(57)【要約】【課題】配線基板上の半導体素子及びボンディングワイヤを覆った状態で封止するためのシリコーン系樹脂中に気泡が残った状態になることを未然に防止し、その気泡に起因した不具合の発生を効果的に防止すること。【解決手段】樹脂封止型半導体装置８は、セラミック基板２上にＩＣチップ１をダイボンディングすると共に、このＩＣチップ１及びボンディングワイヤ５を被覆するようにして封止用の熱硬化型シリコーンゴム７を設けた構成となっている。樹脂封止型半導体装置８の製造時には、熱硬化型シリコーンゴム７を硬化させるためのキュア工程に先立って、ＩＣチップ１及びボンディングワイヤ５を被覆した状態となるように熱硬化型シリコーンゴム７を塗布した後に、そのセラミック基板２を減圧雰囲気内に所定時間だけ放置することによって、上記シリコーンゴム７内の気泡を離脱させるという脱泡工程が行われる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板上にダイボンディングされた半導体素子を、当該半導体素子及び配線基板間を接続したボンディングワイヤと共にシリコーン系樹脂により封止して構成される半導体装置の製造方法において、
前記半導体素子をダイボンディング材を使用して前記配線基板上にダイボンディングした後に、当該半導体素子及び配線基板間をボンディングワイヤにより接続する実装工程と、
前記ダイボンディング材にその表面凹凸を埋め且つ表面濡れ性を高めるための表面処理剤を塗布する塗布工程と、
前記半導体素子及びボンディングワイヤをシリコーン系樹脂により被覆する被覆工程と、
前記シリコーン系樹脂を硬化させるキュア工程を実行することを特徴とする
半導体装置の製造方法。
【請求項２】
配線基板上にダイボンディングされた半導体素子を、当該半導体素子及び配線基板間を接続したボンディングワイヤと共にシリコーン系樹脂により封止して構成される半導体装置において、
前記半導体素子のダイボンディング材と前記封止用のシリコーン系樹脂との間に、そのダイボンディング材の表面凹凸を埋め且つ表面濡れ性を高めるための表面処理剤を介在させたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板上にダイボンディングされた半導体素子及びボンディングワイヤをシリコーン系樹脂によって封止して構成される樹脂封止型の半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、配線基板上に半導体素子をダイボンディングすると共に、その半導体素子及び配線基板間をボンディングワイヤにより接続する構成とした半導体装置においては、半導体素子及びボンディングワイヤの機械的保護を行うために、それらをシリコーンゴムにより覆って封止する構造とすることが一般的になっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような封止構造の半導体装置を製造する場合、従来では、半導体素子及びボンディングワイヤをシリコーンゴムにより覆った後に、当該シリコーンゴムをその硬化温度以上に加温した状態を一定時間だけ保持するというキュア工程を行うことが一般的となっている。ところが、このようなキュア工程を行った場合には、シリコーンゴム中に存在する気泡が膨張すると共に、そのまま残置されるという現象が発生するものであり、場合によっては気泡の膨張及び収縮に起因してボンディングワイヤの断線が発生したり、気泡の存在がリーク発生の原因になることがあり、このような点が未解決の課題となっていた。また、半導体素子のためのダイボンディング材とシリコーンゴムとの界面に空気が残留し、この空気がボンディングワイヤの断線やリーク発生の原因になる場合もあり、この点も未解決の課題となっていた。
