(57)【要約】【課題】、ワイヤのダメージを防いだ半導体装置及び絶縁層生成方法を提供する。【解決手段】リードフレーム１には、外部接続用のリード１１Ｂが設けられている。半導体チップ２は、その表面２１に電極２２Ｂが設けられる。半導体チップ２は、その裏面２３とリードフレーム１の表面１３とが対向するように、リードフレーム１上に搭載される。ワイヤ３Ｂは、半導体チップ２の電極２２Ｂとリードフレーム１の表面１３とにワイヤボンダされ半導体チップ２とリードフレーム１とを電気的に接続する。絶縁層８は、半導体チップ２の裏面２３とリードフレーム１との間に設けられている。絶縁層８は、その厚さＤが１０μｍ以内となるように設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部接続用のリードが設けられた導電性のリードフレームと、その表面に電極が設けられると共にその裏面と前記リードフレームの表面とが対向するように、前記リードフレーム上に搭載されるチップ部品と、前記チップ部品の電極と前記リードフレームの表面とにワイヤボンダされ前記チップ部品と前記リードフレームとを電気的に接続するワイヤと、前記チップ部品の裏面と前記リードフレームとの間に設けられた絶縁層とを備えた半導体装置において、
前記絶縁層が、その厚さが１０μｍ以内となるように設けられた
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置が備えている前記チップ部品の裏面に前記絶縁層を生成する絶縁層生成方法であって、
前記チップ部品の表面に保護膜を生成する工程と、
前記チップ部品の表面をスピンステージに向けて前記スピンステージ上に前記チップ部品を搭載する工程と、
前記チップ部品に前記絶縁層の材料を塗布した状態で前記スピンステージにより前記チップ部品を回転させて前記チップ部品の裏面に前記絶縁層を形成する工程と、
前記保護膜を剥離する工程と、
を順次行うことを特徴とする絶縁層の製造方法。
【請求項３】
前記保護膜が、加熱又は光照射が行われると剥離する材料で形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の絶縁層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に、外部接続用のリードが設けられた導電性のリードフレームと、その表面に電極が設けられると共にその裏面と前記リードフレームの表面とが対向するように、前記リードフレーム上に搭載されるチップ部品と、前記チップ部品の電極と前記リードフレームの表面とにワイヤボンダされ前記チップ部品と前記リードフレームとを電気的に接続するワイヤと、前記チップ部品の裏面と前記リードフレームとの間に設けられた絶縁層とを備えた半導体装置及び絶縁層の生成方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
上述した従来の半導体装置を、図１及び図４を参照して以下説明する。同図に示すように、半導体装置は、導電性のリードフレーム１と、半導体チップ２（チップ部品）と、封止部材３とを備えている。リードフレーム１は、外部接続用の例えば３つのリード１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、半導体チップ２を搭載する搭載部１２とが設けられている。搭載部１２は、リード１１Ａと一体に設けられている。
【０００３】
半導体チップ２は、表面２１に例えば３つの電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが設けられている。半導体チップ２は、裏面２３とリードフレーム１の表面１３とが対向するように、リードフレーム１上に搭載されている。封止部材３は、樹脂などから構成され、リード１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの先端を外部に露出させた状態でリードフレーム１及び半導体チップ２を封止する。
【０００４】
また、半導体装置は、半導体チップ２の電極２２Ａとリードフレーム１の表面１３とにワイヤボンダされ半導体チップ２とリードフレーム１とを電気的に接続する金属製のワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃとを備えている。ワイヤ３Ａは、リード１１Ａと電極２２Ａとを接続している。ワイヤ３Ｂは、リード１１Ｂと電極２２Ｂとを接続している。ワイヤ３Ｃは、リード１１Ｃと電極２２Ｃとを接続している。
【０００５】
上述したように図１に示すように、搭載部１２がリード１１Ａと一体に設けられている。このため、搭載部１２の電位は、リード１１Ａに接続される電極２２Ａの電位（例えば電源電圧）と等しくなる。一方、半導体チップ２の裏面２３の電位は、電極２２Ｂの電位（例えば接地電位）と等しくなることがある。このため、半導体チップ２の裏面２３をリードフレーム１の搭載部１２上に直接、載せるとショートが発生してしまう。
【０００６】
そこで、図４に示すように、リードフレーム１と半導体チップ２との間に絶縁シート４を設けていた。ところで、上述した半導体チップ２は、図５に示すように複数の半導体チップ２を設けた半導体基板５をステージ６上に搭載して、ブレード７によりダイシング（切断）して得ている。上記絶縁シート４は、ダイシング前の半導体板５の裏面に貼り付けて設けていた。
【０００７】
