(57)【要約】【課題】半導体装置の小型化・薄型化を低コストに実現し、かつ信頼性を確保した半導体装置とその製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子１と、有機基板２と、有機基板２に設けた突起ダムテープ３と、半導体素子１と突起ダムテープ３の間に設けた凹部４と、半導体素子１と有機基板２を接着して固定するペースト５と、半導体素子１と有機基板２を電気的に接続する金属細線６と、半導体素子１と金属細線６の領域を囲って封止する封止絶縁材料７と、有機基板２の半導体素子１を搭載していない反対面に付設する金属端子８から構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、有機基板と、前記有機基板に前記半導体素子を接着して固定するペーストと、前記半導体素子と前記有機基板を電気的に接続する金属細線と、前記半導体素子と前記金属細線を含む領域を囲む封止絶縁材料を備え、前記有機基板が半導体素子搭載領域とワイヤボンド領域の間に配設した突起ダムテープを有し、かつ前記突起ダムテープと前記半導体素子の間に凹部を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記突起ダムテープは、前記凹部に接して、もしくは近接して設けることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記有機基板に形成したホールを覆って形成したレジストの窪みからなることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記ホールはビアホールからなり、前記有機基板の主面に形成したビアランドに開口することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記突起ダムテープは、前記ワイヤボンド領域側の厚さを薄くした形状をなすことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記突起ダムテープは、半導体素子を囲んで配置し、半導体素子の角部に対応するコーナー部が面取りした形状をなすことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記突起ダムテープが、前記半導体素子の側辺に対応する中央部が前記半導体素子に向けて突出する凸状をなすことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記突起ダムテープが、導電性を有する導電性突起ダムからなることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の半導体装置を製造するための製造方法であって、主面上の半導体素子搭載領域とワイヤボンド領域の間に突起ダムテープを設置し、かつ前記半導体素子搭載領域と前記突起ダムテープの間に凹部を設けた有機基板に半導体素子を搭載して、前記半導体素子搭載領域にペーストで前記半導体素子を接着して固定する工程と、前記半導体素子と前記有機基板を電気的に金属細線にて接続する工程と、前記半導体素子と前記金属細線を囲む領域を封止絶縁材料にて封止する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１０】
請求項８に記載の半導体装置を製造するための製造方法であって、主面上の半導体素子搭載領域とワイヤボンド領域の間に導電性突起ダムを設置し、かつ前記半導体素子搭載領域と前記導電性突起ダムの間に凹部を設けた有機基板に半導体素子を搭載して、前記半導体素子搭載領域にペーストで前記半導体素子を接着して固定する工程と、前記半導体素子と前記導電性突起ダムを電気的に金属細線にて接続する工程と、前記半導体素子と前記有機基板を電気的に金属細線にて接続する工程と、前記半導体素子と前記金属細線を囲む領域を封止絶縁材料にて封止する工程を含む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、低コストに半導体素子端と有機基板のワイヤボンド領域の距離を短くし、かつワイヤボンドの低ループ化を可能にすることで、パッケージの小型化および低背化を実現し、信頼性を確保した半導体装置とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