【０００４】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、配線基板上の半導体素子及びボンディングワイヤを覆った状態で封止するためのシリコーン系樹脂中に気泡が残った状態になることを未然に防止できて、その気泡に起因した不具合の発生を効果的に防止できるようになる半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載した半導体装置の製造方法によれば、半導体素子をダイボンディング材を使用して配線基板上にダイボンディングした後に、当該半導体素子及び配線基板間をボンディングワイヤにより接続する実装工程、上記ダイボンディング材にその表面凹凸を埋め且つ表面濡れ性を高めるための表面処理剤を塗布する塗布工程、上記半導体素子及びボンディングワイヤをシリコーン系樹脂により被覆する被覆工程が順次行われ、この後に、前記シリコーン系樹脂を硬化させるキュア工程が実行される。このように、半導体素子のためのダイボンディング材の表面凹凸を埋めると共にその表面濡れ性を高めるための表面処理剤が塗布されていた場合には、上記ダイボンディング材とこれを被覆するように設けられる封止用シリコーン系樹脂との界面に空気が残留する可能性が低くなるものであり、結果的に、シリコーン系樹脂内に残置された気泡に起因してボンディングワイヤが断線したり、リークが発生したりするなどの不具合を効果的に防止できるようになる。
【０００６】
請求項２に記載した手段によれば、半導体素子のダイボンディング材と前記封止用のシリコーン系樹脂との間に、そのダイボンディング材の表面凹凸を埋め且つ表面濡れ性を高めるための表面処理剤が介在された構成となっているから、上記ダイボンディング材とこれを被覆するように設けられる封止用シリコーン系樹脂との界面に空気が残留する可能性が低くなるものであり、結果的に、シリコーン系樹脂内に残置された気泡に起因してボンディングワイヤが断線したり、リークが発生したりするなどの不具合を効果的に防止できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１実施例について図１及び図２を参照しながら説明する。図１には、本実施例で対象とする樹脂封止型半導体装置の模式的な断面構造が示されている。この図１において、半導体素子としてのＩＣチップ１は、セラミック基板２（本発明でいう配線基板に相当）上にダイボンディングされるものであり、このときのダイボンディング材としては例えばＡｇフィラーを充填したエポキシ系の接着剤３が使用される。上記ＩＣチップ１は、セラミック基板２上に形成された配線パターン４に対し、Ａｕなどより成るボンディングワイヤ５により接続される。尚、上記配線パターン４はＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどを使用して構成される。
【０００８】
セラミック基板２上には、配線パターン４を部分的に覆うようにして絶縁保護用の焼成ガラス６が形成されると共に、ＩＣチップ１及びボンディングワイヤ５を被覆するようにして封止用の熱硬化型シリコーンゴム７（本発明でいうシリコーン系樹脂に相当）が設けられるものであり、これにより樹脂封止型半導体装置８が完成される構成となっている。
【０００９】
上記のような樹脂封止型半導体装置８は、配線パターン４及び焼成ガラス６が形成されたセラミック基板２を用意した上で、図２に示すように、実装工程Ａ１、脱泡工程Ａ２及びキュア工程Ａ３を順次実行することにより製造されるものであり、以下、各工程Ａ１〜Ａ３の具体的内容について説明する。
【００１０】
まず、実装工程Ａ１では、ＩＣチップ１をセラミック基板２の所定位置に接着剤３を介してダイボンディングした後に、当該ＩＣチップ１と配線パターン４との間をボンディングワイヤ５によって接続する。
【００１１】
脱泡工程Ａ２では、セラミック基板２上に、ＩＣチップ１及びボンディングワイヤ５を被覆した状態となるように熱硬化型シリコーンゴム７を塗布した後に、そのセラミック基板２を減圧雰囲気（例えば−７０ｍＨｇ）内に所定時間（例えば１０分）だけ放置することによって、上記シリコーンゴム７内の気泡を離脱させる。
【００１２】
そして、キュア工程Ａ３では、熱硬化型シリコーンゴム７をその硬化温度以上に設定されたキュア温度で１時間程度加熱することにより、当該シリコーンゴム７を硬化させる。
【００１３】
上記した本実施例によれば、キュア工程Ａ３に先立って、熱硬化型シリコーンゴム７が塗布された状態のセラミック基板２を減圧雰囲気内に放置して当該シリコーンゴム７内の気泡を離脱させるという脱泡工程Ａ２が行われるから、その後のキュア工程Ａ３においてシリコーンゴム７が硬化のために加温される場合であっても、そのシリコーンゴム７内に気泡が残置されたままになる可能性が低くなるものであり、結果的に、熱硬化型シリコーンゴム７内に残置された気泡に起因してボンディングワイヤ５が断線したり、リークが発生したりするなどの不具合を効果的に防止できるようになる。
