(57)【要約】【課題】シリコーン系熱硬化接着剤を介して半導体素子搭載基板をリードフレームのアイランド部上に接着する半導体装置の製造方法であって、シリコーン系熱硬化接着剤のアウトガス成分のリード部への付着を低コストで安定的に抑制することができ、後のワイヤボンディング工程で高い信頼性を確保することができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】シリコーン系熱硬化接着剤３を介して、半導体素子搭載基板２をリードフレーム１のアイランド部１ｉ上に接着するに際して、リードフレーム１におけるリード部１ａ，１ｂの設定温度Ｔ２ａ，Ｔ２ｂを、アイランド部１ｉの設定温度Ｔ２ｉに較べて高くする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーン系熱硬化接着剤を介して、半導体素子搭載基板をリードフレームのアイランド部上に接着するに際して、
前記リードフレームにおけるリード部の設定温度を、前記アイランド部の設定温度に較べて高くすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記リード部の設定温度を、前記アイランド部の設定温度より５０℃以上高くすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記リード部と前記アイランド部を、それぞれ別体のヒータブロックで加熱す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の製造方法。
【請求項４】
前記アイランド部の直下に断熱材を介在させ、
前記リード部と前記アイランド部を、一体のヒータブロックで加熱す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の製造方法。
【請求項５】
前記リード部の直下にのみ、ヒータブロックを配置す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の製造方法。
【請求項６】
前記リード部と前記アイランド部が、一体形成されてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記リード部と前記アイランド部が、かしめ接続により一体化されてなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記リード部と前記アイランド部の間に、ガス遮断壁を配置することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の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、シリコーン系熱硬化接着剤を介して半導体素子搭載基板をリードフレームのアイランド部上に接着する、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱硬化接着剤を介して半導体素子搭載基板をリードフレームのアイランド部上に接着する半導体装置の製造方法が、例えば、特開平６-２６８００８号公報（特許文献１）、特開平１１-１４５１８２号公報（特許文献２）、特開２００３-１７９０９２号公報（特許文献３）および特開２０００-１２５９４号公報（特許文献４）に開示されている。
【０００３】
図７は、半導体素子搭載基板２がリードフレーム１のアイランド部１ｉ上に接着されてなる、半導体装置１００を模式的に示した断面図である。図８は、図７に示した半導体装置１００の従来の製造方法の一例を示した、フロー図である。また、図９（ａ），（ｂ）は、図８における接着剤硬化工程を模式的に示した断面図と下面図であり、図１０は、図８におけるリード部洗浄工程を模式的に示した断面図である。
【０００４】
図７に示す半導体装置１００では、シリコーン系熱硬化接着剤３を介して、半導体素子搭載基板２がリードフレーム１のアイランド部１ｉ上に接着されている。シリコーン系熱硬化接着剤３は、半導体素子搭載基板２の接着に一般的に用いられる接着剤で、耐熱性に優れた特長を有している。また、半導体装置１００では、ボンディングワイヤ４により、半導体素子搭載基板２のパッド部（図示省略）とリードフレーム１のリード部１ａ，１ｂとが電気接続されている。
【０００５】
半導体装置１００を製造するにあたっては、図８に示すように、最初にリードフレーム１を準備し、アイランド部１ｉにシリコーン系熱硬化接着剤３を塗布した後、半導体素子搭載基板２をマウントする。次の加熱による接着剤硬化工程では、図９（ａ），（ｂ）に示すように、ヒータブロックＨ１をリードフレーム１の全体に当接させてシリコーン系熱硬化接着剤３を加熱し、シリコーン系熱硬化接着剤３を熱硬化させる。このシリコーン系熱硬化接着剤３の熱硬化の際には、図９（ａ）に示すように、シリコーン系熱硬化接着剤３におけるシロキサン結合の一部が分解してアウトガスが発生し、リードフレーム１のリード部１ａ，１ｂにアウトガス成分が付着する。このアウトガス成分によるリード部１ａ，１ｂの汚染は、後のワイヤボンディング工程において、不具合発生要因となる。このため、図８および図１０に示すように、プラズマ等によるリード部１ａ，１ｂの表面洗浄工程を行い、その後にワイヤボンディングを実施するようにしている。
