and an Au film having a thickness of 50 nm are stacked.
  • the drain electrode 6 includes a three-layer metal film in which a Ti film having a thickness of 100 nm, a Ni film having a thickness of 200 nm, and an Au film having a thickness of 100 nm are laminated, a Ni film having a thickness of 50 nm, and a Ti film having a thickness of 100 nm.
  • the conductive die bond material is Ag paste
  • any of these metal films can be used.
  • the metal film having the Ni film can form a good alloy with Sn in the solder (solder paste is melted), it is possible to cope with the case where the conductive die bond material is a solder paste.
  • an Ag paste 7 which is a kind of conductive die bond material is interposed. That is, the back surface (drain electrode 6) of the chip 1 is bonded to the upper surface of the die pad portion 3D via the Ag paste 7.
  • the Ag paste 7 is a conductive die-bonding material in which an Ag filler is dispersed in, for example, an epoxy resin which is a kind of thermosetting resin, and has a feature of extremely high heat dissipation and conductivity. Therefore, the Ag paste 7 is a conductive die bond material suitable for power MOSFETs that require high heat dissipation and low ON resistance.
  • space beads are also dispersed together with the Ag filler.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of the Ag paste 7 interposed between the back surface (drain electrode 6) of the chip 1 and the die pad portion 3D.
  • Reference numeral 11 in the drawing is an Ag filler, reference numeral 12 Indicates spacer beads, respectively.
  • the Ag paste 7 is a so-called solvent-type die bond material to which a solvent is added to give an appropriate viscosity.
  • the solvent-type Ag paste 7 is a solvent-free type because the solvent volatilizes during baking and the volume of the base material (epoxy resin) shrinks, and the Ag fillers 11 dispersed in the base material aggregate more densely. It has the characteristic that a low electrical resistance value can be obtained compared with the Ag paste. Therefore, by using the solvent-type Ag paste 7 as a die bond material for bonding the chip 1 on which the power MOSFET is formed to the die pad portion 3D, the power MOSFET is turned on compared to the case where the solvent-free Ag paste is used. Resistance can be reduced.
  • the content of the Ag filler 11 in the Ag paste 7 used in the present embodiment is, for example, about 85% before curing and about 95% after curing (after solvent volatilization).
  • the size of the Ag filler 11 is, for example, about 2 to 15 ⁇ m.
  • the spacer beads 12 included in the Ag paste 7 are, for example, spheres having a diameter of about 15 ⁇ m made of a low elastic epoxy resin, and the content in the Ag paste 7 is, for example, about 15 pieces / mm 2 .
  • the spacer beads 12 are added to control the film thickness of the Ag paste 7 interposed between the chip 1 and the die pad portion 3D. That is, by dispersing the spacer beads 12 in the Ag paste 7, the cured Ag paste 7 has a film thickness that is at least about the same as the diameter of the spacer beads 12, even if the film thickness decreases due to the volatilization of the solvent. Thickness is secured.
  • the spacer beads 12 made of a low elastic material also have a function of relieving thermal and mechanical stress generated between the chip 1 and the die pad portion 3D.
  • a power MOSFET that operates with high power generates a large amount of heat
  • a large thermal stress due to a difference in thermal expansion coefficient between the chip 1 and the die pad portion 3D is applied.
  • the source pad 5 and the source post 3S are electrically connected using an Al ribbon 9 having a larger area than the Au wire 8
  • a large ultrasonic vibration is generated between the chip 1 and the die pad portion 3D during ribbon bonding. Energy is added. Therefore, by adding the spacer beads 12 that are a low elastic material to the Ag paste 7, the above-described thermal and mechanical stresses are absorbed and relaxed by the spacer beads 12, and the separation of the chip 1 and the die pad portion 3D is suppressed.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part showing the structure of the trench gate type n-channel power MOSFET formed in the chip 1.
  • an n ⁇ type single crystal silicon layer 21 is formed by an epitaxial growth method.
  • the n + type single crystal silicon substrate 20 and the n ⁇ type single crystal silicon layer 21 constitute the drain of the power MOSFET.
  • a p-type well 22 is formed in a part of the n ⁇ -type single crystal silicon layer 21.
  • a silicon oxide film 23 is formed on a part of the surface of the n ⁇ -type single crystal silicon layer 21, and a plurality of grooves 24 are formed on the other part.
  • a region covered with the silicon oxide film 23 constitutes an element isolation region, and a region where the groove 24 is formed constitutes an element formation region (active region).
  • the planar shape of the groove 24 is a polygon such as a quadrangle, a hexagon, or an octagon, or a stripe extending in one direction.
  • a silicon oxide film 25 constituting a gate oxide film of the power MOSFET is formed on the bottom and side walls of the trench 24. Further, in the trench 24, a polycrystalline silicon film 26A constituting a gate electrode of the power MOSFET is buried. On the other hand, on the silicon oxide film 23, a gate lead electrode 26B made of a polycrystalline silicon film deposited in the same process as the polycrystalline silicon film 26A constituting the gate electrode is formed. The gate electrode (polycrystalline silicon film 26A) and the gate lead electrode 26B are electrically connected in a region not shown.
  • a p ⁇ type semiconductor region 27 shallower than the trench 24 is formed in the n ⁇ type single crystal silicon layer 21 in the element formation region.
  • This p ⁇ type semiconductor region 27 constitutes a channel layer of the power MOSFET.
  • p - type in the upper part of the semiconductor region 27, p - type semiconductor regions 27 are formed high impurity concentration p-type semiconductor region 28 is more and more the upper portion of the p-type semiconductor region 28, n + -type semiconductor region 29 Is formed.
  • the p-type semiconductor region 28 constitutes a punch-through stopper layer of the power MOSFET, and the n + -type semiconductor region 29 constitutes a source.
  • Two layers of silicon oxide films 30 and 31 are formed above the element formation region where the power MOSFET is formed and above the element isolation region where the gate lead electrode 26B is formed.
  • a connection hole 32 that penetrates through the silicon oxide films 31 and 30, the p-type semiconductor region 28 and the n + -type semiconductor region 29 and reaches the p ⁇ -type semiconductor region 27 is formed.
  • a connection hole 33 that penetrates the silicon oxide films 31 and 30 and reaches the gate lead electrode 26B is formed.
  • the gate pad 4 and the source pad 5 described above are formed on the silicon oxide film 31 including the insides of the connection holes 32 and 33.
  • the gate pad 4 and the source pad 5 are made of a laminated metal film of, for example, a thin TiW (titanium tungsten) film and a thick Al alloy film.
  • the source pad 5 formed in the element formation region is electrically connected to the source (n + type semiconductor region 29) of the power MOSFET through the connection hole 32.
  • a p + type semiconductor region 34 for making ohmic contact between the source pad 7 and the p ⁇ type semiconductor region 27 is formed at the bottom of the connection hole 32.
  • the gate pad 4 formed in the element isolation region is connected to the gate electrode (polycrystalline silicon film 26A) of the power MOSFET via the gate lead electrode 26B below the connection hole 33.
  • the outermost surface of the chip 1 is covered with a surface protective film 19 except for the region where the gate pad 4 and the source pad 5 are formed.
  • the surface protective film 19 is made of, for example, a polyimide resin film having a thickness of about 2 ⁇ m.
  • the drain electrode 6 described above is formed on the back surface of the chip 1, that is, on the back surface of the n + type single crystal silicon substrate 20.
  • FIG. 9A is a plan view showing a layout of the gate pad 4 and the source pad 5 formed on the main surface of the chip 1.
  • a gate extraction electrode 10 is formed on the periphery and center of the main surface of the chip 1.
  • One end of the gate lead electrode 10 formed at the center of the main surface of the chip 1 constitutes a gate pad 4.
  • a pair of source pads 5 are formed on both sides of the gate extraction electrode 10 formed at the center of the main surface of the chip 1.
  • the gate extraction electrode 10, the gate pad 4 and the source pad 5 are made of a metal film such as an Al alloy formed on the uppermost layer of the main surface of the chip 1.
  • the gate extraction electrode 10 is covered with the surface protective film 19. ing.
  • each gate electrode (polycrystalline silicon film 26A) of the power MOSFET shown in FIG. It extends linearly toward 10 and is electrically connected to the gate extraction electrode 10.
  • the length of the gate electrode (polycrystalline silicon film 26A) can be made substantially uniform over the entire main surface of the chip 1, the switching characteristics of the power MOSFET are improved.
  • the gate pad 4 may be disposed at a corner portion of the main surface of the chip 1 as shown in FIG. In this way, the length of the Au wire 8 connecting the gate pad 4 and the gate post 3G can be shortened as compared to the layout shown in FIG. 9A (see FIGS. 4 and 10).
  • the source pad 5 is not limited to the layout shown in FIG.
  • the gate extraction electrode 10 may be disposed only on the outer peripheral portion of the main surface of the chip 1, and one source pad 5 may be disposed in the center portion. In this way, the area of the source pad 5 can be increased, so that the ON resistance of the power MOSFET can be further reduced.
  • FIG. 12 is an overall flowchart showing a method for manufacturing a small surface-mount package according to the present embodiment.
  • the above-described power MOSFET is formed on the main surface of the semiconductor wafer 1A shown in FIG. 13 by using a semiconductor wafer manufacturing process, and then the back surface of the semiconductor wafer 1A is ground to obtain the semiconductor wafer.
  • the thickness of 1A is reduced to 50 ⁇ m here.
  • the semiconductor wafer 1A is diced to obtain a plurality of chips 1.
  • the lead frame LF has a structure in which the lead 3 (# 1 to # 8) and the die pad portion 3D described above are supported by a rectangular frame 13, and the thickness thereof is 200 ⁇ m here.
  • the fourth lead (# 4) constituting the gate lead and the first lead (# 1) to third lead (# 3) constituting the source lead are bent into a predetermined shape (FIG. 5, FIG. 5). (See FIG. 6).
  • the actual lead frame has a structure in which a large number of die pad portions 3D are arranged in a matrix inside the frame 13, but here, in order to make the drawing easier to see, the two lead pad portions 3D are provided.
  • the lead frame LF will be described as an example.
  • the aforementioned Ag paste 7 is applied on the die pad portion 3D of the lead frame LF.
  • a stamping method described in detail below is employed as a method of applying the Ag paste 7 on the die pad portion 3D.
  • FIG. 15 is a schematic view showing the main part of the paste application device 40.
  • the paste application device 40 includes a syringe 41 filled with an uncured Ag paste 7 and a stamping nozzle 42 attached to the tip (lower end) of the syringe 41.
  • the syringe 41 is supported by an arm 44 attached to the drive unit 43, and is moved in the horizontal direction (XY direction) and the vertical direction (Z direction) by a motor built in the drive unit 43. .
  • the syringe 41 is supplied with a predetermined amount of air from an air supply source (not shown) through a pipe 45 connected to the upper end portion thereof. Also, a piston 46 is inserted inside the syringe 41, and the piston 46 descends due to the pressure of the air supplied to the inside of the syringe 41, so that a predetermined amount of Ag paste 7 corresponding to the air supply amount is formed. It is transferred from the syringe 41 to the stamping nozzle 42.
  • FIG. 16A is a plan view of the stamping nozzle 42 attached to the distal end portion of the syringe 41 as seen from the lower surface side, and FIG. 16B is along the line C1-C1 in FIG. FIG.
  • the stamping nozzle 42 is made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel, and the planar shape of the lower surface thereof is rectangular. On the lower surface of the stamping nozzle 42, a digging portion (holding portion, reservoir portion, space portion) 50 serving as a space filled with the Ag paste 7 is provided. The stamping nozzle 42 is attached to the syringe 41 such that the center of the digging portion 50 coincides with the center of the distal end portion (Ag paste discharge portion) of the syringe 41.
  • the planar shape of the dug portion 50 is a rectangle, and the ratio of the long side length to the short side length is substantially the same as the ratio of the long side length to the short side length of the chip 1. Further, the planar dimension of the dug portion 50 is formed to be smaller by about 100 to 500 ⁇ m on one side than the outer dimension of the chip 1. Further, the thickness (t) from the outer edge of the dug portion 50 to the side surface of the stamping nozzle 42 is preferably 200 to 500 ⁇ m. If the thickness (t) is secured to this level, the life of the stamping nozzle 42 is hardly affected. Furthermore, by setting the outer dimension of the lower surface of the stamping nozzle 42 to be approximately the outer dimension of the chip 1 + 100 ⁇ m on one side, the possibility that the stamping nozzle 42 interferes with the surrounding area during work can be reduced.
  • the digging portion 50 has a digging surface 50a located above the lower surface of the stamping nozzle 42, and four side walls 50b surrounding the digging surface 50a.
  • the digging surface 50a and the side wall 50b have a smooth mirror finish without any irregularities.
  • intersect is R shape.
  • the releasability with respect to the inner wall (digging surface 50a and side wall 50b) of the digging part 50 of Ag paste 7 improves, and Ag paste 7 adheres to the inner wall of the digging part 50, or in Ag paste 7 Since the problem that the Ag filler 11 and the spacer beads 12 remain in the digging portion 50 is improved, it is possible to reduce variation in the coating amount of the Ag paste 7 transferred onto the die pad portion 3D.
  • a pair of flow paths 51 for sending the Ag paste 7 in the syringe 41 to the digging portion 50 are provided above the digging portion 50.
  • the lower ends of these flow paths 51 are located on the digging surface 50a. Accordingly, when the digging surface 51a is viewed from the lower surface side of the stamping nozzle 42, the flow path 51 appears as an opening.
  • the two flow paths (openings) 51 provided in the stamping nozzle 42 are positioned equidistant from the center of the digging portion 50 along the long side direction and on a line connecting the centers of the two short sides. Has been placed.
  • the pitch (P1) of the two flow paths 51 is preferably set to about one third to one half of the length of the long side of the dug portion 50.
  • the number of flow paths 51 provided in the stamping nozzle 42 is not limited to two, and may be optimized as appropriate according to the external dimensions of the chip 1 and the ratio of the length of the long side to the length of the short side. desirable.
  • the number of the flow paths 51 may be one.
  • the problem that the filling amount of the Ag paste 7 is insufficient in the vicinity of the corner portion of the digging portion 50 is improved by providing three or more flow paths 51 in the stamping nozzle 42. can do.
  • FIG. 17 shows an example in which five flow paths 51 are provided in the stamping nozzle 42.
  • One channel 51a is arranged at the center of the digging portion 50, and the remaining four channels 51b are arranged so as to surround the channel 51a and are arranged in the vicinity of the corner portion of the digging portion 50.
  • the pitch (P2) between the channel 51a arranged at the center of the digging portion 50 and the channel 51b arranged around it is set to about one third to one half of the length of the diagonal line. Is preferred.
  • the stamping nozzle 42 shown in FIG. 17 can stabilize the filling amount of the Ag paste 7 at the corner portion because the flow path 51b is disposed in the vicinity of the corner portion of the digging portion 50.
  • FIG. 18 shows an example in which six flow paths 51 are provided in the stamping nozzle 42.
  • the two flow paths 51c arranged in the vicinity of the center of the digging portion 50 are arranged at equidistant positions along the long side direction from the center of the digging portion 50, and the digging portion 50. It is arranged on the center line of the short side.
  • the pitch of the two flow paths 51c (P3) is preferably not more than a quarter of the length of the long side of the digging portion 50.
  • the four flow paths 51d are arranged on a diagonal line connecting the corner portions of the digging portion 50, and the distances from the center of the digging portion 50 to the respective flow paths 51d are the same.
  • the distance from the center of the digging part 50 to each flow path 51c is one quarter or more of the length of the diagonal line.
  • the stamping nozzle 42 shown in FIG. 18 is formed on the center line of the short side of the digging portion 50 even if the tip 1 has a long and narrow shape and the digging portion 50 has a long and narrow shape. Since the two flow paths 51c are arranged, the digging portion 50 can be stably filled with the Ag paste 7 as compared with the stamping nozzle 42 shown in FIG.
  • FIG. 19 shows an example in which nine flow paths 51 are provided in the stamping nozzle 42.
  • the centers of the nine flow paths 51 coincide with the center of the digging portion 50, and one flow path 51 e is arranged there.
  • the two flow paths 51f are arranged on a line connecting the center of one long side of the digging portion 50 and the center of the other long side, and the two flow paths 51g are formed in the digging portion 50.
  • the remaining four flow paths 51 h are arranged on a diagonal line connecting the corner portions of the dug portion 50.
  • the pitch (P4) between the flow path 51e and the flow path 51f be equal to or less than a quarter of the length of the short side of the digging portion 50.
  • the pitch (P5) of the flow path 51e and the flow path 51g be set to 1 ⁇ 4 or less of the length of the long side of the digging portion 50.
  • the pitch (P6) of the flow path 51e and the flow path 51h is not less than 1 ⁇ 4 of the length of the diagonal line.
  • the stamping nozzle 42 shown in FIG. 19 has, for example, two flow paths 51f on a line connecting the center of one long side of the digging portion 50 and the center of the other long side even when the outer dimensions of the chip 1 are increased. Since two flow paths 51g are arranged on a line connecting the center of one short side and the center of the other short side, and four flow paths 51h are arranged on a diagonal line connecting the corner portions, FIG. Compared to the stamping nozzle 42 shown in FIG. 2, the Ag paste 7 can be stably filled in the digging portion 50.