年々、電子機器または携帯機器の多機能化・高機能化の要望が高まっており、キーデバイスである半導体装置としても、更なる小型化・多機能化・高機能化、そして低コスト化が必須となってきた。
【０００３】
半導体装置に対する上記の要望を満足するために、半導体装置は、その高機能化・多機能化を実現する１チップ化が進められている。しかしながら、拡散プロセスの微細化は進展するものの、半導体素子サイズの顕著なシュリンクは困難な状況である。
【０００４】
一方、携帯電話等の電子機器が更なる多機能化、小型化、薄型化へと進化するために、半導体パッケージにもその小型化、薄型化の要望が強くなってきている。
半導体パッケージに対する上記の要望に対応するために、半導体素子端から有機基板のワイヤボンド領域までの距離を短くすることでパッケージを小型化し、さらに半導体素子の厚みの薄膜化およびワイヤボンドの低ループ化を可能にすることで、パッケージの低背化を実現する動きが強まっている。
【０００５】
これらの動向の中で、ダイスボンドには半導体素子と有機基板とを接着固定する材料としてフィルムを採用するのが主流である。この理由は、フィルムには、ペーストのように半導体素子からその周辺へ滲み出すことで有機基板のワイヤボンド領域を汚染して不着の原因となったり、あるいは半導体側面を這い上がることで半導体素子の電極においてワイヤボンド不着を引き起こすといった懸念がないためである。
【０００６】
しかしながら、電子機器においては、更なる低コスト化が課題となっており、半導体装置としても低コスト化を進めることが必須となっている。そこでダイボンドの接着剤としては、フィルムよりも安価で、従来から使用しているペーストを採用するための開発が進められている。
【０００７】
但し、前述したように半導体素子端から有機基板のワイヤボンド領域までの距離を短くした場合には、半導体素子からその周辺へペーストが滲み出して有機基板のワイヤボンド領域を汚染することが課題となる。
【０００８】
このため、例えば、図６に示すように、半導体素子３１と有機基板３２のワイヤボンド領域の間において、半導体素子３１からその周辺へ滲み出したペースト３３の状態が検査できる位置に、ダム３４を設けることによりペースト３３の滲み出しを制御することが可能となる。
【特許文献１】実開昭６３−１８７３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の技術では次のような課題がある。半導体素子が薄膜化する中で、半導体素子と有機基板とを接着固定する接着剤にペーストを使用する場合には、ペースト濡れ面積を確保するために十分な量のペーストを塗布しなければいけない一方で、半導体素子の側面からペーストが這い上がることを抑制するために限られた量でペーストを塗布しなければならず、ペーストの塗布量は前述の相反する条件を満たす所定の適量にする必要がある。
【００１０】
しかし、前述の相反する条件を満たすように、常に一定量でペーストを塗布することは困難であり、ペーストの塗布量のばらつきに起因して、半導体素子の周辺には、有機基板に設けたダムに半導体素子からその周辺へ滲み出すペーストが到達する箇所と到達していない箇所とが微小領域で発生し、ペーストが到達していない箇所が封止樹脂に囲まれてパッケージ内部のボイドとなり、リフローでパッケージクラックが発生するなどの半田耐熱性等の信頼性劣化に繋がる。
【００１１】
本発明は上記した課題を解決するものであり、有機基板において半導体素子領域とワイヤボンド領域の距離を短くし、かつワイヤボンドの低ループ化を可能となし、ボイドの発生を抑制することができる半導体装置およ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】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明の半導体装置は、半導体素子と、有機基板と、前記有機基板に前記半導体素子を接着して固定するペーストと、前記半導体素子と前記有機基板を電気的に接続する金属細線と、前記半導体素子と前記金属細線を含む領域を囲む封止絶縁材料を備え、前記有機基板が半導体素子搭載領域とワイヤボンド領域の間に配設した突起ダムテープを有し、かつ前記突起ダムテープと前記半導体素子の間に凹部を有することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、半導体素子側面からペーストが這い上がることを抑制するためにペーストの塗布量を適量にした上で、半導体素子からその周辺へ滲み出すペーストを凹部に流入させることでペーストの滲み出しを促進するとともに、ペーストの流れを加速してその勢いを保持したまま突起ダムテープに到達させる。
