(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体素子が作り込まれており、裏面にメタル部が形成されている半導体ウエハと、この半導体ウエハの裏面のメタル部側に配置されたはんだ材とを、真空圧着装置のステージ上に用意する第１工程と、
はんだ材側に圧力を均一に掛けるためのシートを配置する第２工程と、
真空圧着装置の金型部を閉じて真空引きを行い、真空引きの終了後に前記はんだ材の融点以下の温度で圧着を行う第３工程とを、
順次行う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、パワートランジスタ、パワーＩＣのようなはんだダイボンディングを行うのに適した構造の半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パワートランジスタ、パワーＩＣなどの半導体チップをリードフレームに固定する手段として、リードフレームのダイパッドにはんだを設け、その上に半導体チップをダイボンディングすることが行われている。
【０００３】
図４は、従来行われているはんだを用いたダイボンディング工程を示す図である。先ず、図４（ａ）のように、リードフレーム４１のダイパッド４２にはんだワイヤ４３を溶解して供給するか、或いは、図４（ｂ）のように、はんだリボン４４をある一定長にカットし、リードフレーム４１のダイパッド４２に置いて溶解供給する。
【０００４】
次に、図４（ｃ）のように、ダイパッド４２上に溶解供給されたはんだＳを、プレスピン（或いは攪拌ピン）４５によってプリフォームし、その大きさを拡げる。
【０００５】
続いて、図４（ｄ）のように半導体チップ４６をコレット４７で吸着して、ダイパッド４２上の拡げられたはんだＳの上に載置して、図４（ｅ）のようにリードフレーム４１に接合する。
【０００６】
従来の半導体チップ４６のリードフレーム４１へのダイボンディングは、以上のように行われる。この時、プレスピン（或いは攪拌ピン）４５によっておこなわれるはんだＳのプリフォームによる拡大は、ダイパッド４２やチップ４６の形状である正方形や長方形に広がりにくく、円形、楕円形に近い歪んだ形状となってしまうことが多い。
【０００７】
一方、ダイボンディングできる半導体チップ４６のサイズは、ダイパッド４２のサイズによって決まるのではなく、プリフォームにより拡げられたはんだＳの面積の大きさによって、ダイボンディングすることができる半導体チップ４６の最大のチップサイズが定まる。
【０００８】
これは半導体チップ４６の裏面全面がダイパッド４２にはんだＳによって接合されていることが、半導体チップ４６の放熱対策上、信頼性向上等から必要とされるからである。
【０００９】
しかし、はんだＳのプリフォームによる拡大は、上述のように正方形や長方形に広がりにくく、ダイパッド４２の面積に比して小さいサイズのチップしか搭載することができないと言う問題があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、はんだＳのプリフォーム工程をなくすとともに、リードフレームのダイパッドサイズとほぼ同等のサイズのチップをダイボンディングするに適した構造の半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の半導体装置の製造方法は、複数の半導体素子が作り込まれており、裏面にメタル部が形成されている半導体ウエハと、この半導体ウエハの裏面のメタル部側に配置されたはんだ材とを、真空圧着装置のステージ上に用意する第１工程と、はんだ材側に圧力を均一に掛けるためのシートを配置する第２工程と、真空圧着装置の金型部を閉じて真空引きを行い、真空引きの終了後に前記はんだ材の融点以下の温度で圧着を行う第３工程とを、順次行うことを特徴とする。
【００１５】
この請求項１の半導体装置の製造方法では、半導体ウエハの裏面のメタル部側に配置されたはんだ材に、シートにより均一に圧力が加えられるから、半導体ウエハに多数設けられているそれぞれの半導体素子にはんだ材が等しく圧着され安定した性能が得られる。
【００１６】
また、その圧着に際して、はんだ材の融点以下の温度で熱圧着するので、はんだ材に影響を与えることが少なく、半導体素子単位にダイシングして形成される半導体チップは、その裏面にダイボンディング用のはんだ層を支障無く形成できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して、順次説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る、半導体装置の製造方法を示す図である。
【００２１】
図１において、半導体ウエハ１１は、複数の半導体素子が作り込まれており、その裏面にメタル部１１ａが形成されている。この半導体ウエハ１１の裏面メタル部１１ａを上にした状態で、真空圧着装置の下金型１５のステージ１５ｂ上に配置する。なお、１５ａは下金型に設けられているシリコンパッキングである。
【００２２】
次に、半導体ウエハ１１の裏面メタル部１１ａの上に、はんだ材であるはんだテープ１２を載せる。このはんだテープは、Ｓｎ／Ｓｂ系のもの、或いはＰｂ／Ｓｎ／Ａｇ系等のはんだが用いられる。この時、半導体ウエハ１１とはんだテープ１２を挟み込むように離型用のフィルムを上下に設けても良い。
【００２３】