  • FIG. 20 is an example in which three flow paths 51 are provided in a row along the long side direction of the dug portion 50, and FIG. 21 shows four channels 51 along the long side direction of the dug portion 50. This is an example in which the flow paths 51 are provided in a line. These examples are structures suitable when the ratio of the long side length to the short side length of the chip 1 is large.
  • the three flow paths 51 are arranged on a line connecting the center of one short side of the digging portion 50 and the center of the other short side, and the central flow path 51 is It is arranged at the center of the dug portion 50. Moreover, it is preferable that the pitch (P7) of the adjacent flow paths 51 is set to about one third of the length of the long side of the digging portion 50.
  • the four flow paths 51 are arranged on a line connecting the center of one short side of the digging portion 50 and the center of the other short side, and the centers of the four flow paths 51 are digged. It coincides with the center of the part 50. Moreover, it is preferable that the pitch (P8) of the adjacent flow paths 51 is set to about a quarter of the length of the long side of the digging portion 50.
  • the stamping nozzle 42 shown in FIGS. 16 to 21 is used when the planar shape of the chip 1 is a rectangle, but when the planar shape of the chip 1 is a square as shown in FIG. It is desirable to use a stamping nozzle 42 in which the dug portion 50 has a square planar shape.
  • FIG. 23 is an example in which one flow path 51 is provided in the stamping nozzle 42 in which the planar shape of the dug portion 50 is a square.
  • FIG. 24 shows an example in which five flow paths 51 are provided in a stamping nozzle 42 in which the planar shape of the dug portion 50 is a square.
  • the five flow paths 51 are arranged on a diagonal line connecting the corner portions of the digging portion 50, and their centers coincide with the center of the digging portion 50. Yes.
  • the pitch (P2) between the flow path 51a disposed at the center of the digging portion 50 and the flow path 51b around it is set to about one third to one half of the length of the diagonal line. preferable.
  • the stamping nozzle 42 shown in FIG. 24 is similar to the example shown in FIG. 17 in that the channel 51b is disposed in the vicinity of the corner portion of the dug portion 50, and therefore, the corner portion is smaller than the stamping nozzle 42 shown in FIG.
  • the amount of the Ag paste 7 filled can be stabilized.
  • FIG. 25 shows an example in which nine flow paths 51 are provided in a stamping nozzle 42 in which the planar shape of the dug portion 50 is a square.
  • the centers of the nine flow paths 51 coincide with the center of the digging portion 50, and one flow path 51 e is arranged there.
  • the four flow paths 51 f are arranged on a line connecting the center of the digging portion 50 and the center of one side, and the remaining four flow paths 51 h are diagonal lines connecting the corner portions of the digging portion 50. Is placed on top.
  • the pitch (P4) between the flow path 51e and the flow path 51f is preferably about one-sixth to one-fourth of the length of one side of the digging portion 50, and the pitch between the flow path 51e and the flow path 51h ( P6) is preferably not less than the above pitch (P4) ⁇ ⁇ 2.
  • the stamping nozzle 42 shown in FIG. 25 includes, for example, four flow paths 51f on the line connecting the center of the digging portion 50 and the center of one side and the corner portion of the digging portion 50 even when the outer dimensions of the chip 1 are increased. Since the four flow paths 51h are arranged on the diagonal line connecting each other, it is possible to stably fill the digging portion 50 with the Ag paste 7 as compared with the stamping nozzle 42 shown in FIG.
  • the planar shape of the flow path 51 is circular, but may be rectangular. In any case, it is preferable that the opening diameter of the flow path 51 is set to such an extent that the Ag paste 7 does not sag during standby and is not clogged by the Ag filler 11 or the spacer beads 12. Further, the number of the flow paths 51 is not limited to the examples shown in FIGS. Further, the planar dimensions and depth (D) of the digging portion 50, the wall thickness (t) from the side wall of the digging portion 50 to the side surface of the stamping nozzle 42, and the like are the same specifications as the stamping nozzle 42 shown in FIG. It is desirable to make it.
  • the Ag paste 7 filled in the syringe 41 of the paste application device 40 is dug by the stamping nozzle 42.
  • the lower surface of the stamping nozzle 42 is abutted against the upper surface of the die pad portion 3D.
  • the Ag paste 7 filled in the digging portion 50 is detached from the digging portion 50 and transferred onto the die pad portion 3D. That is, an amount of Ag paste 7 corresponding to the volume of the dug portion 50 is transferred onto the die pad portion 3D.
  • the shape of the Ag paste 7 transferred onto the die pad portion 3D is substantially the same as the shape of the digging portion 50.
  • the thickness of the Ag paste 7 applied on the die pad portion 3 ⁇ / b> D is smaller than the thickness of the chip 1 ( getting thin.
  • the planar dimension of the dug portion 50 is smaller than the outer dimension of the chip 1
  • the outer dimension of the Ag paste 7 applied on the die pad portion 3 ⁇ / b> D is smaller than the outer dimension of the chip 1.
  • the air in the dug portion 50 is more easily discharged in the second method than in the first method. That is, in the second method, as shown in FIG. 28, the lower end of the Ag paste 7 discharged from the flow path 51 into the digging portion 50 is protruded downward from the lower surface of the stamping nozzle 42.
  • the Ag paste 7 can be filled into the digging portion 50 without any gaps while escaping (extruding) air in the portion 50. As a result, voids in the Ag paste 7 applied on the die pad portion 3D can be reduced.
  • FIG. 30 is a plan view of the lead frame LF in which the Ag paste 7 is applied on the die pad portion 3D by the above-described method
  • FIG. 31 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG.
  • the main surface of the chip 1 is transported above the die pad portion 3D while being sucked and held by the die bonding collet 54, and the main surface of the chip 1 and the upper surface of the die pad portion 3D are parallel to each other. Position so that
  • the outer dimensions of the die bonding collet 54 are preferably larger than the outer dimensions of the chip 1.
  • the die bonding collet 54 larger than the outer dimensions of the chip 1 is used, the entire peripheral portion of the main surface of the chip 1 comes into contact with the lower surface of the die bonding collet 54.
  • the peripheral portion of the chip 1 does not warp, so that the entire back surface of the chip 1 can be wetted with the Ag paste 7.
  • the adhesion between the chip 1 and the Ag paste 7 is ensured, so that the connection reliability between the chip 1 and the die pad portion 3D is improved.
  • an increase in the ON resistance of the power MOSFET is suppressed.
  • the die bonding collet 54 is vertically lowered, and the back surface of the chip 1 is lightly pressed against the Ag paste 7 on the die pad portion 3D.
  • the load (mounting load) applied to the Ag paste 7 is, for example, about 60 to 150 g / chip.
  • the Ag paste 7 includes the spherical spacer beads 12 made of a low elastic resin, when the chip 1 is pressed against the Ag paste 7, the Ag paste 7 wets and spreads in the lateral direction, and the film The thickness is reduced to approximately the same as the diameter of the spacer beads 12, and a part of the Ag paste 7 protrudes outside the chip 1.
  • the Ag paste 7 is applied on the die pad portion 3D so that its thickness is thinner than the thickness of the chip 1 and its outer dimension is smaller than the outer dimension of the chip 1.
  • the paste 7 protrudes slightly and does not adhere to the die bonding collet 54. Further, the Ag paste 7 does not crawl on the main surface (upper surface) of the chip 1 after the die bonding collet 54 is separated from the chip 1.
  • the upper end portion of the fillet of the Ag paste 7 formed around the chip 1 is located between the main surface (upper surface) and the rear surface (lower surface) of the chip 1.
  • the upper end portion of the fillet of the Ag paste 7 is located between the main surface (upper surface) of the chip 1 and the aforementioned metal film formed on the rear surface (lower surface) of the chip 1.
  • the volume of the digging portion 50 of the stamping nozzle 42 (that is, the volume of the Ag paste 7 applied on the die pad portion 3D) is the same as the position of the upper end of the fillet of the Ag paste 7 described above. Means that it is important to set the
  • the drain electrode 6 formed on the back surface of the chip 1 and the gate pad 4 or the source pad 5 formed on the main surface of the chip 1 are short-circuited via the Ag paste 7 is prevented. be able to.
  • the Ag filler 11 in the Ag paste 7 breaks through the surface protective film 19 covering the main surface of the chip 1 and comes into contact with the gate extraction electrode 10, and the drain electrode 6 and the gate extraction electrode 10 are short-circuited through the Ag paste 7. It is possible to prevent such problems.
  • FIG. 34 is a plan view showing the lead frame LF immediately after the die bonding collet 54 is separated from the chip 1 after pressing the back surface of the chip 1 against the Ag paste 7 using the die bonding collet 54.
  • FIG. FIG. 6 is an enlarged plan view showing a part of (a rectangular region indicated by reference numeral E).
  • the amount of protrusion (a) of the Ag paste 7 at the corner portion of the chip 1 is separated from the corner portion.
  • the relationship with the protruding amount (b) of the Ag paste 7 in the region is (b / a) ⁇ 2.
  • the amount of protrusion (a) means the amount of protrusion from the corner portion of the chip 1 in an oblique 45 ° direction
  • the amount of protrusion (b) is the amount of protrusion from one side of the chip 1 in the direction perpendicular to the side. Means.
  • the amount of protrusion (b) in the region away from the corner portion of the chip 1 is the amount of protrusion (a) in the corner portion of the chip 1 (a ) Less than twice. Therefore, even if the thickness of the chip 1 is 100 ⁇ m or less, a part of the Ag paste 7 that protrudes outside the chip 1 does not crawl up to the upper surface (main surface) of the chip 1.
  • FIG. 36 shows the amount of protrusion of the Ag paste 7 when the back surface of the chip 1 is pressed against the Ag paste 7 after applying the Ag paste 7 on the die pad portion 3D using the conventional multipoint nozzle method.
  • the relationship between the protrusion amount (a) of the Ag paste 7 at the corner portion of the chip 1 and the protrusion amount (b) of the Ag paste 7 in the region away from the corner portion of the chip 1 is (b / a)> 2 That is, the protruding amount (b) of the Ag paste 7 in the region away from the corner portion of the chip 1 is larger than twice the protruding amount (a) of the Ag paste 7 in the corner portion of the chip 1. Therefore, when the thickness of the chip 1 is 100 ⁇ m or less, a part of the Ag paste 7 that protrudes to the outside of the chip 1 crawls up to the upper surface (main surface) of the chip 1.
  • the gate pad 4 of the chip 1 and the gate post 3G of the lead frame LF are connected as shown in FIG.
  • the Au wire 8 is electrically connected, and the source pad 5 of the chip 1 and the source post 3S of the lead frame LF are electrically connected by the Al ribbon 9.
  • a ball bonding method using both heat and ultrasonic vibration is used, and for bonding the Al ribbon 9, a wedge bonding method using ultrasonic vibration is used.
  • the bonding order of the Au wire 8 and the Al ribbon 9 is arbitrary. However, since the width and thickness of the Al ribbon 9 are larger than the diameter of the Au wire 8, the vibration energy applied to the chip 1 during bonding of the Al ribbon 9 is greater than the vibration energy applied to the chip 1 during bonding of the Au wire 8. large. Therefore, when the Al ribbon 9 is bonded after the Au wire 8 is bonded, the connection strength between the Au wire 8 and the gate pad 4 is reduced due to vibration energy at the time of bonding of the Al ribbon 9. The gate pad 4 may be peeled off. Further, when the wedge tool used for bonding the Al ribbon 9 contacts the Au wire 8, the Au wire 8 may be damaged or cut. Therefore, it is desirable to bond the Al ribbon 9 first and then bond the Au wire 8 after that.
  • the conductive material for connecting the source pad 5 and the source post 3S is not limited to the Al ribbon 9, and for example, as shown in FIG. 38, a plurality of Au wires 8 are used to form the source pad 5 and the source post. 3S may be connected. At this time, long Au wires 8 and short Au wires 8 are alternately arranged and connected (staggered arrangement) to efficiently connect between the source pads 5 and the source posts 3S with a plurality of Au wires 8. can do.
  • a metal clip that is a conductive material similar to the Al ribbon 9 can also be used.
  • the clip is a thin metal plate made of Cu alloy, Al, or the like, formed in advance in a predetermined loop shape and a predetermined length, with one end on the source pad 5 and the other end on the source post 3S.
  • connection methods include solder bonding, Ag paste bonding, and ultrasonic bonding.
  • the chip 1 is sealed with the mold resin 2. Thereafter, by cutting and removing the frame 13 of the lead frame LF exposed to the outside of the mold resin 2, the semiconductor device (small surface mount package) of the present embodiment shown in FIGS. 1 to 5 is completed.
  • the manufacturing method of the present embodiment described above when the thin chip 1 having a thickness of 100 ⁇ m or less is mounted on the die pad portion 3D of the lead frame LF, the upper surface of the chip 1 where the Ag paste 7 is thin. It is possible to improve the problem of creeping. As a result, the thinning of the chip 1 mounted on the die pad portion 3D can be promoted, so that the small surface mount package for sealing the chip 1 on which the power MOSFET is formed and the high performance (power MOSFET) Low ON resistance).
  • the present invention the case where the Ag paste 7 is used as the die bonding material for connecting the die pad portion 3D of the lead frame LF and the chip 1 has been described.
  • the method of applying the die bonding material using the stamping nozzle 42 described above is as follows.
  • the present invention can also be applied when a solder paste (solder paste) is used as the die bond material.
  • the solder paste is a conductive die-bonding material in which a flux mainly composed of rosin and solder fine particles are kneaded.
  • the solder component includes Sn (tin) -Pb (lead) alloy and Sn containing no Pb. -Ag-Cu alloy, Sn-Zn (zinc) -Bi (bismuth) alloy, Sn-Ag-In (indium) -Bi alloy, and the like. Since the solder paste has lower conductivity but higher heat resistance than the Ag paste 7, a semiconductor device used in a high temperature environment such as a semiconductor package for sealing the chip 1 on which the in-vehicle power MOSFET is formed, for example. It is a die-bonding material suitable for use in.
  • the stamping nozzle 42 is positioned above the die pad portion 3D.
  • the stamping nozzle 42 is attached to the tip of the syringe 41 of the paste applying device 40 (see FIG. 15) described above, and the inside of the syringe 41 is filled with solder paste.
  • the number and layout of the flow paths 51 provided in the stamping nozzle 42 are optimized as appropriate according to the external dimensions of the chip 1 and the ratio of the length of the long side to the length of the short side.
  • a stamping nozzle 42 is used.
  • the planar shape of the chip 1 is a rectangle
  • the planar shape of the digging portion 50 is also a rectangle
  • the ratio of the length of the long side to the length of the short side is the length of the long side of the chip 1. Is almost the same as the ratio of the length of the short side.
  • the planar dimension and depth of the dug portion 50 are smaller than the planar dimension and thickness of the chip 1. For example, when the thickness of the chip 1 is 50 ⁇ m, the depth of the dug portion 50 is set to 30 to 40 ⁇ m.
  • the solder paste 14 is discharged into the digging portion 50 through the flow path 51.
  • the lower end of the solder paste 14 discharged into the digging portion 50 is projected downward from the lower surface of the stamping nozzle 42.
  • the solder paste 14 is filled in the digging portion 50 without any gaps while releasing the air in the digging portion 50. can do.
  • the lower surface of the stamping nozzle 42 is brought into contact with the upper surface of the die pad portion 3D to fill the digging portion 50 with the solder paste 14, and then the stamping nozzle 42 is moved as shown in FIG. By pulling up, the solder paste 14 in the digging portion 50 is transferred onto the die pad portion 3D.
  • the inner wall of the digging portion 50 is mirror-finished, so that the variation in the application amount of the solder paste 14 transferred onto the die pad portion 3D can be reduced.
  • the main surface of the chip 1 is conveyed above the die pad portion 3D while being sucked and held by the die bonding collet 54, and the main surface of the chip 1 and the upper surface of the die pad portion 3D are parallel to each other.
  • the back surface of the chip 1 is lightly pressed against the solder paste 14 on the die pad portion 3D, and a load is applied to the solder paste 14.
  • the solder paste 14 spreads in the horizontal direction, and a part of the solder paste 14 protrudes from the peripheral portion of the chip 1 to the outside.
  • the solder paste 14 applied on the die pad portion 3D is thinner than the thickness of the chip 1 and its outer dimension is smaller than the outer dimension of the chip 1, so that the solder protruding outside the chip 1 is present.
  • the paste 14 does not adhere to the die bonding collet 54. Further, after the die bonding collet 54 is separated from the chip 1, the solder paste 14 does not crawl on the main surface (upper surface) of the chip 1.
  • the chip 1 is slightly buried in the solder paste 14. That is, the upper surface of the solder paste 14 that protrudes outward from the peripheral portion of the chip 1 is higher than the back surface of the chip 1 in the thickness direction (height direction) of the chip. In other words, the upper surface of the solder paste 14 that protrudes outward from the peripheral portion of the chip 1 is located between the main surface (upper surface) and the rear surface (lower surface) of the chip 1. Alternatively, the upper surface of the solder paste 14 that protrudes outward from the peripheral portion of the chip 1 is located between the main surface (upper surface) of the chip 1 and the aforementioned metal film formed on the rear surface (lower surface) of the chip 1. Yes.
