(57)【要約】【課題】半導体チップを回路基板に接着するための接着剤とモールド樹脂との間の界面にできるマイクロクラックに起因する剥離を抑える。【解決手段】接着剤１３を塗布する接着剤塗布工程と、接着剤１３を回路基板１１に塗布する接着剤塗布工程と、半導体チップ１２を回路基板１１に載置するマウント工程と、接着剤１３を加熱硬化させるキュア工程と、半導体チップ１２を樹脂封止する樹脂封止工程とを含む、半導体チップ１２が接着剤１３により回路基板１１に搭載されてなる半導体装置１の製造方法において、キュア工程以後かつ樹脂封止工程よりも前に、半導体装置１を前記樹脂封止工程における温度より高い温度に加熱する加熱工程を含むようにし、例えばキュア工程を上記加熱工程とする。また樹脂封止工程における温度が１７５℃以下である場合において、上記加熱工程における温度を１８０℃以上とする。【選択図】図２
2007227463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが接着剤により回路基板に搭載されてなる半導体装置の製造方法であって、
前記接着剤を前記回路基板に塗布する接着剤塗布工程と、
前記半導体チップを前記回路基板に載置するマウント工程と、
前記接着剤を加熱硬化させるキュア工程と、
前記半導体チップを樹脂封止する樹脂封止工程と、
を含み、
前記キュア工程以後かつ前記樹脂封止工程よりも前に、前記半導体装置を前記樹脂封止工程における温度より高い温度とする加熱工程を含むこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記加熱工程が、前記キュア工程に含まれること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記接着剤はエポキシ樹脂であり、
前記樹脂封止工程における温度が１７５℃以下であり、
前記加熱工程における温度を１８０℃以上とすること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置の製造方法に関し、とくに半導体チップを回路基板に接着（ダイボンド）する際に用いられる接着剤と、半導体チップ及び回路基板を樹脂封止するモールド樹脂との間の界面にできるマイクロクラックに起因する剥離を防ぐ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４に半導体装置の製造に際し、樹脂等のペースト状の接着剤を用いて半導体チップ１２を回路基板１１に接着する際の従来方法を示している。すなわち、同図に示すように、まず回路基板１１上にペースト状の接着剤１３を塗布し（接着剤塗布工程（ａ））、次に回路基板１１上にチップを搭載し（マウント工程（ｂ）、接着面積を確保するためにスクラブを行い（スクラブ工程（ｃ））、その後、接着剤を加熱硬化させ（キュア工程（ｄ））、これにより回路基板１１に半導体チップ１２を搭載する。次に、ワイヤーボンディングを行って、ボンディングパッド１１１と電極パッド１２１とを電気的に接続する（ワイヤーボンディング工程（ｅ））。そして、回路基板１１、半導体チップ１２、及びボンディングワイヤー１４の全体をモールド樹脂１５で樹脂封止する（樹脂封止工程（ｆ））。
【０００３】
ここで上記接着剤塗布工程（ａ）では、充分な接着強度を得るために、半導体チップ１２の接着面に接着剤をまんべんなく塗布し、かつ、接着剤にボイド（void）が混入しないように、接着剤１３が半導体チップ１２の接着面の面積よりもやや広めに塗布されるように接着剤１３の量を調節していた。このため、接着後において、漏れ出た余剰の接着剤１３により、半導体チップ１２の周囲には、図５に示すフィレット１３１が形成されることとなる。
【特許文献１】特開２０００−３５７７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、半導体チップ１２が搭載された回路基板１１は、その後、モールド樹脂１５によって樹脂封止されることになるが、この際、フィレット１３１を形成している接着剤１３とモールド樹脂１５との界面にできる隙間（以下、マイクロクラック５１という。）が問題となる。
【０００５】
