(57)【要約】【課題】耐リフロー性の向上を図る。【解決手段】半導体チップ２と、半導体チップ２が搭載されたタブと、半導体チップ２の周囲に配置された複数のインナリードと、半導体チップ２のボンディング用のパッド２ａと前記インナリードとを接続するワイヤと、半導体チップ２や複数の前記ワイヤおよび前記インナリードを樹脂封止する封止体と、前記インナリードそれぞれと一体で繋がり、かつ前記封止体から外部に突出する複数のアウタリードとからなり、半導体チップ２のパッシベーション膜２ｄの端部に凹部２ｅが形成され、この凹部２ｅと前記封止体とが接触していることにより、前記封止体とパッシベーション膜２ｄの端部との密着性を向上させることができ、チップ主面の端部におけるパッシベーション膜２ｄと封止用樹脂との界面での剥離の発生を防止して半導体装置の耐リフロー性の向上を図ることができる。【選択図】    図２
2004200532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップを樹脂封止する封止体と、
前記半導体チップが搭載されたチップ搭載部とを有する半導体装置であって、
前記半導体チップの主面上に形成された表面保護膜の端部に段差部が形成され、前記封止体と前記表面保護膜の前記段差部とが接触していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップを樹脂封止する封止体と、
前記半導体チップが搭載されたチップ搭載部とを有する半導体装置であって、
前記半導体チップの主面上に形成された表面保護膜の端部の全周に亘って段差部が形成され、前記全周に亘って形成された前記段差部において角部端部の方が中央寄り端部より前記段差部が高密に形成され、前記封止体と前記表面保護膜の前記段差部とが接触していることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
半導体集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップを樹脂封止する封止体と、
前記半導体チップが搭載された板状のチップ搭載部であるタブと、
前記半導体チップの周囲に配置された複数の板状のリードとを有する半導体装置であって、
前記半導体チップの主面上に形成された表面保護膜の端部に段差部が形成され、前記封止体と前記表面保護膜の前記段差部とが接触していることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
半導体集積回路が形成された半導体チップと、
前記半導体チップを樹脂封止する封止体と、
前記半導体チップの主面より小さな面積のチップ搭載面を有し、前記半導体チップが、その端部が前記チップ搭載面から迫り出して前記チップ搭載面に搭載された板状のチップ搭載部であるタブと、
前記半導体チップの周囲に配置された複数の板状のリードとを有する半導体装置であって、
前記半導体チップの主面上に形成された表面保護膜の端部に段差部が形成され、前記封止体と前記表面保護膜の前記段差部とが接触していることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
主面上の表面保護膜の端部に段差部が形成された半導体チップを準備する工程と、
前記半導体チップをチップ搭載部に搭載する工程と、
前記半導体チップを樹脂封止して封止体を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法であって、
前記樹脂封止の際に前記半導体チップの前記表面保護膜の前記段差部と、前記封止体とが接触するように樹脂封止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、半導体製造技術に関し、特に、タブを有する樹脂封止型の半導体装置の耐リフロー性向上に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、樹脂封止型のパッケージ（半導体装置）では、各構成材料がそれぞれ異なった熱膨張係数を持つため、リフローなどの加熱が行われると熱応力が発生する。すなわち、異なった熱膨張係数を持つ半導体チップ、リードフレームおよびパッケージ材の各構成材料が互いに貼り合わされているため、各構成材料が拘束され、伸縮が自由に行えないことにより熱応力が発生する（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
香山晋、成瀬邦彦（監修）「実践講座ＶＬＳＩパッケージング技術（上）」日経ＢＰ社出版、１９９３年５月３１日（２０６〜２０７頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂封止型の半導体装置では、リフロー時の加熱によってタブや半導体チップの端部に熱応力が集中する。特に、タブを有する半導体装置では、タブの裏面側とチップ上とで封止体の容積に差がある（レジンバランスが悪い）と、封止体に反りが形成され、その結果、半導体チップの主面の端部に熱応力が集中する。さらに前記熱応力は、図１０の比較例のＳＯＰ１０のＰ部に示すように、主にチップ端部の角部に集中する。