  • the solder solidified by melting the solder paste 14 is joined (metal bonded) to the metal film on the back surface of the chip 1, and the upper end of the solidified solder fillet is formed of metal. It does not cross the membrane. This is because the chip 1 is made of silicon, and the solder in which the solder paste 14 is melted has a property of not getting wet with silicon (not forming a metal bond).
  • the solder paste 14 applied on the die pad portion 3D is made thicker than the Ag paste 7, and the solder film after reflowing By increasing the thickness, the bonding reliability between the chip 1 and the die pad portion 3D can be further improved.
  • the solder paste 14 spreads on the upper surface of the thin chip 1.
  • the problem that goes up can be improved. Thereby, even if it is a case where the solder paste 14 is used as a die-bonding material, thickness reduction of the chip
  • the small surface mounting package for sealing the chip 1 is not limited to the FLP, and various surface mounting packages can be adopted, for example, SOP8 as shown in FIGS. 46 to 50 is adopted.
  • FIG. 47 is a side view of the SOP 8
  • FIG. 48 is a plan view showing the internal structure of the SOP 8
  • FIG. 49 is a cross-sectional view taken along the line FF in FIG. It is sectional drawing along the GG line.
  • the SOP 8 is a surface mount package in which leads 3 (# 1 to # 8) protruding from two side surfaces of the mold resin 2 are formed in a gull wing shape.
  • the Ag paste 7 (or solder paste 14) is spread on the upper surface of the thin chip 1 by applying the Ag paste 7 (or solder paste 14) on the die pad portion 3D using the stamping nozzle 42 described above. Since the malfunction which goes up can be improved, thickness reduction of the chip
  • the element formed on the chip 1 may be an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • IGBT Insulated Gate Bipolar Transistor
  • the collector electrode is formed on the back surface of the chip 1 on which the IGBT is formed, Ag paste 7 or solder paste 14 is used as a die bonding material when the chip 1 is mounted on the die pad portion 3D. Therefore, also in this case, the problem that the die bond material crawls up to the upper surface of the chip 1 can be improved by applying the die bond material using the stamping nozzle 42 described above.
  • FIG. 51 is a plan view showing the internal structure of the semiconductor device of the present embodiment
  • FIG. 52 is an internal equivalent circuit diagram of the semiconductor device.
  • the semiconductor device according to the present embodiment is a small surface-mount package in which two chips 1H and 1L are sealed with a mold resin 2.
  • As the package shape various shapes such as the aforementioned FLP and SOP8 can be adopted.
  • a high-side MOSFET is formed on the main surface of the chip 1H having a small outer diameter
  • a low-side MOSFET is formed on the main surface of the chip 1L having a large outer diameter.
  • Each of the two chips 1H and 1L has a thickness of 100 ⁇ m or less.
  • the source of the high-side MOSFET and the drain of the low-side MOSFET are electrically connected to form a DC-DC converter, for example. Since the specific structures of the high-side MOSFET and the low-side MOSFET are substantially the same as those of the power MOSFET of the first embodiment, their illustration is omitted.
  • the chip 1H having a small outer diameter is mounted on the die pad portion 3P1 formed integrally with the three drain leads 3D1 with the main surface thereof facing upward. Has been. On the main surface of the chip 1H, one gate pad 4h and two source pads 5h having a larger area than the gate pad 4h are formed.
  • the back surface of the chip 1H constitutes the drain of the high-side MOSFET, and is joined to the top surface of the die pad portion 3P1 via the same Ag paste 7 as used in the first embodiment.
  • the chip 1L having a large outer diameter is mounted on the die pad portion 3P2 having a larger area than the die pad portion 3P1 with its main surface facing upward.
  • On the main surface of the chip 1L one gate pad 41 and two source pads 51 having a larger area than the gate pad 41 are formed.
  • the back surface of the chip 1L constitutes the drain of the low-side MOSFET, and is joined to the top surface of the die pad portion 3P2 via the same Ag paste 7 used in the first embodiment.
  • one gate lead 3G1 is arranged together with the three drain leads 3D1.
  • the gate pad 4h of the chip 1H and the gate lead 3G1 are electrically connected via the Au wire 8
  • the source pad 5h of the chip 1H and the die pad portion 3P2 are electrically connected via the Al ribbon 9. Yes.
  • three source leads 3S2 and one gate lead 3G2 are arranged on the other side of the mold resin 2, and three source leads 3S2 and one gate lead 3G2 are arranged.
  • the three source leads 3S2 are connected to each other inside the mold resin 2, and the connected portion (source post 3S) and the source pad 5l of the chip 1L are electrically connected via the Al ribbon 9. ing.
  • the gate lead 3G2 is electrically connected to the gate pad 4l of the chip 1L via the Au wire 8.
  • the Ag paste 7 is applied to the upper surfaces of the two die pad portions 3P1 and 3P2 using the stamping nozzle 42 described above. As a result, it is possible to improve the problem of the Ag paste 7 creeping up on the upper surfaces of the thin chips 1H and 1L, so that the thinning of the chips 1H and 1L can be promoted.
  • the stamping nozzle 42 for applying the Ag paste 7 on the die pad portion 3P1 and the stamping nozzle 42 for applying the Ag paste 7 on the die pad portion 3P2 are moats.
  • the thing in which the planar dimension of the insertion part 50 differs is used.
  • solder paste 14 can be used in place of Ag paste 7.
  • FIG. 53 shows a system-in-package (SIP) in which the above-described two chips 1H, 1L and a third chip 1D on which a driver IC (or control IC) is formed are sealed with a mold resin 2. It is a top view which shows the internal structure of.
  • SIP system-in-package
  • the chip 1H on which the high-side MOSFET is formed is bonded to the upper surface of the die pad portion 3P1 via the Ag paste 7, and the chip 1L on which the low-side MOSFET is formed is bonded to the upper surface of the die pad portion 3P2 via the Ag paste 7. ing.
  • Each of the two chips 1H and 1L has a thickness of 100 ⁇ m or less. Therefore, even when these chips 1H and 1L are mounted on the die pad portions 3P1 and 3P2, by applying the Ag paste 7 on the die pad portions 3P1 and 3P2 by the stamping method using the stamping nozzle 42 described above, the chip 1H The problem that the Ag paste 7 crawls on the upper surface of 1 L can be improved.
  • the insulating paste 15 is an insulating die bond material in which silica is dispersed in a thermosetting resin such as an epoxy resin.
  • a plurality of electrode pads (bonding pads) 16 that are electrically connected to elements constituting the driver IC are formed on the periphery of the main surface of the chip 1D. These electrode pads 16 are electrically connected to the gate pads 4h and 4l of the chips 1H and 1L or the leads 3 through Au wires 8. Thus, since the chip 1D on which the driver IC is formed does not need to be electrically connected between the back surface and the die pad portion 3P3, the die pad portion 3P3 is interposed via the insulating paste 15 that is an insulating die bond material. Mounted on top.
  • FIG. 54 is an enlarged sectional view of the die pad portion 3P3 and the chip 1D mounted on the upper surface thereof.
  • the insulating paste 15 is applied on the die pad portion 3P3, and then the chip 1D is pressed against the insulating paste 15 from above, so that the entire back surface of the chip 1D is applied. After wetting with the insulating paste 15, the insulating paste 15 is thermally cured.
  • the chip 1D is applied when the chip 1D is pressed against the insulating paste 15 after applying the insulating paste 15 on the die pad portion 3P3 using a multi-point nozzle or the like.
  • a phenomenon occurs in which a part of the insulating paste 15 that protrudes outside the surface crawls up to the upper surface (main surface) of the chip 1D. Since a plurality of electrode pads 16 are formed on the periphery of the main surface of the chip 1D, when the insulating paste 15 crawls on the main surface of the chip 1D, the surface of the electrode pad 16 is covered with the insulating paste 15. Will be covered.
  • the electrode pad 16 and the Au wire 8 are not in contact with each other, or the adhesion between the two is greatly reduced.
  • the insulating paste 15 is applied to the upper surface of the chip 1D by applying the insulating paste 15 on the die pad portion 3P3 by the stamping method using the stamping nozzle 42 described above.
  • the problem of scooping up can be improved.
  • the upper end portion of the fillet of the insulating paste 15 formed around the chip 1D is formed between the main surface (upper surface) and the rear surface (lower surface) of the chip 1D as in the case of the Ag paste 7. Located between.
  • the volume of the digging portion 50 of the stamping nozzle 42 (that is, the volume of the insulating paste 15 applied on the die pad portion 3D) is the same as the position of the upper end of the fillet of the insulating paste 15 described above. Means that it is important to set the
  • the chip 1D on which the driver IC is formed is bonded to the upper surface of the die pad portion 3P3 via the insulating paste 15 has been described.
  • the Ag paste 7 may be used instead of the insulating paste 15 . Since no electrode is formed on the back surface of the chip 1D on which the driver IC is formed, even if the Ag paste 7 which is a conductive material is used, an electrical failure does not occur.
  • thermosetting treatment can be performed once. This can simplify the number of assembling steps compared to a case where the insulating paste 15 is used for the die bonding material of the chip 1D and the thermosetting treatment is performed twice.
  • FIG. 55 shows a BGA type semiconductor device in which a chip 1M on which a multi-pin integrated circuit such as a microcomputer is formed is mounted on a wiring board 17.
  • the chip 1C is mounted on the upper surface of the wiring board 17 serving as a relay board (interposer) for connecting the chip 1M to the motherboard of the electronic component via the insulating paste 15 described above.
  • a plurality of electrode pads (bonding pads) 16 are formed on the periphery of the main surface of the chip 1 ⁇ / b> C, and a plurality of bonding leads 18 are formed on the periphery of the upper surface of the wiring substrate 17.
  • the electrode pads 16 of the chip 1C and the bonding leads 18 of the wiring substrate 17 are electrically connected via Au wires 8.
  • a plurality of solder balls 19 that are electrically connected to the bonding leads 18 are connected to the lower surface of the wiring board 17 through wirings and via holes in the wiring board 17.
  • the BGA is electrically connected to the mother board via these solder balls 19.
  • the insulating paste 15 is applied to the chip mounting portion on the upper surface of the wiring board 17, and then this When a load is applied by pressing the chip 1C onto the insulating paste 15 from above, the insulating paste 15 that protrudes outside the insulating paste 15 spreads outside the chip mounting portion and adheres to the surface of the bonding lead 18 as a result. In some cases, the Au wire 8 cannot be connected to the wire 18.
  • the interval from the chip mounting portion of the wiring board 17 to the bonding lead 18 is increased, or as shown in FIG. 55A, a dam is formed around the chip mounting portion. Measures such as surrounding with 35 are required. However, if such countermeasures are taken, the planar dimensions of the wiring board 17 become large, and the downsizing of the BGA is hindered.
  • FIG. 56 when the periphery of the chip mounting portion is surrounded by a dam 35, for example, if the width of the dam 35 is 150 ⁇ m, a space approximately equal to the width of the dam 35 is required inside and outside the dam 35, respectively. Therefore, a total space of about 450 ⁇ m is required.
  • the insulating paste 15 to the chip mounting portion of the wiring board 17 by the stamping method using the stamping nozzle 42 described above, excessive wetting and spreading of the insulating paste 15 can be suppressed. As a result, the distance from the chip mounting portion to the bonding lead 18 can be reduced as compared with the conventional method of applying the insulating paste 15 using a multipoint nozzle, as shown in FIG. The planar dimension of the BGA can be reduced.
  • the above-described effect does not depend on the thickness of the chip 1C mounted on the wiring board 17. That is, the same effect can be obtained even when the thickness of the chip 1C exceeds 100 ⁇ m.
  • the thickness of the chip 1C is 100 ⁇ m or less, creeping of the insulating paste 15 onto the upper surface of the chip 1C can be suppressed, so that compared with the conventional method in which the insulating paste 15 is applied using a multipoint nozzle. , BGA can be made thinner.
  • FIG. 57 shows a stacked package in which a second chip 1M in which a memory circuit or the like is formed is stacked on top of a chip 1C mounted on the wiring board 17, and FIG. 57 (a) is a plan view. b) is a sectional view.
  • the chip 1M is bonded onto the chip 1C without causing the above-described problem due to excessive wetting and spreading of the insulating paste 15. be able to.
  • DAF has a problem that the material cost is higher than that of a liquid die bond material such as the insulating paste 15.
  • a device for attaching the DAF to the back surface of the wafer is required, and it is difficult to attach the DAF to the back surface of the chips that have already been separated.
  • the insulating paste 15 is applied to the upper surface of the chip 1C using the stamping nozzle 42 described above, so that excessive wetting and spreading of the insulating paste 15 is suppressed.
  • the stacked package can be manufactured at low cost by using the insulating paste 15 which is cheaper than DAF.
  • the above effect is not limited to the case where the thickness of the chip 1M is 100 ⁇ m or less, and the same effect can be obtained even when a chip having a thickness exceeding 100 ⁇ m is used.
  • the thickness of the chip 1M is 100 ⁇ m or less, creeping of the insulating paste 15 onto the upper surface of the chip 1M can be suppressed, so that compared with the conventional method in which the insulating paste 15 is applied using a multipoint nozzle. Therefore, it is possible to promote the thinning of the stacked package.
  • the present invention can also be applied to a case where another chip is stacked on the chip 1M.
  • the wiring board is not limited to a rigid board such as the wiring board 17 used in the lead frame LF or BGA described above. Includes flexible substrates and rigid flexible substrates.
  • the die bond material is not limited to the Ag paste 7, the solder paste 14, and the insulating paste 15, and the main features described above are applicable as long as they are liquid paste materials having similar properties. Is applicable.
  • the present invention can be applied to a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a wiring board by using a paste-like die bond material and its manufacture.