次に、はんだテープ１２の上にはんだ材１２に圧力を均一に掛けるためのシリコンゴムなどのシート１３を配置する。このシート１３は、金型表面上に配置しても良い。
【００２４】
次に、この状態で、真空圧着装置の上金型１４，下金型１５からなる金型部を閉じて真空引きを行う。この時の真空到達度は例えば５Ｔｏｒｒ以下とすることが好ましい。
【００２５】
次に、真空引きが終了したら、圧着部の熱ヘッドを接触させ、はんだの融点温度以下の温度、例えば１５０℃以下の温度、所定の圧力、例えば２００Ｋｇｆ／ｃｍ2以下の圧力で、はんだテープ１２を半導体ウエハ１１の裏面メタル部１１ａに熱圧着する。
【００２６】
この熱圧着された状態は図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、円形の半導体ウエハ１１の裏面メタル部１１ａ側に、同じく円形のはんだテープ１２が接合された半導体装置となる。
【００２７】
この半導体装置の製造方法では、半導体ウエハ１１の裏面のメタル部１１ａ側に配置されたはんだテープ１２に、シリコンゴムシート１３により均一に圧力が加えられるから、半導体ウエハ１１に多数設けられているそれぞれの半導体素子にはんだテープ１２が等しく圧着され安定した性能が得られる。
【００２８】
また、その圧着に際して、はんだテープ１２の融点以下の温度で熱圧着するので、はんだに影響を与えることが無く、半導体素子単位にダイシングして形成される半導体チップは、その裏面にダイボンディング用のはんだ層を支障無く形成できる。
【００２９】
そして、図２のように接合されているはんだテープ１２と半導体ウエハ１１とを、この半導体ウエハ１１に作り込まれている半導体素子単位にダイシングすることで、図に示されるように、半導体素子３１の裏面メタル部にほぼ同一寸法のはんだ層３２が設けられている半導体チップ３０が形成される。
【００３０】
図３のように、半導体素子３１にほぼ同一寸法、略同一形状のはんだ層３２が設けられている半導体チップ３０を、リードフレーム３４のダイパッド３３にはんだ層３２を溶融させることで、全面的に接合させることができる。
【００３１】
したがって、この半導体チップを用いることで、リードフレーム３４のダイパッド３３に従来より大きな寸法の半導体チップを搭載しダイボンディングすることができる。また、従来と同じ寸法の半導体チップで良ければ、小さいサイズのダイパッド３３で済むから、半導体装置としてのパッケージの小型化を図ることができる。
【００３２】
以上のことから、本発明の半導体装置に依れば、リードフレーム３４のダイパッド３３にはんだを溶かし込んだり、拡げたりする機構が不要になり、生産性が向上し、設備の一部が簡略化できる。
【００３３】
さらに、ダイパッド３３のサイズとほぼ同サイズの半導体チップがダイボンディングできるので、半導体製品の電気的特性、例えばトランジスタの低オン抵抗化、大電流化、低飽和電圧化等、の向上が可能になる。
【００３４】
また、ダイボンディング設備停止時に従来は溶かし込んだはんだが徐々に酸化して半導体チップをおいたときにボイドが多発したり、これを避けるために酸化したはんだ部には半導体チップをダイボンディングしないようにしていた。これに対して、本発明では、リードフレーム上にはんだを供給しないので品質歩留まりの低下を防止することができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の半導体装置、その製造装置によれば、接合されているはんだ材と半導体ウエハとを、この半導体ウエハに作り込まれている半導体素子単位にダイシングすることで、半導体素子の裏面メタル部にほぼ同一寸法のはんだが設けられている半導体チップが形成される。
【００３６】
したがって、この半導体チップを用いることで、リードフレームのダイパッドに従来より大きな寸法の半導体チップを搭載しダイボンディングすることができる。また、従来と同じ寸法の半導体チップで良ければ、小さいサイズのダイパッドで済むから、半導体装置としてのパッケージの小型化を図ることができる。
【００３７】
また、半導体ウエハの裏面のメタル部側に配置されたはんだ材に、シートにより均一に圧力が加えられるから、半導体ウエハに多数設けられているそれぞれの半導体素子にはんだ材が等しく圧着され安定した性能が得られる。
【００３８】
また、その圧着に際して、はんだ材の融点以下の温度で熱圧着するので、はんだ材に影響を与えることが無く、半導体素子単位にダイシングして形成される半導体チップは、その裏面にダイボンディング用のはんだ層を支障無く形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示す図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す図。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の構造を示す図。
【図４】従来の半導体装置の製造方法を示す図。
【符号の説明】
１１  半導体ウエハ
１２  はんだテープ
１３  シリコンゴムシート
１４  上金型
１５  下金型
３１  半導体素子
３２  はんだ層
３３  ダイパッド
３４  リードフレーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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