【０００５】
その際、半導体チップ２の主面２ｂに、表面保護膜として封止用樹脂と密着性が弱いパッシベーション膜（例えば、タングステン膜など）２ｄ（図２参照）が形成されていると、半導体チップ２の端部の角部に熱応力が集中した際に、図１０に示すＱ部のように半導体チップ２の端部においてパッシベーション膜２ｄとレジンとの界面で剥離が発生することが問題となる。
【０００６】
その結果、半導体装置の耐リフロー性が低下するという問題が起こる。
【０００７】
本発明の目的は、耐リフロー性の向上を図る半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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、以下のとおりである。
【００１０】
本発明は、半導体集積回路が形成された半導体チップと、半導体チップを樹脂封止する封止体と、半導体チップが搭載されたチップ搭載部とを有しており、半導体チップの主面上に形成された表面保護膜の端部に段差部が形成され、封止体と表面保護膜の段差部とが接触しているものである。
【００１１】
また、本発明は、主面上の表面保護膜の端部に段差部が形成された半導体チップを準備する工程と、半導体チップをチップ搭載部に搭載する工程と、半導体チップを樹脂封止して封止体を形成する工程とを有しており、樹脂封止の際に半導体チップの表面保護膜の段差部と、封止体とが接触するように樹脂封止するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。
【００１３】
図１は本発明の実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す断面図、図２は図１に示す半導体装置に組み込まれる半導体チップの構造の一例を示す平面図とその角部の拡大部分平面図、図３は図２に示す半導体チップの表面保護膜の段差部の構造を示す拡大部分断面図、図４は図３に示す段差部の形成方法における表面保護膜の形成状態の一例を示す部分断面図、図５は図３に示す段差部の形成方法における表面保護膜のエッチング状態の一例を示す部分断面図、図６は図３に示す段差部の形成方法における表面保護膜の再形成状態の一例を示す部分断面図、図７および図８はそれぞれ本発明の実施の形態の半導体装置に組み込まれる変形例の半導体チップの構造を示す平面図とその角部の拡大部分平面図、図９は本発明の実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図、図１０は比較例の半導体装置におけるリフロー時のチップ／レジン界面剥離の発生状態を示す断面図である。
【００１４】
図１に示す本実施の形態の半導体装置は、樹脂封止型の半導体パッケージであり、本実施の形態では、前記半導体装置の一例として、チップ搭載部である板状のタブ１ｃを有し、このタブ１ｃ上に半導体チップ２が搭載されたＳＯＰ（Small Outline Package)５を取り上げて説明する。
【００１５】
ＳＯＰ５の構成について説明すると、半導体集積回路が形成された半導体チップ２と、半導体チップ２が搭載された板状のタブ１ｃと、半導体チップ２の周囲に配置された複数の板状のインナリード（リード）１ａと、図２に示す半導体チップ２のボンディング用のパッド２ａとこれに対応するインナリード１ａとを電気的に接続するワイヤ４と、半導体チップ２や複数のワイヤ４およびインナリード１ａを樹脂封止する封止体３と、インナリード１ａそれぞれと一体で繋がり、かつ封止体３から外部に突出する複数のアウタリード１ｂとから成る。
【００１６】
また、本実施の形態のＳＯＰ５に組み込まれた半導体チップ２は、封止用樹脂（レジン）と密着性が比較的弱い表面保護膜であるパッシベーション膜（例えば、タングステン膜など）２ｄが形成されているものであり、半導体チップ２の主面２ｂの端部付近、そのうちでも特に角部でパッシベーション膜２ｄと封止体３との剥離が起こり易い。
【００１７】
そこで、ＳＯＰ５の半導体チップ２には、図２および図３に示すように、その主面２ｂ上に形成された表面保護膜であるパッシベーション膜２ｄの端部全周に亘って凹部（段差部）２ｅが形成されている。本実施の形態では、半導体チップ２の主面２ｂのパッシベーション膜２ｄにおいてパッド列とエッジとの間の領域に、２本の枠状の窪みの段差部である凹部２ｅが並んで形成されている。
【００１８】
この凹部２ｅが形成されていることにより、封止体３のレジンが凹部２ｅ内に入り込んで封止体３とパッシベーション膜２ｄの凹部２ｅとが確実に接触し、これにより、封止体３とパッシベーション膜２ｄの端部との接触面積が増加するとともに、封止体３とパッシベーション膜２ｄの端部との食い付き力も向上するため、両者の密着性を向上させることができる。
【００１９】