Landscapes

  • Die Bonding (AREA)

Abstract

 配線板のチップ搭載部上にダイボンド材を塗布する工程で使用するスタンピングノズル(42)の下面には、ダイボンド材が充填される堀り込み部(50)が設けられている。掘り込み部(50)の平面寸法は、チップ搭載部上に搭載されるチップの外形寸法よりも小さい。また、掘り込み部(50)の深さは、上記チップの厚さよりも小さい。上記チップの厚さが100μm以下である場合に、上記スタンピングノズル(42)を使ってチップ搭載部上にダイボンド材を塗布することにより、上記チップの上面にダイボンド材が這い上がる不具合が回避される。

Description

半導体装置およびその製造方法
 本発明は、半導体装置およびその製造技術に関し、特に、ペースト状のダイボンド材を使って半導体チップを配線板上に搭載する半導体装置およびその製造に適用して有効な技術に関するものである。
 特許文献1(特開2007-149784号公報)は、密閉容器構造のルツボの下部にノズル部を設け、ルツボ内に収容した液体状のダイボンディング用半田をスタンピング方式でリードフレーム上に吐出する半田供給装置を開示している。上記ルツボは、固体半田を加熱して液体半田にする半田加熱手段と、ルツボの内圧を陽圧と負圧とに切り替え制御する吐出制御手段と、液体半田の容積を検出する液面センサと、液面センサの検出信号に基づいてルツボ内に固体半田を補充する半田補給手段とを備えている。
 特許文献2(特開2004-281646号公報)は、半田などの接合材を用いてチップ素子を回路基板に固着する方法および装置を開示している。固着装置は、高温の回路基板に接合材を所定量送る送り機構と、溶融した接合材を所定の大きさで所定の厚さに成形するための凹部を有する箱型たたき治具と、成形された接合材上にチップ素子を配置する配置機構と、回路基板を所定のピッチで移動させる移動手段とを備えている。高温の回路基板上で溶融した接合材は、箱型たたき治具によって四角形状に成形され、続いて、成形された溶融接合材上にチップ素子が配置された後、溶融接合材が凝固することによって、チップ素子が回路基板に固着される。
 特許文献3(特開2002-273567号公報)は、リードフレームなどのワーク上に滴下された半田などの接合材を所定の形状に整えるスパンカツールを開示している。このスパンカツールは、接合材を所定の形状に整える凹部を備えており、凹部の底面には、接合材の表面に複数の線状または点状の突出部を形成するための窪みが設けられている。この突出部が形成された接合材の上に半導体チップを配置すると、半導体チップは、その複数箇所が接合材の突出部に線接触または点接触した状態で支持されるので、半導体チップがワークに対して傾いた状態で搭載される不具合を防止することができる。
 特許文献4(特開2000-232114号公報)は、半導体チップをリードフレーム上に半田接着するためのダイボンディング方法および装置を開示している。このダイボンディング装置の半田塗布部にリードフレームが位置決めされると、リードフレーム上に溶融半田が供給される。次に、このリードフレームが半田押し広げ部に送られると、リードフレーム上の溶融半田が押し広げツールによって押し広げられると共に四角形状に成形される。次に、リードフレームが接着部に送られると、押し広げられた半田上に半導体チップが押し付けられる。
 但し、上記4つの特許文献には、薄型化された半導体チップをリードフレームや配線基板などに搭載する際に、半導体チップの下面から外側にはみ出したダイボンド材の一部が半導体チップの上面に這い上がるという問題を解決するための技術について記載されていない。
 また、上記4つの特許文献は、いずれも溶融半田上に半導体チップを搭載するものである。半導体チップの側面はSi(シリコン)からなり、シリコンは溶融した半田には濡れない(金属結合を成さない、シリコンは溶融した半田をはじく)ので、そもそも半導体チップの側面から上面に半田が這い上がる現象が発生しない。またAgペースト、絶縁性ペースト、および半田ペーストといったペースト状のダイボンド材の上に薄層化されたチップを載せたときに、それらダイボンド材がチップの上面に這い上がる(乗り上がる)現象についても、気付いていない。
特開2007-149784号公報 特開2004-281646号公報 特開2002-273567号公報 特開2000-232114号公報
 電子機器・モバイル機器の小型・薄型化に伴い、それらの機器に搭載される半導体パッケージにも小型化・薄型化が求められている。
 半導体パッケージの小型・薄型化を図るためには、例えばワイヤボンディング構造のBGA(Ball Grid Array)などの場合、その半導体パッケージ内に組み込まれる半導体チップ(以下、単にチップという)を小型化し、チップと電気的に接続される配線基板表面のボンディングリードをチップ側に近づけて配置するといった対策が有効である。
 しかし、実際のダイボンディング工程では、ダイボンド材(Agペースト、半田ペースト、絶縁性ペーストなど)を使ってチップを配線基板上に搭載する際、配線基板上に塗布したダイボンド材がチップの外側にはみ出すことが多い。その際、はみ出したダイボンド材がチップ近傍のボンディングリードに付着すると、このボンディングリードにワイヤを接続することができなくなってしまう。
 その対策として、配線基板を設計する際、あらかじめ上記したダイボンド材のはみ出しを考慮してチップとボンディングリードの間隔を拡げたり、チップとボンディングリードとの間にソルダレジストからなるダムを設けたりすると、その分、配線基板の面積が大きくなるので、半導体パッケージの小型化が妨げられる。
 一方、半導体パッケージ内に組み込まれるチップの薄型化は、半導体パッケージ全体の厚さ(実装高さ)を抑える上において有効である。また、数W程度の大電力で動作するパワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)などの電力用トランジスタが形成されたチップの薄型化は、半導体パッケージの薄型化だけでなく、トランジスタのON抵抗を低減させる上でも有効である。これは、パワーMOSFETの場合、チップの裏面がドレイン電極となるため、チップが薄くなる程、チップ内部の電流経路が短縮されるためである。
 しかし、チップを薄型化すると、ダイボンド材を使ってチップを配線板(以下、リードフレーム、プリント配線基板、およびセラミック配線基板などのチップが搭載される部材を配線板と総称する)の上面に搭載する際、前述したダイボンド材のはみ出しが生じるだけでなく、はみ出したダイボンド材の一部が薄いチップの上面に這い上がるという現象が発生する。
 例えば、複数個のノズル(多点ノズル)を用いてダイボンド材を配線板上に塗布する場合、ノズル内のダイボンド材は、ノズルの先端から垂れない程度の粘性を有している。そのため、各ノズルの先端から配線板上に吐出されたダイボンド材は、若干盛り上がった状態になっており、さらに各ダイボンド材の間にはノズル同士の間隔に対応する隙間が存在する。
 そこで、ダイボンド材同士の隙間を埋め、チップの外側にダイボンド材がはみ出したことが確認できる程度にダイボンド材を濡れ拡がらせる必要がある。これは、配線板と搭載されたチップの裏面との間にダイボンド材で充たされない空間(ボイド)が生じると、次のワイヤボンディング工程で超音波振動を印加して、キャピラリ先端に形成したワイヤの金属ボール(イニシャルボール)をチップ表面の電極パッドに接合させようとしても、ボイドがあるために超音波振動が確実に伝わらず、金属ボールが電極パッドから剥がれたり、完成後の半導体パッケージを実装基板に半田実装する工程(半田リフロー工程)で加わる熱などによって上記ボイド内の空気が体積膨張し、その力でチップが配線板から剥がれたり(チップ剥離)することを防止するためである。
 チップの裏面全体にダイボンド材を濡れ拡がらせるためには、ダイボンド材が塗布された配線板上にチップを搭載する際に上方からチップに荷重を印加する場合が多い。ところが、チップが薄型化されていると、荷重を印加している間にチップの外側にはみ出したダイボンド材の一部がチップの上面に這い上がり易くなる。
 図58は、多点ノズルを使用して配線板上に塗布したダイボンド材がチップの上面に這い上がる頻度とチップ厚との関係を示すグラフである。ここでは、配線板としてリードフレームを使用し、ダイボンド材としてAgペーストを使用した。このグラフから、チップの厚さが100μm以下になると、ダイボンド材の這い上がりが顕著に発生するようになることが分かる。
 MOSFETなどの素子が形成されたチップの上面にはAl(アルミニウム)などの導電材からなる複数の電極パッド(ボンディングパッド)が表面保護膜から露出している。また、表面保護膜の下層には素子間や素子と電極パッドを接続する複数の金属配線が形成されている。そのため、チップの上面に這い上がったダイボンド材が電極パッドの表面や、金属配線を覆う表面保護膜の表面に付着すると、次のような問題が発生することが判明した。
 例えばダイボンド材が電極パッドの表面に厚く乗り上がった場合には、次のワイヤボンディング工程で、電極パッド上にボンディングワイヤを接続させることができなくなる。また、ダイボンド材が電極パッドの表面に薄く付着した場合、ダイボンド材がボンディングワイヤ(イニシャルボール)と電極パッドとの金属結合を妨げるので、不圧着や接続強度不足が発生する。
 さらに、ダイボンド材がAgペーストや半田ペーストのような導電性材料で構成されている場合には、隣接する電極パッド間がダイボンド材を介して電気的ショート(短絡)を引き起こす。特に、Agペーストからなるダイボンド材が表面保護膜上に付着した場合には、Agペーストを硬化させるベーク工程や、チップを樹脂封止するモールド工程などで発生する熱応力によって、Agペースト内のAgフィラーが表面保護膜(例えば厚さ約2μm前後のポリイミド樹脂膜)を突き破り、表面保護膜の下層の金属配線と短絡する恐れがあることも、本発明者らの検討によって判明した。
 図59は、Agペースト内のAgフィラーが表面保護膜を突き破って金属配線と短絡する様子を模式的に示したものである。ここでは、金属製のリードフレームLF上にAgペースト7を介してチップ1を搭載する場合を例示する。
 チップ1の最上層にはAlなどの導電材からなる金属配線36が形成されており、その上部には金属配線36を保護する表面保護膜19が形成されている。表面保護膜19は、例えば厚さ2μm程度のポリイミド樹脂膜からなる。一方、Agペースト7は、エポキシ樹脂などからなる基材中に直径2~15μm程度のAgフィラー11を分散させた導電性ダイボンド材である。
 ここで、チップ1の上面に這い上がったAgペースト7が金属配線36を覆う表面保護膜19上に付着すると、その後の熱処理工程(Agペースト7を硬化させるベーク工程やチップ1を樹脂封止するモールド工程など)でAgペースト7に熱応力が加わった際、Agペースト7中に含まれるAgフィラー11のうち、表面保護膜19の膜厚よりも径の大きいAgフィラー11が表面保護膜19を突き破って金属配線36と接触する。その結果、金属配線36とリードフレームLFとがAgペースト7を介して短絡してしまうことになる。
 また、チップ1にパワーMOSFETが形成されている場合は、パワーMOSFETのゲート電極に接続されたゲート電極パッドと、ソースに接続されたソース電極パッドとがチップ1の上面に形成されている。また、チップ1の裏面にドレイン電極が形成されている。そのため、Agペースト7がこのチップ1の上面に這い上がると、チップ1の裏面のドレイン電極と、チップ1の主面のゲート電極パッドまたはソース電極パッドとがAgペースト7を介して短絡する場合もある。
 また、ダイボンド材がチップの上面に這い上がると、半導体パッケージの完成後に行われるPCT(Pressure Cooker Test)やHAST(Highly Accelerated Stress Test)といった高温・高湿バイアス試験時にリーク不良が発生することもある。例えばAgペーストや絶縁性ペーストの基材は主にエポキシ系樹脂で構成されている場合が多く、この樹脂が電極パッドの付近に存在すると、バイアス試験中にペースト中のイオン成分(Na、Clなど)が移動してμAオーダのリーク不良を引き起こし易くなる。
 また、ダイボンディング時にチップを吸着・保持するコレット(ボンディングノズル)の下面にダイボンド材が付着し、次に吸着・保持する他のチップの上面を汚染する場合もある。コレット下面へのダイボンド材の付着を防ぐ対策として、チップの外径寸法よりも径の小さいコレットでチップの中央部のみを吸着・保持し、チップの上面の周辺部に這い上がったダイボンド材がコレットの下面に付着しないようにする方法もある。しかし、この場合は、チップの上面の周辺部がコレットの下面と接触しないので、特に薄型化されたチップをコレットで吸着・保持しながらダイボンド材に荷重を印加したとき、チップの周辺部が上方に反り上がり易くなる(チップの周辺部が上方に反り上がるのは、ベースのシリコンよりも表面保護膜の収縮率の方が大きいため)。その結果、チップの周辺部とダイボンド材とが非接触となり、チップとダイボンド材との接触面積が小さくなるので、その後の熱処理工程で加わる熱応力などによって、チップが配線板から剥がれ易くなる。また、パワーMOSFETが形成されたチップの場合は、ON抵抗の増加を引き起こす。
 ダイボンド材を配線板の表面に塗布する方法として、上記した多点ノズルを用いる方法以外にも、例えば半導体ウエハ(以下、単にウエハという)をチップに個片化する工程(ダイシング工程)に先立って、ウエハの裏面にダイボンド材を薄くスクリーン印刷して固着しておく方法や、配線板の表面に転写ピンを使ってダイボンド材を転写する方法などがある。しかし、これらの方法にも、それぞれ次のような問題点がある。
 まず、ウエハの裏面にダイボンド材を印刷する方法の場合、印刷用のマスク(メタルマスクなど)を用いて所定の量(厚さ)のダイボンド材を供給する。しかし、近年の大口径ウエハ(例えばφ300mmウエハ等)にこの方法を適用すると、印刷範囲が広くなり、ウエハの中央部と端部におけるダイボンド材の厚さバラツキが大きくなるため、製造上の管理面も含めて、安定して印刷することが困難となる。
 次に、転写ピンを使って配線板上にダイボンド材を転写する方法の場合は、以下の理由により安定した転写性を確保することができなくなる。例えばAgペーストは、溶剤を添加して適度の粘度を持たせている場合が多い。このような溶剤タイプのAgペーストをベークすると、溶剤が揮発して基材(エポキシ系樹脂)の体積が収縮し、ペースト中のAgフィラー同士がより密着する(機械的に絡む)ようになるので、電気抵抗値が下がるという特徴を有している。このような特徴を有する溶剤タイプのAgペーストは、パワーMOSFETなどの電力用トランジスタが形成されたチップの場合、ON抵抗を低減する上において非常に有効である。しかし、転写ピンを浸漬させる転写皿に溶剤タイプのAgペーストを入れて攪拌すると、溶剤が揮発してペーストが乾燥し、転写性が徐々に低下してしまう。このことは、すなわち半導体装置の製造において、転写開始時と終了時とで、製品の転写量が異なり、安定した生産ができなくなることを意味する。
 本発明の目的は、ペースト状のダイボンド材を使ってチップを配線板上に搭載する工程を有する半導体装置の製造において、薄型化されたチップに対応可能なダイボンド材塗布技術を提供することにある。
 本発明の他の目的は、ペースト状のダイボンド材を使ってチップを配線板上に搭載する工程を有する半導体装置の製造において、過度の濡れ拡がりを抑制することのできるダイボンド材塗布技術を提供することにある。
 本発明の前記ならびにその他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明らかになるであろう。
 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、次のとおりである。
 本願発明の一態様である半導体装置の製造方法は、
(a)チップ搭載部および前記チップ搭載部に隣接して配置された複数のリード端子を有する配線板と、主面に複数の電極パッドおよび配線が形成された半導体チップとを準備する工程と、
(b)前記配線板の前記チップ搭載部の上面上にダイボンド材を塗布する工程と、
(c)前記チップ搭載部の上面と前記半導体チップの主面とが同一方向を向くように、前記チップ搭載部の上面上に前記ダイボンド材を介して前記半導体チップを搭載する工程と、
(d)前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記配線板の前記複数のリード端子のそれぞれとを導電材により電気的に接続する工程と、
(e)前記半導体チップと前記導電材とを封止する封止体を形成する工程と、を有しており、前記半導体チップの厚さは、前記チップ搭載部の厚さの1/2より薄く、前記(b)工程は、掘り込み部を有するノズルの前記掘り込み部に前記ダイボンド材を充填し、前記掘り込み部に充填された前記ダイボンド材を前記配線板の前記チップ搭載部の上面上に、その塗布厚さが前記半導体チップの厚さよりも薄くなるように転写するものである。
