(57)【要約】【課題】製造が容易で確実に半導体チップのリードフレームへの保持が可能な半導体装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】上下方向途中位置に段差部１４が設けられ、下側面部１５が上側面部１６より外側に膨出した半導体チップ１７が、リードフレーム２５のアイランド部２０の内側周囲に形成した切り起し片２２の先部が段差部１４に掛止又は掛止可能な状態で、アイランド部２０に固定されている。【選択図】図１
2009105281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向途中位置に段差部が設けられ、下側面部が上側面部より外側に膨出した半導体チップが、リードフレームのアイランド部の内側周囲に形成した切り起し片の先部が前記段差部に掛止又は掛止可能な状態で、前記アイランド部に固定されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記各切り起し片は平面視して台形形状となってその上辺が前記半導体チップに当接していることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の半導体装置において、前記アイランド部は、四角形の枠部と、該枠部の角から隙間を有して設けられたチップ載せ片とを有し、該アイランド部の中央は空間となっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
リードフレームのアイランド部の上にダイシングした半導体チップを搭載する第１工程と、前記アイランド部の周囲に配置されたリードと前記半導体チップの電極パッドとの間でワイヤボンディングを行う第２工程と、これらを金型に入れて樹脂封止する第３工程とを備えた半導体装置の製造方法において、
前記第１工程で、前記リードフレームのアイランド部の内側周囲の所定位置に予め切り起し片を形成し、前記リードフレームを加熱して膨張させ、前記アイランド部の対向する切り起し片の間隔が開いた状態で、非加熱状態の前記半導体チップを前記アイランド部に搭載することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは上下方向途中位置に段差部が設けられ、下側面部が上側面部より外側に膨出しており、常温状態では、前記切り起し片の先端部は前記段差部に掛止して該半導体チップを保持していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは上側を幅広のブレードで、下側を幅狭のブレードで切断されて、前記段差部が形成されてい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】
本発明は、リードフレームの素子搭載部（アイランド部）に半導体チップを搭載するに当たり、例えば、熱硬化タイプの接着剤を用いないで半導体チップを比較的強固に搭載する半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体装置の組み立てにおいては、例えば、図３（Ａ）に示すように、アイランド部６０（素子搭載部）に熱硬化タイプのペースト材（例えば、エポキシ樹脂に銀を含ませた樹脂）６１を塗布しその上に半導体チップ６２を搭載して固定するが、オーブンによる熱硬化時にアウトガスが発生し、これが製品に付着すると、次工程において、ボンディングワイヤ６３とチップ電極６４及びインナーリード６５との接合不良が生じるので、ワイヤボンディングの前に、プラズマ洗浄等が行われている。
【０００３】
また、図３（Ｂ）に示すように、半導体装置６６の組み立て時、及び半導体チップ６２を基板に実装するときの熱等によって、アイランド部６０に反りが発生する。この反り量が大きくなると、ペースト材６１とアイランド接合部又はペースト材６１の内部に剥離が発生する。なお、６７は封止樹脂を示す。
上記のような不具合は半導体装置においては、致命的な欠陥であり、半導体装置の信頼性を著しく低下させる要因となっている。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に記載のように、ダイパッド部（アイランド部）の周囲に多数の突出片を設け、その端部をカールさせてバネを形成し、中央の半導体チップをこのバネによって押圧保持した集積回路用リードフレームが提案されていた。
また、特許文献２においては、半導体チップの周囲にあるリードフレームの一部をチップに向けて斜め上方に切り上げて（又は別体で取付け）固定部とし、該固定部によって半導体チップの周囲を保持するリードフレームが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−９７２５３号公報
【特許文献２】特開平９−２６０５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の技術は、突出片を大きな角度を有して円形に曲げなければならず、その製作に手間がかかり、更に、バネは半導体チップの側面を押しているだけであるので、半導体チップに上方向に荷重がかかった場合、リードフレームから半導体チップが容易に外れる場合があるという問題があった。
また、特許文献２記載の技術において、固定部が単に半導体チップの側部を押圧しているもの（同公報の図３）においては、特許文献１と同様上方向に脱落する恐れがあるという問題がある。そして、固定部の端部を切り上げ方向とは反対方向に折り曲げ、半導体チップの上を保持するようにしたもの（同公報の図１）においては、搭載した半導体チップが上方に脱けることはないが、固定部の形成が比較的難しく、しかも、４方にこのような固定部がある場合は、半導体チップの装着に問題があった。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製造が容易で確実に半導体チップのリードフレームへの保持が可能な半導体装置及びそ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】