【特許文献１】特開平６-２６８００８号公報
【特許文献２】特開平１１-１４５１８２号公報
【特許文献３】特開２００３-１７９０９２号公報
【特許文献４】特開２０００-１２５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図８に示した半導体装置１００の従来の製造方法では、プラズマ等による表面洗浄工程を実施することで、リード部１ａ，１ｂに付着したアウトガス成分を除去してワイヤボンディング不良を防止できるものの、高額な専用装置の導入と該洗浄工程の追加で製造コストが増大してしまう。
【０００７】
これに対して、上記特許文献１〜３では、アウトガスの排気手段等を設けることで、リード部１ａ，１ｂへのアウトガス成分の付着を低減するようにしている。しかしながら、これらアウトガスの排気状態の改善だけでは、リード部１ａ，１ｂへのアウトガス成分の付着を安定的に抑制することができず、リード部１ａ，１ｂにおけるワイヤボンディングの信頼性は高くない。
【０００８】
また、上記特許文献４では、先にワイヤボンディング工程を実施し、その後に接着剤の熱硬化工程を実施するようにしている。しかしながら、この方法ではワイヤボンディング時に接着剤が熱硬化していないため、半導体素子搭載基板２に対して安定的なワイヤボンディングを実施できない欠点があり、半導体素子搭載基板２におけるワイヤボンディングの信頼性が高くない。
【０００９】
そこで本発明は、シリコーン系熱硬化接着剤を介して半導体素子搭載基板をリードフレームのアイランド部上に接着する半導体装置の製造方法であって、シリコーン系熱硬化接着剤のアウトガス成分のリード部への付着を低コストで安定的に抑制することができ、後のワイヤボンディング工程で高い信頼性を確保す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している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法は、シリコーン系熱硬化接着剤を介して、半導体素子搭載基板をリードフレームのアイランド部上に接着するに際して、前記リードフレームにおけるリード部の設定温度を、前記アイランド部の設定温度に較べて高くすることを特徴としている。
【００１１】
シリコーン系熱硬化接着剤、すなわちシロキサン結合を含む熱硬化性接着剤は、通常、熱硬化させるために加熱するとシロキサン結合の一部が分解してアウトガスが発生する。この熱硬化時にシロキサン結合の一部が分解して発生するアウトガスは、固体表面が高温であるほど平均熱運動速度が大きくなり、固体表面への付着係数が小さくなって固体表面に付着し難くなると考えられる。このため、上記製造方法においては、リード部の設定温度を、シリコーン系熱硬化接着剤を熱硬化させるためのアイランド部の設定温度（例えば１５０℃）に較べて、高くするようにしている。これによって、従来のヒータをリードフレームの全体に当接させてアイランド部とリード部を同じ熱硬化温度で加熱する場合に較べて、リード部へのアウトガス成分の付着を抑制することができる。また、上記リード部の温度設定によるアウトガス成分の付着抑制は、外部環境の影響を受け難いため、従来の排気手段等によるアウトガス成分の付着抑制に較べて安定的に実施することができ、次工程でのワイヤボンディングの信頼性を高めることができる。さらに、上記リード部の温度設定による安定的なアウトガス成分の付着抑制によって、従来ワイヤボンディング工程の前に実施していたプラズマ等によるリード部の表面洗浄工程を省略することができ、製造コストを大幅に低減することができる。
【００１２】
以上のようにして、上記半導体装置の製造方法は、シリコーン系熱硬化接着剤を介して半導体素子搭載基板をリードフレームのアイランド部上に接着する半導体装置の製造方法であって、シリコーン系熱硬化接着剤のアウトガス成分のリード部への付着を低コストで安定的に抑制することができ、後のワイヤボンディング工程で高い信頼性を確保することができる半導体装置の製造方法とすることができる。
【００１３】
上記半導体装置の製造方法において、リード部へのアウトガス成分の付着を効果的に抑制するためには、請求項２に記載のように、前記リード部の設定温度を、前記アイランド部の設定温度より５０℃以上高くすることが好ましい。
【００１４】
上記半導体装置の製造方法において、リード部の温度をアイランド部に較べて高く設定するためには、例えば請求項３に記載のように、前記リード部と前記アイランド部を、それぞれ別体のヒータブロックで加熱することが好ましい。これによれば、リードフレームのアイランド部とリード部でそれぞれ独立した温度制御を行うことができ、アイランド部とリード部でそれぞれ安定した温度設定が可能となる。