本発明の実施の形態1である半導体装置の平面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の側面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の裏面(基板実装面)を示す平面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の内部構造を示す平面図である。 図4のA-A線に沿った断面図である。 図4のB-B線に沿った断面図である。 チップ1の裏面とダイパッド部との間に介在するAgペーストの断面構造を模式的に示した図である。 チップに形成されたトレンチゲート型nチャネルパワーMOSFETの構造を示す要部断面図である。 (a)は、チップの主面に形成されたゲートパッドおよびソースパッドのレイアウトを示す平面図、(b)は、チップの主面に形成されたゲートパッドおよびソースパッドのレイアウトの別例を示す平面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の内部構造の別例を示す平面図である。 チップの主面に形成されたゲートパッドおよびソースパッドのレイアウトの別例を示す平面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の製造方法を示す全体フロー図である。 パワーMOSFETが形成された半導体ウエハの平面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の製造に用いるリードフレームの平面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の製造に用いるペースト塗布装置の主要部を示す概略図である。 (a)は、ペースト塗布装置のシリンジの先端部に装着されたスタンピングノズルを下面側から見た平面図、(b)は、(a)のC1-C1線に沿った断面図である。 (a)は、スタンピングノズルの別例を示す平面図、(b)は、(a)のC2-C2線に沿った断面図である。 (a)は、スタンピングノズルの別例を示す平面図、(b)は、(a)のC3-C3線に沿った断面図である。 (a)は、スタンピングノズルの別例を示す平面図、(b)は、(a)のC4-C4線に沿った断面図である。 (a)は、スタンピングノズルの別例を示す平面図、(b)は、(a)のC5-C5線に沿った断面図である。 (a)は、スタンピングノズルの別例を示す平面図、(b)は、(a)のC6-C6線に沿った断面図である。 チップの平面形状の別例を示す平面図である。 (a)は、スタンピングノズルの別例を示す平面図、(b)は、(a)のC7-C7線に沿った断面図である。 (a)は、スタンピングノズルの別例を示す平面図、(b)は、(a)のC8-C8線に沿った断面図である。 (a)は、スタンピングノズルの別例を示す平面図、(b)は、(a)のC9-C9線に沿った断面図である。 リードフレームのダイパッド部上にAgペーストを塗布する方法を示す断面図である。 図26に続くAgペーストの塗布方法を示す断面図である。 リードフレームのダイパッド部上にAgペーストを塗布する方法の別例を示す断面図である。 図28に続くAgペーストの塗布方法を示す断面図である。 ダイパッド部上にAgペーストが塗布されたリードフレームの平面図である。 図30のD-D線に沿った断面図である。 チップの主面をダイボンディングコレットで吸着・保持した状態を示す断面図である。 ダイボンディングコレットを使ってチップの裏面をAgペーストに押し付けた状態を示す断面図である。 ダイボンディングコレットをチップから離した直後のリードフレームを示す平面図である。 図34の一部(符号Eで示す矩形の領域)を拡大して示す平面図である。 従来の多点ノズル法を使ってダイパッド部上に塗布したAgペーストにチップを押し付けたときのAgペーストのはみだし量を示す平面図である。 チップのゲートパッドとリードフレームのゲートポストをAuワイヤで電気的に接続し、チップのソースパッドとリードフレームのソースポストをAlリボンで電気的に接続した状態を示す平面図である。 チップのソースパッドとリードフレームのソースポストをAuワイヤで電気的に接続した状態を示す平面図である。 チップをモールド樹脂で封止した状態を示す平面図である。 リードフレームのダイパッド部上に半田ペーストを塗布する方法を示す断面図である。 図40に続く半田ペーストの塗布方法を示す断面図である。 図41に続く半田ペーストの塗布方法を示す断面図である。 図42に続く半田ペーストの塗布方法を示す断面図である。 チップの主面をダイボンディングコレットで吸着・保持した状態を示す断面図である。 リードフレームのダイパッド部上へのチップの搭載が完了した状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の別例を示す平面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の別例を示す側面図である。 本発明の実施の形態1である半導体装置の別例の内部構造を示す平面図である。 図48のF-F線に沿った断面図である。 図48のG-G線に沿った断面図である。 本発明の実施の形態2である半導体装置の内部構造を示す平面図である。 本発明の実施の形態2である半導体装置の内部等価回路図である。 本発明の実施の形態2である半導体装置の別例の内部構造を示す平面図である。 図53に示すダイパッド部とその上面に搭載されたチップの拡大断面図である。 (a)は、従来のBGA型半導体装置の一例を示す平面図および断面図、(b)は、本発明方法によって製造されたBGA型半導体装置の一例を示す平面図および断面図である。 図55(a)に示す従来のBGA型半導体装置の一部を拡大して示す断面図である。 (a)は本発明方法によって製造されたチップ積層型半導体装置の一例を示す平面図、(b)はこのチップ積層型半導体装置の断面図である。 多点ノズルを使用して配線板上に塗布したダイボンド材がチップの上面に這い上がる頻度とチップ厚との関係を示すグラフである。 Agペースト内のAgフィラーが表面保護膜を突き破って金属配線と短絡する様子を模式的に示す断面図である。
 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。さらに、実施の形態を説明する図面においては、構成を分かり易くするために、平面図であってもハッチングを付す場合や、断面図であってもハッチングを省略する場合がある。
 (実施の形態1)
 図1~図5は、本実施の形態の半導体装置を示す図であり、図1は平面図、図2は側面図、図3は裏面(基板実装面)を示す平面図、図4は内部構造を示す平面図、図5は図4のA-A線に沿った断面図、図6は図4のB-B線に沿った断面図である。
 本実施の形態の半導体装置は、リードフレームのダイパッド部(チップ搭載部)3D上に搭載したチップ1をモールド樹脂2で封止した小型面実装パッケージ(いわゆるFLP:Flat Lead Package)であり、モールド樹脂2の2つの側面および裏面(基板実装面)には、この半導体装置の外部接続端子を構成する8本のリード3(♯1~♯8)が露出している。また、モールド樹脂2の裏面には、チップ1で発生した熱の拡散およびパッケージの熱抵抗低減のために、8本のリード3と共にダイパッド部3Dが露出している。モールド樹脂2は、例えば熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂中にシリコンフィラーを分散させた絶縁材料からなる。
 上記した8本のリード3(♯1~♯8)のうち、1番リード(♯1)から3番リード(♯3)はソースリード、4番リード(♯4)はゲートリード、5番リード(♯5)から8番リード(♯8)はドレインリードである。これらのリード3(♯1~♯8)のうち、3本のソースリード(♯1~♯3)は、モールド樹脂2の内部で互いに連結されている。また、4本のドレインリード(♯5~♯8)は、モールド樹脂2の内部でダイパッド部3Dと一体に構成されている。以下では、3本のソースリード(♯1~♯3)のうち、モールド樹脂2の内部に位置する部分(互いに連結された部分)をソースポスト3Sと称し、ゲートリード(♯5)のうち、モールド樹脂2の内部に位置する部分をゲートポスト3Gと称する。
 上記リード3(♯1~♯8)およびダイパッド部3Dは、Cu(銅)、Cu合金、Fe(鉄)-Ni(ニッケル)合金などの金属板からなり、それらの厚さは例えば200μmである。また、リード3(♯1~♯8)の表面には、Ni(ニッケル)膜、Pd(パラジウム)膜およびAu(金)膜を積層した3層構造のメッキが施されている。
 上記ダイパッド部3D上に搭載されたチップ1は、単結晶シリコンからなり、その主面には、例えば携帯情報機器の電力制御スイッチや充放電保護回路スイッチなどに使用される複数個のパワーMOSFET(後述)が形成されている。そして、チップ1の裏面は、上記複数個のパワーMOSFETに共通のドレインを構成している。本発明の対象となるチップ1は、その厚さが100μm以下となるように薄型化されたチップであり、リードフレームの厚さとの関係で規定すると、ダイパッド部3Dの2分の1以下の厚さを有する薄型チップである。特に限定はされないが、以下では、チップ1の厚さが50μmであり、ダイパッド部3Dの厚さが200μmである場合について説明する。
 上記チップ1の主面には、パワーMOSFETのゲート電極に電気的に接続された1個のゲートパッド4、およびパワーMOSFETのソースに電気的に接続された2個のソースパッド5が形成されている。ゲートパッド4は、Auワイヤ8を介してゲートポスト3Gに電気的に接続されている。一方、2個のソースパッド5は、パワーMOSFETのON抵抗を低減するために、それぞれゲートパッド5よりも広い面積で構成されており、かつAuワイヤ8よりも広い面積を有するAl(アルミニウム)リボン9を介してソースポスト3Sに電気的に接続されている。後述するように、ゲートパッド4およびソースパッド5は、チップ1の主面の最上層に形成されたAl合金などの金属膜によって構成されている。
 パワーMOSFETのドレインを構成するチップ1の裏面にはドレイン電極6が形成されている。ドレイン電極6は、例えば厚さ100nmのTi(チタン)膜と厚さ50nmのAu膜とを積層した2層の金属膜からなる。また、ドレイン電極6は、厚さ100nmのTi膜、厚さ200nmのNi膜および厚さ100nmのAu膜を積層した3層の金属膜や、厚さ50nmのNi膜、厚さ100nmのTi膜、厚さ200nmのNi膜および厚さ100nmのAu膜を積層した4層の金属膜などで構成することもできる。導電性のダイボンド材がAgペーストであった場合、これらの金属膜はいずれも対応可能である。また、Ni膜を有する金属膜は半田(半田ペーストが溶融)中のSnと良好な合金を形成することができるので、導電性のダイボンド材が半田ペーストの場合にも対応可能である。
 上記ドレイン電極6が形成されたチップ1の裏面とダイパッド部3Dとの間には、導電性ダイボンド材の一種であるAgペースト7が介在している。すなわち、チップ1の裏面(ドレイン電極6)は、Agペースト7を介してダイパッド部3Dの上面に接合されている。Agペースト7は、例えば熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂中にAgフィラーを分散させた導電性ダイボンド材であり、放熱性および導電性が極めて高いという特長を有している。従って、Agペースト7は、高放熱性および低ON抵抗が要求されるパワーMOSFETに好適な導電性ダイボンド材である。なお、ここでは、Agペースト7にはAgフィラーと共にスペースビーズも分散されている。
 図7は、チップ1の裏面(ドレイン電極6)とダイパッド部3Dとの間に介在するAgペースト7の断面構造を模式的に示した図であり、図中の符号11はAgフィラー、符号12はスペーサビーズをそれぞれ示している。
 上記Agペースト7は、溶剤を添加して適度の粘度を持たせた、いわゆる溶剤タイプのダイボンド材である。溶剤タイプのAgペースト7は、ベーク時に溶剤が揮発して基材(エポキシ樹脂)の体積が収縮し、基材中に分散させたAgフィラー11同士がより高密度に凝集するので、無溶剤タイプのAgペーストに比べて低い電気抵抗値が得られるという特徴がある。従って、パワーMOSFETが形成されたチップ1をダイパッド部3Dに接合するダイボンド材として、溶剤タイプのAgペースト7を使用することにより、無溶剤タイプのAgペーストを使用した場合に比べてパワーMOSFETのON抵抗を低減することができる。なお、本実施の形態で使用するAgペースト7中のAgフィラー11の含有量は、例えば硬化前が85%程度、硬化後(溶剤揮発後)が95%程度である。また、Agフィラー11の大きさは、例えば2~15μm程度である。
 上記Agペースト7に含まれるスペーサビーズ12は、例えば低弾性エポキシ樹脂からなる直径15μm程度の球体であり、Agペースト7中の含有量は、例えば15個/mm程度である。スペーサビーズ12は、チップ1とダイパッド部3Dとの間に介在するAgペースト7の膜厚を制御するために添加される。すなわち、Agペースト7中にスペーサビーズ12を分散させることにより、硬化後のAgペースト7は、溶剤の揮発によってその膜厚が減少したとしても、少なくともスペーサビーズ12の直径とほぼ同程度以上の膜厚が確保される。
 また、低弾性材料からなるスペーサビーズ12は、チップ1とダイパッド部3Dとの間に生じる熱的および機械的応力を緩和する機能も備えている。特に、大電力で動作するパワーMOSFETは発熱量が大きいため、チップ1とダイパッド部3Dとの間には両者の熱膨張係数差に起因する大きな熱応力が加わる。また、Auワイヤ8よりも広い面積を有するAlリボン9を使ってソースパッド5とソースポスト3Sを電気的に接続する場合は、リボンボンディング時にチップ1とダイパッド部3Dとの間に大きな超音波振動エネルギーが加わる。従って、Agペースト7中に低弾性材料であるスペーサビーズ12を添加することにより、上記した熱的および機械的応力がスペーサビーズ12によって吸収・緩和され、チップ1とダイパッド部3Dの剥離が抑制される。
 図8は、上記チップ1に形成されたトレンチゲート型nチャネルパワーMOSFETの構造を示す要部断面図である。n型単結晶シリコン基板20の主面には、n型単結晶シリコン層21がエピタキシャル成長法によって形成されている。n型単結晶シリコン基板20およびn型単結晶シリコン層21は、パワーMOSFETのドレインを構成している。
 n型単結晶シリコン層21の一部には、p型ウエル22が形成されている。また、n型単結晶シリコン層21の表面の一部には、酸化シリコン膜23が形成されており、他の一部には複数の溝24が形成されている。n型単結晶シリコン層21の表面のうち、酸化シリコン膜23で覆われた領域は、素子分離領域を構成し、溝24が形成された領域は、素子形成領域(アクティブ領域)を構成している。図示はしないが、溝24の平面形状は、四角形、六角形、八角形などの多角形または一方向に延在するストライプである。
 溝24の底部および側壁には、パワーMOSFETのゲート酸化膜を構成する酸化シリコン膜25が形成されている。また、溝24の内部には、パワーMOSFETのゲート電極を構成する多結晶シリコン膜26Aが埋め込まれている。一方、酸化シリコン膜23の上部には、上記ゲート電極を構成する多結晶シリコン膜26Aと同一工程で堆積した多結晶シリコン膜からなるゲート引き出し電極26Bが形成されている。ゲート電極(多結晶シリコン膜26A)とゲート引き出し電極26Bは、図示しない領域で電気的に接続されている。
 素子形成領域のn型単結晶シリコン層21には、溝24よりも浅いp型半導体領域27が形成されている。このp型半導体領域27は、パワーMOSFETのチャネル層を構成している。p型半導体領域27の上部には、p型半導体領域27より不純物濃度の高いp型半導体領域28が形成されており、さらにp型半導体領域28の上部には、n型半導体領域29が形成されている。p型半導体領域28は、パワーMOSFETのパンチスルーストッパー層を構成し、n型半導体領域29は、ソースを構成している。
 上記パワーMOSFETが形成された素子形成領域の上部、およびゲート引き出し電極26Bが形成された素子分離領域の上部には、2層の酸化シリコン膜30、31が形成されている。素子形成領域には、酸化シリコン膜31、30、p型半導体領域28およびn型半導体領域29を貫通してp型半導体領域27に達する接続孔32が形成されている。また、素子分離領域には、酸化シリコン膜31、30を貫通してゲート引き出し電極26Bに達する接続孔33が形成されている。
 接続孔32、33の内部を含む酸化シリコン膜31の上部には、前述したゲートパッド4およびソースパッド5が形成されている。ゲートパッド4およびソースパッド5は、例えば薄いTiW(チタンタングステン)膜と厚いAl合金膜との積層金属膜からなる。素子形成領域に形成されたソースパッド5は、接続孔32を通じてパワーMOSFETのソース(n型半導体領域29)に電気的に接続されている。この接続孔32の底部には、ソースパッド7とp型半導体領域27とをオーミック接触させるためのp型半導体領域34が形成されている。また、素子分離領域に形成されたゲートパッド4は、接続孔33の下部のゲート引き出し電極26Bを介してパワーMOSFETのゲート電極(多結晶シリコン膜26A)に接続されている。
 チップ1の最表面は、ゲートパッド4およびソースパッド5が形成された領域を除き、表面保護膜19で覆われている。表面保護膜19は、例えば厚さ2μm程度のポリイミド樹脂膜からなる。また、チップ1の裏面、すなわちn型単結晶シリコン基板20の裏面には、前述したドレイン電極6が形成されている。
 図9(a)は、上記チップ1の主面に形成されたゲートパッド4およびソースパッド5のレイアウトを示す平面図である。
 チップ1の主面の周辺部と中央部には、ゲート引出し電極10が形成されている。そして、チップ1の主面の中央部に形成されたゲート引出し電極10の一端はゲートパッド4を構成している。また、チップ1の主面の中央部に形成されたゲート引出し電極10の両側には一対のソースパッド5が形成されている。ゲート引出し電極10、ゲートパッド4およびソースパッド5は、チップ1の主面の最上層に形成されたAl合金などの金属膜によって構成されている。前述したように、チップ1の最表面は、ゲートパッド4およびソースパッド5が形成された領域を除き、表面保護膜19で覆われているので、ゲート引出し電極10は表面保護膜19で覆われている。
 チップ1の主面において、ゲートパッド4およびゲート引出し電極10を上記のように配置した場合は、図8に示したパワーMOSFETのそれぞれのゲート電極(多結晶シリコン膜26A)の一端がゲート引出し電極10に向かって直線状に延在し、ゲート引出し電極10と電気的に接続される。これにより、チップ1の主面の全域でゲート電極(多結晶シリコン膜26A)の長さをほぼ均一にすることができるので、パワーMOSFETのスイッチング特性が向上する。
 なお、ゲートパッド4は、図9(b)に示すように、チップ1の主面のコーナー部に配置してもよい。このようにすると、図9(a)に示したレイアウトに比べて、ゲートパッド4とゲートポスト3Gを接続するAuワイヤ8の長さを短くすることができる(図4および図10参照)。
 また、ソースパッド5も図9に示したレイアウトに限定されない。例えば図11に示すように、ゲート引出し電極10をチップ1の主面の外周部のみに配置し、中央部に1個のソースパッド5を配置してもよい。このようにすると、ソースパッド5の面積をより大きくすることができるので、パワーMOSFETのON抵抗をより低減することができる。
 次に、上記のように構成された小型面実装パッケージの製造方法を説明する。図12は、本実施の形態の小型面実装パッケージの製造方法を示す全体フロー図である。
 小型面実装パッケージを製造するには、図13に示す半導体ウエハ1Aの主面に前述したパワーMOSFETを半導体ウエハ製造プロセスを用いて形成した後、半導体ウエハ1Aの裏面を研削することによって、半導体ウエハ1Aの厚さを、ここでは50μmまで薄くする。次に、この半導体ウエハ1Aの裏面に前述したドレイン電極6を形成した後、半導体ウエハ1Aをダイシングすることによって、複数個のチップ1を得る。
 また、上記作業と並行して、図14に示すリードフレームLFを用意する。リードフレームLFは、前述したリード3(♯1~♯8)およびダイパッド部3Dが矩形のフレーム13によって支持された構造になっており、その厚さは、ここでは200μmである。また、ゲートリードを構成する4番リード(♯4)、およびソースリードを構成する1番リード(♯1)~3番リード(♯3)は、所定の形状に折り曲げられている(図5、図6参照)。なお、実際のリードフレームは、フレーム13の内側に多数個のダイパッド部3Dがマトリクス状に配置された構造になっているが、ここでは図面を見易くするために、2個のダイパッド部3Dを備えたリードフレームLFを例に説明する。
 次に、上記リードフレームLFのダイパッド部3D上に前述したAgペースト7を塗布する。本実施の形態では、ダイパッド部3D上にAgペースト7を塗布する方法として、以下に詳述するスタンピング方式を採用する。
 図15は、ペースト塗布装置40の主要部を示す概略図である。ペースト塗布装置40は、未硬化状態のAgペースト7が充填されたシリンジ41と、このシリンジ41の先端部(下端部)に装着されたスタンピングノズル42とを備えている。シリンジ41は、駆動部43に取り付けられたアーム44によって支持されており、駆動部43に内蔵されたモータによって水平方向(XY方向)および上下方向(Z方向)に移動されるようになっている。
 上記シリンジ41には、その上端部に接続された配管45を通じて図示しないエアー供給源から所定量のエアーが供給される。また、シリンジ41の内部にはピストン46が挿入されており、シリンジ41の内部に供給されたエアーの圧力によってピストン46が下降することにより、エアーの供給量に応じた所定量のAgペースト7がシリンジ41からスタンピングノズル42に移送される。