【００１４】
このため、半導体素子からその周辺へ滲み出したペーストは、突起ダムテープに到達することが容易になり、半導体素子から滲み出すペーストが突起ダムテープに到達しない箇所、つまりペーストと突起ダムテープで囲まれる領域がなくなり、封止絶縁材料による封止に際してボイドの発生を抑制できる。
【００１５】
また、前記突起ダムテープは、前記凹部に接して、もしくは近接して設けることを特徴とする。
この構成により、凹部によりペーストの滲み出しを促進し、かつ加速するとともに、突起ダムテープを凹部に接して、もしくは近接して設けることで、ペーストが突起ダムテープへ到達することが更に容易になり、ボイド発生をより確実に防ぐことが可能となる。
【００１６】
また、前記凹部は、前記有機基板に形成したホールを覆って形成したレジストの窪みからなることを特徴とする。
また、前記ホールはビアホールからなり、前記有機基板の主面に形成したビアランドに開口することを特徴とする。
【００１７】
この構成により、凹部を配置するためのスペースの削減を図る。多ピン化が進むと、有機基板の配線領域内に多数のビアホールおよびビアランドが配置され、凹部を有機基板の配線領域内に配置する領域がなくなり、凹部の配置が不可能となる。
【００１８】
そこで、実配線に使用するビアホールにおいて凹部を形成することで、凹部を配置するためのスペースの削減を図り、多ピン化に対応するうえで有機基板の配線領域内におけるビアホールおよびビアランドの配置が容易となる。さらに、ビアホールおよびビアランドを有機基板の半導体素子の搭載領域と突起ダムテープの間に配置することで、有機基板と突起ダムテープの界面には凹状のビアホールが存在しないので、有機基板と突起ダムテープの接着面積が大きくなって接着力が増すことで、有機基板から突起ダムテープが剥離することを防止する。
【００１９】
また、前記突起ダムテープは、ワイヤボンド領域側の厚さを薄くした形状をなすことを特徴とする。
この構成により、金属細線と突起ダムテープの接触を回避する。今後パッケージの低背化を実現するためにワイヤボンドの低ループ化が進み、金属細線と突起ダムテープが接触することでワイヤ曲がり、不着が発生する。
【００２０】
そこで、突起ダムテープのワイヤボンド領域側を薄くすることで金属細線と突起ダムテープの接触を回避することが可能となる。
また、前記突起ダムテープは、半導体素子を囲んで配置し、半導体素子の角部に対応するコーナー部が面取りした形状をなすことを特徴とする。
【００２１】
この構成により、突起ダムテープのコーナー部でのペーストの濡れ広がりが容易になる。突起ダムテープのコーナー部、特に角部では、間口が狭くなるため半導体素子からその周辺に滲み出したペーストが、突起ダムテープのコーナー部まで滲み出すにはマージンが少ない。
【００２２】
そこで、突起ダムテープのコーナー部を面取りした形状にして、その間口を広げることで、半導体素子の周辺へ滲み出したペーストが突起ダムテープのコーナー部で濡れ広がり易くなる。
【００２３】
また、前記突起ダムテープが、前記半導体素子の側辺に対応する中央部が前記半導体素子に向けて突出する凸状をなすことを特徴とする。
この構成により、突起ダムテープのコーナー部へのペーストの滲み出しを促進する。半導体素子のコーナー部よりも側辺の中央部において半導体素子からその周辺に滲み出すペーストの滲み出し距離が大きい場合にあっては、半導体素子の側辺の中央部から滲み出すペーストが突起ダムテープに到達した際に、凸状をなす中央部でペーストを両コーナー部に分岐する。このことにより、突起ダムテープのコーナー部へのペーストの滲み出しを促進し、突起ダムテープのコーナー部においてペーストが突起ダムテープに到達することを加速させて、突起ダムテープのコーナー部においてペーストと突起ダムテープで囲まれる領域をなくし、封止絶縁材料による封止に際してボイドの発生を抑制できる。
【００２４】
また、前記突起ダムテープが、導電性を有する導電性突起ダムからなることを特徴とする。