すなわち、このマイクロクラック５１に溜まったガス（例えば、吸湿による水蒸気や接着剤１３の成分が気化したもの等）がキュア工程（ｄ）における加熱処理によって膨張すると、接着剤１３とモールド樹脂１５との間に剥離が生じることがある。そして、この剥離は半導体チップ１２と回路基板１１との接着強度を低下させ、マイクロクラック５１を進行させる要因となる。また回路基板１１上のボンディングパッド１１１や半導体チップ１２の電極パッド１２１にまで剥離が達した場合には、ボンディングワイヤー１４が切断されて電気的不良に至る場合もある。このように、上述した方法による半導体装置１の製造に際しては、接着剤１３とモールド樹脂１５との間の界面にできるマイクロクラック５１に起因する剥離を抑えることが必要であった。
【０００６】
本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、接着剤とモールド樹脂との間の界面にできるマイクロクラックに起因する剥離を抑えることができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明のうちの主たる発明は、半導体チップが接着剤により回路基板に搭載されてなる半導体装置の製造方法であって、前記接着剤を前記回路基板に塗布する接着剤塗布工程と、前記半導体チップを前記回路基板に載置するマウント工程と、前記接着剤を加熱硬化させるキュア工程と、前記半導体チップを樹脂封止する樹脂封止工程と、を含み、前記キュア工程以後かつ前記樹脂封止工程よりも前に、前記半導体装置を前記樹脂封止工程における温度より高い温度とする加熱工程を含むこととする。
【０００８】
このように、キュア工程以後かつ樹脂封止工程よりも前に、樹脂封止工程における温度より高い温度に加熱する加熱工程を含むようにすることで、接着剤とモールド樹脂との間の界面にできるマイクロクラックに起因する剥離を防ぐことができる。そしてこれにより半導体チップと回路基板との間に充分な接着強度が確保され、マイクロクラックの進行やボンディングワイヤーの切断を効果的に防ぐことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接着剤とモールド樹脂との間の界面にできるマイクロクラックに起因する剥離を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。図１に本発明の一実施形態として説明する半導体装置１の側面図を示している。同図に示すように、本実施形態で説明する半導体装置１は、略正方形状の扁平な回路基板１１と、回路基板１１の表面２に搭載される電子デバイスである扁平直方体状の半導体チップ１２とを含んで構成されている。
【００１１】
半導体チップ１２は、例えば、シリコンウェハをベースとする半導体基板に、熱酸化法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタ、リソグラフィ、不純物拡散などの前工程を行うことにより製造された、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）のベアチップである。なお、半導体チップ１２は、バイＣＭＯＳ、ＭＯＳ、リニア（バイポーラ）ＩＣなどの他の集積回路であってもよい。また半導体チップ１２は、トランジスタ、ダイオードなどのディスクリートな素子であってもよい。
【００１２】
回路基板１１は、エポキシやポリエステル、ポリイミド等の樹脂を素材とする、リジッド配線基板やフレキシブル基板（ＦＰＣ）などの有機基板である。なお、本実施形態の半導体装置１の回路基板１１は、単層構造であるが、本発明は回路基板１１が多層構造である場合にも適用することができる。
【００１３】
回路基板１１の表面２の所定位置には、少なくとも一つ以上のボンディングパッド１１１が設けられている。ボンディングパッド１１１は、例えば、Ｎｉ／Ａｕ等の導体を、無電解メッキ、もしくは、電解メッキすることによって形成されている。
【００１４】
回路基板１１の端面１１２には、当該端面１１２に開口する貫通孔１１３（Via Hall）が形成されている。貫通孔１１３の内側面には、Ａｕ／Ｎｉ等の導電体によるメッキが施され、これによりボンディングパッド１１１は回路基板１１の裏面３に形成されている裏面電極１１４に電気的に接続されている。
【００１５】
半導体チップ１２は、例えば、導電性エポキシ樹脂や銀ペースト樹脂等の接着剤１３によって回路基板１１に接着されている。
【００１６】
半導体チップ１２の上面４の周辺縁部には、少なくとも一つ以上の電極パッド１２１が形成されている。各電極パッド１２１は、Ａｕ／Ａｌなどの導体線からなるボンディングワイヤー１４を介してボンディングパッド１１１に電気的に接続されている。