【００１４】
尚、上記実施例では、脱泡工程Ａ２での温度条件について言及しなかったが、例えば、脱泡工程Ａ２において熱高硬化型シリコーンゴム７をその硬化温度より低く設定された温度に加温する構成としても良く、このように構成した場合には、熱硬化型シリコーンゴム７の硬化が抑止された状態で当該シリコーンゴム７内からの気泡の離脱が促進されるようになり、結果的に、残置気泡に起因した不具合の発生を確実に防止可能になる。
【００１５】
（第２の実施の形態）
図３及び図４には本発明の第２実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。即ち、この第２実施例では、模式的な断面構造を示す図３のように、ＩＣチップ１及びボンディングワイヤ５を被覆した状態で封止するためのシリコーン系樹脂として室温硬化型シリコーンゴム９を利用したことに特徴を有するものであり、斯様な室温硬化型シリコーンゴム９を室温雰囲気で硬化させることにより樹脂封止型半導体装置１０を完成させた点に特徴を有する。
【００１６】
上記のような樹脂封止型半導体装置１０は、配線パターン４及び焼成ガラス６が形成されたセラミック基板２を用意した上で、図４に示すように、実装工程Ｂ１、被覆工程Ｂ２及びキュア工程Ｂ３を順次実行することにより製造されるものであり、以下、各工程Ｂ１〜Ｂ３の具体的内容について説明する。
【００１７】
まず、実装工程Ｂ１では、ＩＣチップ１をセラミック基板２の所定位置に接着剤３を介してダイボンディングした後に、当該ＩＣチップ１と配線パターン４との間をボンディングワイヤ５によって接続する。
【００１８】
被覆工程Ｂ２では、ＩＣチップ１及びボンディングワイヤ５を室温硬化型シリコーンゴム９により被覆する。そして、キュア工程Ｂ３では、上記室温硬化型シリコーンゴム９が硬化するまで室温雰囲気に長時間放置することにより、当該シリコーンゴム９に空気中の湿気による縮合反応を生起させ、以てシリコーンゴム９を硬化させる。
【００１９】
上記した本実施例によれば、キュア工程Ｂ３においてシリコーンゴム９が加温されることがないため、そのシリコーンゴム９中に存在する気泡が膨張した状態で残置されるという現象が発生することがなくなり、結果的に、シリコーンゴム９内に膨張状態で残置される気泡に起因したボンディングワイヤ５の断線やリークの発生を招くことがなくなるものである。
【００２０】
（第３の実施の形態）
図５及び図６には本発明の第３実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。即ち、この第３実施例では、模式的な断面構造を示す図５のように、ＩＣチップ１のダイボンディング材として、封止用のシリコーンゴム７と同じ材質のシリコーンゴム１１を利用したことに特徴を有するものであり、斯様なシリコーンゴム１１をダイボンディング材としたＩＣチップ１並びにボンディングワイヤ５をシリコーンゴム７により被覆して封止することによって樹脂封止型半導体装置１２を完成させた点に特徴を有する。尚、上記ダイボンディング用のシリコーンゴムに導電性が必要な場合には、Ａｇなどの導電性フィラーを充填すれば良いものである。
【００２１】
上記のような樹脂封止型半導体装置１２は、配線パターン４及び焼成ガラス６が形成されたセラミック基板２を用意した上で、図６に示すように、実装工程Ｃ１、被覆工程Ｃ２及びキュア工程Ｃ３を順次実行することにより製造されるものであり、以下、各工程Ｃ１〜Ｃ３の具体的内容について説明する。
【００２２】
まず、実装工程Ｃ１では、ＩＣチップ１をセラミック基板２の所定位置にシリコーンゴム１１を介してダイボンディングした後に、当該ＩＣチップ１と配線パターン４との間をボンディングワイヤ５によって接続する。
【００２３】
被覆工程Ｃ２では、ＩＣチップ１及びボンディングワイヤ５を熱硬化型シリコーンゴム７により被覆する。そして、キュア工程Ｃ３では、シリコーンゴム７をその硬化温度以上に設定されたキュア温度で１時間程度加熱することにより、当該シリコーンゴム７を硬化させる。
【００２４】