 図16(a)は、上記シリンジ41の先端部に装着されたスタンピングノズル42を下面側から見た平面図であり、図16(b)は、図16(a)のC1-C1線に沿った断面図である。
 スタンピングノズル42は、ステンレス鋼などの耐食性金属からなり、その下面の平面形状は矩形である。スタンピングノズル42の下面には、Agペースト7が充填される空間となる堀り込み部(保持部、溜め部、空間部)50が設けられている。スタンピングノズル42は、掘り込み部50の中心がシリンジ41の先端部(Agペースト吐出部)の中心と一致するように、シリンジ41に装着されている。
 上記堀り込み部50の平面形状は長方形であり、その長辺の長さと短辺の長さの比は、チップ1の長辺の長さと短辺の長さの比とほぼ同一である。また、掘り込み部50の平面寸法は、チップ1の外形寸法よりも片側で100~500μm程度小さく形成されている。さらに、掘り込み部50の外縁からスタンピングノズル42の側面までの肉厚(t)は、200~500μmとするのが好ましい。肉厚(t)をこの程度に確保しておけば、スタンピングノズル42の寿命に影響が出ることは少ない。さらに、スタンピングノズル42の下面の外形寸法をチップ1の外形寸法+片側100μm程度とすることで、作業時にスタンピングノズル42がその周囲と干渉する恐れを少なくすることができる。
 上記掘り込み部50の深さ(D)は、チップ1の厚さ(=50μm)よりも小さい。但し、掘り込み部50に充填されたAgペースト7をリードフレームLFのダイパッド部3D上に転写する際に、Agペースト7中のスペーサビーズ12が潰れるのを防ぐため、掘り込み部50の深さ(D)は、スペーサビーズ12の直径よりも大きくすることが望ましい。前述したように、スペーサビーズ12の直径は15μm程度であるため、ここではD=20μmを採用している。
 上記掘り込み部50は、スタンピングノズル42の下面よりも上方に位置する掘り込み面50aと、この掘り込み面50aを囲む4つの側壁50bと有している。そして、この掘り込み面50aおよび側壁50bは、凹凸のない平滑な鏡面仕上げとなっている。また、図16(b)に示すように、掘り込み面50aと側壁50bとが交差する領域は、R形状となっている。これにより、Agペースト7の掘り込み部50の内壁(掘り込み面50aおよび側壁50b)に対する離型性が向上し、Agペースト7が掘り込み部50の内壁に密着したり、Agペースト7中のAgフィラー11やスペーサビーズ12が掘り込み部50内に残留したりする不具合が改善されるので、ダイパッド部3D上に転写されるAgペースト7の塗布量のばらつきを低減することができる。
 上記掘り込み部50の上方には、シリンジ41内のAgペースト7を堀り込み部50に送るための一対の流路51が設けられている。これらの流路51のそれぞれの下端部は、掘り込み面50aに位置している。従って、スタンピングノズル42の下面側から掘り込み面51aを平面視したとき、上記流路51は開口部として見える。
 スタンピングノズル42に設けられた上記2個の流路(開口部)51は、掘り込み部50の中心から長辺方向に沿って等距離の位置、かつ2つの短辺の中心同士を結ぶ線上に配置されている。また、2個の流路51のピッチ(P1)は、掘り込み部50の長辺の長さの3分の1から2分の1程度とするのが好ましい。
 上記流路51の平面形状は、円形でも矩形でも構わないが、Agペースト7中のAgフィラー11やスペーサビーズ12が流路51内に引っ掛かることによって発生する吐出量のばらつきを抑えるためには、図16(a)に示したような円形とするのが好ましい。また、流路51の開口径(φ)は、待機時にAgペースト7が垂れない程度、かつAgフィラー11やスペーサビーズ12による目詰まりが発生しない程度とするのが好ましい。具体的には、φ=300~400μm程度とするのが好ましく、ここではφ=350μmを採用している。
 スタンピングノズル42に設ける流路51の数は2個に限定されるものではなく、チップ1の外形寸法や、長辺の長さと短辺の長さの比などに応じて適宜最適化することが望ましい。チップ1の外形寸法が小さい場合には、流路51は1個でも構わない。特に、チップ1の外形寸法が大きい場合には、スタンピングノズル42に3個以上の流路51を設けることにより、掘り込み部50のコーナー部近傍においてAgペースト7の充填量が不足する不具合を改善することができる。
 図17は、スタンピングノズル42に5個の流路51を設けた例である。ここで、5個の流路51は、掘り込み部50のコーナー部同士を結ぶ対角線上に配置されており、それらの中心は、掘り込み部50の中心(=シリンジ41の先端部の中心)と一致している。掘り込み部50の中心には1個の流路51aが配置されており、残り4個の流路51bは、流路51aを囲むように配置され、かつ掘り込み部50のコーナー部近傍に配置されている。掘り込み部50の中心に配置された流路51aとその周囲に配置された流路51bとのピッチ(P2)は、上記対角線の長さの3分の1から2分の1程度とするのが好ましい。
 このように、図17に示すスタンピングノズル42は、掘り込み部50のコーナー部近傍に流路51bが配置されているので、コーナー部のAgペースト7の充填量を安定化させることができる。
 図18は、スタンピングノズル42に6個の流路51を設けた例である。ここで、掘り込み部50の中心付近に配置された2個の流路51cは、掘り込み部50の中心から長辺方向に沿って等距離の位置に配置されており、かつ掘り込み部50の短辺の中心線上に配置されている。また、2個の流路51cピッチ(P3)は、掘り込み部50の長辺の長さの4分の1以下とするのが好ましい。一方、4個の流路51dは、掘り込み部50のコーナー部同士を結ぶ対角線上に配置されており、掘り込み部50の中心から各流路51dまでの距離は同一である。また、掘り込み部50の中心から各流路51cまでの距離は、上記対角線の長さの4分の1以上とするのが好ましい。
 図18に示すスタンピングノズル42は、例えばチップ1の形状が長細い形状になって、それに対応して掘り込み部50が長細い形状になっても、掘り込み部50の短辺の中心線上に2個の流路51cが配置されているので、図17に示すスタンピングノズル42に比べて、掘り込み部50にAgペースト7を安定して充填することができる。
 図19は、スタンピングノズル42に9個の流路51を設けた例である。ここで、9個の流路51の中心は、掘り込み部50の中心と一致しており、そこに1個の流路51eが配置されている。また、2個の流路51fは、掘り込み部50の一方の長辺の中心と他方の長辺の中心とを結ぶ線上に配置されており、2個の流路51gは、掘り込み部50の一方の短辺の中心と他方の短辺の中心とを結ぶ線上に配置されている。さらに、残り4個の流路51hは、掘り込み部50のコーナー部同士を結ぶ対角線上に配置されている。
 流路51eと流路51fのピッチ(P4)は、掘り込み部50の短辺の長さの4分の1以下とするのが好ましい。また、流路51eと流路51gのピッチ(P5)は、掘り込み部50の長辺の長さの4分の1以下とするのが好ましい。さらに、流路51eと流路51hのピッチ(P6)は、上記対角線の長さの4分の1以上とするのが好ましい。
 図19に示すスタンピングノズル42は、例えばチップ1の外形寸法が大きくなっても、掘り込み部50の一方の長辺の中心と他方の長辺の中心とを結ぶ線上に2個の流路51f、一方の短辺の中心と他方の短辺の中心とを結ぶ線上に2個の流路51g、およびコーナー部同士を結ぶ対角線上に4個の流路51hが配置されているので、図17に示すスタンピングノズル42に比べて、掘り込み部50にAgペースト7を安定して充填することができる。
 図20は、堀り込み部50の長辺方向に沿って3個の流路51を一列に設けた例であり、図21は、堀り込み部50の長辺方向に沿って4個の流路51を一列に設けた例である。これらの例は、チップ1の短辺の長さに対する長辺の長さの比が大きい場合に好適な構造である。
 図20に示す例において、3個の流路51は、掘り込み部50の一方の短辺の中心と他方の短辺の中心とを結ぶ線上に配置されており、中央の流路51は、掘り込み部50の中心に配置されている。また、隣り合う流路51のピッチ(P7)は、掘り込み部50の長辺の長さの3分の1程度とするのが好ましい。
 図21に示す例において、4個の流路51は、掘り込み部50の一方の短辺の中心と他方の短辺の中心とを結ぶ線上に配置されており、それらの中心は、掘り込み部50の中心と一致している。また、隣り合う流路51のピッチ(P8)は、掘り込み部50の長辺の長さの4分の1程度とするのが好ましい。
 図16~図21に示したスタンピングノズル42は、チップ1の平面形状が長方形である場合に使用するものであるが、チップ1の平面形状が図22に示すような正方形である場合には、堀り込み部50の平面形状を正方形にしたスタンピングノズル42を使用することが望ましい。
 図23は、堀り込み部50の平面形状を正方形にしたスタンピングノズル42に1個の流路51を設けた例である。ここで、流路51は、掘り込み部50の中心(=シリンジ41の先端部の中心)に配置されている。
 図24は、堀り込み部50の平面形状を正方形にしたスタンピングノズル42に5個の流路51を設けた例である。図17に示した例と同じく、5個の流路51は、掘り込み部50のコーナー部同士を結ぶ対角線上に配置されており、それらの中心は、掘り込み部50の中心と一致している。また、掘り込み部50の中心に配置された流路51aとその周囲の流路51bとのピッチ(P2)は、上記対角線の長さの3分の1から2分の1程度とするのが好ましい。
 図24に示すスタンピングノズル42は、図17に示した例と同様、掘り込み部50のコーナー部近傍に流路51bが配置されているので、図23に示すスタンピングノズル42に比べて、コーナー部のAgペースト7の充填量を安定化させることができる。
 図25は、堀り込み部50の平面形状を正方形にしたスタンピングノズル42に9個の流路51を設けた例である。ここで、9個の流路51の中心は、掘り込み部50の中心と一致しており、そこに1個の流路51eが配置されている。また、4個の流路51fは、掘り込み部50の中心と一辺の中心とを結ぶ線上に配置されており、残り4個の流路51hは、掘り込み部50のコーナー部同士を結ぶ対角線上に配置されている。流路51eと流路51fのピッチ(P4)は、掘り込み部50の一辺の長さの6分の1から4分の1程度とするのが好ましく、流路51eと流路51hのピッチ(P6)は、上記ピッチ(P4)×√2以上とするのが好ましい。
 図25に示すスタンピングノズル42は、例えばチップ1の外形寸法が大きくなっても掘り込み部50の中心と一辺の中心とを結ぶ線上に4個の流路51f、および掘り込み部50のコーナー部同士を結ぶ対角線上に4個の流路51hが配置されているので、図23に示すスタンピングノズル42に比べて、掘り込み部50にAgペースト7を安定して充填することができる。
 なお、図17~図25に示した例では、流路51の平面形状を円形としたが、矩形でも構わない。いずれの場合も、流路51の開口径は、待機時にAgペースト7が垂れない程度、かつAgフィラー11やスペーサビーズ12による目詰まりが発生しない程度とするのが好ましい。また、流路51の数も図17~図25に示した例に限定されない。さらに、掘り込み部50の平面寸法や深さ(D)、掘り込み部50の側壁からスタンピングノズル42の側面までの肉厚(t)などは、図16に示したスタンピングノズル42と同一の仕様にすることが望ましい。
 図16に示したスタンピングノズル42を使用してリードフレームLFのダイパッド部3D上にAgペースト7を塗布するには、ペースト塗布装置40のシリンジ41に充填されたAgペースト7をスタンピングノズル42の掘り込み部50に送り、スタンピングノズル42の下面をダイパッド部3Dの上面に突き当てる。このようにすると、掘り込み部50内に充填されたAgペースト7が掘り込み部50から脱離してダイパッド部3D上に転写される。すなわち、ダイパッド部3D上には、掘り込み部50の容積に相当する量のAgペースト7が転写される。また、ダイパッド部3D上に転写されたAgペースト7の形状は、掘り込み部50の形状とほぼ同一になる。
 前述したように、掘り込み部50の深さ(D)は、チップ1の厚さよりも小さいので、ダイパッド部3D上に塗布されたAgペースト7の厚さは、チップ1の厚さよりも小さく(薄く)なる。また、掘り込み部50の平面寸法は、チップ1の外形寸法よりも小さいので、ダイパッド部3D上に塗布されたAgペースト7の外形寸法は、チップ1の外形寸法よりも小さくなる。
 リードフレームLFのダイパッド部3D上にAgペースト7を塗布する際は、まず、図26に示すように、スタンピングノズル42の下面をダイパッド部3Dの上面に突き当てた後、図27に示すように、流路51を通じて掘り込み部50内にAgペースト7を吐出する(第1の方法)。あるいは、まず、図28に示すように、流路51を通じて掘り込み部50内にAgペースト7を吐出した後、図29に示すように、スタンピングノズル42の下面をダイパッド部3Dの上面に突き当てる(第2の方法)。
 上記した2つの方法のうち、第2の方法は、第1の方法に比べて掘り込み部50内のエアーが排出され易い。すなわち、第2の方法は、図28に示すように、流路51から掘り込み部50内に吐出されたAgペースト7の下端をスタンピングノズル42の下面よりも下方に突出させることにより、掘り込み部50内の空気(エアー)を逃がしながら(押し出しながら)、掘り込み部50内にAgペースト7を隙間なく充填することができる。その結果、ダイパッド部3D上に塗布されたAgペースト7中のボイドを少なくすることができる。
 図30は、上述した方法によってダイパッド部3D上にAgペースト7が塗布されたリードフレームLFの平面図、図31は、図30のD-D線に沿った断面図である。
 次に、図32に示すように、チップ1の主面をダイボンディングコレット54で吸着・保持しながらダイパッド部3Dの上方に搬送し、チップ1の主面とダイパッド部3Dの上面とが平行になるように位置決めする。
 上記ダイボンディングコレット54の外形寸法は、チップ1の外形寸法よりも大きいものを使用することが望ましい。チップ1の外形寸法より大きいダイボンディングコレット54を使用した場合は、チップ1の主面の周辺部全体がダイボンディングコレット54の下面と接触することになる。これにより、次の工程でチップ1の裏面をAgペースト7に押し付けて荷重を印加したとき、チップ1の周辺部が反り上がらないので、チップ1の裏面全体をAgペースト7で濡らすことができる。その結果、チップ1とAgペースト7の密着性が確保されるので、チップ1とダイパッド部3Dとの接続信頼性が向上する。また、パワーMOSFETのON抵抗の増加が抑制される。
 次に、図33に示すように、ダイボンディングコレット54を垂直に下降させ、チップ1の裏面をダイパッド部3D上のAgペースト7に軽く押し付ける。このとき、Agペースト7に印加される荷重(実装荷重)は、例えば60~150g/チップ程度である。前述したように、Agペースト7中には低弾性樹脂からなる球状のスペーサビーズ12が含まれているので、チップ1をAgペースト7に押し付けると、Agペースト7が横方向に濡れ拡がり、その膜厚がスペーサビーズ12の直径とほぼ同程度まで薄くなると共に、Agペースト7の一部がチップ1の外側にはみ出す。
 このとき、Agペースト7は、ダイパッド部3D上にその厚さがチップ1の厚さよりも薄く、かつその外形寸法がチップ1の外形寸法よりも小さく塗布されているので、チップ1の外側にAgペースト7がわずかにはみ出す程度であり、ダイボンディングコレット54に付着することはない。また、ダイボンディングコレット54をチップ1から離した後に、Agペースト7がチップ1の主面(上面)上に這い上がることもない。
 また、図7に示すように、チップ1の周囲に形成されたAgペースト7のフィレットの上端部はチップ1の主面(上面)と裏面(下面)との間に位置している。別の表現をすると、Agペースト7のフィレットの上端部は、チップ1の主面(上面)とチップ1の裏面(下面)に形成された前述の金属膜との間に位置している。このことは、言い換えると、スタンピングノズル42の掘り込み部50の体積(すなわち、ダイパッド部3D上に塗布されるAgペースト7の体積)は、Agペースト7のフィレットの上端部の位置が前述の位置にくるように設定することが重要であることを意味する。
 このようにすることにより、チップ1の裏面に形成されたドレイン電極6と、チップ1の主面に形成されたゲートパッド4またはソースパッド5とがAgペースト7を介して短絡する不具合を防止することができる。また、Agペースト7中のAgフィラー11がチップ1の主面を覆う表面保護膜19を突き破ってゲート引出し電極10と接触し、ドレイン電極6とゲート引出し電極10とがAgペースト7を介して短絡するような不具合も防止できる。
 図34は、ダイボンディングコレット54を使ってチップ1の裏面をAgペースト7に押し付けた後、ダイボンディングコレット54をチップ1から離した直後のリードフレームLFを示す平面図、図35は、図34の一部(符号Eで示す矩形の領域)を拡大して示す平面図である。
 図35に示すように、ダイパッド部3D上に塗布されたAgペースト7にチップ1の裏面を押し付けたとき、チップ1のコーナー部におけるAgペースト7のはみ出し量(a)と、コーナー部から離れた領域におけるAgペースト7のはみ出し量(b)との関係は、(b/a)<2となる。ここで、はみ出し量(a)は、チップ1のコーナー部から斜め45°方向へのはみ出し量を意味し、はみ出し量(b)は、チップ1の一辺からその辺に直交する方向へのはみ出し量を意味する。このことから、上記した方法でダイパッド部3D上にAgペースト7を塗布した場合、チップ1のコーナー部から離れた領域におけるはみ出し量(b)は、最大でもチップ1のコーナー部におけるはみ出し量(a)の2倍未満となる。そのため、チップ1の厚さが100μm以下となっても、チップ1の外側にはみ出したAgペースト7の一部がチップ1の上面(主面)に這い上がることはない。
 一方、図36は、従来の多点ノズル法を使ってダイパッド部3D上にAgペースト7を塗布した後、チップ1の裏面をAgペースト7に押し付けたときのAgペースト7のはみだし量を示している。この場合、チップ1のコーナー部におけるAgペースト7のはみ出し量(a)と、チップ1のコーナー部から離れた領域におけるAgペースト7のはみ出し量(b)との関係は、(b/a)>2となる。すなわち、チップ1のコーナー部から離れた領域におけるAgペースト7のはみ出し量(b)は、チップ1のコーナー部におけるAgペースト7のはみ出し量(a)の2倍よりも大となる。そのため、チップ1の厚さが100μm以下である場合には、チップ1の外側にはみ出したAgペースト7の一部がチップ1の上面(主面)に這い上がってしまう。
 次に、ベーク炉内で上記リードフレームLFを200℃程度に加熱してAgペースト7を硬化させた後、図37に示すように、チップ1のゲートパッド4とリードフレームLFのゲートポスト3GをAuワイヤ8で電気的に接続し、チップ1のソースパッド5とリードフレームLFのソースポスト3SをAlリボン9で電気的に接続する。Auワイヤ8のボンディングには、熱と超音波振動を併用したボールボンディング法を使用し、Alリボン9のボンディングには、超音波振動を利用したウェッジボンディング法を使用する。