【００１７】
以上に説明した構成からなる、回路基板１１、半導体チップ１２、及びボンディングワイヤー１４の全体は、モールド樹脂１５によって樹脂封止されている。モールド樹脂１５は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、又はポリイミド樹脂やポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂である。なお、図１ではモールド樹脂１５を透明に描いているが、モールド樹脂１５は必ずしも透明でなくてもよい。
【００１８】
次に、以上の構成からなる半導体装置１の製造方法について説明する。図２は本実施形態の半導体装置１の製造方法を示すプロセスフローである。
【００１９】
まず回路基板１１上に、ペースト状の接着剤１３を常温の条件下で塗布している（接着剤塗布工程（ａ））。これは、例えば、接着剤１３が充填されたシリンジ２１のシャワーノズル２２から接着剤１３をスポット状に塗布することにより行なわれる。
【００２０】
次に、ダイシングによって切り出された半導体チップ１２を、マウンタなどを用いてピックアップし、半導体チップ１２を回路基板１１上の所定位置に載置している(マウント工程（ｂ））。
【００２１】
次に、半導体チップ１２をスクラブし、接着剤１３を回路基板１１上に均一に広げている（スクラブ工程（ｃ））。
【００２２】
次に、接着剤１３を硬化させるため、半導体チップ１２を適正位置に載置した状態で半導体チップ１２及び回路基板１１を加熱硬化させる（キュア工程（ｄ））。キュア工程（ｄ）における温度は、後述する樹脂封止工程（ｆ）における温度（１７５℃以下）よりも高い温度としている（例えば、「２００℃、６０分」）。
【００２３】
ここでこのようにキュア工程（ｄ）における温度を１８０℃以上とすることで、後述する試験結果に示すように、接着剤１３とモールド樹脂１５との間の界面にできるマイクロクラック５１に起因する剥離を抑えることが可能となり、半導体チップ１２と回路基板１１との間に充分な接着強度が確保され、マイクロクラック５１の進行やボンディングワイヤー１４の切断を効果的に防ぐことができる。
【００２４】
次に、ワイヤーボンディングを行い、ボンディングパッド１１１と電極パッド１２１とを電気的に接続する（ワイヤーボンディング工程（ｅ））。ワイヤーボンディング工程（ｅ）における条件は、例えば「１５０℃、１５±１０分」である。ワイヤーボンディングは、例えば、ボールボンディング（Ball Bonding）や超音波接合法により行う。
【００２５】
次に、回路基板１１、半導体チップ１２、及びボンディングワイヤー１４の全体をモールド樹脂１５で樹脂封止する（樹脂封止工程（ｆ））。ここで樹脂封止はキュア工程（ｄ）よりも低い温度で行い、例えば、「１２５〜１７５℃、２〜４時間」の条件で行う。樹脂封止は、例えば、トランスファモールド法やインジェクションモールド法等の金型モールド法、ポッティング法、シート接着法によって行う。
【００２６】
なお、上述した接着剤塗布工程（ａ）では、接着剤１３にボイドを混入させないように、半導体チップ１２の接着面よりやや広めに接着剤１３を塗布するようにしている。そして半導体チップ１２の外周に漏れ出た余剰の接着剤１３が、キュア工程（ｄ）を経ることによって半導体チップ１２の周囲にフィレット１３１を形成している。
【００２７】
以上が半導体装置１の製造方法である。なお、実際の製造ラインでは、半導体装置１は、以上の工程の後、必要に応じてさらに、印刷工程、パッケージ切断工程、テスト工程、検査工程などに送られることもある。
【００２８】
次に、キュア工程（ｄ）における加熱時の温度を、後述する樹脂封止工程（ｆ）における温度よりも高い温度とすることにより、上記効果、すなわち、接着剤１３とモールド樹脂１５との間の界面にできるマイクロクラック５１に起因する剥離を抑えられることを確認するため、キュア工程（ｄ）における温度を変えた複数の半導体装置１を作成し、電子顕微鏡によって剥離の度合いを観察した。
【００２９】
上記観察の結果を纏めたものを図３に示す。同図に示すように、キュア工程（ｄ）の条件（３１１）を、「１５０℃、６０分」、「１８０℃、６０分」、及び「２００℃、６０分」とした３つの半導体装置１を作成し（３１２）、それぞれの剥離の度合いを観察することとした。また、これらの各半導体装置１について、半田耐熱試験に類似の条件「３０℃、８５％（湿度）、９６時間、吸湿リフロー×３回」により熱処理したものをさらに作成し（３１３）、熱処理による影響を調べた。
