(57)【要約】【課題】樹脂バリ除去にレーザーを用いた場合であっても、リード間短絡の無い半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】レーザーによる樹脂バリ取りを行う前に、封止樹脂およびリードフレームを可溶性保護膜で被覆することでレーザー照射にて発生するデブリの直接付着を防止できる。後の工程において、可溶性保護膜を除去すると同時にデブリをリフトオフする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リードフレームに搭載された半導体チップを樹脂封止する際に形成された樹脂バリを除去する樹脂バリ取り工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記樹脂バリ取り工程は、
前記半導体チップを封止する封止樹脂と前記リードフレームと前記樹脂バリを可溶性保護膜で被覆する工程と、
前記樹脂バリをレーザーで除去するレーザーバリ取り工程と、
前記可溶性保護膜が可溶な除去液を用いて、前記封止樹脂の表面および前記リードフレームの表面から、前記可溶性保護膜を除去するとともに前記可溶性保護膜の上に付着したデブリをリフトオフする可溶性保護膜除去工程と、
からなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記可溶性保護膜が水溶性保護膜であって、前記除去液が水であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記水溶性保護膜がポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エチレンオキシ、ポリエチレングリコールのいずれかひとつであることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記可溶性保護膜がポジレジスト膜であって、前記除去液がイソプロピルアルコールであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記可溶性保護膜が紫外線照射したポジレジスト膜であって、前記除去液がアルカリ水溶液であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記アルカリ水溶液がテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）またはトリメチル２−ヒドロオキシエチルアンモニウム（コリン）のいずれかを含むことを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記可溶性保護膜塗布工程は、スプレー方式または浸漬方式のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記可溶性保護膜除去工程は、スプレー方式または浸漬方式のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。特に樹脂封止型半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップが固定されるダイパッドが複数配列されたリードフレームを用いて製造される樹脂封止型の半導体装置において、樹脂封止の際にモールド金型の僅かな隙間から漏れ出してリード部などに付着した樹脂バリを除去する工程がある。
これらの樹脂バリを除去する従来工法として例えば、ウォータージェットによる方法、切断金型による方法があるが、近年は半導体装置小型化がすすみ、これら従来工法では細部まで取り除くことが困難で、レーザー照射による工法が用いられている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
又、前述のレーザー照射による工法においては、リードフレームの金属部分の表層を溶融させてしまい、その結果、溶融した金属がデブリとなって半導体装置に飛散して付着することより、図５に示すようなリード間短絡１６が発生しないように、封止樹脂およびリードフレームをテープで被覆する工法が提案されている。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４７７５６号公報
【特許文献２】特開平１１−２６０９８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体装置は、更なる小型化が求められており、付着防止テープと半導体装置との貼り合わせには高精度な重ね合わせ技術が必要となり、超小型の半導体装置への適用できないという課題がある。また、半導体装置の大きさに合わせて様々なテープサイズを揃えるという煩雑さを伴う。
本発明は、上記課題に鑑み成されたもので、付着防止テープに代わる新たな課題解決手段を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するための手段は以下の通りである。
まず、リードフレームに搭載された半導体チップの樹脂封止によって形成された樹脂バリを除去する樹脂バリ取り工程を有する半導体装置の製造方法であって、前記樹脂バリ取り工程は、前記半導体チップを封止する封止樹脂と前記リードフレームと前記樹脂バリを可溶性保護膜で被覆する工程と、前記樹脂バリをレーザーで除去するレーザーバリ取り工程と、前記可溶性保護膜が可溶な除去液を用いて前記封止樹脂表面および前記リードフレーム表面から前記可溶性保護膜を除去するとともに前記可溶性保護膜上のデブリをリフトオフする可溶性保護膜除去工程とからなることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
【０００７】