【０００８】
前記目的に沿う第１の発明に係る半導体装置は、上下方向途中位置に段差部が設けられ、下側面部が上側面部より外側に膨出した半導体チップが、リードフレームのアイランド部の内側周囲に形成した切り起し片の先部が前記段差部に掛止又は掛止可能な状態で、前記アイランド部に固定されている。
【０００９】
第１の発明に係る半導体装置において、前記各切り起し片は平面視して台形形状となってその上辺が前記半導体チップに当接しているのが好ましい。また、同半導体装置において、前記アイランド部は、四角形の枠部と、該枠部の角から隙間を有して設けられたチップ載せ片とを有し、該アイランド部の中央は空間となっているのが好ましい。
これによって、半導体チップの底部が封止樹脂内に露出し、樹脂とのより強固な接合となる。
【００１０】
そして、第２の発明に係る半導体装置の製造方法は、リードフレームのアイランド部の上にダイシングした半導体チップを搭載する第１工程と、前記アイランド部の周囲に配置されたリードと前記半導体チップの電極パッドとの間でワイヤボンディングを行う第２工程と、これらを金型に入れて樹脂封止する第３工程とを備えた半導体装置の製造方法において、
前記第１工程で、前記リードフレームのアイランド部の内側周囲の所定位置に予め切り起し片を形成し、前記リードフレームを加熱して膨張させ、前記アイランド部の対向する切り起し片の間隔が開いた状態で、非加熱状態の前記半導体チップを前記アイランド部に搭載する。
【００１１】
この第２の発明に係る半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは上下方向途中位置に段差部が設けられ、下側面部が上側面部より外側に膨出しており、常温状態では、前記切り起し片の先端部は前記段差部に掛止して該半導体チップを保持しているのが好ましい。
【００１２】
また、この第２の発明に係る半導体装置の製造方法において、前記半導体チップは上側を幅広のブレードで、下側を幅狭のブレードで切断されて、前記段差部が形成されているのがよい。これによって、簡単に半導体チップの側面に段差部を形成できる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜３記載の半導体装置及び請求項４〜６記載の半導体装置の製造方法においては、以下のような作用効果を有する。
（１）半導体チップをリードフレームに固着する場合に、熱硬化タイプのペースト材（例えば、熱硬化樹脂）等を使用しないので、ダイボンドキュア工程が不要となり、また、アウトガスの発生もないので、プラズマ洗浄工程を省略することもできる。
（２）アウトガスに起因する半導体装置の信頼性低下や、ペースト吸湿による半導体装置の信頼性低下がなくなる。
【００１４】
（３）特に、請求項２、３記載の半導体装置においては、半導体チップの底部に全面的に接合されるアイランド部がないので、アイランド部が反って半導体チップから剥がれる恐れがない。
（４）また、請求項４〜６記載の半導体装置の製造方法においては、リードフレームを加熱して、対向する切り起し片の間隔を開いているので、容易に半導体チップをアイランド部に搭載し、切り起し片で保持させることができる。
（５）そして、請求項６記載の半導体装置の製造方法においては、異なる厚みのブレードを利用して、簡単に段差部を半導体チップの側面部に形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（Ａ）〜（Ｇ）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の説明図、図２（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の説明図である。
【００１６】
図１を参照しながら、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について説明する。
図１（Ａ）に示すように、所定の回路が形成されたシリコンウエハー１０を、厚みを有する（太い）ブレード１１を用いて途中位置まで切断して所定間隔で縦横に切り目を入れる。これによって、シリコンウエハー１０に縦横に幅の広い溝１２が形成される。
【００１７】
次に、図１（Ｂ）に示すように、溝１２の中央位置を幅の狭い（細い）ブレード１３でダイシング（個片化）する。これによって、図１（Ｃ）に示すように、側面の上下方向中間部に段差部１４が形成され、下側面部１５が上側面部１６より外側に膨出した半導体チップ１７が形成される。この半導体チップ１７は平面視して正四角形をしている。
【００１８】
一方、図１（Ｄ）に示すように、リードフレーム中間材１８を製造する。ここで示すリードフレーム中間材１８は、インナーリード１９の外側に形成される四角形の枠及びその外側に形成されているアウターリードは省略され（図２においても同様）、更には、多数のリードフレーム中間材１８が格子状に並べて配置されているが、この図１（Ｄ）では１のみが代表して記載されている。中央のアイランド部（素子搭載部）２０は角部４方をサポートリード２１で枠体に支持されている。
【００１９】
アイランド部２０には、基端がアイランド部２０の外側にあって、それぞれアイランド部２０の中央を指向して切り起し片（引き起し片）２２の元となる長尺片２３が４方にそれぞれ複数（この実施の形態では２）形成されている。周囲にコ字状の切り抜き加工がされて形成されたこの長尺片２３の形成位置は、アイランド部２０の中央に半導体チップ１７を載せた場合、半導体チップ１７の周端部２４が各長尺片２３の途中位置（例えば、１／３〜２／３の中間位置）にあるようにする。
【００２０】
次に、図１（Ｅ）に示すように、このリードフレーム中間体１８に折り曲げ加工を行って、リードフレーム２５とする。まず、アイランド部２０のディプレス（押し込み）加工を行って、周囲のインナーリード１９の位置よりアイランド部２０の位置を下げる。次に長尺片２３の折り曲げ加工を行い、アイランド部２０の内側周囲に鉤状の切り起し片２２を形成する。図１（Ｅ）では左右に配置された切り起し片２２のみを示すが前後方向にも切り起し片２２が形成されている。