この構成により、有機基板の半導体素子搭載領域とワイヤボンド領域の間に設けた突起ダムテープを導電性を有する導電性突起ダムにすることで、導電性突起ダムを有機基板のワイヤボンド領域となし、半導体素子と導電性突起ダムとを電気的に金属細線にて接続可能とし、有機基板のワイヤボンド領域を半導体素子へ近づけることができる。
【００２５】
本発明の半導体装置の製造方法は、主面上の半導体素子搭載領域とワイヤボンド領域の間に突起ダムテープを設置し、かつ前記半導体素子搭載領域と前記突起ダムテープの間に凹部を設けた有機基板に半導体素子を搭載して、前記半導体素子搭載領域にペーストで前記半導体素子を接着して固定する工程と、前記半導体素子と前記有機基板を電気的に金属細線にて接続する工程と、前記半導体素子と前記金属細線を囲む領域を封止絶縁材料にて封止する工程を含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明の半導体装置の製造方法は、主面上の半導体素子搭載領域とワイヤボンド領域の間に導電性突起ダムを設置し、かつ前記半導体素子搭載領域と前記導電性突起ダムの間に凹部を設けた有機基板に半導体素子を搭載して、前記半導体素子搭載領域にペーストで前記半導体素子を接着して固定する工程と、前記半導体素子と前記導電性突起ダムを電気的に金属細線にて接続する工程と、前記半導体素子と前記有機基板を電気的に金属細線にて接続する工程と、前記半導体素子と前記金属細線を囲む領域を封止絶縁材料にて封止する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明により、有機基板において半導体素子領域とワイヤボンド領域の距離を短くし、かつワイヤボンドの低ループ化が可能となることで、パッケージの小型化、薄型化を図ることが可能となる。また、有機基板上における半導体素子と突起ダムテープの間の領域にボイドが発生することを抑制することができ、信頼性の確保を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の実施の形態における半導体装置およびその製造方法について説明する。（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体装置を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図であり、１は半導体素子、２は有機基板、３は突起ダムテープ、４は凹部、５はペースト、６は金属細線、７は封止絶縁材料、８は金属端子、９はレジスト、１０はランド、１１はホールを示している。
【００２９】
図１において、有機基板２の一方の主面上には突起ダムテープ３が半導体素子搭載領域とワイヤボンド領域の間に設けてあり、突起ダムテープ３は有機基板２のワイヤボンド領域側の厚みを薄くした、例えば漸次に薄く、あるいは段階的に薄くした形状をなし、有機基板２の半導体素子搭載領域側の面が有機基板２の主面に対して垂直面をなす。
【００３０】
有機基板２の半導体素子搭載領域には半導体素子１がペースト５による接着によって固定してあり、半導体素子１とワイヤボンド領域を金属細線６によって電気的に接続し、封止絶縁材料７によって半導体素子１と金属細線６を含む領域を封止している。
【００３１】
有機基板２の半導体素子搭載領域と突起ダムテープ３との間には凹部４が設けてあり、突起ダムテープ３は凹部４に接して、もしくは近接して配置し、凹部４は突起ダムテープ３に沿った任意の位置に配置している。
【００３２】
有機基板２は凹部４に対応する部位にホール１１を有し、ホール１１を覆って有機基板２の表面に形成したレジスト９がホール１１で窪んで凹部４を形成している。ホール１１は有機基板２を貫通して有機基板２の一方の主面に形成したランド１０に開口している。ここで、ホール１１は単なる貫通孔であっても良いが、ホール１１およびランド１０はそれぞれビアホールおよびビアランドであっても良い。
【００３３】
上記した構成により、半導体素子１をペースト５でダイボンドする際に、半導体素子１からその周辺へ滲み出すペースト５を凹部４に流入させてペースト５の滲み出しを促進するとともに、ペースト５の流れを加速することで、ペースト５がその滲み出す勢いを保持したまま突起ダムテープ３に到達する。このため、半導体素子１からその周辺に滲み出したペースト５が突起ダムテープ３に到達することが容易になる。
【００３４】