【００１５】
また、リード部の温度をアイランド部に較べて高く設定するため、請求項４に記載のように、前記アイランド部の直下に断熱材を介在させ、前記リード部と前記アイランド部を、一体のヒータブロックで加熱する構成としてもよい。この場合には、前記一体のヒータブロックの設定温度をシリコーン系熱硬化接着剤の熱硬化温度より高く設定して、前記断熱材を介したアイランド部の温度がシリコーン系熱硬化接着剤の熱硬化温度となるようにする。これによれば、複数のヒータブロックを用いることなく、簡易にリード部の温度をアイランド部に較べて高く設定することができる。
【００１６】
また、請求項５に記載のように、前記リード部の直下にのみ、ヒータブロックを配置するように構成してもよい。この場合には、熱がリード部からフレーム部を介してアイランド部へ伝わるため、前記リード部の直下にのみ配置したヒータブロックの設定温度をシリコーン系熱硬化接着剤の熱硬化温度より高く設定して、伝熱したアイランド部の温度がシリコーン系熱硬化接着剤の熱硬化温度となるようにする。これによっても、簡易にリード部の温度をアイランド部に較べて高く設定することができる。
【００１７】
上記半導体装置の製造方法におけるリードフレームは、例えば請求項６に記載のように、前記リード部と前記アイランド部が一体形成されてなるリードフレームであってもよいし、請求項７に記載のように、前記リード部と前記アイランド部がかしめ接続により一体化されてなるリードフレームであってもよい。
【００１８】
上記半導体装置の製造方法においては、請求項８に記載のように、前記リード部と前記アイランド部の間に、ガス遮断壁を配置することで、リード部へのアウトガス成分の付着をより効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、図７と同じ半導体装置１００を製造するための、本発明に係る製造方法を示したフロー図である。また、図２（ａ），（ｂ）は、図１における接着剤硬化工程の一例を模式的に示した断面図と下面図である。尚、以下に示す各図において、図７と図９に示した半導体装置１００の各部と同様の部分については、同じ符号を付した。
【００２１】
図１に示す半導体装置の製造方法も、図８に示した従来の半導体装置の製造方法と同様に、図７に示した半導体装置１００を製造するためのものであり、同じ半導体装置１００が製造される。すなわち、図７の半導体装置１００では、シリコーン系熱硬化接着剤３を介して、半導体素子搭載基板２がリードフレーム１のアイランド部１ｉ上に接着されている。シリコーン系熱硬化接着剤３は、半導体素子搭載基板２の接着に一般的に用いられる接着剤で、耐熱性に優れた特長を有している。また、半導体装置１００では、ボンディングワイヤ４により、半導体素子搭載基板２のパッド部（図示省略）とリードフレーム１のリード部１ａ，１ｂとが電気接続されている。
【００２２】
一方、図１に示す本発明の半導体装置の製造方法は、加熱による接着剤硬化工程に特徴があり、図１と図８を比較してわかるように、従来の図８のフロー図にあったプラズマによるリード部洗浄工程を省略することができる。
【００２３】
図１に示す半導体装置の製造方法においても、最初にリードフレーム１を準備し、アイランド部１ｉにシリコーン系熱硬化接着剤３を塗布した後、半導体素子搭載基板２をマウントする。一方、次の加熱による接着剤硬化工程で、従来の製造方法では図９（ａ），（ｂ）に示したように、ヒータブロックＨ１をリードフレーム１の全体に当接させて、リードフレーム１におけるアイランド部１ｉとリード部１ａ，１ｂを同じ設定温度で加熱し、シリコーン系熱硬化接着剤３を熱硬化させていた。これに対して、図１の製造方法における接着剤硬化工程では、図２（ａ），（ｂ）に示すように、リードフレーム１のリード部１ａ，１ｂとアイランド部１ｉを、それぞれ別体のヒータブロックＨ２ａ，Ｈ２ｂおよびＨ２ｉで加熱するようにしている。これによって、リードフレーム１のアイランド部１ｉとリード部１ａ，１ｂでそれぞれ独立した温度制御を行うことができ、アイランド部１ｉとリード部１ａ，１ｂでそれぞれ安定した温度設定が可能となる。そして、リード部１ａ，１ｂの設定温度Ｔ２ａ，Ｔ２ｂを、アイランド部１ｉの設定温度Ｔ２ｉに較べて高くするようにしている（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ＞Ｔ２ｉ）。
【００２４】
