(57)【要約】【課題】ハンダ全体の組成を変えることなく、ウエハ裏面にハンダシートを強固に接着できるようにする。【解決手段】Ｓｎ濃度を６ｗｔ％未満とする第１のハンダ層８とＳｎ濃度を７ｗｔ％以上とする第２のハンダ層９とを有するハンダシート１０を構成する工程と、ハンダシート１０をその第２のハンダ層がウエハ１２の裏面に接合する状態で熱圧着させる工程と、ハンダシート１０が圧着されたウエハ１２をハンダシート１０とともにダイシングして半導体素子１２ａ及びハンダ片１０ａを形成する工程と、ダイシングされた半導体素子１２ａを前記ハンダ片１０ａを介してリードフレームにダイボンディングする工程とを具備する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｎ濃度を６ｗｔ％未満とする第１のハンダ層とＳｎ濃度を７ｗｔ％以上とする第２のハンダ層とを有するハンダシートを構成する工程と、
前記ハンダシートをその第２のハンダ層がウエハの裏面に接合する状態で熱圧着させる工程と、
前記ハンダシートが圧着されたウエハを前記ハンダシートとともにダイシングして半導体素子及びハンダ片を形成する工程と、
前記ダイシングされた半導体素子をハンダ片を介してリードフレームにダイボンディングする工程と、
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１及び第２のハンダ層は、ＰｂＳｎ系ハンダ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】
前記第１及び第２のハンダ層の組成は、Ｐｂ、Ｓｎ以外にＣｕ、Ａｇ、Ｓｂのうち少なくとも１種類以上が合計で１０ｗｔ％以下含まれてい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】
前記ハンダシートは、真空中で、ハンダ融点以下の温度で加圧され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】
Ｓｎ濃度を６ｗｔ％未満とする第１のＰｂＳｎ系ハンダとＳｎ濃度を７ｗｔ％以上とする第２のＰｂＳｎ系ハンダとを有するハンダシートを構成する工程と、
前記ハンダシートをその第２のＰｂＳｎ系ハンダがウエハの裏面に接合する状態で熱圧着させる工程と、
前記ハンダシートが圧着されたウエハを前記ハンダシートとともにダイシングして半導体素子及びハンダ片を形成する工程と、
前記ダイシングされた半導体素子をハンダ片を介してリードフレームにダイボンディングする工程と、
前記ダイボンディングされた半導体素子と前記リードフレームとをワイヤで結線する工程と、
前記半導体素子、ワイヤを全体的に覆うようにモールド材でモールドする工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、パワートランジスタ、パワーＩＣの製造工程におけるダイボンディングに係わり、特に、ウエハ裏面へ供給されるハンダシートの構造及びその供給技術を改良した半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ウエハの裏面へハンダを供給する方法としては、蒸着法が用いられている。しかし、蒸着法ではハンダの成膜速度が遅いため、蒸着時間が長くかかり、供給するハンダ厚さとしては生産性を考慮すると１０μｍ以上は困難となっている。
【０００３】
また、ウエハをダイシングして半導体素子を作成する際に、その素子サイズが５ｍｍ角以上の大面積素子になると、ダイボンド材としてのハンダに応力緩和性が求められる。このため、ハンダの厚さとしては１０μｍ〜６０μｍが必要となる。従って、蒸着法でのハンダ供給では対応できないものとなっている。
【０００４】
そこで、図６（ａ）に示すように、ハンダシート２１を用意し、このハンダシート２１を図６（ｂ）に示すように、ウエハ２２の裏面に対向させ、図６（ｃ）に示すように、ウエハ２２の裏面に積層して減圧熱プレスで接着することによりハンダを一括供給する方法が考案されている。
【０００５】
図７は、上記したハンダシート２１を用いての半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【０００６】
まず、ハンダシート２１を作製し（ステップＳ１１）、このハンダシート２１をウエハ２２の裏面に積層し（ステップＳ１２）、ついで、ハンダシート２１を熱圧着プレスによりウエハ２２の裏面に熱圧着する（ステップＳ１３）。こののち、ウエハ２２をハンダシート２１とともに、ダイシングして半導体素子を作成し（ステップＳ１４）、この半導体素子をリードフレームにダイボンデンィングする（ステップＳ１５）。ついで、半導体素子をワイヤでリードフレームに結線してワイヤボンディングし（ステップＳ１６）、こののち、樹脂で半導体素子をモールドして（ステップＳ１７）半導体装置の製造を終える。
【０００７】