上記した本実施例によれば、ＩＣチップ１のためのダイボンディング材として、封止用のシリコーンゴム７と同一の材質のシリコーンゴム１１を使用する構成となっているから、それらシリコーンゴム７及び１１の界面に空気が残留する可能性が低くなるものであり、結果的に、封止用のシリコーンゴム７内に残置された気泡に起因してボンディングワイヤ５が断線したり、リークが発生したりするなどの不具合を効果的に防止できるようになる。
【００２５】
（第４の実施の形態）
図７及び図８には本発明の第４実施例が示されており、以下これについて前記第１実施例と異なる部分のみ説明する。即ち、この第４実施例では、模式的な断面構造を示す図７のように、ＩＣチップ１のダイボンディング材である接着剤３（Ａｇフィラーを充填したエポキシ系接着剤）と、封止用のシリコーンゴム７との間に、その接着剤３の表面凹凸を埋め且つ表面濡れ性を高めるための表面処理剤としてシランカップリング剤１３を介在させた状態の樹脂封止型半導体装置１４を形成した点に特徴を有する。
【００２６】
上記樹脂封止型半導体装置１４は、配線パターン４及び焼成ガラス６が形成されたセラミック基板２を用意した上で、図８に示すように、実装工程Ｄ１、塗布工程Ｄ２、被覆工程Ｄ３及びキュア工程Ｄ４を順次実行することにより製造されるものであり、以下、各工程Ｄ１〜Ｄ４の具体的内容について説明する。
【００２７】
まず、実装工程Ｄ１では、ＩＣチップ１をセラミック基板２の所定位置に接着剤３を介してダイボンディングした後に、当該ＩＣチップ１と配線パターン４との間をボンディングワイヤ５によって接続する。
【００２８】
塗布工程Ｄ２では、接着剤３にその表面凹凸を埋め且つ表面濡れ性を高めるためのシランカップリング剤１３を塗布する。
【００２９】
被覆工程Ｄ３では、ＩＣチップ１及びボンディングワイヤ５を熱硬化型シリコーンゴム７により被覆する。そして、キュア工程Ｄ４では、シリコーンゴム７をその硬化温度以上に設定されたキュア温度で１時間程度加熱することにより、当該シリコーンゴム７を硬化させる。
【００３０】
上記した本実施例によれば、ＩＣチップ１をダイボンディングするための接着剤３の表面に、その表面凹凸を埋めると共に表面濡れ性を高めるためのシランカップリング剤１３が塗布されているから、接着剤３とこれを被覆するように設けられる封止用シリコーンゴム７との界面に空気が残留する可能性が低くなるものであり、結果的に、シリコーンゴム７内に残置された気泡に起因してボンディングワイヤ５が断線したり、リークが発生したりするなどの不具合を効果的に防止できるようになる。
【００３１】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。第３及び第４実施例において、封止用のシリコーンゴム７に代えて、第２実施例のような室温硬化型のシリコーンゴム９を利用する構成とすることもできる。第４実施例におけるシランカップリング材１３を第１ないし第３実施例の構成において同様に設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施例を示す樹脂封止型半導体装置の模式的断面図
【図２】製造方法を説明するための流れ図
【図３】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図４】図２相当図
【図５】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図６】図２相当図
【図７】本発明の第４実施例を示す図１相当図
【図８】図２相当図
【符号の説明】
【００３３】
１はＩＣチップ（半導体素子）、２はセラミック基板（配線基板）、３は接着剤（ダイボンディング材）、５はボンディングワイヤ、７は熱硬化型シリコーンゴム（シリコーン系樹脂）、８は樹脂封止型半導体装置、９は室温硬化型シリコーン樹脂、１０は樹脂封止型半導体装置、１１はシリコーンゴム（ダイボンディング材）、１２は樹脂封止型半導体装置、１３はシランカップリング剤（表面処理材）、１４は樹脂封止型半導体装置を示す。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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