しかしながら、上述した絶縁シート４を貼り付けた半導体装置では、ワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ部分にダメージが生じることがあった。この原因について発明者らが調べたところ、以下のことがわかった。超音波振動を付与してワイヤ３Ａ〜３Ｃと電極２２Ａ〜２２Ｃとを融着するワイヤボンダを行うと、半導体チップ２に熱とＹ１方向の圧力がかけられる。
【０００８】
上記熱が絶縁シート４に伝わり、絶縁シート４が溶解する。このとき、Ｙ１方向の圧力により半導体チップ２がリードフレーム１に近づく方向に沈んでしまう。上記絶縁シートは、約５０μｍもの厚さがある。従って、ワイヤボンダ時に半導体チップ２が絶縁シートの厚内で大きく上下してしまい、ワイヤ３Ａ〜３Ｃが図４中、点線で示すようにねた状態で取り付けられてしまう。このため、半導体チップ２側でワイヤ３Ａ〜３Ｃがダメージを受けるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、ワイヤのダメージを防いだ半導体装置及び絶縁層生成方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、外部接続用のリードが設けられた導電性のリードフレームと、その表面に電極が設けられると共にその裏面と前記リードフレームの表面とが対向するように、前記リードフレーム上に搭載されるチップ部品と、前記チップ部品の電極と前記リードフレームの表面とにワイヤボンダされ前記チップ部品と前記リードフレームとを電気的に接続するワイヤと、前記チップ部品の裏面と前記リードフレームとの間に設けられた絶縁層とを備えた半導体装置において、前記絶縁層が、その厚さが１０μｍ以内となるように設けられたことを特徴とする半導体装置に存する。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、絶縁層が、その厚さが１０μｍ以内となるように設けているので、ワイヤボンダ時の半導体チップの上下移動をワイヤーダメージのない範囲に小さくすることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置が備えている前記チップ部品の裏面に前記絶縁層を生成する絶縁層生成方法であって、前記チップ部品の表面に保護膜を生成する工程と、前記チップ部品の表面をスピンステージに向けて前記スピンステージ上に前記チップ部品を搭載する工程と、前記チップ部品に前記絶縁層の材料を塗布した状態で前記スピンステージにより前記チップ部品を回転させて前記チップ部品の裏面に前記絶縁層を形成する工程と、前記保護膜を剥離する工程と、を順次行うことを特徴とする絶縁層の製造方法に存する。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、チップ部品の表面に保護膜を形成した状態でスピンステージに搭載することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、前記保護膜が、加熱又は光照射が行われると剥離する材料で形成されていることを特徴とする請求項２記載の絶縁層の製造方法に存する。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、保護膜が、加熱又は光照射が行われると剥離する材料で形成されているので、保護膜を剥離する工程でダメージが加えられることがない。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように請求項１記載の発明は、ワイヤボンダ時の半導体チップの上下移動をワイヤーダメージのない範囲に小さくすることができるので、ワイヤのダメージを防ぐことができる。
【００１７】
請求項２記載の発明は、チップ部品の表面に保護膜を形成した状態でスピンステージに搭載することができるので、チップ部品の表面にダメージを与えることなく薄膜の絶縁層を形成することができる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、保護膜を剥離する工程でダメージが加えられることがないので、チップ部品にダメージを与えることなく薄膜の絶縁層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の半導体装置について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の半導体装置の一実施の形態を示す概念図である。図２は、図１の半導体装置のＩ−Ｉ線断面図である。同図に示すように、半導体装置は、導電性のリードフレーム１と、半導体チップ２（チップ部品）と、封止部材３とを備えている。リードフレーム１は、外部接続用の例えば３つのリード１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃと、半導体チップ２を搭載する搭載部１２とが設けられている。搭載部１２は、リード１１Ａと一体に設けられている。
【００２０】
半導体チップ２は、表面２１に例えば３つの電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが設けられている。半導体チップ２は、裏面２３とリードフレーム１の表面１３とが対向するように、リードフレーム１上に搭載されている。封止部材３は、樹脂などから構成され、リード１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの先端を外部に露出させた状態でリードフレーム１及び半導体チップ２を封止する。