ところで、従来のハンダシート２１の製造方法は、図６（ａ）に示すように、めっき基材であるＳＵＳ板２４に所望の組成のハンダをめっき処理してハンダシート２１を作成したのち、このハンダシート２１をＳＵＳ板２４から剥離し、もしくは、圧延により所望の組成のハンダシートを製造している。
【０００８】
そして、上記したように、ハンダシート２１とウエハ２２を積層して減圧熱プレスを行い、ハンダシート２１とウエハ２２とを熱圧着させることにより、ウエハ２２の裏面にハンダを供給する。この方法によれば、ハンダシート２１の厚さを任意の厚さに作製することにより、任意のハンダ量の供給が可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特願２００１−２９０７２７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように製造されたハンダシート２１を用いて熱圧着を行うと、ウエハ２２とハンダシート２１との接着強度が弱いという問題があった。接着強度が弱いとダイシング時に、ハンダシート２１が剥離するという不具合が生じる。
【００１１】
ところで、ウエハ２２の裏面にはＡｕが蒸着がされており、ハンダシート２１とウエハ２２の裏面の接着強度は、ハンダ中のＳｎの濃度に依存し、Ｓｎの濃度が高くなると接着強度が強くなる。
【００１２】
しかし、パワートランジスタ、パワーＩＣのダイボンド材としては融点が３００℃以上のハンダが必要とされるため、ＰｂＳｎ系ハンダシート全体としてのＳｎ濃度は約６％以下であることが求められ、満足な接着強度を得ることができないものとなっていた。
【００１３】
本発明は、上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、ハンダ全体の組成を変えることなく、ウエハ裏面にハンダシートを強固に接着できるようにした半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載のものは、Ｓｎ濃度を６ｗｔ％未満とする第１のハンダ層とＳｎ濃度を７ｗｔ％以上とを有する第２のハンダ層を積層してハンダシートを構成する工程と、前記ハンダシートをその第２のハンダ層がウエハの裏面に接合する状態で熱圧着させる工程と、前記ハンダシートが圧着されたウエハを前記ハンダシートとともにダイシングして半導体素子及びハンダ片を形成する工程と、前記ダイシングされた半導体素子をハンダ片を介してリードフレームにダイボンディングする工程とを具備する。
【００１５】
請求項５記載のものは、Ｓｎ濃度を６ｗｔ％未満とする第１のＰｂＳｎ系ハンダとＳｎ濃度を７ｗｔ％以上とする第２のＰｂＳｎ系ハンダとを有するハンダシートを構成する工程と、前記ハンダシートをその第２のＰｂＳｎ系ハンダがウエハの裏面に接合する状態で熱圧着させる工程と、前記ハンダシートが圧着されたウエハを前記ハンダシートとともにダイシングして半導体素子及びハンダ片を形成する工程と、前記ダイシングされた半導体素子をハンダ片を介してリードフレームにダイボンディングする工程と、前記ダイボンディングされた半導体素子と前記リードフレームとをワイヤで結線する工程と、前記半導体素子、ワイヤを全体的に覆うようにモールド材でモールドする工程とを具備する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態である半導体装置を示す概略的構成図である。
【００１８】
図中１ａは半導体素子で、この半導体素子１ａはハンダ片１０ａを介してフレーム３にダイボンディングされている。半導体素子１ａはワイヤ４を介してフレーム３に結線され、樹脂５により全体的にモールドされている。
【００１９】
次に、上記した半導体装置の製造方法について図２及び図３さらに図４のフローチャートに基づいて説明する。
【００２０】
まず、図２（ａ）に示すように、めっき基材であるＳＵＳ板６上にＰｂ２Ｓｎめっき（以下、第１のハンダ層という）８を２７．８μｍ施す（ステップＳ１）。こののち、図２（ｂ）に示すように、第１のハンダ層８上にＳｎめっき（以下、第２のハンダ層という）９を２．２μｍ施して厚さ３０μｍのハンダシート１０を構成する（ステップＳ２）。
【００２１】
この２層のハンダシート１０の組成および厚さの構成としては、２層のハンダ層８，９が溶融して均一になった時に、ハンダ全体のＳｎ濃度が６ｗｔ％以下になるように構成されていればよい。例えばＰｂ２Ｓｎを１８．３μｍ、Ｐｂ２０Ｓｎを１１，７μｍとする２層構成や、Ｐｂを２７．３μｍ、Ｓｎを２．７μｍとする２層構成であってもよい。
【００２２】
また、めっき基材としてはＳＵＳ板６に限らず、めっき後にハンダシート１０が剥離し易い材質であればよく、例えば、ＡｌやＴｉであってもよい。
【００２３】
このようにハンダシート１０を構成したのち、図２（ｃ）に示すように、ハンダシート１０をＳＵＳ板６から剥離する（ステップＳ３）。ハンダシート１０の全体の厚さとしては、１０μｍ〜６０μｍの範囲が適当である。