【００３０】
図３の表に示す記号「○」、「△」、「×」は、電子顕微鏡によって目視確認した剥離の度合いの観察結果を示しており、「○」、「△」、「×」の順に剥離の度合いが大きいことを示している。
【００３１】
図３に示すように、熱処理を行わないものについては、半導体装置１の２つの観察部位（第１観察部位、第２観察部位）について（３１２）、また、熱処理を行ったものについては、１つの観察部位（第２観察部位）について（３１３）、それぞれ剥離の度合いを観察した。
【００３２】
図３に示すように、キュア工程（ｄ）の条件を、「１５０℃、６０分」とした場合には、いずれの観察部位においても剥離の発生が確認されたが、「１８０℃、６０分」とした場合は剥離の程度は微小となり、さらに「２００℃、６０分」とした場合には、殆ど剥離が観察されなかった。また、上述の熱処理「３０℃、８５％（湿度）、９６時間、吸湿リフロー×３回」を施した場合でも、結果は同じであった。
【００３３】
以上の結果から理解されるように、キュア工程（ｄ）の温度を１８０℃以上とすることで、接着剤１３とモールド樹脂１５との間の界面にできるマイクロクラック５１に起因する剥離を効果的に抑えることができる。
【００３４】
ところで、このようにキュア工程（ｄ）の温度を１８０℃以上とすることで剥離の発生が抑えられるのは、つぎの理由による。すなわち、剥離は、マイクロクラック５１に溜まったガス（吸湿による水蒸気や接着剤１３の成分が気化したもの等）が、樹脂封止工程（ｆ）において高温に熱せられることにより膨張することが要因であると考えられるが、接着剤塗布工程（ａ）における回路基板１１上への接着剤１３の塗布後、接着剤１３が樹脂封止工程（ｆ）よりも前の工程において樹脂封止工程（ｆ）における温度（１７５℃以下）よりも高温に熱せられることで、接着剤１３に含まれている水蒸気や接着剤１３に含まれる気化成分が蒸発し、その後に樹脂封止工程（ｆ）において熱せられても、マイクロクラック５１中に接着剤１３からはもはやガス成分はほとんど供給されなくなり、マイクロクラック５１の内圧上昇が抑えられることによる。
【００３５】
以上に説明したように、キュア工程（ｄ）以後かつ樹脂封止工程（ｆ）よりも前の工程において、半導体装置１を樹脂封止工程（ｆ）における温度より高い温度に加熱することで、接着剤１３と樹脂１５との間の界面にできるマイクロクラック５１に起因する剥離を効果的に防ぐことができる。そしてこれにより半導体チップ１２と回路基板１１との間に充分な接着強度が確保され、マイクロクラック５１の進行やボンディングワイヤー１４の切断を防ぐことができる。
【００３６】
なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００３７】
例えば、以上に説明した実施形態では、キュア工程（ｄ）の温度を樹脂封止工程（ｆ）における温度より高い温度としているが、キュア工程（ｄ）以後かつ樹脂封止工程（ｆ）よりも前の工程である他の工程（例えば、ワイヤーボンディング工程（ｅ））の温度を樹脂封止工程（ｆ）における温度よりも高い温度とするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態として説明する半導体装置１の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態として説明する半導体装置１のプロセスフローを示す図である。
【図３】本発明の一実施形態として説明する電子顕微鏡による剥離の度合いの観察結果を示す図である。
【図４】接着剤を用いて半導体チップ１２を回路基板１１に接着する際の従来方法を説明するプロセスフローである。
【図５】接着剤によって形成されるフィレットを示す、半導体装置の一部拡大側面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  半導体装置
１１  回路基板
１１１  ボンディングパッド
１１３  貫通孔
１１４  裏面電極
１２  半導体チップ
１２１  電極パッド
１３  接着剤
１３１  フィレット
１４  ボンディングワイヤー
５１  マイクロクラック
【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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