したがって、半導体チップ２の主面２ｂの端部におけるパッシベーション膜２ｄと封止用樹脂の界面での剥離の発生を防止することができる。すなわち、図１０の比較例のＳＯＰ１０に示すように、チップ角部Ｐに剥離部Ｑが形成されることを防止できる。
【００２０】
その結果、ＳＯＰ５の耐リフロー性の向上を図ることができる。さらに、ＳＯＰ５の信頼性の向上を図ることができる。
【００２１】
なお、インナリード１ａ、アウタリード１ｂおよびタブ１ｃは、例えば、銅合金や鉄−ニッケル合金などから成る金属の薄板状のものであり、また、ワイヤ４は、例えば、金線などである。さらに、封止体３は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂などから形成されたものである。
【００２２】
また、半導体チップ２は、例えば、銀ペーストなどのダイボンド材７を介してタブ１ｃのチップ搭載面１ｄ上に固定されている。すなわち、半導体チップ２の裏面２ｃとタブ１ｃのチップ搭載面１ｄとがダイボンド材７を介して固定されている。
【００２３】
次に、図４〜図６を用いてパッシベーション膜２ｄへの凹部２ｅの形成方法について説明する。
【００２４】
なお、パッシベーション膜２ｄは、半導体ウェハ６の状態で形成する。
【００２５】
まず、素子やパッド２ａなどが形成された半導体ウェハ６の表面保護膜として、図４に示すパッシベーション膜２ｄを形成する。
【００２６】
続いて、凹部２ｅ形成箇所やパッド２ａ上に堆積されたパッシベーション膜２ｄを露光し、さらに、露光後、エッチングして図５に示すように、段差部形成箇所のパッシベーション膜２ｄを取り除く。
【００２７】
その後、図６に示すようにパッシベーション膜２ｄを再塗布して凹部２ｅを形成する。
【００２８】
凹部２ｅ形成完了後、ダイシングを行って個片チップ化する。
【００２９】
次に、本実施の形態のＳＯＰ５の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、主面２ｂ上のパッシベーション膜２ｄの端部に段差部である凹部２ｅが形成された図２に示すような半導体チップ２を準備する。
【００３１】
その後、リードフレーム（図示せず）のチップ搭載部であるタブ１ｃにダイボンド材７を介して半導体チップ２を固定する。
【００３２】
続いて、ワイヤボンディングを行って半導体チップ２のパッド２ａとこれに対応するインナリード１ａとを電気的に接続する。
【００３３】
その後、樹脂モールディングを行って、半導体チップ２、複数のワイヤ４およびインナリード１ａを樹脂封止して封止体３を形成する。
【００３４】
その際、封止用樹脂が半導体チップ２のパッシベーション膜２ｄの凹部２ｅに入り込むため、パッシベーション膜２ｄの凹部２ｅと封止体３とを確実に接触させることができる。
【００３５】
その結果、封止体３とパッシベーション膜２ｄの端部との接触面積が増加するとともに、封止体３とパッシベーション膜２ｄの端部との食い付き力も向上するため、両者の密着性を向上させることができる。
【００３６】
これによって、半導体チップ２の主面２ｂの端部におけるパッシベーション膜２ｄと封止体３の剥離の発生を防ぐことができ、ＳＯＰ５の耐リフロー性および信頼性の向上を図ることができる。
【００３７】
樹脂モールディング終了後、リードの切断・成形を行って、各パッケージに個片化するとともに、アウタリード１ｂをガルウィング状に曲げ成形して図１に示すＳＯＰ５の組み立て完了となる。
【００３８】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。
【００３９】
図７に示す変形例は、半導体チップ２の外周全周に亘って形成された凹部２ｅにおいて、角部の凹部２ｅを中央寄り端部より高密に形成したものである。すなわち、応力の集中し易い角部の凹部２ｅの密度を中央寄り端部より高くしたものであり、これにより、角部付近のパッシベーション膜２ｄと封止体３の密着性をさらに高めることができる。
【００４０】
その結果、ＳＯＰ５の耐リフロー性や信頼性をさらに向上させることができる。
【００４１】
また、図８に示す変形例は、凹部２ｅの形状を枠状ではなく、ディンプル状としたものである。その際、図７に示す変形例と同様に、ディンプル状の凹部２ｅの密度を中央寄り端部より角部の方を高密に形成したものであり、これにより、応力の集中し易い角部の凹部２ｅの密度を中央寄り端部より高くしたものであり、その結果、図７に示す変形例と同様に、応力の集中し易い角部でのレジン剥離を防ぐことができ、ＳＯＰ５の耐リフロー性や信頼性をさらに向上させることができる。
【００４２】
また、図９に示す変形例は、タブ１ｃが半導体チップ２の主面２ｂより小さな面積のチップ搭載面１ｄを有しており、半導体チップ２が、その端部がチップ搭載面１ｄから迫り出してチップ搭載面１ｄに搭載されている構造のものであり、いわゆる小タブ構造のＳＯＰ５である。
【００４３】