【００２４】
ついで、図２（ｄ）に示すように、ハンダシート１０のＳｎ濃度の高い第２のハンダ層９の上面をウエハ１２の裏面に対向させ（ステップＳ４）、減圧熱プレスを行う（ステップＳ５）。
【００２５】
この減圧熱プレス加工は、図５に示すようなプレス装置１４の加圧部によって行なわれる。
【００２６】
即ち、ヒーターを内蔵して対向配置される下型１５と上型１６との間に、ハンダシート１０、ウエハ１２を積み重ねた状態で位置合わせし、下型１５、上型１６の双方にそれぞれ、順次、クラフト紙１７、ＳＵＳ板１８、ＰＴＦＥ樹脂の緩衝材１９を配置し、ハンダシート１０、ウエハ１２を緩衝材１９介して積層状態のまま、真空中で、なおかつ、ハンダ融点以下の温度、例えば２１０℃で加圧（５０〜１５０ｋｇ／ｃｍ２）する。
【００２７】
加圧時間は５〜１５分である。この減圧熱プレスにより、図２（ｅ）に示すように、ハンダシート１０がウエハ１２に熱圧着される。
【００２８】
このように、ハンダシート１０をウエハ１２に熱圧着したのち、図２（ｆ）に示すように、ウエハ１２をハンダシート１０とともに素子サイズにダイシングする（ステップＳ６）。そして、このダイシングにより個片化された半導体素子１２ａのハンダ片１０ａを図３（ａ）に示すようにリードフレーム３に対向させ、図３（ｂ）に示すようにリードフレーム３にダイボンディングする（ステップＳ７）。
【００２９】
ダイボンディング工程では、リードフレーム３が加熱されて、ハンダ片１０ａが溶融し、ハンダ片１０ａ中のＳｎの濃度は均一になる。本実施例の場合、Ｓｎ濃度は６ｗｔ％になる。
【００３０】
こののち、図３（ｃ）に示すように、ＡｕワイヤもしくはＡｌワイヤ４でワイヤボンディングし（ステップＳ８）、図３（ｄ）に示すように、樹脂５で全体的にモールドする（ステップＳ９）。以上の工程により半導体装置が得られる。
【００３１】
上記したように製造した半導体装置を用いて温度サイクル試験を行ったところ、１０００サイクル経過後も、規定の電気特性を有することを確認した。
【００３２】
表１は、Ｓｎ濃度の異なるハンダシートを用いて、ダイシング時におけるハンダシートの剥離不良を評価した結果を示すものである。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
この表１からも分かるように、Ｓｎの濃度が高いハンダシートは良好な接着性を示し、Ｓｎ濃度７ｗｔ％以上のハンダシートでは剥離の問題が発生しない。
【００３５】
そこで、本発明では、ハンダシート１０をＳｎ濃度が６ｗｔ％未満の第１のハンダ層８とＳｎ濃度が７ｗｔ％以上の第２のハンダ層９の２層構造にし、Ｓｎ濃度の高い第２のハンダ層９の面をウエハ裏面に接合して減圧熱プレスしている（ただし、ハンダ全体としてはＳｎ濃度６ｗｔ％以下に制御されている）。
【００３６】
従って、ウエハ裏面とハンダシート１０とを強固に接着でき、ダイシング時におけるハンダシート１０の剥離を防止することができる。
【００３７】
また、ダイシングされた半導体素子１２ａを、図３（ｂ）に示すように、ハンダ片１０ａを介して加熱したリードフレーム３にダイボンディングすると、ハンダ片１０ａが溶融し、ハンダ片１０ａ中のＳｎ濃度が均一となる。ハンダ片１０ａの組成は全体としてＳｎ濃度６ｗｔ％以下に制御されているため、３００℃以上の融点を有し、後工程でハンダ片１０ａが再溶融することはない。
【００３８】
なお、本発明は、上記一実施の形態に限られるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形実施可能なことは勿論である。
【００３９】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ハンダシートとウエハ裏面とを強固に接着することができ、ダイシング時に剥離することがない。
【００４１】
また、ダイボンディング後のハンダ片の融点を所定温度（３００℃）以上に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置を示す構成図。
【図２】同半導体装置の製造工程を示す図。
【図３】同半導体装置の製造工程を示す図。
【図４】同半導体装置の製造工程を示すフローチャート図。
【図５】同半導体装置の製造に用いらるウエハとハンダシートとを接着させるためのプレス装置を示す構成図。
【図６】従来の半導体装置の製造工程を示す図。
【図７】従来の半導体装置の製造工程を示すフローチャート図。
【符号の説明】
３…リードフレーム、８…第１のＰｂＳｎ系ハンダ（第１のハンダ層）、９…第２のＰｂＳｎ系ハンダ（第２のハンダ層）、１０…ハンダシート、１０ａ…ハンダ片、１２…ウエハ、１２ａ…半導体素子。
【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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