凹部４は任意の位置に設けることが可能であり、必要な箇所に必要な数の凹部４を設けてペースト５の流れを調整することで、滲み出したペースト５が突起ダムテープ３の全長にわたって到達することを促進する。よって、ペースト５の不到達箇所がなくなることで、パッケージクラックの要因となるボイドの発生を抑制して信頼性の確保を図ることができる。
【００３５】
また、突起ダムテープ３の存在により半導体素子１からその周辺に滲み出すペースト５が有機基板のワイヤボンド領域を汚染する現象はなくなるので、有機基板２において半導体素子領域とワイヤボンド領域との距離を短くしてパッケージの小型化を図ることが可能となる。
【００３６】
さらに、突起ダムテープ３がワイヤボンド領域側の厚さを薄くした形状をなすことで、金属細線６と突起ダムテープ３の接触を回避できる。パッケージの低背化を実現するためには、ワイヤボンドの低ループ化を必要とするが、金属細線と突起ダムテープが接触することでワイヤ曲がり、不着が発生するおそれがある。このため、突起ダムテープ３のワイヤボンド領域側を薄くすることで金属細線６と突起ダムテープ３の接触を回避することができ、ワイヤボンドの安定した低ループ化が可能となり、パッケージの低背化が実現できる。
【００３７】
図２は、本発明の第２の実施の形態における半導体装置の上面図を示しており、１２は突起ダムテープ３のコーナー部、１３は突起ダムテープ３の中央部を示している。第１の実施の形態と同様の構成要素には同符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図２において、突起ダムテープ３は、半導体素子１の側辺に対応する中央部１３が凸状をなして半導体素子搭載領域に向けて突出しており、半導体素子１の角部に対応するコーナー部１２が面取り形状をなす。
【００３９】
このため、半導体素子１の側辺の中央部と突起ダムテープ３の中央部１３が接近し、半導体素子１の角部において間口が広がるとともに、半導体素子１と突起ダムテープ３のコーナー部１２が接近する。
【００４０】
この構成は、半導体素子１からその周辺に滲み出すペースト５が半導体素子１の角部と比較して側辺の中央部で多い場合、言い換えると半導体素子１からその周辺に滲み出すペースト５が半導体素子１の側辺の中央部と比較して角部で少ない場合に有効である。
【００４１】
突起ダムテープ３のコーナー部１２が、例えば直角の角部である場合は間口が狭くなるために、半導体素子１からその周辺に滲み出したペースト５が、突起ダムテープ３のコーナー部１２まで滲み出すにはマージンが少ない。
【００４２】
そこで、突起ダムテープ３のコーナー部１２を面取りした形状にして、その間口を広げることで、半導体素子１の周辺へ滲み出したペースト５が突起ダムテープ３のコーナー部１２で濡れ広がり易くなる。
【００４３】
さらに、半導体素子１の側辺の中央部から滲み出すペースト５が突起ダムテープ３に到達した際に、突起ダムテープ３の中央部１３が半導体素子搭載領域に向けて突出する凸状をなすことで、ペースト５を両コーナー部に分岐させて後続のペースト５を両側のコーナー部１２へ誘導し、突起ダムテープ３の全長にわたってペースト５が到達することを促進する。
【００４４】
このことにより、突起ダムテープ３のコーナー部１２へのペースト５の滲み出しを促進し、突起ダムテープ３のコーナー部１２においてペースト５が突起ダムテープ３に到達することを加速させて、突起ダムテープ３のコーナー部１２においてペースト５の不到達箇所をなくし、突起ダムテープ３のコーナー部１２においてペースト５と突起ダムテープ３で囲まれる領域をなくすことで、パッケージクラックの要因となるボイドの発生を抑制して信頼性の確保を図ることができる。他の作用効果は第１の実施の形態と同様である。
【００４５】
図３は、本発明の第３の実施の形態における半導体装置の断面図を示しており、１４は導電性突起ダム、１５は引出し配線、１６は実配線のビアホールを示している。第１の実施の形態と同様の構成要素には同符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図３に示す構成では、第１の実施の形態における突起ダムテープ３が導電性を備えた導電性突起ダム１４からなり、導電性突起ダム１４は有機基板２の一方の主面上で半導体素子搭載領域とワイヤボンド領域の間に設けてあり、有機基板２のワイヤボンド領域側の厚みを漸次に薄くした形状をなし、有機基板２の半導体素子搭載領域側の面が有機基板２の主面に対して垂直面をなす。