【００２１】
また、半導体装置は、半導体チップ２の電極２２Ａとリードフレーム１の表面１３とにワイヤボンダされ半導体チップ２とリードフレーム１とを電気的に接続する金属製のワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃとを備えている。ワイヤ３Ａは、リード１１Ａと電極２２Ａとを接続している。ワイヤ３Ｂは、リード１１Ｂと電極２２Ｂとを接続している。ワイヤ３Ｃは、リード１１Ｃと電極２２Ｃとを接続している。
【００２２】
また、半導体装置は、半導体チップ２とリードフレーム１との間に絶縁層８が設けられている。絶縁層８は、半導体チップ２とリードフレーム１との絶縁を確保できる厚さＤに設けられている。そして、絶縁層８は、その厚さＤが１０μｍ以内に設けられている。
【００２３】
このように、絶縁層８が、その厚さが１０μｍ以内、例えば３μｍとなるように設けているので、ワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃをワイヤボンダ際に半導体チップ２の上下移動を１０μｍ以内と小さくすることができ、ワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのダメージを防ぐことができる。
【００２４】
また、本発明の発明者らは、前述した本発明品において絶縁層８の厚さＤを２５μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１０μｍ、７μｍ、５μｍ、３μｍと変化させたときに、径２０μｍ〜２５μｍのワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃをリードフレーム１にワイヤボンダした後に半導体チップ２の電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃにワイヤボンダしたときのワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのダメージの有無を実験して確認した。実験結果を表１に示す。
【表１】
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【００２５】
表１に示すように、厚さＤが２５μｍ、２０μｍのときはワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのダメージが確認された。厚さＤが１５μｍのときもワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのダメージが確認されたが、厚さＤが２５μｍ、２０μｍのときに比べるとダメージの程度は低くなった。一方、厚さＤが１０μｍ、７μｍ、５μｍ、３μｍのときはワイヤ３Ａ、３Ｂ、３Ｃのダメージは確認されなかった。
【００２６】
次に、上述した絶縁層８の生成方法について図３を参照して説明する。この絶縁層８は、半導体チップ２にダイシング（切断）する前の半導体基板５の状態で設ける。まず、半導体基板５の電極２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが設けている表面２１に保護膜９を生成する（図３（Ａ））。この保護膜９としては、加熱や光照射をすると発泡、伸縮、伸長して剥離される材料を用いる。
【００２７】
次に、半導体基板５の表面２１をスピンステージ１０に向けてスピンステージ１０上に半導体基板５を搭載する（図３（Ｂ））。その後、半導体基板５の裏面に絶縁層８の材料を塗布した状態でスピンステージ１０により半導体基板５を回転させて半導体基板５の裏面に絶縁層８を生成する（図３（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ））。このとき、絶縁層８が１０μｍ以内になるように、絶縁層８の材料の塗布量、スピンステージ１０による回転数を制御する。
【００２８】
なお、絶縁層８の材料としては、感光性ポリイミド、非感光性ポリイミド、感光性ポリベンゾオキサザール、非感光性ポリベンゾオキサザール或いは非導電性ポジレジストなどを用いる。その後、加熱又は光照射を行うと、保護膜９が発泡、伸長、伸縮して保護膜９が自己剥離する（図３（Ｅ））。なお、保護膜９の剥がれ跡があれば洗浄して落とす。
【００２９】
以上の絶縁層生成方法によれば、半導体チップ２の表面２１に保護膜９を形成した状態でスピンステージ１０に搭載することができるので、回路などが形成されている半導体チップ２の表面２１にダメージを与えることなく薄膜の絶縁層８を形成することができる。
【００３０】
また、保護膜９が、加熱又は光照射が行われると剥離する材料で形成されているので、保護膜９を剥離する工程でダメージが加えられることがない。
【００３１】
ところで、絶縁層８の材料として、感光性ポリイミド、非感光性ポリイミド、感光性ポリベンゾオキサザール、非感光性ポリベンゾオキサザール或いは非導電性ポジレジストを用いた場合、絶縁層８生成後に溶剤を飛ばすために、例えば９０℃から１１０℃の温度で半導体基板５をポストベークしている。
【００３２】
その後、ポリイミドやベンゾオキサザールを用いた場合は３５０°Ｃ程度で酸化を起こさないように気をつけながらベークして、安定した絶縁層８を得ている。非導電性ポジレジストの場合は更に低温でベークしている。
【００３３】