また、前記可溶性保護膜が水溶性保護膜であって、前記除去液が水であることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
また、前記水溶性保護膜がポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エチレンオキシ、ポリエチレングリコールのいずれかであることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
また、前記可溶性保護膜がポジレジスト膜であって、前記除去液がイソプロピルアルコールであることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
また、前記可溶性保護膜が紫外線照射したポジレジスト膜であって、前記除去液がアルカリ水溶液であることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
【０００８】
また、前記アルカリ水溶液がＴＭＡＨまたはコリンを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
また、前記可溶性保護膜塗布工程は、スプレー方式または浸漬方式であることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
そして、前記可溶性保護膜除去工程は、スプレー方式または浸漬方式であることを特徴とする半導体装置の製造方法を用いた。
【発明の効果】
【０００９】
上記手段を用いることで、レーザー照射工法により発生するデブリの付着防止を簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法を示す全体フロー図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法の工程模式図である。
【図３】本発明の半導体装置の平面図である。
【図４】本発明の半導体装置のレーザーバリ取り工程の断面模式図である。
【図５】従来の半導体装置における不良を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態を、図を用いて説明する。
図３に示すように、樹脂封止型の半導体装置１は、半導体チップ２と、半導体チップ２を固定するダイパッド３と、ダイパッド３の両側に延びるリード４とを備えている。半導体チップ２は、例えば、半導体基板と、半導体基板上に設けられた配線層などで構成されるものであり、ダイパッド３に接着固定されている。ダイパッド３及びリード部４は、導電性を有するものであり、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｃｕ合金等の金属で形成されている。
【００１２】
ダイパッドの周囲には複数のリード４があり、本実施形態においては、ダイパッド３の一辺側に２本、対向する他辺側に２本、計４本配置されている。そして、これらのリード部４の内の１本であるリードは、吊りリード５であり、吊りリード５の基部５ａがダイパッド３に固定されている。他の３本はダイパッド３から離間したリード部６であり、そのインナー部６ａが導電性を有するボンディングワイヤ７を介して半導体チップ２と電気的に接続されている。ボンディングワイヤ７には、金線や銅線が用いられる。
【００１３】
このように構成された半導体チップ２、ダイパッド３及びリード６のインナー部６ａは、樹脂で形成された封止樹脂８で封止され、半導体チップ２を外部からの衝撃等から保護し、電気的に絶縁するとともに、封止樹脂８から露出している複数のリード４のアウター部５ｂ、６ｂを介して半導体チップ２と外部とを電気的に接続可能な構成としている。封止樹脂８としては、例えば、フェノール系硬化剤やシリコンゴムやフィラー等が添加されたビフェニール系の絶縁樹脂が用いられる。
【００１４】
上記半導体装置１を製造する工程の詳細について、図１の全体フロー図に基づいて説明する。
まず、図の上段に示した工程Ｓ１〜Ｓ１０について説明する。ダイボンド工程Ｓ１は半導体チップをリードフレームのダイパッド領域に銀ペースト等を用いて接着する工程である。次のダイボンドキュア工程Ｓ２は接着されたダイパッドと半導体チップを加熱して接合部を硬化させる工程である。次のワイヤボンド工程Ｓ３は熱圧着に超音波振動を併用したボンディング法などによって、半導体チップ表面の電極部分とリードインナー部をボンディングワイヤにより接続する工程である。そして、組立検査工程Ｓ４にて、ダイパッドと半導体チップの接合状態、半導体チップとボンディングワイヤとの接合状態について検査を行い、樹脂封止工程Ｓ５に移行する。
【００１５】
樹脂封止工程Ｓ５においては、まず、各ダイパッドに対応して、ダイパッド及び半導体チップを囲む空間であるキャビティと、注入される封止樹脂を各キャビティの近傍まで流入させるランナーと、ランナーとキャビティとを連通するゲートとを備えるモールド金型を用意する。そして、リードフレームをモールド金型で挟み込み、各モールド金型に封止樹脂を注入、充填したのち、封止されたリードフレームをモールド金型から取出す。この時点では、リード間等に薄い樹脂バリが形成されている。これは、モールド金型のキャビティに樹脂を充填した際に、僅かな隙間から漏れ出した樹脂によるものであり、モールド金型に依存して、モールド金型ごとに異なった位置、形状で形成される。
【００１６】
次に、判別工程Ｓ６を行う。判別工程Ｓ６は、いずれのモールド金型で樹脂封止されたのかを判別する工程である。すなわち、識別記号として機能する充填用穴を撮像し、充填された部分と充填していない部分とを判別して、そのパターンからいずれのモールド金型であるかを判別する。上述のように樹脂封止工程Ｓ５で形成される樹脂バリの位置、形状は、使用したモールド金型に依存し、キャビティごとにも異なる。