【００４７】
導電性突起ダム１４は有機基板２のワイヤボンド領域として使用し、有機基板２の引出し配線１５により導電性突起ダム１４と実配線としてのビアホール１６とを接続し、さらに引出し配線１５によりビアホール１６と金属端子８を接続している。
【００４８】
この構成において、半導体素子１からその周辺に滲み出すペースト５は導電性突起ダム１４の頂上に到達しないので、導電性突起ダム１４を半導体素子１の搭載領域に近づけて配置しても、半導体素子１からその周辺に滲み出すペースト５が導電性突起ダム１４を含む有機基板２のワイヤボンド領域を汚染する現象はなくなり、ペースト５による汚染によりワイヤボンド不着を引き起こす懸念がない。
【００４９】
図４は本発明の第１および第２の実施の形態の半導体装置の製造方法を示している。図４において、（ａ）に示す工程では、有機基板２の半導体素子搭載の領域にペースト５を塗布し、半導体素子１をコレット１７により有機基板２に搭載し、ペースト５で半導体素子１を有機基板２に固定する。
【００５０】
（ｂ）に示す工程では、半導体素子１と有機基板２をキャピラリー１８を用いて電気的に金属細線６で接続する。
（ｃ）に示す工程では、半導体素子１と金属細線６を囲む領域を封止絶縁材料７で封止する。
【００５１】
（ｄ）に示す工程では、半導体素子１を搭載する有機基板２の反対面に金属端子８を付設する。
（ｅ）に示す工程では、有機基板２に配列されているパッケージをブレード１９により個片化する。
【００５２】
図５は本発明の第３の実施の形態における半導体装置の製造方法を示している。図５において、（ａ）に示す工程では、有機基板２の半導体素子搭載の領域にペースト５を塗布し、半導体素子１をコレット１７により有機基板２に搭載し、ペースト５で半導体素子１を有機基板２に固定する。
【００５３】
（ｂ）に示す工程では、半導体素子１と導電性突起ダム１４をキャピラリー１８を用いて電気的に金属細線６で接続する。
（ｃ）に示す工程では、半導体素子１と有機基板２をキャピラリー１８を用いて電気的に金属細線６で接続する。
【００５４】
（ｄ）に示す工程では、半導体素子１と金属細線６を囲む領域を封止絶縁材料７で封止し、半導体素子１を搭載する有機基板２の反対面に金属端子８を付設する。
（ｅ）に示す工程では、有機基板２に配列されているパッケージをブレード１９により個片化する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の半導体装置およびその製造方法は、高機能化および多機能化を実現することでサイズの大きな半導体素子を搭載しつつも半導体装置の小型化・低背化を可能にするものであり、電子機器、携帯機器向けの半導体素子を搭載する半導体装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を示す上面図
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置を示す断面図
【図４】本発明の第１および第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式図
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示す模式図
【図６】従来の半導体装置を示す断面図
【符号の説明】
【００５７】
１    半導体素子
２    有機基板
３    突起ダムテープ
４    凹部
５    ペースト
６    金属細線
７    封止絶縁材料
８    金属端子
９    レジスト
１０  ランド
１１  ホール
１２  突起ダムテープの面取り形状をなすコーナー部
１３  突起ダムテープの凸状をなす中央部
１４  導電性突起ダム
１５  引出し配線
１６  ビアホール
１７  コレット
１８  キャピラリー
１９  パッケージダイシング用ブレード
【図１】
2009206219.tif 000003
【図２】
2009206219.tif 000004
【図３】
2009206219.tif 000005
【図４】
2009206219.tif 000006
【図５】
2009206219.tif 000007
【図６】
2009206219.tif 000008