 上記したAuワイヤ8とAlリボン9のボンディング順序は、任意である。ただし、Alリボン9の幅および厚さは、Auワイヤ8の径よりも大きいので、Alリボン9のボンディング時にチップ1に加わる振動エネルギーは、Auワイヤ8のボンディング時にチップ1に加わる振動エネルギーよりも大きい。従って、Auワイヤ8のボンディング後にAlリボン9のボンディングを行うと、Alリボン9のボンディング時の振動エネルギーによって、Auワイヤ8とゲートパッド4の接続強度が低下し、場合によっては、Auワイヤ8がゲートパッド4から剥がれてしまう恐れがある。また、Alリボン9のボンディングに使用するウェッジツールがAuワイヤ8に接触すると、Auワイヤ8が損傷したり、切断したりする恐れもある。従って、Alリボン9のボンディングを先に行い、その後にAuワイヤ8のボンディングを行うことが望ましい。
 ソースパッド5とソースポスト3Sを接続する導電材は、上記Alリボン9に限定されるものではなく、例えば図38に示すように、複数本のAuワイヤ8を使用してソースパッド5とソースポスト3Sを接続してもよい。このとき、長いAuワイヤ8と短いAuワイヤ8を交互に並べて結線する(千鳥配列にする)ことにより、ソースパッド5とソースポスト3S間との間を複数本のAuワイヤ8で効率的に接続することができる。また、Alリボン9に類似した導電材である金属製のクリップを使用することもできる。クリップとは、ここではCu合金やAlなどからなる薄い金属板をあらかじめ所定のループ形状および所定の長さに成形したもので、その一端をソースパッド5上に、他端をソースポスト3S上に置き、クリップの一端とソースパッド5、およびクリップの他端とソースポスト3Sとを同時に接続するものである。接続の方式としては、半田接合、Agペースト接合、超音波接合などがある。
 次に、図39に示すように、チップ1をモールド樹脂2で封止する。その後、モールド樹脂2の外部に露出したリードフレームLFのフレーム13を切断・除去することにより、図1~図5に示した本実施の形態の半導体装置(小型面実装パッケージ)が完成する。
 このように、上記した本実施の形態の製造方法によれば、リードフレームLFのダイパッド部3D上に厚さが100μm以下の薄いチップ1を搭載する際に、Agペースト7が薄いチップ1の上面に這い上がる不具合を改善することができる。これにより、ダイパッド部3D上に搭載するチップ1の薄型化を推進することができるので、パワーMOSFETが形成されたチップ1を封止する小型面実装パッケージの薄型化、および高性能化(パワーMOSFETの低ON抵抗化)を推進することができる。
 本実施の形態では、リードフレームLFのダイパッド部3Dとチップ1とを接続するダイボンド材としてAgペースト7を使用する場合について説明したが、上記したスタンピングノズル42を使用するダイボンド材の塗布方法は、ダイボンド材として半田ペースト(ソルダーペースト)を使用する場合にも適用することができる。
 半田ペーストは、ロジンを主成分とするフラックスと半田の微粒子とを混練りした導電性ダイボンド材であり、半田成分としては、Sn(錫)-Pb(鉛)合金の他、Pbを含まないSn-Ag-Cu合金、Sn-Zn(亜鉛)-Bi(ビスマス)合金、Sn-Ag-In(インジウム)-Bi合金などがある。半田ペーストは、Agペースト7に比べて導電性は低いが耐熱性が高いので、例えば車載用パワーMOSFETが形成されたチップ1を封止する半導体パッケージのように、高温環境で使用される半導体装置に使用して好適なダイボンド材である。
 リードフレームLFのダイパッド部3D上に半田ペーストを塗布するには、まず、図40に示すように、ダイパッド部3Dの上方にスタンピングノズル42を位置決めする。図示は省略するが、スタンピングノズル42は、前述したペースト塗布装置40(図15参照)のシリンジ41の先端部に装着されており、シリンジ41の内部には半田ペーストが充填されている。
 スタンピングノズル42に設ける流路51の数やレイアウトは、チップ1の外形寸法や、長辺の長さと短辺の長さの比などに応じて適宜最適化するが、ここでは図16に示したスタンピングノズル42を使用する。また、チップ1の平面形状が長方形である場合には、堀り込み部50の平面形状も長方形であり、その長辺の長さと短辺の長さの比は、チップ1の長辺の長さと短辺の長さの比とほぼ同一である。さらに、掘り込み部50の平面寸法および深さは、チップ1の平面寸法および厚さよりも小さい。例えばチップ1の厚さが50μmである場合には、掘り込み部50の深さを30~40μmとする。
 次に、図41に示すように、流路51を通じて掘り込み部50内に半田ペースト14を吐出する。このとき、掘り込み部50内に吐出された半田ペースト14の下端をスタンピングノズル42の下面よりも下方に突出させる。このようにすると、次の工程でスタンピングノズル42の下面をダイパッド部3Dの上面に突き当てたとき、掘り込み部50内のエアーを逃がしながら、掘り込み部50内に半田ペースト14を隙間なく充填することができる。
 次に、図42に示すように、スタンピングノズル42の下面をダイパッド部3Dの上面に突き当てて掘り込み部50内に半田ペースト14を充填した後、図43に示すように、スタンピングノズル42を引き上げることにより、掘り込み部50内の半田ペースト14がダイパッド部3D上に転写される。この場合も、掘り込み部50の内壁を鏡面仕上げしておくことにより、ダイパッド部3D上に転写される半田ペースト14の塗布量のばらつきを低減することができる。
 次に、図44に示すように、チップ1の主面をダイボンディングコレット54で吸着・保持しながらダイパッド部3Dの上方に搬送し、チップ1の主面とダイパッド部3Dの上面とが平行になるように、チップ1の裏面をダイパッド部3D上の半田ペースト14に軽く押し付けて半田ペースト14に荷重を印加する。
 このとき、半田ペースト14が横方向に濡れ拡がり、その一部がチップ1の周辺部から外側にはみ出す。しかし、ダイパッド部3D上に塗布された半田ペースト14は、その厚さがチップ1の厚さよりも薄く、かつその外形寸法がチップ1の外形寸法よりも小さいので、チップ1の外側にはみ出した半田ペースト14がダイボンディングコレット54に付着することはない。また、ダイボンディングコレット54をチップ1から離した後に、半田ペースト14がチップ1の主面(上面)上に這い上がることもない。
 さらに、このとき、チップ1は半田ペースト14内にわずかに埋まった格好になっている。すなわち、チップ1の周辺部から外側にはみ出した半田ペースト14の上面は、チップ1の裏面よりもチップの厚さ方向(高さ方向)で高い位置になっている。別の表現をすると、チップ1の周辺部から外側にはみ出した半田ペースト14の上面は、チップ1の主面(上面)と裏面(下面)との間に位置している。もしくは、チップ1の周辺部から外側にはみ出した半田ペースト14の上面は、チップ1の主面(上面)とチップ1の裏面(下面)に形成された前述の金属膜との間に位置している。
 次に、ダイボンディングコレット54をチップ1から離した後、リフロー炉内で半田ペースト14をリフローさせた後、フラックス洗浄剤を使ってリードフレームLFの表面を洗浄することにより、チップ1の搭載が完了する(図45)。
 このとき、図45に示すように、半田ペースト14が溶融して凝固した半田は、チップ1の裏面の金属膜と接合(金属結合)しており、凝固した半田のフィレットの上端部は、金属膜を超えてはいない。これは、チップ1がシリコンで構成されており、半田ペースト14が溶融した半田は、シリコンに濡れない(金属結合を成さない)性質を有するからである。そのため、チップ搭載時にチップ1の主面に半田ペースト14が這い上がらない範囲であれば、ダイパッド部3D上に塗布する半田ペースト14の膜厚をAgペースト7よりも厚くし、リフロー後の半田膜厚を厚く形成することにより、チップ1とダイパッド部3Dとの接合信頼性をより向上させることができる。
 なお、その後の工程(Auワイヤ8およびAlリボン9のボンディング、チップ1の樹脂封止など)は、前述した工程と同じなので、その説明は省略する。
 このように、本実施の形態の製造方法によれば、リードフレームLFのダイパッド部3D上に厚さが100μm以下の薄いチップ1を搭載する際に、半田ペースト14が薄いチップ1の上面に這い上がる不具合を改善することができる。これにより、ダイボンド材として半田ペースト14を使用する場合であっても、ダイパッド部3D上に搭載するチップ1の薄型化を推進することができる。
 また、上記チップ1を封止する小型面実装パッケージは、上記FLPに限定されるものではなく、種々の面実装パッケージが採用可能であり、例えば図46~図50に示すようなSOP8などを採用することもできる。図46はSOP8の平面図、図47はSOP8の側面図、図48はSOP8の内部構造を示す平面図、図49は図48のF-F線に沿った断面図、図50は図48のG-G線に沿った断面図である。図に示すように、SOP8は、モールド樹脂2の2つの側面から突出させたリード3(♯1~♯8)をガルウィング状に成形した面実装パッケージである。
 この場合も、上記したスタンピングノズル42を使用してダイパッド部3D上にAgペースト7(または半田ペースト14)を塗布することにより、Agペースト7(または半田ペースト14)が薄いチップ1の上面に這い上がる不具合を改善することができるので、ダイパッド部3D上に搭載するチップ1の薄型化を推進することができる。
 また、本実施の形態では、パワーMOSFETが形成されたチップ1をダイパッド部3D上に搭載する場合について説明したが、チップ1に形成される素子はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)であってもよい。IGBTが形成されたチップ1は、その裏面にコレクタ電極が形成されるので、このチップ1をダイパッド部3D上に搭載する場合は、ダイボンド材としてAgペースト7または半田ペースト14が使用される。従って、この場合も、上記したスタンピングノズル42を使用してダイボンド材を塗布することにより、ダイボンド材がチップ1の上面に這い上がる不具合を改善することができる。
 (実施の形態2)
 前述したスタンピングノズル42を使用してリードフレームのダイパッド部上にダイボンド材を塗布する方法は、ダイパッド部上に複数個のチップを搭載する小型面実装パッケージの製造に適用することもできる。
 図51は、本実施の形態の半導体装置の内部構造を示す平面図であり、図52は、この半導体装置の内部等価回路図である。本実施の形態の半導体装置は、2個のチップ1H、1Lをモールド樹脂2で封止した小型面実装型パッケージである。パッケージ形状は、前述したFLP、SOP8など、種々の形状が採用可能である。
 上記2個のチップ1H、1Lのうち、外径寸法の小さいチップ1Hの主面には、ハイサイドMOSFETが形成されており、外径寸法の大きいチップ1Lの主面には、ロウサイドMOSFETが形成されている。2個のチップ1H、1Lの厚さは、いずれも100μm以下である。ハイサイドMOSFETのソースとロウサイドMOSFETのドレインとは電気的に接続され、これによって、例えばDC-DCコンバータが構成されている。ハイサイドMOSFETおよびロウサイドMOSFETの具体的な構造は、前記実施の形態1のパワーMOSFETとほぼ同一であるため、それらの図示は省略する。
 上記2個のチップ1H、1Lのうち、外径寸法の小さいチップ1Hは、3本のドレインリード3D1と一体に形成されたダイパッド部3P1の上に、その主面を上に向けた状態で搭載されている。このチップ1Hの主面には、1個のゲートパッド4hと、ゲートパッド4hよりも面積の大きい2個のソースパッド5hが形成されている。チップ1Hの裏面は、ハイサイドMOSFETのドレインを構成しており、前記実施の形態1で用いたものと同一のAgペースト7を介してダイパッド部3P1の上面に接合されている。
 一方、外径寸法の大きいチップ1Lは、上記ダイパッド部3P1よりも面積の大きいダイパッド部3P2の上に、その主面を上に向けた状態で搭載されている。このチップ1Lの主面には、1個のゲートパッド4lと、ゲートパッド4lよりも面積の大きい2個のソースパッド5lが形成されている。チップ1Lの裏面は、ロウサイドMOSFETのドレインを構成しており、前記実施の形態1で用いたものと同一のAgペースト7を介してダイパッド部3P2の上面に接合されている。
 モールド樹脂2の一辺には、上記3本のドレインリード3D1と共に1本のゲートリード3G1が配置されている。そして、チップ1Hのゲートパッド4hとゲートリード3G1とがAuワイヤ8を介して電気的に接続され、チップ1Hのソースパッド5hとダイパッド部3P2とがAlリボン9を介して電気的に接続されている。
 また、モールド樹脂2の他の一辺には、3本のソースリード3S2と1本のゲートリード3G2が配置されている。3本のソースリード3S2は、モールド樹脂2の内部で互いに連結されており、この連結された部分(ソースポスト3S)とチップ1Lのソースパッド5lとがAlリボン9を介して電気的に接続されている。また、ゲートリード3G2は、Auワイヤ8を介してチップ1Lのゲートパッド4lに電気的に接続されている。
 上記のように構成された本実施の形態の半導体装置においても、前述したスタンピングノズル42を使用して2個のダイパッド部3P1、3P2のそれぞれの上面にAgペースト7を塗布する。これにより、薄いチップ1H、1Lの上面にAgペースト7が這い上がる不具合を改善することができるので、チップ1H、1Lの薄型化を推進することができる。
 なお、2個のチップ1H、1Lは外径寸法が異なるので、ダイパッド部3P1上にAgペースト7を塗布するスタンピングノズル42と、ダイパッド部3P2上にAgペースト7を塗布するスタンピングノズル42は、堀り込み部50の平面寸法が異なるものを使用する。また、Agペースト7に代えて半田ペースト14を使用することもできる。
 図53は、上記2個のチップ1H、1Lと、ドライバIC(またはコントロールIC)が形成された第3のチップ1Dをモールド樹脂2で封止したシステム・イン・パッケージ(SIP:System In Package)の内部構造を示す平面図である。
 ハイサイドMOSFETが形成されたチップ1Hは、Agペースト7を介してダイパッド部3P1の上面に接合され、ロウサイドMOSFETが形成されたチップ1Lは、Agペースト7を介してダイパッド部3P2の上面に接合されている。2個のチップ1H、1Lの厚さは、いずれも100μm以下である。従って、これらのチップ1H、1Lをダイパッド部3P1、3P2上に搭載する場合も、前述したスタンピングノズル42を使用したスタンピング方式によってダイパッド部3P1、3P2上にAgペースト7を塗布することにより、チップ1H、1Lの上面にAgペースト7が這い上がる不具合を改善することができる。
 一方、ドライバICが形成されたチップ1Dは、絶縁ペースト15を介してダイパッド部3P3の上面に接合されている。絶縁ペースト15は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂中にシリカを分散させた絶縁性ダイボンド材である。
 チップ1Dの主面の周辺部には、ドライバICを構成する素子に電気的に接続された複数個の電極パッド(ボンディングパッド)16が形成されている。これらの電極パッド16は、Auワイヤ8を介してチップ1H、1Lのゲートパッド4h、4lまたはリード3に電気的に接続されている。このように、ドライバICが形成されたチップ1Dは、その裏面とダイパッド部3P3との間で電気的導通をとる必要がないので、絶縁性のダイボンド材である絶縁ペースト15を介してダイパッド部3P3上に搭載されている。
 図54は、上記ダイパッド部3P3とその上面に搭載されたチップ1Dの拡大断面図である。チップ1Dをダイパッド部3P3上に搭載するには、まず、ダイパッド部3P3上に絶縁ペースト15を塗布し、次に、この絶縁ペースト15に上方からチップ1Dを押し付けることによって、チップ1Dの裏面全体を絶縁ペースト15で濡らした後、絶縁ペースト15を熱硬化させる。
 この場合も、チップ1Dの厚さが100μm以下になると、多点ノズルなどを使用してダイパッド部3P3上に絶縁ペースト15を塗布した後、絶縁ペースト15にチップ1Dを押し付けた際に、チップ1Dの外側にはみ出した絶縁ペースト15の一部がチップ1Dの上面(主面)に這い上がる現象が発生する。このチップ1Dの主面の周辺部には、複数個の電極パッド16が形成されているので、絶縁ペースト15がチップ1Dの主面上に這い上がると、電極パッド16の表面が絶縁ペースト15で覆われることになる。その結果、電極パッド16の表面にAuワイヤ8の一端をボンディングした際に、電極パッド16とAuワイヤ8とが非接触になったり、両者の密着力が大幅に低下したりする。
 そこで、チップ1Dの厚さが100μm以下である場合には、前述したスタンピングノズル42を使用したスタンピング方式によってダイパッド部3P3上に絶縁ペースト15を塗布することにより、チップ1Dの上面に絶縁ペースト15が這い上がる不具合を改善することができる。
 また、図54に示すように、チップ1Dの周囲に形成された絶縁ペースト15のフィレットの上端部は、Agペースト7のときと同様、チップ1Dの主面(上面)と裏面(下面)との間に位置している。このことは、言い換えると、スタンピングノズル42の掘り込み部50の体積(すなわち、ダイパッド部3D上に塗布される絶縁ペースト15の体積)は、絶縁ペースト15のフィレットの上端部の位置が前述の位置にくるように設定することが重要であることを意味する。
 なお、ここでは、ドライバICが形成されたチップ1Dは、絶縁ペースト15を介してダイパッド部3P3の上面に接合する例について説明したが、絶縁ペースト15の代わりに、Agペースト7を用いてもよい。ドライバICが形成されたチップ1Dの裏面には電極が形成されていないので、導電性材料であるAgペースト7を用いても電気的な不具合が発生することはない。
 チップ1H、1Lのダイボンド材とチップ1Dのダイボンド材をAgペースト7に共通化することにより、ベーク炉とベーク条件が統一され、1回で熱硬化処理することができるようになる。このことは、チップ1Dのダイボンド材に絶縁ペースト15を用いて2回に分けて熱硬化処理する場合に比べて、組立工数を簡略化することができる。
 (実施の形態3)
 前記実施の形態1、2では、リードフレームのチップ搭載部(ダイパッド部)にチップを搭載する半導体装置について説明したが、本発明は、配線基板のチップ搭載部にチップを搭載する半導体装置にも適用することができる。
 図55は、マイコンのような多ピンの集積回路が形成されたチップ1Mを配線基板17上に搭載したBGA型半導体装置を示している。
 チップ1Mを電子部品のマザーボードに接続するための中継基板(インターポーザ)となる配線基板17の上面には、前述した絶縁ペースト15を介してチップ1Cが搭載されている。チップ1Cの主面の周辺部には、複数個の電極パッド(ボンディングパッド)16が形成されており、配線基板17の上面の周辺部には、複数個のボンディングリード18が形成されている。そして、チップ1Cの電極パッド16と配線基板17のボンディングリード18は、Auワイヤ8を介して電気的に接続されている。配線基板17の下面には、配線基板17内の配線やビアホールを介して上記ボンディングリード18に電気的に接続された複数個の半田ボール19が接続されている。BGAは、これらの半田ボール19を介して前記マザーボードに電気的に接続される。