図２（ａ）に示すシリコーン系熱硬化接着剤３、すなわちシロキサン結合を含む熱硬化性接着剤は、通常、熱硬化させるために加熱するとシロキサン結合の一部が分解してアウトガスが発生する。この熱硬化時にシロキサン結合の一部が分解して発生するアウトガスは、固体表面が高温であるほど平均熱運動速度が大きくなり、固体表面への付着係数が小さくなって固体表面に付着し難くなると考えられる。非特許文献である「SEMATECH, Forecast of AirbomeMolecular Contamination Limits for the 0.25 Micron HighPerformance Logic Process, Technology Transfer 95052812A-TR, 1995.3」によれば、固相面への分子の付着しやすさを表す付着係数Ｅは、Ｅ＝（Ｃｓ／ｔ）／（Ｃｖ・ＶＴ／４）と表される（Ｃｓ：表面濃度、ｔ：曝露時間［s］、Ｃｖ：空間濃度、ＶＴ：平均熱運動速度［ｍ／ｓ］）。また、ＶＴは、ＶＴ＝（８ＲＴ／πＭ）１／２と表される（Ｒ：気体定数８.３１４５［Ｊ／Ｋ／ｍｏｌ］、Ｔ：絶対温度［Ｋ］、π：円周率、Ｍ：対象化学物質の分子量）である。これより、絶対温度Ｔが大きくなるほどアウトガス分子の平均熱運動速度ＶＴが大きくなり、付着係数Ｅが小さくなるという関係がある。
【００２５】
このため、上記製造方法においては、リード部１ａ，１ｂの設定温度Ｔ２ａ，Ｔ２ｂを、シリコーン系熱硬化接着剤３を熱硬化させるためのアイランド部１ｉの設定温度（すなわちシリコーン系熱硬化接着剤の熱硬化温度で、例えば１５０℃）Ｔ２ｉに較べて、高くするようにしている（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ＞Ｔ２ｉ）。これによって、図９に示した従来のヒータブロックＨ１をリードフレーム１の全体に当接させてアイランド部１ｉとリード部１ａ，１ｂを同じ熱硬化温度で加熱する場合に較べて、リード部１ａ，１ｂへのアウトガス成分の付着を抑制することができる。また、上記リード部１ａ，１ｂの温度設定によるアウトガス成分の付着抑制は、外部環境の影響を受け難い。このため、従来の特許文献１〜３で開示されたような排気手段等によるアウトガス成分の付着抑制に較べて安定的に実施することができ、次工程でのワイヤボンディングの信頼性を高めることができる。さらに、上記リード部１ａ，１ｂの温度設定による安定的なアウトガス成分の付着抑制によって、従来ワイヤボンディング工程の前に実施していたプラズマ等によるリード部の表面洗浄工程を省略することができ、製造コストを大幅に低減することができる。
【００２６】
以上のようにして、図１と図２に示す半導体装置１００の製造方法は、シリコーン系熱硬化接着剤３を介して半導体素子搭載基板２をリードフレーム１のアイランド部１ｉ上に接着する半導体装置１００の製造方法であって、シリコーン系熱硬化接着剤３のアウトガス成分のリード部１ａ，１ｂへの付着を低コストで安定的に抑制することができ、後のワイヤボンディング工程で高い信頼性を確保することができる半導体装置の製造方法となっている。
【００２７】
図１と図２に示した半導体装置１００の製造方法において、リード部１ａ，１ｂへのアウトガス成分の付着を効果的に抑制するためには、リード部１ａ，１ｂの設定温度Ｔ２ａ，Ｔ２ｂを、アイランド部１ｉの設定温度Ｔ２ｉより５０℃以上高くすることが好ましい（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ≧Ｔ２ｉ＋５０）。
【００２８】
図１に示す半導体装置１００の製造方法において、リード部１ａ，１ｂの温度Ｔ２ａ，Ｔ２ｂをアイランド部１ｉに較べて高く設定するために、別の方法を採用することも可能である。図３（ａ），（ｂ）は、図１における接着剤硬化工程の別の例を模式的に示した断面図と下面図である。
【００２９】
図３（ａ），（ｂ）に示す接着剤硬化工程では、リード部１ａ，１ｂの温度Ｔ３ａ，Ｔ３ｂをアイランド部１ｉの温度Ｔ３ｉに較べて高く設定するため、アイランド部１ｉの直下に断熱材５ａを介在させ、リード部１ａ，１ｂとアイランド部１ｉを、一体のヒータブロックＨ３で加熱する構成としている。この場合には、一体のヒータブロックＨ３の設定温度をシリコーン系熱硬化接着剤３の熱硬化温度より高く設定して、断熱材５ａを介したアイランド部１ｉの温度Ｔ３ｉがシリコーン系熱硬化接着剤３の熱硬化温度となるようにする。これによれば、図２（ａ），（ｂ）のように複数のヒータブロックＨ２ａ，Ｈ２ｂおよびＨ２ｉを用いることなく、簡易にリード部１ａ，１ｂの温度Ｔ３ａ，Ｔ３ｂをアイランド部１ｉの温度Ｔ３ｉに較べて高く設定することができる（Ｔ３ａ，Ｔ３ｂ≧Ｔ３ｉ）。
【００３０】
図４も、リード部の温度をアイランド部に較べて高く設定するための別の方法を示す図で、図４（ａ），（ｂ）は、図１における接着剤硬化工程の別の例を模式的に示した断面図と下面図である。
【００３１】
図４（ａ），（ｂ）に示す接着剤硬化工程では、リード部１ａ，１ｂの直下にのみ、ヒータブロックＨ４ａ，Ｈ４ｂを配置するように構成している。この場合には、熱がリード部１ａ，１ｂからフレーム部１ｆを介してアイランド部１ｉへ伝わるため、リード部１ａ，１ｂの直下にのみ配置したヒータブロックＨ４ａ，Ｈ４ｂの設定温度Ｔ４ａ，Ｔ４ｂをシリコーン系熱硬化接着剤３の熱硬化温度より高く設定して、伝熱したアイランド部１ｉの温度Ｔ４ｉがシリコーン系熱硬化接着剤３の熱硬化温度となるようにする。これによっても、簡易にリード部１ａ，１ｂの温度Ｔ４ａ，Ｔ４ｂをアイランド部１ｉの温度Ｔ４ｉに較べて高く設定することができる（Ｔ４ａ，Ｔ４ｂ≧Ｔ４ｉ）。