【００２１】
対向する切り起し片２２の間隔ｗは半導体チップ１７の対向する下側面部１５の間隔より小さく、対向する上側面部１６の間隔と同一か、僅少の範囲で更に小さくなっている。このリードフレーム２５を例えば１２０〜２００℃に加熱した場合、切り起し片２２の間隔ｗが常温状態の半導体チップ１７の対向する下側面部１５の間隔より大きくなるように、下側面部１５及び上側面部１６の位置をブレード１１、１３を選択して決めることになる。なお、例えば、チップサイズを５ｍｍとし、２５℃から１７５℃に加熱した場合は、リードフレーム（銅）の熱膨張係数は１７×１０-6であるから膨張長さが１２．８μｍとなるので、ブレード１１、１３の厚みの差は１０〜２０μｍ程度となる。
【００２２】
次に、このリードフレーム２５を加熱して約１５０℃程度にする。これによって、リードフレーム２５が膨張して、対向する切り起し片２２の間隔ｗが、図１（Ｆ）に示すように、僅少の範囲で開くので、常温状態又は非加熱状態の半導体チップ１７をそのまま搭載する。この後、半導体チップ１７とリードフレーム２５とが同一温度になって、鉤状（厳密には角鉤状）に折れ曲がった切り起し片２２の先端部２６が半導体チップ１７の段差部１４に掛止して（又は掛止可能な状態となって）、図１（Ｇ）に示すように、半導体チップ１７が安定してリードフレーム２５に保持（仮固定）される。
【００２３】
なお、切り起し片２２の先端部２６の高さｈは半導体チップ１７の下側面部１５の高さと同一か僅少の範囲で高くなっている。
この後、周知の方法で各インナーリード１９と半導体チップ１７の電極パッドとの間のワイヤボンディングを行い、金型に入れて樹脂封止を行い半導体装置が完成する。
【００２４】
次に、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図２（Ａ）に示すように、この実施の形態に使用するリードフレーム２７には、アイランド部２８を内側（中央）が空間となった四角形の枠部２９と、枠部２９の各角から隙間を有して配置された帯状のチップ載せ片３０によって形成する。このチップ載せ片３０は枠部２９に対して４５度の角度で設けられ、しかも、チップ載せ片３０の中心を結ぶ四角形は搭載しようとする半導体チップ１７より小さくなっている。また、四角形の枠部２９は平面視したこの半導体チップ１７の寸法より大きくなっている。
【００２５】
そして、枠部２９は周囲のインナーリード１９及び各インナーリード１９を連結する枠より下側にあって、枠部２９を形成する各辺３１には、平面視して台形枠状の切り起し片（引き起し片）３２が設けられている。この切り起し片３２は図２（Ｃ）に示すように折り曲げ加工がなされ、外側基部が枠部２９に連接され、先部が開放の台形鉤状に形成されている。対向する切り起し片３２の先端部となる上辺の間隔ｗは、本発明の第１の実施の形態と同様、半導体チップ１７の上側面部１６の外寸法（対向する面の間隔）より大きく、下側面部１５の外寸法より小さくなっている。
【００２６】
次に、リードフレーム２７を１２０〜２００℃に加熱し、常温状態の半導体チップ１７を、図２（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、アイランド部２８の上に載せる。この場合、対向する切り起し片３２の間隔ｗが、半導体チップ１７の対向する下側面部１５の間隔と同一か又は僅少の範囲で大きいので、半導体チップ１７の角がチップ載せ片３０に載った状態で保持される。この後、リードフレーム２７と半導体チップ１７が同一温度になると、対向する切り起し片３２の間隔ｗが、対向する下側面部１５の間隔より小さくなり、段差部１４にて掛止される。
【００２７】
この後、周知の方法でワイヤボンディングを行い、金型に入れて樹脂封止を行い半導体装置が完成する。
第１、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、半導体チップ１７をアイランド部２０、２８に固定するペースト材を使用しないので、加熱によってガスの発生もないし、リードフレームとの熱膨張差による剥離も生じない。
【００２８】
前記実施の形態においては、具体的数字を用いて説明したが、本発明の要旨を変更しない範囲での数値変更は可能である。
また、切り起し片の態様は前記した実施の形態に限定されず、形状、寸法を変えることも可能であるし、要は、半導体チップを物理的に固定できるものであればよい。
チップ載せ片はこの実施の形態においては、直線状であるが、湾曲又は屈曲している場合も含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）〜（Ｇ）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の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法の説明図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は従来例に係る半導体装置の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０：シリコンウエハー、１１：ブレード、１２：溝、１３：ブレード、１４：段差部、１５：下側面部、１６：上側面部、１７：半導体チップ、１８：リードフレーム中間材、１９：インナーリード、２０：アイランド部、２１：サポートリード、２２：切り起し片、２３：長尺片、２４：周端部、２５：リードフレーム、２６：先端部、２７：リードフレーム、２８：アイランド部、２９：枠部、３０：チップ載せ片、３１：辺、３２：切り起し片
【図１】
2009105281.tif 000003
【図２】
2009105281.tif 000004
【図３】
2009105281.tif 000005