 チップ1Cの電極パッド16と配線基板17のボンディングリード18をAuワイヤ8で接続する上記のようなBGAの製造工程では、配線基板17の上面のチップ搭載部に絶縁ペースト15を塗布した後、この絶縁ペースト15に上方からチップ1Cを押し付けて荷重を印加した際、絶縁ペースト15の外側にはみ出した絶縁ペースト15がチップ搭載部の外側に濡れ拡がってボンディングリード18の表面に付着する結果、ボンディングリード18にAuワイヤ8を接続することができなくなる場合がある。
 このような絶縁ペースト15の濡れ拡がりを防ぐためには、例えば配線基板17のチップ搭載部からボンディングリード18までの間隔を広げたり、図55(a)に示すように、チップ搭載部の周囲をダム35で囲むなどの対策が必要となる。しかし、このような対策を施すと、配線基板17の平面寸法が大きくなるので、BGAの小型化が阻害される。図56に示すように、チップ搭載部の周囲をダム35で囲んだ場合、例えばダム35の幅を150μmとすると、ダム35の内側と外側にそれぞれダム35の幅と同程度のスペースが必要となるので、合計で450μm程度のスペースが必要となる。
 そこで、前述したスタンピングノズル42を使用したスタンピング方式で配線基板17のチップ搭載部に絶縁ペースト15を塗布することにより、絶縁ペースト15の過度の濡れ拡がりを抑制することができる。これにより、多点ノズルを使用する従来方式で絶縁ペースト15を塗布する方法に比べて、チップ搭載部からボンディングリード18までの間隔を縮小することができ、図55(b)に示すように、BGAの平面寸法を小さくすることができる。
 なお、上記した効果は、配線基板17上に搭載するチップ1Cの厚さには依存しない。すなわち、チップ1Cの厚さが100μmを超える場合でも同様の効果が得られる。また、チップ1Cの厚さが100μm以下の場合には、チップ1Cの上面への絶縁ペースト15の這い上がりも抑制できるので、多点ノズルを使用して絶縁ペースト15を塗布する従来方法に比べて、BGAの薄型化を推進することができる。
 図57は、上記配線基板17上に搭載されたチップ1Cの上部に、メモリ回路などが形成された第2のチップ1Mを積層した積層型パッケージを示しており、(a)は平面図、(b)は断面図である。
 このような積層型パッケージの製造工程では、多点ノズルを使用してチップ1Cの上面に絶縁ペースト15を塗布した後、チップ1Cの上にチップ1Mを重ねたとき、濡れ広がった絶縁ペースト15がチップ1Cのボンディングリード18に付着する恐れがある。そこで、従来は、チップの上に他のチップを積層するためのダイボンド材として、DAF(Die Attach Film)と呼ばれる接着テープが使われている。これは、ウエハをダイシングする際に、あらかじめウエハの裏面に貼り付けておく接着テープである。そして、このDAFを貼り付けたウエハをダイシングすると、個片化されたチップの裏面にチップと同一外径寸法のDAFが残る。そこで、裏面にDAFが接着されたチップ1Mをチップ1Cの上に重ねることにより、上記したような絶縁ペースト15の過度の濡れ拡がりによる問題を引き起こすことなく、チップ1Cの上にチップ1Mを接着することができる。
 しかし、DAFは、絶縁ペースト15のような液状ダイボンド材に比べて材料コストが高いという問題がある。また、ウエハの裏面にDAFを貼り付ける装置が必要となったり、すでに個片化されたチップの裏面にDAFを貼り付けることは困難であるといった問題もある。
 そこで、チップ1Cの上にチップ1Mを積層する際、前述したスタンピングノズル42を使用してチップ1Cの上面に絶縁ペースト15を塗布することにより、絶縁ペースト15の過度の濡れ拡がりが抑制されるので、DAFよりも安価な絶縁ペースト15を使用して積層型パッケージを安価に製造することができる。
 なお、上記した効果は、チップ1Mの厚さが100μm以下の場合に限定されず、厚さが100μmを超えるチップを使用する場合でも同様の効果が得られる。また、チップ1Mの厚さが100μm以下の場合には、チップ1Mの上面への絶縁ペースト15の這い上がりも抑制できるので、多点ノズルを使用して絶縁ペースト15を塗布する従来方法に比べて、積層型パッケージの薄型化を推進することができる。
 なお、ここではチップ1Cの上にチップ1Mを積層した場合について説明したが、上記チップ1Mの上にさらに他のチップを積層する場合にも適用することができる。
 以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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。
 なお、配線板は、上記で説明したリードフレームLFやBGAに用いている配線基板17のようなリジット基板に限定されない。フレキシブル基板やリジットフレキシブル基板も含む。
 また、ダイボンド材に関しても、Agペースト7、半田ペースト14、および絶縁ペースト15に限定されるものではなく、それら以外についても類似の性質を有する液状ペースト材であれば、上記で説明した主な特徴は適用可能である。
 本発明は、ペースト状のダイボンド材を使って半導体チップを配線板上に搭載する半導体装置およびその製造に適用することができる。

Claims (26)

  1. (a)チップ搭載部および前記チップ搭載部に隣接して配置された複数のリード端子を有する配線板と、主面に複数の電極パッドおよび配線が形成された半導体チップとを準備する工程と、
    (b)前記配線板の前記チップ搭載部の上面上にダイボンド材を塗布する工程と、
    (c)前記チップ搭載部の上面と前記半導体チップの主面とが同一方向を向くように、前記チップ搭載部の上面上に前記ダイボンド材を介して前記半導体チップを搭載する工程と、
    (d)前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記配線板の前記複数のリード端子のそれぞれとを導電材により電気的に接続する工程と、
    (e)前記半導体チップと前記導電材とを封止する封止体を形成する工程と、
    を有し、
     前記半導体チップの厚さは、前記チップ搭載部の厚さの1/2より薄く、
     前記(b)工程は、掘り込み部を有するノズルの前記掘り込み部に前記ダイボンド材を充填し、前記掘り込み部に充填された前記ダイボンド材を前記配線板の前記チップ搭載部の上面上に、その塗布厚さが前記半導体チップの厚さよりも薄くなるように転写することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2.  請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
     前記ノズルの前記掘り込み部は、前記ノズルの下面よりも上方にある掘り込み面を有し、
     前記掘り込み面には、第1開口部が形成されており、
     前記(b)工程は、前記第1開口部から前記ダイボンド材を吐出し、前記ノズルを前記チップ搭載部に押し付けることにより、前記掘り込み部に前記ダイボンド材を充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3.  請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
     前記第1開口部からの前記ダイボンド材の吐出は、前記ダイボンド材の下端が前記ノズルの下面よりも下方に位置するように行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4.  請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
     前記チップ搭載部上に転写された前記ダイボンド材の塗布形状は矩形状であり、
     前記チップ搭載部上に転写された前記ダイボンド材の外形寸法は、前記半導体チップの外形寸法よりも小さいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5.  請求項4記載の半導体装置の製造方法において、
     前記(c)工程は、前記半導体チップの裏面全面が前記ダイボンド材で濡れるように行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6.  請求項4記載の半導体装置の製造方法において、
     前記(c)工程は、前記ダイボンド材が前記半導体チップの周囲からはみ出すように行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7.  請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
     前記ズルの前記掘り込み部の掘り込み厚は、前記半導体チップの厚さよりも薄いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8.  請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
     前記ノズルの前記掘り込み部は、前記ノズルの下面よりも上方に位置する掘り込み面を有し、
     前記掘り込み面には、複数の開口部が形成されており、
     前記複数の開口部のうちの第1開口部は、その他の開口部に囲まれるように配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9.  請求項8記載の半導体装置の製造方法において、
     前記掘り込み部の平面形状は矩形状であり、
     前記第1開口部を囲む第2、第3、第4、および第5開口部が、それぞれ前記掘り込み面のコーナー部近傍に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10.  請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
     前記ノズルの前記掘り込み部は、前記ノズルの下面よりも上方に位置する掘り込み面を有し、
     前記ノズルの下面と前記掘り込み面との間には、前記掘り込み面を囲む複数の側壁が形成され、
     前記掘り込み面と、前記複数の側壁のそれぞれのうち前記掘り込み面に近い側の面とには、鏡面仕上げが施されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11.  請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
     前記ノズルの前記掘り込み部は、前記ノズルの下面よりも上方に位置する掘り込み面を有し、
     前記ノズルの下面と前記掘り込み面との間には、前記掘り込み面を囲む複数の側壁が形成され、
     前記掘り込み面と前記複数の側壁とがそれぞれ交差する領域は、R形状となっていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  12.  請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
     前記(c)工程は、前記半導体チップの外形寸法よりも大きい外形寸法を有するボンディングコレットを用いて行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13.  請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
     前記配線板は、リードフレームであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  14.  請求項13記載の半導体装置の製造方法において、
     前記半導体チップには、パワーMOSFETが形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15.  請求項14記載の半導体装置の製造方法において、
     前記半導体チップの前記複数の電極パッドは、前記パワーMOSFETのソースに電気的に接続されたソース電極パッド、および前記パワーMOSFETのゲート電極に電気的に接続されたゲート電極パッドを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  16.  請求項14記載の半導体装置の製造方法において、
     前記半導体チップの裏面には、前記パワーMOSFETのドレインに電気的に接続されたドレイン電極が形成され、
     前記ダイボンド材は、Agペーストまたは半田ペーストであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  17.  請求項15記載の半導体装置の製造方法において、
     前記(d)工程は、前記ソース電極パッドと、前記複数のリード端子のうちのソースリード端子とをAlリボンによっ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。
  18.  請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
     前記ダイボンド材は、スペーサビーズを含有するAgペーストであり、
     前記ノズルに形成された前記掘り込み部の掘り込み厚は、前記スペーサビーズの径よりも大きいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  19.  請求項18記載の半導体装置の製造方法において、
     前記(c)工程は、前記スペーサビーズが前記半導体チップの裏面と前記チップ搭載部の上面との間に挟まれるように行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  20. (a)チップ搭載部および前記チップ搭載部に隣接して配置された複数のリード端子を有する配線板と、主面に複数の電極パッドおよび配線が形成された半導体チップとを準備する工程と、
    (b)前記配線板の前記チップ搭載部の上面上にダイボンド材を塗布する工程と、
    (c)前記チップ搭載部の上面と前記半導体チップの主面とが同一方向を向くように、前記チップ搭載部の上面上に前記ダイボンド材を介して前記半導体チップを搭載する工程と、
    (d)前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記配線板の前記複数のリード端子のそれぞれとを導電材により電気的に接続する工程と、
    (e)前記半導体チップと前記導電材とを封止する封止体を形成する工程と、
    を有し、
     前記半導体チップの厚さは、100μmより薄く、
     前記(b)工程は、掘り込み部を有するノズルの前記掘り込み部に前記ダイボンド材を充填し、前記掘り込み部に充填された前記ダイボンド材を前記配線板の前記チップ搭載部の上面上に、その塗布厚さが前記半導体チップの厚さよりも薄くなるように転写することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  21. (a)チップ搭載部および前記チップ搭載部に隣接して配置された複数のリード端子を有するリードフレームと、主面にソース電極パッド、ゲート電極パッドおよび配線が形成され、裏面にドレイン電極が形成されたパワーMOSFETを有する半導体チップとを準備する工程と、
    (b)前記リードフレームの前記チップ搭載部の上面上にAgペーストを塗布する工程と、
    (c)前記チップ搭載部の上面と前記半導体チップの主面とが同一方向を向くように、前記チップ搭載部の上面上に前記Agペーストを介して前記半導体チップを搭載し、前記半導体チップの前記ドレイン電極と前記リードフレームの前記チップ搭載部とを電気的に接続する工程と、
    (d)前記半導体チップの前記ソース電極パッドと前記リードフレームの前記複数のリード端子のうちのソースリード端子とを導電材により電気的に接続し、前記半導体チップの前記ゲート電極パッドと前記リードフレームの前記複数のリード端子のうちのゲートリード端子とを導電材により電気的に接続する工程と、
    (e)前記半導体チップと前記導電材とを封止する封止体を形成する工程と、
    を有し、
     前記半導体チップの厚さは、前記チップ搭載部の厚さの1/2より薄く、
     前記(b)工程は、掘り込み部を有するノズルの前記掘り込み部に前記Agペーストを充填し、前記掘り込み部に充填された前記Agペーストを前記リードフレームの前記チップ搭載部の上面上に、その塗布厚さが前記半導体チップの厚さよりも薄くなるように転写することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  22.  主面に複数の電極パッドおよび配線が形成された半導体チップと、
     前記半導体チップがダイボンド材を介して搭載された上面を有するチップ搭載部と、
     前記チップ搭載部に隣接して配置された複数のリード端子と、
     前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記複数のリード端子とをそれぞれ電気的に接続する導電材と、
     前記半導体チップおよび前記導電材を封止する封止体と、
    を有し、
     前記半導体チップの厚さは、前記チップ搭載部の厚さの1/2より薄く、
     前記半導体チップの裏面は、その全面が前記ダイボンド材によって濡れていることを特徴とする半導体装置。
  23.  請求項22記載の半導体装置において、
     前記ダイボンド材は、前記半導体チップの周囲から外側にはみ出しており、
     前記半導体チップの第1角部から斜め45°方向にはみ出した前記ダイボンド材の外周縁までの距離をa、前記半導体チップの第1辺に直交する方向にはみ出した前記ダイボンド材の外周縁までの距離をbとしたときに、b/a<2であることを特徴とする半導体装置。
  24.  請求項22記載の半導体装置において、
     前記ダイボンド材は、スペーサビーズを含有するAgペーストであり、
     前記半導体チップの裏面と前記チップ搭載部の上面との間に前記スペーサビーズが挟まれていることを特徴とする半導体装置。
  25.  請求項22記載の半導体装置において、
     前記半導体チップには、パワーMOSFETが形成され、
     前記複数の電極パッドは、前記パワーMOSFETのソースに電気的に接続されたソース電極パッドを含み、
     前記複数のリード端子は、ソースリード端子を含み、
     前記ソース電極パッドと前記ソースリード端子は、Alリボンによって電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
  26.  主面に複数の電極パッドおよび配線が形成された半導体チップと、
     前記半導体チップがダイボンド材を介して搭載された上面を有するチップ搭載部と、
     前記チップ搭載部に隣接して配置された複数のリード端子と、
     前記半導体チップの前記複数の電極パッドと前記複数のリード端子とをそれぞれ電気的に接続する導電材と、
     前記半導体チップおよび前記導電材を封止する封止体と、
    を有し、
     前記半導体チップの厚さは、100μmより薄く、
     前記半導体チップの裏面は、その全面が前記ダイボンド材によって濡れていることを特徴とする半導体装置。
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