小タブ構造では、半導体チップ２の端部全周がタブ１ｃより突出しており、リフロー時などに熱応力がかかると、半導体チップ２の端部に付与される熱応力も一層大きく、かつ角部に集中する応力も一層大きくなる。したがって、小タブ構造では半導体チップ２の主面２ｂの角部付近でのレジン／パッシベーション膜２ｄの剥離も一層起こり易いが、図９に示す小タブ構造のＳＯＰ５において、図２、図７または図８に示すようなパッシベーション膜２ｄの端部に凹部２ｅが形成された半導体チップ２を搭載することにより、半導体チップ２の端部でのレジンとの剥離の発生を防ぐことができ、小タブ構造のＳＯＰ５の耐リフロー性や信頼性を向上させることができる。
【００４４】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の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言うまでもない。
【００４５】
例えば、前記実施の形態では、半導体チップ２の表面保護膜であるパッシベーション膜２ｄの端部に形成される段差部が凹部２ｅの場合について説明したが、前記段差部は、凸部であってもよい。すなわち、端部におけるパッシベーション膜２ｄと封止体３との接触面積を増やすことが可能な形状であればよい。
【００４６】
さらに、段差部は、端部の全周に亘って形成されていなくてもよく、端部において角部を含んで断続的に並んだ状態などで形成されていてもよい。
【００４７】
また、段差部が形成される表面保護膜（パッシベーション膜２ｄ）としては、封止用樹脂との密着性が弱い材質のものであれば、金属材であっても、樹脂材であってもよい。
【００４８】
また、前記実施の形態では、半導体装置の一例として、ＳＯＰ５を取り上げて説明したが、前記半導体装置は、ＳＯＰ５に限定されるものではなく、樹脂封止型で、かつ表面保護膜の端部に段差部が形成された半導体チップ２を有するものであれば、ＱＦＰ（Quad Flat Package)、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded Package) 、ＢＧＡ（Ball Grid Array)、ＰＧＡ（Pin Grid Array) またはＬＧＡ（Land Grid Array)などの他の半導体装置であってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００５０】
半導体チップの表面保護膜の端部に段差部が形成され、この段差部と封止体とが接触していることにより、封止体と表面保護膜の端部との密着性を向上させることができる。これにより、チップ主面の端部における表面保護膜と封止用樹脂の界面での剥離の発生を防止することができ、その結果、半導体装置の耐リフロー性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置に組み込まれる半導体チップの構造の一例を示す平面図とその角部の拡大部分平面図である。
【図３】図２に示す半導体チップの表面保護膜の段差部の構造を示す拡大部分断面図である。
【図４】図３に示す段差部の形成方法における表面保護膜の形成状態の一例を示す部分断面図である。
【図５】図３に示す段差部の形成方法における表面保護膜のエッチング状態の一例を示す部分断面図である。
【図６】図３に示す段差部の形成方法における表面保護膜の再形成状態の一例を示す部分断面図である。
【図７】本発明の実施の形態の半導体装置に組み込まれる変形例の半導体チップの構造を示す平面図とその角部の拡大部分平面図である。
【図８】本発明の実施の形態の半導体装置に組み込まれる変形例の半導体チップの構造を示す平面図とその角部の拡大部分平面図である。
【図９】本発明の実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１０】比較例の半導体装置におけるリフロー時のチップ／レジン界面剥離の発生状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ  インナリード
１ｂ  アウタリード
１ｃ  タブ（チップ搭載部）
１ｄ  チップ搭載面
２  半導体チップ
２ａ  パッド
２ｂ  主面
２ｃ  裏面
２ｄ  パッシベーション膜（表面保護膜）
２ｅ  凹部（段差部）
３  封止体
４  ワイヤ
５  ＳＯＰ（半導体装置）
６  半導体ウェハ
７  ダイボンド材
１０  ＳＯＰ
【図１】
2004200532.tif 000003
【図２】
2004200532.tif 000004
【図３】
2004200532.tif 000005
【図４】
2004200532.tif 000006
【図５】
2004200532.tif 000007
【図６】
2004200532.tif 000008
【図７】
2004200532.tif 000009
【図８】
2004200532.tif 000010
【図９】
2004200532.tif 000011
【図１０】
2004200532.tif 000012