【００１７】
次の樹脂バリ取り工程Ｓ７は、モールド金型から漏れ出して形成された樹脂バリを除去する工程である。樹脂バリ除去には、切断金型による機械的なカットやウォータージェットなど様々な手法が用いられるが、本実施形態ではレーザー照射による樹脂バリ除去という手段を選択した。これは、半導体装置が小型になると機械的な方法では細部まで樹脂バリを除去することが困難であるためである。
【００１８】
本樹脂バリ取り工程の詳細を図１の下段及び図２に示した。図のように、樹脂バリ取り工程Ｓ７はＳ７−１〜Ｓ７−６に分解される。まず、可溶性保護膜塗布工程Ｓ７−１にて封止樹脂表面やリードフレーム表面に可溶性保護膜を塗布する。塗布方法は、図２に示すように、保護膜を溶媒に溶かした保護膜浸漬槽に浸漬するという方法でも良いし、スプレー塗布するという方法でも良い。次工程の乾燥工程Ｓ７−２にて塗布膜に含まれる溶媒を蒸発させて可溶性保護膜を形成する。
【００１９】
次に、レーザーバリ取り工程Ｓ７−３にて可溶性保護膜を介してレーザー照射し、樹脂バリの除去を行う。図４にレーザー照射時の断面模式図を示す。リードフレーム１０に設けられたダイパッド３上に搭載された半導体チップ２は封止樹脂８によって封止されているが、その側壁には樹脂バリ１４が形成されている。封止樹脂８やリードフレーム１０全体は可溶性保護膜１５によって完全に包まれている。レーザー源１１から出射されたレーザー１２は樹脂バリ１４に照射され、樹脂バリ１４を精度良く除去することができる。しかしながら、レーザー１２は樹脂バリ１４のみに選択的に照射されるものではなく、樹脂バリ１４と隣り合うリードフレーム１０にも当たることになる。そして、リードフレームの一部を昇華させることになるが、昇華した金属は飛散してデブリ１３となって、可溶性保護膜１５の表面に付着する。デブリ１３が付着する部分は封止樹脂やリードフレームの上面だけではなく、側面や裏面にも及ぶことがあるが、本方法では可溶性保護膜が封止樹脂やリードフレームの全表面を包む構成となっているため様々な方向へ飛散したデブリの直接的な付着を防止している。
【００２０】
次の可溶性保護膜除去工程Ｓ７−４において、封止樹脂表面やリードフレーム表面を包んでいる可溶性保護膜を各種除去液にて選択的に除去する。保護膜を除去するための除去液は封止樹脂やリードフレームにダメージを与えないようなものを選択しなければならない。可溶性保護膜としてポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、エチレンオキシ、ポリエチレングリコールなどを用いた場合は、除去するための保護膜除去液は水で良い。また、ノボラック樹脂からなるポジレジストを用いた場合は、イソプロピルアルコールで除去すれば良い。ポジレジストが感光性であるという特徴を利用してレーザー照射前に紫外線照射して、除去工程にてＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）やコリン（トリメチル２−ヒドロオキシエチルアンモニウム）を含むアルカリ水溶液で保護膜を剥離しても良い。なお、図２に示すように、除去工程では、除去液を入れた剥離槽にディップする、あるいは、除去液を対象物にスプレー洗浄する、などの手段を用いる。可溶性保護膜の除去の際、保護膜表面に付着しているデブリはリフトオフされる。リフトオフされたデブリは除去液に可溶ではないが、剥離槽やスプレー洗浄機内でフィルタリングされることになり、再付着の心配は無い。
【００２１】
封止樹脂表面の除去液は次の乾燥工程Ｓ７−５にて蒸発させ、一連の樹脂バリ取り工程は完了となる（Ｓ７−６）。
そして、ランナー及びゲートを除去した後に、樹脂キュア工程Ｓ８にて、封止樹脂を加熱して硬化させて、さらに、メッキ工程Ｓ９にて、リードに半田メッキ処理を施す。最後に、リード切断工程Ｓ１０にて、リードをアウター部５ｂ、６ｂで切断することで各半導体装置１がリードフレーム１０から切り離され、個片化された半導体装置１となる。
【００２２】
以上説明した本発明の製造方法を用いれば、超小型の半導体装置であってもレーザー照射工法により発生するデブリの付着防止を簡便、かつ低コストで行うことができる。
なお、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００２３】
１      半導体装置
２      半導体チップ
３      ダイパッド
４      リード
５      吊りリード
５ａ    吊りリード基部
５ｂ    吊りリードアウター部
６      リード
６ａ    リードインナー部
６ｂ    リードアウター部
７      ボンディングワイヤ
８      封止樹脂
９      単位フレーム
１０    リードフレーム
１１    レーザー源
１２    レーザー
１３    デブリ
１４    樹脂バリ
１５    可溶性保護膜
１６    リード間短絡
Ｓ１    ダイボンド工程
Ｓ２    ダイボンドキュア工程
Ｓ３    ワイヤボンド工程
Ｓ４    組立検査工程
Ｓ５    樹脂封止工程
Ｓ６    判別工程
Ｓ７    樹脂バリ取り工程
Ｓ８    キュア工程
Ｓ９    メッキ工程
Ｓ１０  リード切断工程
Ｓ７−１  可溶性保護膜塗布工程
Ｓ７−２  乾燥工程
Ｓ７−３  レーザーバリ取り工程
Ｓ７−４  可溶性保護膜除去工程
Ｓ７−５  乾燥工程
Ｓ７−６  レーザーバリ取り工程完了
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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