そこで、保護膜９としては、上記ポストベークやベークの温度で剥離する材料を用いれば、ポストベークやベークとは別に保護膜９を剥離するための加熱を行わなくてすみ、製造工程が簡単になる。なお、保護膜９の剥離のためのベーク雰囲気は不活性雰囲気あるいは真空状態であることが望ましい。
【００３４】
なお、上述した実施形態では、絶縁層８として、感光性ポリイミド、非感光性ポリイミド、感光性ポリベンゾオキサザール、非感光性ポリベンゾオキサザール或いは非導電性ポジレジストを用いていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、絶縁層８としては、非導電性ネガレジストや、ネガタイプの感光性ポリイミドおよび感光性ポリベンゾオキサザールを用いても良い。
【００３５】
ネガタイプのものは露光された場所が残るので非導電性ネガレジストや、ネガタイプの感光性ポリイミドおよび感光性ポリベンゾオキサザールで絶縁層８を形成した後に、半導体基板５の裏面２３全面を露光処理しなければならない。そして、その後、レジストの耐エッチング性の向上、接着性の改善、ピンホールの低減、脱ガスなどを目的としてポストベークを行う。通常１３０°Ｃ以上で行われる。このポストベーク時の温度で加熱すると剥離する材料を保護膜９として選んでおけば、ポストベークが終了した時すでに保護膜９は剥れている。
【００３６】
なお保護膜９の剥れ跡があれば洗浄することで落とすことができる。次に非導電性ネガレジストの安定化のためたとえば２００℃の熱処理を加える。ネガレジストを用いた場合の、露光処理にステッパーなどの露光装置を用いてもよい。または露光処理にＵＶキュア装置を使用してもよい。
【００３７】
ＵＶキュア装置は非導電性レジストを感光させる紫外光を照射する機能と熱処理を行う機能を持つ装置である。ＵＶ光で非導電性ネガレジストの架橋処理を行い、熱処理を行うことにより非導電性ネガレジスト中にあるカチオン（+イオン）を減らすことができる。
【００３８】
上述したＵＶキュア炉の熱処理の温度以下で自己剥離を行うタイプの保護膜９であれば、この保護膜９はＵＶキュア処理後に自動的に剥れているので次工程のＵＶキュア処理と保護膜９を剥離する工程とを別々に行わなくて済み、保護膜９を剥離工程を飛ばして次工程に進めることができる。
【００３９】
上述したＵＶキュア炉の熱処理温度では保護膜９が自己剥離しない場合は、さらに自己剥離を行うためのベーク処理を行わなければならない。ベーク温度は自己剥離が起こる温度以上、保護膜９の耐熱限界および絶縁層８の耐熱限界温度以下であり、この場合のベーク雰囲気は不活性ガスまたは真空であることが望ましい。
【００４０】
また、上述した実施形態では、保護膜９として加熱すると剥離する材料について主に説明していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、保護膜９としては、紫外光など光を照射すると剥離を起こす材料を用いてもよい。
【００４１】
この場合、保護膜９を剥離する工程において、保護膜９が剥離する波長の光（たとえば紫外光）を用い露光処理を行う。あとは同じである。露光装置あるいはUVキュア装置によって裏面の絶縁層８を露光しているとき表面の保護膜９には露光されない。この場合絶縁層８の露光あるいはUVキュア後に保護膜９側にたとえば紫外光照射を行うことで保護膜９が自己剥離を起こす。
【００４２】
具体的方法は露光装置で半導体基板５の裏面２３を露光処理を行った場合、ネガレジスト安定化のためのベークを行う。この場合、保護膜９の耐熱限界以下の温度であることが望ましい。次に裏返して再度半導体基板５の表面を露光処理を行うことにより今度は保護膜９が紫外光照射され自己剥離が起こる。UVキュア装置で半導体基板５の裏面２１の露光処理を行った後ベークを行わずに裏返してネガレジストの安定化と自己剥離が同時に行えるよう思えたが、実際のところ、ネガレジストが安定化されてないのでUVキュアのステージに貼りつついてしまい、ネガレジストがはげてしまう等の問題があった。
【００４３】
露光処理をUVキュア装置で行う場合はUVキュア処理時にネガレジスト安定化のための熱処理を同時に行う事ができるので、この処理後基板を裏返して露光処理またはＵＶキュア装置でのＵＶ照射を行えば自己剥離が実行される。もちろん専用の剥離用光照射装置を用意してもよい。
【００４４】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の半導体装置の一実施の形態を示す概念図である。
【図２】図１に示す半導体装置のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】図２に示す絶縁層の生成方法について説明するための説明図である。
【図４】従来の半導体装置の一例を示す断面図である。
【図５】半導体基板をチップにダイシングしている様子を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１              リードフレーム
２              半導体チップ（チップ部品）
３Ａ〜３Ｃ      ワイヤ
８              絶縁層
９              保護膜
１１Ａ〜１１Ｃ  リード
２２Ａ〜２２Ｃ  電極
【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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