【００３２】
図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ、別のリードフレーム１０，１１を模式的に示した下面図である。
【００３３】
図２〜図４で例示した半導体装置１００の製造方法では、リード部１ａ，１ｂとアイランド部１ｉが一体形成されてなるリードフレーム１が用いられていた。しかしながら、上記した半導体装置の製造方法におけるリードフレームはこれに限らず、図５（ａ），（ｂ）に示すように、異なる材料からなるリード部１０ａ，１０ｂとアイランド部１０ｉがかしめ接続Ｋにより一体化されてなるリードフレーム１０，１１であってもよい。尚、この場合には、図（ｂ）のリードフレーム１１で示したように、かしめ接続Ｋの部位に断熱材５ｂを配置することで、リード部１０ａ，１０ｂとアイランド部１０ｉの温度差をより大きく設定することが可能である。
【００３４】
図６（ａ），（ｂ）は、図１における接着剤硬化工程の別の例を模式的に示した断面図と下面図である。
【００３５】
図６（ａ），（ｂ）に示す接着剤硬化工程では、図２（ａ），（ｂ）に示した構成に加えて、リード部１ａ，１ｂとアイランド部１ｉの間に、ガス遮断壁ＳＧを配置した構成となっている。これにより、リード部１ａ，１ｂへのアウトガス成分の付着を、より効果的に抑制することができる。
【００３６】
以上のようにして、図１〜図６で例示した本発明の半導体装置の製造方法は、シリコーン系熱硬化接着剤３を介して半導体素子搭載基板２をリードフレームのアイランド部上に接着する半導体装置の製造方法であって、シリコーン系熱硬化接着剤３のアウトガス成分のリード部への付着を低コストで安定的に抑制することができ、後のワイヤボンディング工程で高い信頼性を確保することができる半導体装置の製造方法となっている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図７と同じ半導体装置１００を製造するための、本発明に係る製造方法を示したフロー図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、図１における接着剤硬化工程の一例を模式的に示した断面図と下面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、図１における接着剤硬化工程の別の例を模式的に示した断面図と下面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、図１における接着剤硬化工程の別の例を模式的に示した断面図と下面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、それぞれ、別のリードフレーム１０，１１を模式的に示した下面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、図１における接着剤硬化工程の別の例を模式的に示した断面図と下面図である。
【図７】半導体素子搭載基板２がリードフレーム１のアイランド部１ｉ上に接着されてなる、半導体装置１００を模式的に示した断面図である。
【図８】図７に示した半導体装置１００の従来の製造方法の一例を示した、フロー図である。
【図９】（ａ），（ｂ）は、図８における接着剤硬化工程を模式的に示した断面図と下面図である。
【図１０】図８におけるリード部洗浄工程を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００  半導体装置
１，１０，１１  リードフレーム
１ａ，１ｂ，１０ａ，１０ｂ  リード部
１ｉ，１０ｉ  アイランド部
１ｆ  フレーム部
Ｋ  かしめ接続
２  半導体素子搭載基板
３  シリコーン系熱硬化接着剤
Ｈ１，Ｈ２ａ，Ｈ２ｂ，Ｈ２ｉ，Ｈ３，Ｈ４ａ，Ｈ４ｂ  ヒータブロック
４  ボンディングワイヤ
５ａ，５ｂ  断熱材
【図１】
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【図２】
2009194086.tif 000004
【図３】
2009194086.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009194086.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009194086.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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